列车脱轨分析课程.pptx

会计学前言曲线脱轨分析

图1
式中，β——车轮轮缘倾角，我国机车车轮β=70º，车辆车轮β=65~68º；
μ——轮轨间的摩擦系数。
上式为曲线脱轨条件，满足此条件车辆则不会脱轨，否则就有脱轨危险。
2，脱轨系数
令：(tanβ-μ)/(1+μtanβ)=K则，
Y/Q<K
只要满足上述条件，车辆就不易脱轨。Y/Q就叫做脱轨系数，K为脱轨系数的临界值。
轮对的脱轨条件与脱轨系数与单个车轮的一样。

3，脱轨系数及临界值分析
由上述分析可知，影响列车脱轨的因素主要有三个：Y、Q、K。对它们进行分析和研究，就能对脱轨的原因和机理有一个全面的了解，并可采取相应的技术防范措施，以保障行车安全。
（1）影响Y值的因素：
a，曲线半径越小，Y值越大；
b，车辆“旁承压死”（车辆在任何情况下旁承间都应留有空隙，静态空隙不少于4mm,动态空隙允许为2~20mm)，Y值增大；
c,横向风力越大，Y值越大。
(2)影响Q值的因素：
a,车辆货物偏载，使Q值变化。铁道部规定：车辆纵向偏载应小于10吨，横向偏载时其货物重心偏离车辆中心线距离要小于100mm。
b,车体或转向架刚性过大，缺乏反弹力去减缓车辆的减载影响，使Q值变小。
c，线路存在严重的高低和方向不平顺时，会加剧车辆的上下振动和横向摇晃，使车轮减载。
d，在转向架驶出圆曲线进入缓和曲线时，转向架前轴外轮浮起，使Q值变小（图2）。
e，司机操作及车辆编组不当，“前堵后拥”使Q值变小。
外轨
内轨
图2
（3）影响K值的因素
由K值的计算公式可知，K值只与μ与β有关：
a,不同μ与β时的K值：
μ=0.50.250.20
β=70ºK=0.951.481.64
β=68ºK=0.881.371.52
β=65ºK=0.791.231.36
由此不难看出，车辆轮缘倾角较小，K值也较小，脱轨危险就较大。此外轮轨涂油，减小轮轨间摩擦系数μ，K值相应增大，也能减小车辆脱轨危险。
b，由图3可以看出，当车轮浮起时，β角将减小，K值相应减小，增加了脱轨的危险性。

车轮减载脱轨
当车轮减载量ΔQ达到一定程度时，车轮也有脱轨危险。只有满足下式时，车轮才不易脱轨：
ΔQ/Q<K´=（K-μ）/（K+μ）
与脱轨系数一样，ΔQ/Q为减载系数，它只要满足上式车轮就不易脱轨。因此，减载系数限值K´足够大，车轮减载脱轨的危险性就小。而K´与K和μ有关，当然也与β和μ有关。β值大、μ值小，都可减少车轮减载脱轨的危险性。
防止列车曲线脱轨的技术措施
1，机辆方面应采取的防范措施
（1）防止断轴等部件破损事故的发生，杜绝货车在正常装载情况下旁乘压死的现象。
（2）安装机车涂油器，减少轮轨间摩擦系数。
（3）淘汰“转6”型转向架，增加转向架结构的弹性。
2，运输部门应采取的防范措施
（1）杜绝货物严重偏心装载。
（2）避免将小车、空车编组在列车中部。
3，工务部门应采取的防范措施
（1）正确设置缓和曲线超高顺坡，正常情况下其值不大于1‰，困难条件下也不大于2‰。尤其在YH点附近要尽量不大于2‰。
（2）保持线路良好的几何状态。
（3）小半径曲线钢轨进行涂油，减少轮轨间摩擦系数。
4，机车司机应操作恰当，避免盲目刹车造成“前堵后拥”现象。直线脱轨分析由上式可以看出，列车共振时的临界速度为：
v=7.2π[(ros)/λ]½f´(km/h)
式中，
ro——车轮半径，我国货车ro=0.42m；
s——线路钢轨中心间距之半,s=0.75m；
λ——车轮踏面锥度或等效锥度；
f´——轮对横向振动固有频率。
目前关于f´的资料与数据极少，给直线脱轨事故的分析工作带来困难。

直线线路列车脱轨分析
如上所述，直线线路列车脱轨的主要原因是列车产生共振，即当f=f´时，列车产生共振导致列车直线脱轨。我们只要知道f和f´值就可对直线线路列车脱轨进行分析。
1，车轮蛇形运动频率分析
由于目前我国铁路车辆车轮已普遍采用磨耗型踏面且踏面不断磨损，很难精确确定踏面锥度进而求得f值。但我们可通过车轮蛇形运动所造成的直线钢轨的不均匀侧面磨耗（图4）来间接求算f值。

L
图4
图4中L为钢轨不均匀侧面磨耗的主波长，它代表了车轮蛇形运动的主波长。由此可算出车轮蛇形运动频率f：
f=v/L进而得：v=3.6Lf´
只要知道f´值就可求得临界速度v(v的单位为km/h)。
2，车辆自振频率分析
目前我们并未掌握车辆自振频率的精确数据，只能按一个范围进行临界速度的分析：
假设车轮横向自振频率f´=1.0~1.5Hz,则相应的临界速度为（L=18m）：
f´=1.0v=64.8km/hf´=1.1v=71.3km/hf´=1.2v=77,8km/hf´=1.3v=84.2km/hf´=1.4v=90.7km/hf´=1.5v=97.