第三節(jié) 防止車輛傾覆的安全性

1、第三節(jié) 防止車輛傾覆的安全性,一、車輛傾覆的類型及其評(píng)定方法１ 車輛傾覆的類型 所謂車輛傾覆是指車輛在運(yùn)行中受到各種側(cè)向力和垂向力作用，在最不利組合情況下使整個(gè)車輛向一側(cè)傾倒。它一般有以下三種情況.1) 曲線外傾覆 車輛在曲線上運(yùn)行時(shí)由于受風(fēng)力、離心力和橫向振動(dòng)慣性力等的作用及其不利的組合時(shí)，使車輛向曲線外側(cè)傾覆。這種情況一般發(fā)生在高速運(yùn)行時(shí).2) 曲線

2、內(nèi)傾覆 當(dāng)車輛緩慢地駛?cè)肭€時(shí)，由于車體內(nèi)傾，并同時(shí)在側(cè)向力（風(fēng)力、振動(dòng)慣性力等）的作用下，使車輛向曲線內(nèi)側(cè)傾覆.3) 直線傾覆 當(dāng)車輛在直線上運(yùn)行時(shí)，由于受極大的側(cè)向風(fēng)力作用，或者再加上由于線路原因造成車輛嚴(yán)重的橫向振動(dòng)致使車輛傾覆.,２ 車輛傾覆的評(píng)定方法 影響車輛傾覆的主要作用力是側(cè)風(fēng)力、離心力、橫向振動(dòng)慣性力等。在這些力的同時(shí)作用下，將

3、使車體向一側(cè)傾斜，造成一側(cè)車輪減載。當(dāng)減載的一側(cè)車輪輪重達(dá)到零時(shí)，就有發(fā)生車輛傾覆的危險(xiǎn)。 車輛在運(yùn)行中的基本受力狀態(tài)如圖５—１８所示。在這些力的作用下造成左右側(cè)車輪輪重增減載,設(shè)外軌側(cè)的輪軌間壓力為Ｐ ，內(nèi)軌側(cè)的輪軌間壓力為Ｐ ，且令Ｄ即稱為傾覆系數(shù),當(dāng)一側(cè)車輪輪重減載至零即Ｐ =0時(shí)，車輛將達(dá)到傾覆的臨界狀態(tài)。此時(shí)Ｄ=１，即為其傾覆臨界值。 目前我國(guó)就是采用傾覆系數(shù)Ｄ來(lái)評(píng)定防止車輛傾覆安全性

4、的。在實(shí)際運(yùn)用中，為確保車輛不發(fā)生傾覆，至少必須滿足Ｄ＜１的條件。我國(guó)車輛研究部門根據(jù)理論分析與試驗(yàn)研究認(rèn)為：在計(jì)及風(fēng)力、離心力和橫向振動(dòng)慣性力的影響時(shí)，其傾覆系數(shù)的安全指標(biāo)可以采用： Ｄ=0.8 危險(xiǎn)限度 （５—15）,（5—14）,,,,二、傾覆系數(shù)的計(jì)算 在推導(dǎo)車輛傾覆系數(shù)Ｄ的計(jì)算公式時(shí)，只考慮其主要作用力：車體橫向振動(dòng)慣性力、側(cè)向風(fēng)力及

5、離心力。對(duì)于一些影響較小的次要因素略去不計(jì)。因此作如下假設(shè)１）由于車體傾斜所造成的各側(cè)向力作用點(diǎn)距離軌面的垂直 高度的變化略去不計(jì)；２）車輛簧下部分所受的風(fēng)力影響略去不計(jì)；３）不計(jì)車輛簧上質(zhì)量垂直振動(dòng)慣性力的影響；４）車輛簧下質(zhì)量垂直振動(dòng)與橫向振動(dòng)慣性力的影響不計(jì)，并假定簧下質(zhì)量的重心位于輪對(duì)中心；５）不計(jì)車鉤作用力的影響。,當(dāng)車輛運(yùn)行于具有外軌超高的曲線時(shí)，車體作用著側(cè)向風(fēng)力Ｈ2w 、橫向振動(dòng)慣性力F2y 以及重

6、力、離心力，如圖５—１９所示,（5—16）,h5—— 車體重心至車軸中心線高度；Ｋ—— 一臺(tái)轉(zhuǎn)向架彈簧的垂直剛度。,若將作用于車輛的所有外力和力矩Ｙ、Y′、Ｚ、Ｚ′、Ｍ合成，假設(shè)其合力作用線通過兩軌頂面連線的Ｂ點(diǎn)，則這些外力和力矩對(duì)Ｂ點(diǎn)的合力矩為零。因此，下式成立：,若作用于車輛的合力通過Ａ點(diǎn)時(shí)，其傾覆系數(shù)Ｄ=１；而合力通過Ｏ點(diǎn)時(shí)，Ｄ=０。因此，當(dāng)作用于車輛的合力通過Ｂ點(diǎn)時(shí)，可得下列比例式：,整理之，則得車輛傾覆系數(shù)Ｄ的計(jì)算工式,

7、上式中第一項(xiàng)是由于車輛通過曲線時(shí)未被平衡的離心力引起的、所謂未被平衡的離心力是指向曲線外側(cè)方向的離心力和由于外軌超高引起的車輛重量向曲線內(nèi)側(cè)的水平分力之差。第二項(xiàng)是由于車輛橫向振動(dòng)慣性力引起的。第三項(xiàng)是由于側(cè)向風(fēng)力引起的。上式為車輛向曲線外側(cè)傾覆的情況，而風(fēng)壓相反時(shí)，則為向曲線內(nèi)側(cè)傾覆的情況，上式等號(hào)右邊第 ２、３項(xiàng)符號(hào)“十”變成“一”。這時(shí)，傾覆臨界值Ｄ= —１。在相同的條件下，直線運(yùn)行比曲線運(yùn)行有利，在一般情況下不必進(jìn)行核核