城市軌道交通車輛技術(shù)《蛇行運行失穩(wěn)》

具有一定踏面形狀的鐵道車輛輪對，即使沿著平直軌道滾動，

受到微小激擾后就會產(chǎn)生一種振幅保持或繼續(xù)增大直到輪緣受到約束的特有運動。此時輪對向前滾動，

一面橫向往復擺

動，一面又繞鉛垂中心線來回轉(zhuǎn)動，其輪對中心軌跡呈現(xiàn)波浪形，稱蛇行運動。輪軌間的蛇行運動是由具有等效斜率的踏面而產(chǎn)生的。這種踏面是為防止輪對的輪緣始終貼靠軌側(cè)運動而采取的自動取中措施。正是這種取中的能力在一定的

條件下轉(zhuǎn)化為失穩(wěn)的動力。當激擾消失而劇烈的蛇行運動不

能收斂時，那么稱為蛇行失穩(wěn)。它實際上這是一種自激振動。是輪對對鋼軌的相對運動產(chǎn)生了激振力，由這種激振力維持著輪對的運動。就車輛而言，由機車牽引力提供的非振動能

量由于輪軌間的自激機制〔理〕轉(zhuǎn)化為蛇行運動的能量。當

車輛運行提高到某速度，車輛系統(tǒng)中的阻尼無法耗散這種能

量時，蛇行運動就呈失穩(wěn)，該速度稱為蛇行失穩(wěn)臨界速度。蛇行運行第一頁，共五頁，蛇行運行穩(wěn)定性在60年代，英國及日本首先將蠕滑理論運用于高速車輛蛇行穩(wěn)定性的的研究，成功地指導了高速列車的開發(fā)。城市軌道車輛

運行速度不高，但是如果輪對定位剛度及懸掛參數(shù)選擇不當，

也會出現(xiàn)蛇行失穩(wěn)現(xiàn)象。尤其近年來，為改善城市軌道車輛小

曲線通過性能，減小噪聲及磨耗問題，輪對定位剛度逐漸減小

有可能導致蛇行運動和失穩(wěn)。車輛蛇行失穩(wěn)將惡化運行品質(zhì)，

引起輪軌磨耗并擴大動載荷，嚴重時還會導致脫軌。因而車輛

的蛇行穩(wěn)定性的裕量大小是衡量車輛是否能始終滿足正常運行的條件之一。第二頁，共五頁，〔一〕輪對定位剛度〔二〕車輪踏面等效斜率〔三〕蠕滑系數(shù)〔四〕轉(zhuǎn)向架固定軸距〔五〕中央懸掛裝置總之影響車輛蛇行運動的因素很多，在設計車輛或改進車輛時

應作多種參數(shù)選擇和方案比較，從垂直及橫向平穩(wěn)性，蛇行運

動穩(wěn)定性，曲線通過性能等方面綜合考慮。既要考慮新車狀態(tài)，

也要考慮運用后的條件，保證在使用或檢修間隔期內(nèi)性能保持

優(yōu)良。叢城市軌道車輛運用現(xiàn)實考慮，過高的臨界速度是不必

要的，要更多的考慮曲線通過、舒適性及對環(huán)境的影響。影響蛇行運動的因素第三頁，共五頁，防止起動時空轉(zhuǎn)及制動時滑行的蠕滑控制

雖然動車組的牽引力及制動力均是分散的，對粘著能力的需求不象干線機車那樣強烈。但是城市污染嚴重，軌面條件較差，而起動與制動加減速度又比干線列車高，提高粘著仍是必要的。在干線機車上采用的撒砂方法并不適用地鐵輕軌。目前先進的電子防滑〔防空轉(zhuǎn)〕系統(tǒng)已使用在上海地鐵車輛上。電子防滑系統(tǒng)由輪對轉(zhuǎn)速測量、微處理器、控制空氣制動壓力的EP單元、控制牽引電機牽引或制動力矩的微機控制單元組成。其工作原理是監(jiān)察輪對的蠕滑量，調(diào)整施加在輪子上的力矩，確保輪軌關(guān)系處于最正確粘著范圍內(nèi)。除了這些方法，國外正在研究在動車踏面上涂抹固體高摩脂來提高或穩(wěn)定粘著，已取得一定進展。第四頁，共五頁，蛇行運行。具有一定踏面形狀的鐵道車輛輪對，即使沿著平直軌道滾動，受到微小激擾后就會產(chǎn)生一種振幅保持或繼續(xù)增大直到輪緣受到約束的特有運動。此時輪對向前滾動，

一面橫向往復擺

動，

一面又繞鉛垂中心線來回轉(zhuǎn)動，其輪對中心軌跡呈現(xiàn)波浪形，稱蛇行運動。是輪對對鋼軌的相對運動產(chǎn)生了激振力，由這種激