钢轨稳定与列车运行的平稳性及舒适度的相关分析

钢轨稳定与列车运行的平稳性及舒适度的相关分析

张亦弛

郑州铁路职业技术学院  郑州  451460

摘要：随着我国高铁行业飞速发展，高铁的平稳性和舒适度的要求不断被人们重视。从最开始的快，逐渐演变成了再快的基础上，更加安全和舒适。时代和行业的不断进步，人们对出行过程中的要求也在一步步提高，高铁作为大部分人民出行的首要选择，安全性和舒适度也是不容小觑的。扣件作为列车运行的基本保证，在很大程度上决定了列车运行的平稳性和舒适度。

关键词：铁路智能扣件、高速铁路、高铁安全、旅客舒适度

0引言

高速铁路扣件系统是一种将钢轨与轨枕紧固连接在一起的结构,可以阻止钢轨在列车运行过程中产生的纵横向力,对外加激励下钢轨的振动进行抗振缓冲,作为高铁轨道设计中的核心部件,其性能的好坏成为影响高铁轨道结构稳定和安全的决定因素。根据我国近年的铁道统计公报了解到我国每年铁路运行里程每年新增4000公里左右，伴随着国家高速铁路建设的快速发展,扣件数量越来越多，高铁运行的舒适度与安全性是否与扣件有着紧密的关系呢。

1扣件的作用

扣件是钢轨与轨枕或其它轨下基础连接的重要联接零件,它的作用是固定钢轨,阻止钢轨纵向和横向位移,防止钢轨倾斜,并能提供适当的弹性,将钢轨承受的力传递给轨枕或道床承轨台。

2提升列车运行的平稳性和舒适度的必要

现代旅客列车不仅仅要求高安全性和高速性，高舒适性也成为考察列车运行质量的重要指标之一。近年来，高速铁路车辆运行速度的不断提高 ，轨道不平顺的激扰频率增加，车辆轨道相互作用增大，引发的旅客乘坐舒适性问题越来越受到人们的关注。

3实践分析

对于扣件是否影响列车运行的安全性和舒适度，可以用线性/非线性随机振动 分析方法概述即车辆轨道耦合系统随机振动法，从高速铁路线路平纵断面参数与旅客舒适度的关系上进行分析讨论。通过对列车轨道超高、最小曲线半径、缓和曲线、竖曲线半径、纵断面最小坡段长度、竖曲线与平面圆曲线、缓和曲线重叠等多项数据分析，故建议困难条件下，可允许竖圆重叠，附加条件是竖曲线半径、圆曲线半径必须大于根据线路条件所允许的特定值。

且满足下列两式的要求：(3-1)

                                   (3-2)

式中：Cm——实置超高（mm）

Cd——欠超高（mm）

[h=hq]——实置超高与欠超高之和允许值（mm）

[h]——欠超高允许值（mm）

△c——竖向离心加速度当量欠超高（mm），计算方法如下：

式中：h′G——考虑弹簧作用的车辆重心高度（mm）

C——均衡超高（mm）

G——左右轮轨接触点间距 ，1500mm

Rsh——竖曲线半径（m）

V——列车运行速度（km/h）

4舒适度判断

旅客列车运行平稳性是指当列车运行时产生振动及通过缓和曲线时的安全性与平稳性对旅客舒适的影响，称作旅客列车的乘坐舒适度，用以衡量客车的运行质量。

其中，振动的主要方向与机车的操纵水平、列车的启动、减速或紧急制动情况有关；方向主要是列车通过曲线或道岔而产生的离心力和振动；方向主要与线路水平度或车辆走行及减振器的状态有关。列车振动是由线路质量和车辆减震系统的质量不高引起的，是衡量列车运行质量的重要因素之一，反应了列车运行的平稳性。按照我国铁道车辆动力学性能评定和实验鉴定规范（GB5595-85标准），采用平稳性指标作为舒适度的评定准则，并引入有关频率修正项F（f）来提高计算精度，同时将横向振动与竖向振动分开，得出为铁路工作者所熟知的Sperling公式如下:

                                      (4-1)

式中：Wz——平稳性指标

A——振动加速度，g

f——震动频率，Hz

F（f）——频率修正系数。考虑到人体对各种振动频率的敏感度不同，故在计算平稳性指标时引入相关频率修正系数，而在常用的频率范围内，其垂向和横向值是不同的。

Sperling指标的评定等级分为3级，如下图所示：

图 1Sperling平稳性指标评定等级表

舒适度和平稳性指标是铁路领域中非常重要的一个动力学指标，其值受多种因素的影响，尤以振动因素最为重要，而在进行列车运行时的旅客舒适度评价时，需要根据现实情况选择适当的评价标准。

5结论及展望

通过本论文的研究，我们发现高铁扣件对于列车运行的平稳性和舒适度有着至关重要的作用。不仅仅体现在对钢轨的间接影响上，同时也在检修，保养上与列车运行息息相关。加强对高铁扣件的研究与探索，不仅能促进我国铁路行业的继续发展，同时也能作为一张亮丽的名片被世界知晓。

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