国内外高速列车动力学评价标准综述

作者：石怀龙; 罗仁; 曾京^*

来源：交通运输工程学报, 2021, 21(01): 36-58.

DOI：10.19818/j.cnki.1671-1637.2021.01.002

• 高速列车
• 车辆动力学
• 评价标准
• 蛇行稳定性
• 脱轨安全性
• 运行平稳性

针对高速列车的动力学性能评价标准中所涉及的评价内容、评价方法、评价指标及限值展开综述,围绕蛇行运动稳定性、脱轨安全性和运行平稳性展开标准分析和对比,包括ISO系列、UIC系列、EN系列、TSI系列、FRA系列、APTA系列和中国国标等法律规范、行业标准、技术规范等,指出不足或改进建议;对具有代表性的动力学标准进行详细对比,包括新旧版本国标《机车车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》(GB/T 5599)、国际铁路联盟Testing and Approval of RailwayVehicles from the Point of View of Their Dynamic Behaviour—Safety—Track Fatigue—Running Behaviour(UIC 518)、俄罗斯Railway Multiple Units—Durability and Dynamics Requirements(GOST/R 55495)等;对北美FRA和APTA系列标准规定的理想轨道激励下动态响应、准静态性能评价方法等进行应用示范。研究结果表明:蛇行运动稳定性均通过构架横向加速度、构架力或轮轨力进行评判,而数值仿真、台架和线路试验需选择对应适用的方法;结合现阶段中国高速列车的长期服役动力学性能,若列车以400 km·h-1及以上速度运行时,建议加速度滤波带宽仍采用0.5～10.0 Hz,幅值限值建议7 Hz以内为8 m·s-2,而7～9 Hz放宽至10 m·s-2,并持续10次、2 s或100 m;针对爬轨脱轨安全性评估,现有标准均基于轮轨力和车轮抬升量进行动态和静态评判,但在指标限值、持续作用时间或运行距离上存在差异,建议采用车轮脱轨系数和轮重减载率的联合评判方法;新版GB/T 5599删除了倾覆系数和轮轨横向力指标,放宽了轮重减载率限值,轮轴横向力限值维持不变;GOST/R 55495评价方法不区分车辆类型,采用构架力而非轮轨力对运行安全性进行评价,横垂向平稳性指标计算时采用相同的频域加权,且低频段加权带宽及幅值显著比GB/T 5599大,不对平稳性指标进行分级评价;复兴号CR400BF动车组的运行安全性指标和平稳性指标同时满足GB/T 5599和GOST/R 55495标准要求;采用北美标准对某160 km·h-1客车进行理想轨道激励下动态响应分析,8类不平顺激扰中的重复高低和单次高低不平顺工况较为恶劣,6个评价指标中的轮重减载率和车体垂向加速度容易超限。

• 单位
  牵引动力国家重点实验室; 西南交通大学