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首页车辆脱轨机理与预防策略:实证分析与对策研究
本文主要探讨了车辆脱轨的机理及相应的预防对策,针对三种主要的脱轨类型——爬轨脱轨、滑轨脱轨和跳轨脱轨进行了深入剖析。爬轨脱轨通常在曲线轨道上发生,由于轮轨横向力过大或轮重减载率较高,可通过Nadal公式进行判断。滑轨脱轨则因横向力超过临界值,可能导致车轮滑离钢轨;跳轨脱轨则更为罕见,往往在强烈冲击或严重线路问题下出现。 文章首先概述了脱轨的基本概念,即轮对受力导致轮缘与钢轨接触面夹角增大,直至轮缘脱离轨道的过程。然后,作者基于现场调研和国内外研究成果,详细介绍了脱轨判别的准则,强调了轮轨系统运行的复杂性和影响因素的多样性。 对于爬轨判别,Nadal公式被广泛用于评估轮轨间的接触状态,这个公式考虑了垂直力、横向力以及横向蠕滑力等关键因素。然而,尽管Nadal公式在一定程度上帮助识别潜在的脱轨风险,但脱轨机理的完全掌握仍有待进一步研究。 文章接着提出了五种车辆脱轨类型的划分,并针对这些类型提出了预防对策。这些建议可能包括优化线路设计、强化轮轨检查、提升车辆稳定性、实施更严格的运行管理规则以及引入先进的防脱轨技术等。 整体而言,本文旨在为铁路工务部门提供一套全面的评判标准和预防措施,以减少车辆脱轨事故的发生,保障铁路运输的安全与效率。通过深入研究和实践经验的总结,本文对于提升轨道交通系统的安全性具有重要的参考价值。
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第
22
卷第
5
期
2
∞
5
年
10
月
华东交通大学学报
Jo
田
nal
of
Eas
t
China
Jiaotong
U
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versity
Vo
1.
22
No.5
,Oct.
,立即
文章编号:
1
∞
6-
臼
23(2005)05
-ω5-
04
车辆脱轨机理及预防脱轨的对策
郑明新肖
矜
2
何志勇气胡永乐
2
,蒋金平
2
(1.华东交通大学道桥与岩土工程研究所,江西南昌
33
∞
13;
2.
南昌铁路局,江西南昌
33α
lOO)
摘要:通过现场调研,在阐述三种脱轨机理,即爬轨脱轨、滑轨脱轨和跳轨脱轨的基础上,系统总结分析了目前各种车辆脱轨
的安全评判标准及有待解决的问题,进而通过对脱轨试验情况分析并提出了五种车辆脱轨的类型及其脱轨预防对策.
关键词:脱轨机理;安全评判标准;脱轨类型;预防对策
中国分类号
:1
凹
9
1.
4
文献标识码
:A
依据国内外脱轨研究理论,结合铁科院、成都、
北京、济南等铁路局所做的现场货物列车脱轨试
验,对货物列车空车脱轨的原因和特点进行分析,
进而为铁路工务部门防止列车脱轨提供评判准则
和预防措施.
1
脱轨机理及判别
1.1
脱轨机理
脱轨是一种作用在轮对上的力导致轮缘爬上钢轨,且
轮缘一一钢轨接触面与钢轨表面的夹角达到最大的工况.
在车轮进一步爬轨时,轮缘顶部就在轨顶面上运行,并很快
走向钢轨外侧完成脱轨过程即爬轨脱轨.此外,还有滑轨脱
轨和跳轨脱轨.滑轨脱轨是车轮轮缘在离开钢轨的方向运
动时,当产生有过大的横向力(或称轮轨力)则可能使车轮滑
下钢轨,导致钢轨破坏或轨距加宽发生脱轨.而跳轨脱轨指
当有急剧的横向力作用到轮对上,轮对与钢轨间形成很大
的相对速度,车轮冲击钢轨,产生过大的车体力矩,导致车辆
与轨道分离,发生弹跳现象以致脱轨.仅仅在特殊工况下发
生,如冲撞等外力作用或严重的线路缺陷和障碍等.
1.
2
脱轨判别准则
由于轮轨系统的实际运行行为复杂,影响脱轨的因素
众多,至今对脱轨机理尚未完全掌握,车轮的爬轨脱轨也只
是脱轨的一种重要形式,主要发生在曲线轨道上,通常是由
收稿日期
:2
∞
5
-
08
-18
较大的轮轨横向力或较大的轮重减载率所造成,车轮爬轨判
断多采用著名的
Nadal
公式.
1.
2.1
Na
也
I
判别准则
在车轮与钢轨的接触点上,车轮受到钢轨的
3
个方向的
作用力,即垂直力
P
、横向力
q
及纵向力在接触点处垂直平
面内的投影一一横向蠕滑力,接触点处法向力用
N
表示,接
触平面与轨平面的夹角又称为轮缘接触角.
在此三种力中与脱轨直接有,关的是垂直力
P
和横向力
Q
,
称
QIP
为脱轨系数
.1896
年法国人
M.J.Nadal
据车轮爬
轨接触点处的磨擦饱和得到力的平衡关系,即
Nada
临界准
则:
QIP=
泞恙,
μ
是磨擦系数而作用在轮对上的力除
横向力外,还有左右轮重差产生的力矩.由于这些力和力矩
作用,在轮缘接触侧的车轮产生横向力的同时还引起轮重的
减少.轮重的减少量与静态轮重的比值称为轮重减载率,即
.6. p
Pst
- Pd
Pst
-
Pst
Pst
是左右车轮静轮重的平均值
;Pd
是轮重的实时测量
值轮重越小,即轮重减载率越大,则越易脱轨.
缺陷是此判别准则仅考虑了最大轮缘接触角和轮轨间
的磨擦.
1.
2.2
整轴
Q/P
比之和
1984
年美国人
H.
Weinst
∞
k[
t]提出,车轮轮缘接触点处
力的平衡关系不仅取决于轮缘接触的车轮,故建议采用同轴
两车轮
QIP
绝对值之和作为判别准则,即"整轴
.QIP
比之
作者简介:郑明新(1
9
俑-)
,男,教授,博士,从事道路与铁道工程的教学,主研道路工程与路基病害防治.
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