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几个安全参数的说明 北京交通大学 范俊杰 前言 多年的运营实践表明，列车脱轨是危及行车安全的重要隐患，也是危害较大、经济损失较重的行车事故之一。事实表明，列车脱轨是各种影响脱轨的不利因素综合作用的结果。因此，对列车脱轨必须进行全面、系统的研究，客观地分析造成脱轨事故的原因、机理，才能采取正确的技术措施，减少甚至杜绝脱轨事故的发生。 通常用脱轨系数和减载率来评价列车脱轨的危险性。 曲线脱轨分析 曲线脱轨条件与脱轨系数 1，曲线脱轨条件 由图1可知，当车轮轮缘贴靠曲线钢轨且轮轨一点接触时（图1），车轮处于脱轨的临界状态，此时横向导向力Y与车轮荷载Q均作用在轮轨接触点上。车轮能否脱轨，要根据其受力情况而定。若使车轮沿图1中的AB线下滑就不会造成车辆脱轨，这时就必须满足下述条件： Qsinβ-Ycosβμ(Ysinβ+Qcosβ) 得： Y/Q(tanβ-μ)/(1+ μ tanβ) 轮轴横向力 在客运专线动态检测报告中，除了脱轨系数和减载率外，还列出横向力H的标准：H≤10+Po/3, Po为静轴重。 应当指出，该标准不是安全标准，而是保证有砟轨道不产生横移所要求的轮轴横向力标准。 标准是由法国铁路在下列轨道条件下进行了一系列试验得到的经验公式： 试验的轨道条件：46kg/m钢轨，木枕，枕间距65cm，碎石道床。 得到的经验公式为： H≤α（10+Po/3） α=1 机车，客车，动车。 α=0.85 货车 讨论： 1，当轨道得到加强时， α值应当加大。 2，这是针对有砟轨道的标准，不能评价无砟轨道。 3，这是保证有砟轨道不产生横移所要求的轮轴横向力标准，是针对列车提的要求。 * * 图1 式中，β——车轮轮缘倾角，我国机车车轮 β=70o，车辆车轮β=65~68o； μ——轮轨间的摩擦系数。 上式为曲线脱轨条件，满足此条件车辆则不会脱轨，否则就有脱轨危险。 2，脱轨系数 令：(tanβ-μ)/(1+ μ tanβ)=K 则， Y/Q K 只要满足上述条件，车辆就不易脱轨。 Y/Q 就叫做脱轨系数， K为脱轨系数的临界值。 轮对的脱轨条件与脱轨系数与单个车轮的一样。 3，脱轨系数及临界值分析 由上述分析可知，影响列车脱轨的因素主要有三个：Y、Q、K。对它们进行分析和研究，就能对脱轨的原因和机理有一个全面的了解，并可采取相应的技术防范措施，以保障行车安全。 （1）影响Y值的因素： a，曲线半径越小，Y值越大； b，车辆“旁承压死”（车辆在任何情况下旁承间都应留有空隙，静态空隙不少于4mm ,动态空隙允许为2~20mm)， Y值增大； c, 横向风力越大， Y值越大。 (2)影响Q值的因素： a,车辆货物偏载，使Q值变化。铁道部规定：车辆纵向偏载应小于10吨，横向偏载时其货物重心偏离车辆中心线距离要小于100mm。 b,车体或转向架刚性过大，缺乏反弹力去减缓车辆的减载影响，使Q值变小。 c，线路存在严重的高低和方向不平顺时，会加剧车辆的上下振动和横向摇晃，使车轮减载。 d，在转向架驶出圆曲线进入缓和曲线时，转向架前轴外轮浮起，使Q值变小（图2）。 e，司机操作及车辆编组不当，“前堵后拥”使Q值变小。 外轨 内轨 图2 （3）影响K值的因素 由K值的计算公式可知， K值只与μ与β有关： a, 不同μ与β时的K值： μ=0.5 0.25 0.20 β=70o K=0.95