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1、第三节第三节 防止车辆倾覆的安全性防止车辆倾覆的安全性一、车辆倾覆的类型及其评定方法一、车辆倾覆的类型及其评定方法 车辆倾覆的类型车辆倾覆的类型 所谓车辆倾覆是指车辆在运行中受到各种侧向力和垂向力作用，在最不利组合情况下使整个车辆向一侧倾倒。它一般有以下三种情况.1) 曲线外倾覆 车辆在曲线上运行时由于受风力、离心力和横向振动惯性力等的作用及其不利的组合时，使车辆向曲线外侧倾覆。这种情况一般发生在高速运行时.2) 曲线内倾覆 当车辆缓慢地驶入曲线时，由于车体内倾，并同时在侧向力（风力、振动惯性力等）的作用下，使车辆向曲线内侧倾覆.3) 直线倾覆 当车辆在直线上运行时，由于受极大的侧向风力作用，
2、或者再加上由于线路原因造成车辆严重的横向振动致使车辆倾覆. 车辆倾覆的评定方法车辆倾覆的评定方法 影响车辆倾覆的主要作用力是侧风力、离心力、横向振动惯性力等影响车辆倾覆的主要作用力是侧风力、离心力、横向振动惯性力等。在这些力的同时作用下，将使车体向一侧倾斜，造成一侧车轮减载。当减载的一侧车轮轮重达到零时，就当减载的一侧车轮轮重达到零时，就有发生车辆倾覆的危险。有发生车辆倾覆的危险。 车辆在运行中的基本受力状态如图所示。在这些力的作用下造成左右侧车轮轮重增减载 设外轨侧的轮轨间压力为 ，内轨侧的轮轨间压力为 ，且令即称为倾覆系数即称为倾覆系数 当一侧车轮轮重减载至零即当一侧车轮轮重减载至零即 =
3、0时，车辆将达到倾覆的时，车辆将达到倾覆的临界状态临界状态。此时此时=，即为其倾覆临界值，即为其倾覆临界值。 目前我国就是采用倾覆系数来评定防止车辆倾覆安全性的。在实际运用中，为确保车辆不发生倾覆，至少必须满足为确保车辆不发生倾覆，至少必须满足的条件的条件。我国车辆研究部门根据理论分析与试验研究认为：在计及风力、离心力和横向振动惯性力的影响时，其倾覆系数的安全指标可以采用： =0.8 危险限度 （15） （514） 二、倾覆系数的计算二、倾覆系数的计算 在推导车辆倾覆系数的计算公式时，只考虑其主要作用力：车体只考虑其主要作用力：车体横向振动惯性力、侧向风力及离心力横向振动惯性力、侧向风力及离心
4、力。对于一些影响较小的次要因素略去不计。因此作如下假设作如下假设）由于车体倾斜所造成的各侧向力作用点距离轨面的垂直 高度的变化略去不计；）车辆簧下部分所受的风力影响略去不计；）不计车辆簧上质量垂直振动惯性力的影响；）车辆簧下质量垂直振动与横向振动惯性力的影响不计，并假定簧下质量的重心位于轮对中心；）不计车钩作用力的影响。 当车辆运行于具有外轨超高的曲线时，车体作用着侧向风力2w 、横向振动惯性力F2y 以及重力、离心力，如图所示 （516） h5 车体重心至体重心至车轴中心中心线高度；高度； 一台一台转向架向架弹簧的垂直簧的垂直刚度。度。 若将作用于车辆的所有外力和力矩、Y、合成，假设其合力作
5、用线通过两轨顶面连线的点，则这些外力和力矩对点的合力矩为零。因此，下式成立： 若作用于车辆的合力通过点时，其倾覆系数=；而合力通过点时，=。因此，当作用于车辆的合力通过点时，可得下列比例式：整理之，则得车辆倾覆系数的计算工式 上式中第一项是由于车辆通过曲线时未被平衡的离心力引起的、所谓未被平衡的离心力是指向曲线外侧方向的离心力和由于外轨超高引起的车辆重量向曲线内侧的水平分力之差。第二项是由于车辆横向振动惯性力引起的。第三项是由于侧向风力引起的。上式为车辆向曲线外侧倾覆的情况，而风压相反时，则为向曲线内侧倾覆的情况，上式等号右边第 、项符号“十”变成“一”。这时，倾覆临界值= 。在相同的条件下，直线运行比曲线运行有利，在一般情况下不必进行核核计算。总结总结:对车辆结构来说，车辆倾覆主要取决于车辆弹簧悬挂装置的横向刚度和角刚度以及重心高度。在一定的外力作用下，横向刚度越小，车体横向偏移越大；角刚度越小，车体倾角越大；重心越高，车体横向偏移也越大。因此，增大其横向刚度、角刚度及降低车体重心高度，对于防止车辆倾覆的效果较为显著。
