張 舵，湯銀英，彭其淵，吳嘉楊，黃 成

(1. 西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，四川 成都 611756；2. 西南交通大學(xué) 綜合交通運(yùn)輸智能化國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室， 四川 成都 611756；3. 中國中鐵二院有限責(zé)任公司，四川 成都 610031)

高速和重載是我國鐵路貨運(yùn)發(fā)展的主要目標(biāo)。2013年修訂的《鐵路主要技術(shù)政策》提出[1]：“貨車軸重研究推廣25 t，研究發(fā)展27 t。快運(yùn)貨物列車最高運(yùn)行速度160 km/h，普通貨物列車最高運(yùn)行速度120 km/h?！彪m然貨車載重量增加，設(shè)計(jì)速度提高，但我國現(xiàn)行的《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》(以下簡稱“《加規(guī)》”)系引用前蘇聯(lián)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對于重車重心位置的要求比較保守，且對于所有車型和貨物品類采用了相同標(biāo)準(zhǔn)，無法因“貨”而異地制定裝運(yùn)方案，導(dǎo)致鐵路貨運(yùn)工作受到了很大的約束。同時(shí)，《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱“《線規(guī)》”)于2006年進(jìn)行了修訂，提高了線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但國際通用規(guī)范所要求的線路參數(shù)更加惡劣。且隨著中歐班列的開行，歐亞大陸之間的鐵路貨物運(yùn)輸愈發(fā)頻繁，必須確保我國的貨運(yùn)列車能夠在境外鐵路線路安全運(yùn)行。因此，非常有必要研究重車重心位置對車輛運(yùn)行安全性的影響規(guī)律，保障新形勢下鐵路貨物運(yùn)輸安全，提高鐵路運(yùn)輸能力。本文參照國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)車輛裝運(yùn)工況，通過動(dòng)力學(xué)仿真的方法研究剛性加固條件下重車重心位置對車輛曲線通過性能的影響，針對具體車型和貨物提出了相應(yīng)的裝車方案。

1 建立動(dòng)力學(xué)仿真模型

1.1 VI-Rail 簡介

動(dòng)力學(xué)仿真軟件VI-Rail的前身是ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)軟件中的Rail模塊。ADAMS即機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析，該軟件是美國MDI(Mechanical dynamics Inc.)公司開發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟件。ADAMS于2002年被世界著名的工程軟件開發(fā)公司MSC收購，而在2005年，MSC公司將ADAMS/Rail模塊出售給了VI-grade公司，在ADAMS/Rail的基礎(chǔ)上，VI-grade公司研發(fā)推出了VI-Rail。

VI-Rail依然依托MSC ADAMS的軟件平臺(tái)，但對軌道交通領(lǐng)域的開發(fā)更加完善。通常，用戶在模板創(chuàng)建界面利用VI-Rail的庫組件(輪對、側(cè)架、懸架等)建立參數(shù)化模板，然后，在標(biāo)準(zhǔn)界面，用戶使用已經(jīng)創(chuàng)建的新模板以及定義的數(shù)據(jù)就可創(chuàng)建前后轉(zhuǎn)向架以及車體子系統(tǒng)，進(jìn)而輕易地組裝成一個(gè)軌道車輛，甚至是一列完整的列車。其中的貨運(yùn)工具箱(Freight Toolkit)，包含了代表性的貨車轉(zhuǎn)向架組件庫(包括搖枕、側(cè)架、軸箱、具有3D摩擦的心盤、旁承、斜楔等)，能夠幫助用戶輕松地組裝一個(gè)參數(shù)化的貨運(yùn)車輛模型，并可以模擬多種仿真場景。鑒于其在貨運(yùn)車輛建模方面的優(yōu)越性，本文選擇使用VI-Rail來建立C70H型敞車動(dòng)力學(xué)仿真模型。

1.2 模型描述

C70H型敞車仿真模型包含3個(gè)主要部分——空車車體、轉(zhuǎn)K5型轉(zhuǎn)向架和貨物。其中，轉(zhuǎn)向架模型的準(zhǔn)確性是重中之重。利用VI-Rail的貨運(yùn)工具箱，可以方便快捷地完成轉(zhuǎn)向架的建模工作。

建立轉(zhuǎn)K5型轉(zhuǎn)向架模型的第一步是建立輪對，輪對踏面選擇LM磨耗型踏面。隨后，將輪對與軸箱用轉(zhuǎn)動(dòng)副(Revolute Joint)進(jìn)行連接。根據(jù)輪對和軸箱的位置，建立側(cè)架和搖枕組件。軸箱與側(cè)架之間，用具有分段剛度系數(shù)的彈簧連接，以表示在橫向和縱向存在著的間隙/止擋結(jié)構(gòu)。在搖枕與車體之間，心盤不僅提供了法向力(點(diǎn)面接觸)和平面摩擦力，同時(shí)還具有比較大的回轉(zhuǎn)阻尼，起到連接、緩沖作用；而旁承不僅可以在車體搖頭或者側(cè)滾過大時(shí)提供垂向力，防止車體與搖枕接觸，還可以提供平面摩擦力來抑制車體振動(dòng)。

應(yīng)當(dāng)特別注意的是，在側(cè)架與搖枕之間，存在著由楔塊與減震彈簧所組成的中央懸掛系統(tǒng)，見圖1。圖1中,P為作用于搖枕上的車體質(zhì)量, t。

圖1 楔塊式摩擦減震器原理示意圖[2]

減震彈簧所提供的彈力很容易表達(dá)，楔塊與搖枕、側(cè)架之間的摩擦力的計(jì)算則比較復(fù)雜。對其中一個(gè)楔塊的受力情況進(jìn)行分析，見圖2。圖2中：α為副摩擦面與水平面的夾角，設(shè)定為45°；β為主摩擦面與鉛錘面的夾角，設(shè)定為2.5°；N為作用在主摩擦面的法向力, N；f主為作用在主摩擦面的摩擦力, N；F為作用在副摩擦面的法向力, N；f副為作用在副摩擦面的摩擦力, N；Pa為楔塊彈簧的反力, N。

圖2 楔塊受力分析圖[2]

在主、副摩擦面上，均存在著與物體之間相對運(yùn)動(dòng)方向相反的摩擦力。因此，根據(jù)法向力的大小、摩擦系數(shù)大小和物體間的相對運(yùn)動(dòng)方向，可以計(jì)算得到摩擦力的大小和方向[2]。

根據(jù)以上描述，即可建立轉(zhuǎn)K5型轉(zhuǎn)向架的動(dòng)力學(xué)仿真模型。將前后轉(zhuǎn)向架和車體這3個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行組裝即可形成完整的C70H型敞車模型，見圖3。

圖3 C70H型敞車模型

為了實(shí)現(xiàn)本文的研究目標(biāo)，還需將50 t重的均質(zhì)貨物模型與車體進(jìn)行零自由度鉸接，該貨物圍繞質(zhì)心的X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為1.363×104、8.172×104、8.696×104kg·m2。

2 車輛裝載工況設(shè)計(jì)

由于貨物與車體之間采用剛性加固，因此，車輛裝載工況包含了重車重心的縱向、橫向偏移量以及重車重心距離軌面的高度這3個(gè)參數(shù)，具體設(shè)計(jì)如下：

(1) 重車重心縱向偏移量

《加規(guī)》針對貨物總重心的縱向偏移量提出了明確要求，可由其計(jì)算出允許的最大重車重心縱向偏移量。具體要求主要有兩條：一條是前后轉(zhuǎn)向架的負(fù)重差不超過10 t；另一條是各轉(zhuǎn)向架所承擔(dān)的貨物重量不超過貨車標(biāo)記載重的一半。其中，第一條要求是為了保證前后轉(zhuǎn)向架的負(fù)荷盡量一致，方便對轉(zhuǎn)向架進(jìn)行保養(yǎng)，其取值主要來源于實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，因此本文不將其作為設(shè)定重車重心縱向偏移量的約束條件。而根據(jù)第二條要求，結(jié)合貨物質(zhì)量和轉(zhuǎn)向架中心距(9.21 m)、空車質(zhì)量(23.8 t)、車輛標(biāo)記載重(700 kN)，可以得到最大允許的重車重心縱向偏移量為1.248 m。進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真時(shí)重車重心縱向偏移量x及其對應(yīng)的貨物重心相對于車輛幾何中心的縱向偏移量x貨見表1。

表1 重車重心及貨物重心縱向偏移量 m

(2) 重車重心橫向偏移量

雖然《加規(guī)》中規(guī)定貨物總重心橫向偏移量不能超過100 mm，但既有研究表明，這個(gè)限值有些保守[3]。而根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，貨物重心橫向偏移量最大允許值為200 mm，若超過該值則旁承會(huì)被壓死，嚴(yán)重影響車輛運(yùn)行安全[4]。因此，在進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真時(shí)重車重心橫向偏移量y及其對應(yīng)的貨物重心相對于車輛幾何中心的橫向偏移量y貨見表2。

表2 重車重心及貨物重心橫向偏移量 m

(3) 重車重心高

《加規(guī)》規(guī)定，重車重心距離軌面高度的最大值為2 000 mm，如果超過則會(huì)對車輛進(jìn)行限速，但已有學(xué)者證明重車重心高的限值應(yīng)大于2 000 mm[5-6]。因此本文選取了較寬泛的重車重心高范圍，以使得仿真結(jié)果盡量全面地體現(xiàn)重車重心高對車輛運(yùn)行安全的影響。進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真時(shí)的重車重心高z及其對應(yīng)的貨物重心高z貨具體見表3。

表3 重車重心及貨物重心距軌面高度 m

3 車輛運(yùn)行工況設(shè)計(jì)

本文僅研究車輛勻速通過區(qū)間的過程，因此，在設(shè)計(jì)車輛運(yùn)行工況時(shí)主要考慮以下基本要素：曲線半徑、曲線外軌超高、最大欠超高、最大過超高、軌道不平順激勵(lì)、緩和曲線長度以及車輛運(yùn)行速度。為了保證車輛在境內(nèi)外鐵路線路上的運(yùn)行安全性，探索國際通用的線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對我國貨車的適用性，本文結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)規(guī)章要求對以上要素的取值進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡量選取惡劣運(yùn)行工況，從而保證車輛的行車安全，體現(xiàn)車輛運(yùn)行特性。所參考的國內(nèi)規(guī)章主要是《線規(guī)》[7]和《鐵路線路修理規(guī)則》[8]，而所參考的國外規(guī)章則是在國際鐵路相關(guān)領(lǐng)域最具權(quán)威的UIC 518《鐵道車輛動(dòng)力學(xué)性能-運(yùn)行安全性-運(yùn)行品質(zhì)和軌道疲勞的試驗(yàn)、驗(yàn)收規(guī)范》[9]、BS EN 13803《鐵路應(yīng)用設(shè)施．軌道．軌道平面設(shè)計(jì)參數(shù).軌距≥1 435 mm》[10]和BS EN 14363《鐵路車輛運(yùn)行特性的測試和仿真——運(yùn)行性能和穩(wěn)定性試驗(yàn)》[11]。

(1) 曲線半徑

通常而言，小半徑曲線不利于車輛運(yùn)行安全，因此，BS EN 13803規(guī)定最小曲線半徑為150 m；按照BS EN 14363的要求，進(jìn)行車輛運(yùn)行性能測試時(shí)線路應(yīng)包含半徑在250～400 m之間的極小半徑曲線和半徑在400～600 m之間的小半徑曲線；而《線規(guī)》提出最小曲線半徑的取值應(yīng)參照具體工程條件和設(shè)計(jì)行車速度，見表4。

表4 我國最小曲線半徑[7]

為了提供較惡劣的運(yùn)行工況，本文借鑒BS EN 14363的規(guī)定，測試車輛通過350 m半徑曲線所在區(qū)間和600 m半徑曲線所在區(qū)間時(shí)的運(yùn)行性能。

(2) 曲線外軌超高

根據(jù)BS EN 14363的要求，最大曲線超高為150 mm，與《鐵路線路修理規(guī)則》的規(guī)定一致，因此，曲線超高設(shè)定為150 mm。

(3) 最大欠超高

根據(jù)BS EN 14363規(guī)定，貨運(yùn)車輛的最大允許欠超高為130 mm；UIC 518規(guī)定，速度不高于140 km/h的貨車，最大允許欠超高為130 mm；《鐵路線路修理規(guī)則》則提出特殊情況下最大欠超高可以達(dá)到110 mm。綜上所述，國內(nèi)對于最大欠超高的要求比較保守，本文決定按照國際通用慣例將最大欠超高設(shè)置為130 mm。

(4) 最大過超高

BS EN 13803提出最大過超高在特殊情況下允許達(dá)到150 mm；而《鐵路線路修理規(guī)則》規(guī)定，困難條件下最大過超高可以達(dá)到50 mm，速度大于160 km/h的線路可以達(dá)到70 mm。為了使得欠超高與過超高的數(shù)值相對應(yīng)，以充分體現(xiàn)超高對車輛曲線通過性能的影響，本文的最大過超高也設(shè)定為130 mm。

(5) 軌道不平順激勵(lì)

本文的主要目的在于研究重車重心位置對車輛曲線通過性能的影響規(guī)律，軌道不平順激勵(lì)的大小并不會(huì)干擾這一規(guī)律的具體表現(xiàn)形式。此外，我國的軌道譜體系并不成熟，而美國五級軌道譜已被證明與我國的三大干線軌道譜比較接近[12]。因此，本文采用美國五級軌道譜作為動(dòng)力學(xué)仿真中的不平順激勵(lì)。

(6) 緩和曲線長度

《線規(guī)》規(guī)定，可以根據(jù)曲線半徑的大小查表確定其對應(yīng)的最小緩和曲線長度，但本文對最小曲線半徑的設(shè)定已經(jīng)突破了《線規(guī)》既有規(guī)定，因此，需要采用《線規(guī)》提出的另一種方法，即通過最大超高順坡率來計(jì)算最小緩和曲線長度?！毒€規(guī)》對最大超高順坡率的規(guī)定見表5。

表5 特殊情況下最大超高順坡率[7]

對于350 m半徑曲線，根據(jù)前文中線路超高的設(shè)定，其設(shè)計(jì)速度為93.6 km/h，計(jì)算可得最小緩和曲線長度為100 m；同理可得600 m半徑曲線的最小緩和曲線長度為130 m。

(7) 運(yùn)行速度

根據(jù)前文對軌道超高的設(shè)定，可計(jì)算出350 m半徑曲線的均衡速度為19 m/s，允許速度范圍為7 ～26 m/s；600 m半徑曲線的均衡速度為25 m/s，允許速度范圍為9 ～34 m/s。

綜上所述，車輛運(yùn)行工況見表6,其中R為區(qū)間所包含曲線半徑。

表6 車輛運(yùn)行工況

本文中曲線為右曲線，線路布局見圖4。圖4中：u為外軌超高；R為曲率半徑；X為線路里程。

圖4 仿真線路布局

4 車輛曲線通過性能評判指標(biāo)

世界各國評判車輛曲線通過性能的指標(biāo)各不相同，脫軌系數(shù)和輪重減載率是其中最基礎(chǔ)、運(yùn)用最普遍的兩個(gè)指標(biāo)，而各國的安全限值也不盡相同。

對于最大脫軌系數(shù)和輪重減載率的要求見表7。其中，對于最大輪重減載率的檢測，多數(shù)國家更注重動(dòng)態(tài)安全指標(biāo)，其原因在于某些時(shí)候輪對對鋼軌的沖擊所造成的瞬態(tài)輪重減載可能導(dǎo)致輪重減載率的激增，但不會(huì)導(dǎo)致車輛脫軌。

表7 對脫軌系數(shù)安全限值的規(guī)定[12-17]

綜合各國標(biāo)準(zhǔn)，本文選擇1.0作為脫軌系數(shù)的安全限值。由于動(dòng)力學(xué)仿真過程中包含瞬態(tài)輪重減載這一特殊情況，因此將輪重減載率的安全限值設(shè)定為0.9。

5 重車重心偏移量對車輛運(yùn)行安全的影響

5.1 模型可靠性驗(yàn)證

在進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真之前，需要首先驗(yàn)證仿真模型的可靠性。本文借鑒了北京交通大學(xué)的科研項(xiàng)目——“提速后重車重心高度及貨物重心容許橫向偏移量試驗(yàn)”的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對C70H型敞車模型的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。

該項(xiàng)試驗(yàn)中,重車重心高為2 300 mm，貨物質(zhì)量為60 t，后轉(zhuǎn)向架負(fù)重比前轉(zhuǎn)向架重100 kN，對外軌超高120 mm的350 m半徑曲線和外軌超高80 mm的600 m半徑曲線上的車輛運(yùn)行過程進(jìn)行了測試，采集了車輛通過圓曲線過程中最大的脫軌系數(shù)絕對值和輪重減載率絕對值。本文利用VI-Rail所建立的C70H型敞車模型模擬了試驗(yàn)過程，采集仿真過程中車輛的運(yùn)行安全性指標(biāo)，將其與試驗(yàn)得到的結(jié)果進(jìn)行對照，結(jié)果見圖5。

圖5 不同半徑曲線指標(biāo)驗(yàn)證

由圖5可見，本文所建立的仿真模型具有較高的可靠性，可以用于動(dòng)力學(xué)仿真研究。

5.2 動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果分析

根據(jù)車輛裝載工況設(shè)計(jì)490個(gè)重車重心位置，分別在10個(gè)車輛運(yùn)行工況下進(jìn)行仿真。任意一個(gè)仿真案例均具備唯一的重車重心位置與車輛運(yùn)行工況組合，共需運(yùn)行4 900個(gè)仿真案例。在對某一案例進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真時(shí)，應(yīng)選擇對應(yīng)的車輛動(dòng)力學(xué)模型、軌道模型和運(yùn)行速度，模擬車輛勻速通過區(qū)間的過程。采集每個(gè)仿真過程中4個(gè)輪對各自最大的脫軌系數(shù)和輪重減載率的絕對值，進(jìn)而得到車輛安全指標(biāo)的最大值。若車輛最大脫軌系數(shù)絕對值大于1.0或者最大輪重減載率絕對值大于0.9，則視為可能脫軌的危險(xiǎn)情況，進(jìn)行剔除。對于運(yùn)行狀態(tài)正常的車輛，其最大脫軌系數(shù)見圖6。圖6中，x的值為正表明重車重心靠近前轉(zhuǎn)向架，y的值為正表明重車重心靠近車輛右側(cè)。

根據(jù)圖6的10種工況下車輛的最大脫軌系數(shù)，可得：

(1)在同一高度下，脫軌系數(shù)與重車重心橫、縱偏移量存在著近似線性關(guān)系，重車重心位于車輛右后方相對不利，位于車輛左前方相對較好。

(2)脫軌系數(shù)和重車重心高的關(guān)系與車輛運(yùn)行速度有關(guān)，當(dāng)車輛處于過超高狀態(tài)(工況1、2、6、7)時(shí)，隨著重車重心高的增加最大脫軌系數(shù)會(huì)增大；當(dāng)車輛處于欠超高狀態(tài)(工況4、5、9、10)時(shí)，隨著重車重心高的增加最大脫軌系數(shù)會(huì)減?。划?dāng)車輛處于均衡速度運(yùn)行狀態(tài)(工況3、8)時(shí)，最大脫軌系數(shù)基本不隨高度變化。

(3)在相同超高狀態(tài)下，車輛通過600 m半徑曲線所在區(qū)間時(shí)，其脫軌系數(shù)要明顯小于車輛通過350 m半徑曲線所在區(qū)間，說明曲線半徑越大越有利于行車安全。

正常運(yùn)行車輛最大的輪重減載率見圖7，坐標(biāo)軸含義與圖6相同。

圖6 車輛最大脫軌系數(shù)

根據(jù)圖7可以得到以下結(jié)論：

(1)在同一高度下，輪重減載率基本呈現(xiàn)“等高線”式分布特征，“低洼部分”代表了輪重減載率最小的重車重心位置，距離“低洼部分”越遠(yuǎn)越不利于行車安全。

(2)在橫向，車輛運(yùn)行速度越高，“低洼部分”越向車輛右側(cè)移動(dòng)，說明速度較快時(shí)重車重心靠近車輛右側(cè)比較安全；在縱向，“低洼部分”基本均位于車輛中前部，說明貨物位于車輛前部比較有利于車輛運(yùn)行安全。

(3)通常而言，重車重心越高，輪重減載率越大，但如圖7(a)、7(g)所示，在速度較低情況下，存在重車重心越高但輪重減載率越小的可能。

圖7 車輛最大輪重減載率

通過動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果可以看出，脫軌系數(shù)和輪重減載率這兩個(gè)安全指標(biāo)所受到的重車重心位置影響是不同的。由于輪重減載率在重車重心偏移的影響下更容易達(dá)到安全限值，因此，在衡量車輛曲線通過性能時(shí)，需要在兼顧脫軌系數(shù)和輪重減載率的同時(shí)，側(cè)重考慮后者。

5.3 重車重心分布的安全區(qū)域

根據(jù)動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果，350、600 m半徑曲線分別對應(yīng)的5個(gè)工況下車輛運(yùn)行安全指標(biāo)均達(dá)到要求的重車重心分布區(qū)域見圖8。

兩種曲線半徑條件下的重車重心安全范圍的關(guān)系見圖9。由此可知，重車重心的安全分布區(qū)域會(huì)隨著曲線半徑的減小而縮小。因此，若用C70H型敞車裝運(yùn)本文所列舉貨物，圖8(a)所示安全范圍適用于在美國五級軌道譜激勵(lì)條件下、所有曲線半徑不小于350 m的右曲線所在區(qū)間，可稱之為“絕對安全區(qū)域”。

圖8 重車重心安全范圍

圖9 兩種曲線半徑條件下重車重心分布安全區(qū)域?qū)Ρ?/p>

而根據(jù)前文所介紹的《加規(guī)》對于貨物總重心的橫、縱偏移量以及重車重心高的要求，可以計(jì)算得到重車重心的最大縱向偏移量約為0.6 m，最大橫向偏移量約為0.07 m，距離軌面高度最高為2 m。因此，按照《加規(guī)》中的規(guī)定，重車重心的安全范圍應(yīng)分布在一個(gè)長方體空間內(nèi)，此安全空間對比見圖10(稱之為“加規(guī)空間”以方便表達(dá))與本文得到的“絕對安全區(qū)域”的空間關(guān)系?？梢钥吹剑瑑煞N空間具有一定的交集，且“絕對安全區(qū)域”的邊界范圍要更大。應(yīng)當(dāng)注意，本文所采用的車輛運(yùn)行工況比國內(nèi)現(xiàn)行工況更加惡劣，因此導(dǎo)致了部分“加規(guī)空間”無法滿足本案例對于車輛運(yùn)行安全的要求。

由于本文所提出的“絕對安全區(qū)域”為針對某一具體案例、通過動(dòng)力學(xué)仿真的手段所得到的，并不具有普遍適用性。因此，不能根據(jù)圖10所體現(xiàn)出的空間關(guān)系就貿(mào)然認(rèn)為可以對《加規(guī)》所提出的相關(guān)限值進(jìn)行更改，因?yàn)椤都右?guī)》中的要求具有一般性。但圖10表明，根據(jù)車輛型號、貨物參數(shù)和車輛運(yùn)行工況靈活地確定“絕對安全區(qū)域”是非常有必要的。這樣不僅可以更好地保證車輛運(yùn)行安全，還可以充分利用車輛的裝載能力，提高鐵路運(yùn)輸效率。

：加規(guī)空間；：絕對安全區(qū)域。圖10 安全空間對比圖

6 結(jié)束語

在不同重車重心高度下，安全區(qū)域在水平方向的分布范圍是不同的，因此，限制重車重心的合理分布范圍時(shí)不應(yīng)把重車重心縱向偏移量、橫向偏移量和高度相互剝離開，而應(yīng)從立體空間角度進(jìn)行約束。車輛型號、貨物質(zhì)量及其分布、線路條件、車輛運(yùn)行速度等因素均會(huì)對重車重心分布的安全區(qū)域造成影響，因此，本文針對具體車輛和貨物、通過動(dòng)力學(xué)仿真的方法來模擬車輛在惡劣工況下的運(yùn)行狀態(tài)，分析重車重心位置對車輛曲線通過性能的影響，確定在美國五級軌道譜激勵(lì)條件下的“絕對安全區(qū)域”，從而更好地保證車輛運(yùn)行安全，提高貨物運(yùn)輸能力。

但需要指出的是，本文僅考慮了直線、緩和曲線和曲線所組成的常規(guī)線路組合，且僅考慮了右曲線所在區(qū)間，在今后的研究中應(yīng)繼續(xù)對車輛通過左曲線以及道岔、平交道口等特殊位置時(shí)的動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行深入研究。