北京交通大学：《铁路货运技术》课程教学资源（阅读教材）第03章 铁路货物加固 第一节 运输过程中作用于货物上的力 第二讲 横向惯性力与垂直惯性力

3.1.2横向惯性力与垂直惯性力 作用于货物上的横向惯性力及垂直惯性力是由于车辆在运行中的各种振动 引起的。在运行中车辆在横向和垂向的主要振动形态有沉浮振动、点头振动、侧 滚振动、侧摆振动（横向水平振动）及摇头振动等五种，如图1一3一2所示。蕌 x_十_x = 十士一西. ⊙d一十古 (a)沉浮振动 (b)点头振动 (c)侧滚振动 (d)侧摆振动 =三三 (e)摇头振动 图1一3一2车辆在运行中振动的主要形态 沉浮振动：车辆在运行中，由于车体与走行部之间弹簧的伸缩（振动），使 车体平行于原先位置上下振动，如图1一3一2(a)所示。在这种振动下，车体 连同所装货物都具有相同的垂直（向上、向下）加速度。 点头振动：当车辆行经钢轨接缝处轮对受到冲击或因车轮踏面擦伤、线路冻 害以及轮对偏心而引起的冲击，使车体围绕横向水平轴的回转振动，如图1一3 一2(b)所示。这种振动使车体连同所装货物的各点具有不同的垂直加速度，在 车辆纵向上，离开车辆横中心线的距离越远，垂直加速度值越大。 侧滚振动：车辆行经相互错开的钢轨接缝上的冲击，左右轨面由于线路冻害 或养护不良引起的高度不等，以及某一车轮踏面擦伤，或车辆行经道岔、曲线时 离心力的作用，使车体围绕其纵向水平轴的回转振动，如图1一3一2(c)所示。 在这种情况下，车体连同所装货物的各点具有不同的垂直及横向水平加速度。距

3.1.2 横向惯性力与垂直惯性力 作用于货物上的横向惯性力及垂直惯性力是由于车辆在运行中的各种振动 引起的。在运行中车辆在横向和垂向的主要振动形态有沉浮振动、点头振动、侧 滚振动、侧摆振动（横向水平振动）及摇头振动等五种，如图 1－3－2 所示。 （a） 沉浮振动 （b） 点头振动 （c） 侧滚振动 （d） 侧摆振动 （e） 摇头振动 图 1－3－2 车辆在运行中振动的主要形态 沉浮振动：车辆在运行中，由于车体与走行部之间弹簧的伸缩（振动），使 车体平行于原先位置上下振动，如图 1－3－2（a）所示。在这种振动下，车体 连同所装货物都具有相同的垂直（向上、向下）加速度。 点头振动：当车辆行经钢轨接缝处轮对受到冲击或因车轮踏面擦伤、线路冻 害以及轮对偏心而引起的冲击，使车体围绕横向水平轴的回转振动，如图 1－3 －2（b）所示。这种振动使车体连同所装货物的各点具有不同的垂直加速度，在 车辆纵向上，离开车辆横中心线的距离越远，垂直加速度值越大。 侧滚振动：车辆行经相互错开的钢轨接缝上的冲击，左右轨面由于线路冻害 或养护不良引起的高度不等，以及某一车轮踏面擦伤，或车辆行经道岔、曲线时 离心力的作用，使车体围绕其纵向水平轴的回转振动，如图 1－3－2（c）所示。 在这种情况下，车体连同所装货物的各点具有不同的垂直及横向水平加速度。距 z z x x z z x x z z y y y y x x y y x x

振动（回转）中心轴越远的点，其加速度值越大。 侧摆振动：当车辆经过道岔、曲线或与左右错开的钢轨接缝相冲击，在横向 力的作用下，车体平行其原来位置的横向（左右）水平振动，如图1一3一2() 所示。这种振动也称为横向水平振动。这种振动使车体连同所装货物具有相同的 横向水平加速度。 摇头振动：车轮踏面倾斜、轮对安装不正确以及同一轮对两车轮滚圆直径大 小不同等原因使车辆蛇行，将使车体围绕其垂直中心线为轴回转振动，如图1一 3一2()所示。在这种情况下，车体连同所装货物的各点具有不同的横向水平 加速度，并且离开振动（回转）中心的距离越远，加速度值越大。 上述每种振动形态不是单独出现的，往往几种振动耦合在一起同时发生。例 如沉浮振动通常伴随者点头振动：在横向力作用下，侧摆振动与摇头振动及侧滚 振动也将耦合在一起同时发生。这些振动状态的综合作用形成了车体和所装货物 的复杂振动。 在上述各种振动状态下货物产生的纵向惯性力均很小，可不予考虑。但是由 此而产生的横向和垂直加速度却比较大。货物重心距车辆横中心线越远，货物的 横向和垂直加速度也越大，因而产生很大的横向惯性力和垂直惯性力。当货物的 垂直惯性力向上时，货物与车地板之间的摩擦力将减小，货物的稳定性受到影响， 如果横向惯性力同时达到较大值时，可能会使货物产生横向移动。因此，对于上 述各种振动引起货物产生横向惯性力及垂直惯性力的情况，必须予以重视。 货物的横向惯性力和垂直惯性力的力值是通过运行试验确定的。 1.横向惯性力 作用于货物上的横向惯性力主要是由于摇头振动、侧摆振动和侧滚振动引起 的。它与线路状态、列车运行速度以及货物重心在车辆上的位置有关。根据运行 试验结果，货物的横向惯性力可按下式计算： N=n (kN) (1-3-6) 式中no一每吨货物的横向惯性力，kN: Q—货物重量，t. M,=2.82+22号(kN)

振动（回转）中心轴越远的点，其加速度值越大。 侧摆振动：当车辆经过道岔、曲线或与左右错开的钢轨接缝相冲击，在横向 力的作用下，车体平行其原来位置的横向（左右）水平振动，如图 1－3－2（d） 所示。这种振动也称为横向水平振动。这种振动使车体连同所装货物具有相同的 横向水平加速度。 摇头振动：车轮踏面倾斜、轮对安装不正确以及同一轮对两车轮滚圆直径大 小不同等原因使车辆蛇行，将使车体围绕其垂直中心线为轴回转振动，如图 1－ 3－2（e）所示。在这种情况下，车体连同所装货物的各点具有不同的横向水平 加速度，并且离开振动（回转）中心的距离越远，加速度值越大。 上述每种振动形态不是单独出现的，往往几种振动耦合在一起同时发生。例 如沉浮振动通常伴随着点头振动；在横向力作用下，侧摆振动与摇头振动及侧滚 振动也将耦合在一起同时发生。这些振动状态的综合作用形成了车体和所装货物 的复杂振动。 在上述各种振动状态下货物产生的纵向惯性力均很小，可不予考虑。但是由 此而产生的横向和垂直加速度却比较大。货物重心距车辆横中心线越远，货物的 横向和垂直加速度也越大，因而产生很大的横向惯性力和垂直惯性力。当货物的 垂直惯性力向上时，货物与车地板之间的摩擦力将减小，货物的稳定性受到影响， 如果横向惯性力同时达到较大值时，可能会使货物产生横向移动。因此，对于上 述各种振动引起货物产生横向惯性力及垂直惯性力的情况，必须予以重视。 货物的横向惯性力和垂直惯性力的力值是通过运行试验确定的。 1. 横向惯性力 作用于货物上的横向惯性力主要是由于摇头振动、侧摆振动和侧滚振动引起 的。它与线路状态、列车运行速度以及货物重心在车辆上的位置有关。根据运行 试验结果，货物的横向惯性力可按下式计算： N＝n0Q （kN） （1－3－6） 式中 n0 ——每吨货物的横向惯性力，kN/t； Q ——货物重量，t。 l a n0  2.82  2.2 （kN/t）

式中a一货物重心偏离车辆横中心线的距离，mm:跨装时，为货物转向架中 心销偏离车辆横中心线的距离，mm; 1一负重车转向架中心距（具有多层转向架群的货车为底架心盘中心距）， mm。 2.垂直惯性力 货物的垂直惯性力主要是由于车辆的沉浮振动、点头振动和侧滚振动引起的。 垂直惯性力的大小取决于线路状态、列车运行速度、货物重心在车辆长度方向的 位置以及车辆的动力性能。根据运行试验结果，货物的垂直惯性力可按下式计算： Q垂=9Q(kN) (1-3-7) 式中9垂— 每吨货物的垂直惯性力，kN: Q—货物重量，t。 使用敞车和普通平车装载时： 9垂=3.54+3.78 (kN/t) (1-3-8) 式中a一货物重心偏离车辆横中心线的距离，mm:跨装时，为货物转向架 中心销偏离车辆横中心线的距离，mm: 一负重车转向架中心距，mm。 使用长大货物车装载时： 9=453+7.84号 (kN/t) (1-3-9)

式中 a——货物重心偏离车辆横中心线的距离，mm；跨装时，为货物转向架中 心销偏离车辆横中心线的距离，mm； l ——负重车转向架中心距（具有多层转向架群的货车为底架心盘中心距）， mm。 2. 垂直惯性力 货物的垂直惯性力主要是由于车辆的沉浮振动、点头振动和侧滚振动引起的。 垂直惯性力的大小取决于线路状态、列车运行速度、货物重心在车辆长度方向的 位置以及车辆的动力性能。根据运行试验结果，货物的垂直惯性力可按下式计算： Q垂  q垂Q （kN） （1－3－7） 式中 q垂 ——每吨货物的垂直惯性力，kN/t； Q ——货物重量，t。 使用敞车和普通平车装载时： l a q垂  3.54  3.78 （kN/t） （1－3－8） 式中 a——货物重心偏离车辆横中心线的距离，mm；跨装时，为货物转向架 中心销偏离车辆横中心线的距离，mm； l——负重车转向架中心距，mm。 使用长大货物车装载时： l a q垂  4.53  7.84 （kN/t） （1－3－9）