北京交通大学：《铁路货运技术》课程教学资源（阅读教材）第02章 铁路货物装载 第一节 货物装载的基本技术条件 第一讲 货车的脱轨条件与评定指标

2.1.1货车的脱轨条件与评定指标 车辆的运行安全只有在轮轨处于正常的接触状态时才能得到保证。车辆在线 路上运行时，会受到多种力的作用，在诸力最不利组合情况下，可能破坏车辆的 正常运行条件，从而导致车辆脱轨或倾覆。影响车辆运行安全性的因素很多，如 线路的纵、横平面状态、车辆结构性能、重车重心高度、货物装载状况以及列车 运行速度等。为了解货物装载与重车运行安全的关系，下面介绍一下货车的脱轨 条件与评定指标。 1.脱轨系数 车辆在运行过程中，轮对承受着垂直力P和侧向力Q。垂直力主要包括车 辆和所装货物的重力以及垂直振动惯性力：侧向力主要包括横向振动惯性力、侧 向风力以及车辆运行在曲线上时的离心力。当车辆运行在直线上时，通常是车轮 踏面和钢轨顶面接触。当车辆通过曲线时，轮对在侧向力作用下，前轮对外侧车 轮轮缘紧靠钢轨，并且在导向力作用下沿曲线运行。如果侧向力Q大到一定程度， 而作用于车轮上的垂直力（简称轮重）又较小时，车轮踏面出现悬浮状态，如图 1一2一1所示，并且可能继续上爬直至脱轨。显然，Q越大，P越小，越容易脱 轨。我们把号称为脱轨系数。蕌 图1一2-1车轮踏面悬浮示意图 在图1一2一1中，轮缘与钢轨接触点为A,接触点的切线AB与水平面的夹 角为α（约与轮缘的倾斜角相等），轮轨间的摩擦力为N。如果车轮在悬浮状 态下继续上滑，则N方向向下，当轮缘爬上钢轨时，车轮就会脱离钢轨。避免

2.1.1 货车的脱轨条件与评定指标 车辆的运行安全只有在轮轨处于正常的接触状态时才能得到保证。车辆在线 路上运行时，会受到多种力的作用，在诸力最不利组合情况下，可能破坏车辆的 正常运行条件，从而导致车辆脱轨或倾覆。影响车辆运行安全性的因素很多，如 线路的纵、横平面状态、车辆结构性能、重车重心高度、货物装载状况以及列车 运行速度等。为了解货物装载与重车运行安全的关系，下面介绍一下货车的脱轨 条件与评定指标。 1. 脱轨系数 车辆在运行过程中，轮对承受着垂直力 P 和侧向力 Q 。垂直力主要包括车 辆和所装货物的重力以及垂直振动惯性力；侧向力主要包括横向振动惯性力、侧 向风力以及车辆运行在曲线上时的离心力。当车辆运行在直线上时，通常是车轮 踏面和钢轨顶面接触。当车辆通过曲线时，轮对在侧向力作用下，前轮对外侧车 轮轮缘紧靠钢轨，并且在导向力作用下沿曲线运行。如果侧向力 Q 大到一定程度， 而作用于车轮上的垂直力（简称轮重）又较小时，车轮踏面出现悬浮状态，如图 1－2－1 所示，并且可能继续上爬直至脱轨。显然， Q 越大， P 越小，越容易脱 轨。我们把 P Q 称为脱轨系数。 图 1－2－1 车轮踏面悬浮示意图 在图 1－2－1 中，轮缘与钢轨接触点为 A，接触点的切线 AB 与水平面的夹 角为  （约与轮缘的倾斜角相等），轮轨间的摩擦力为 N 。如果车轮在悬浮状 态下继续上滑，则 N 方向向下，当轮缘爬上钢轨时，车轮就会脱离钢轨。避免 N P Q α μN A B

脱轨的条件是W向上，轮重P在AB线上的投影大于其他各力在AB线上的投 影之和，即 Psina2 uN+Ocosa 式中N=Pcoa+Qsim,代入上式可得 g 如果轮轨间的摩擦系数取0.25，轮缘角取70°，则 旦s15 目前我国车辆研究部门建议的脱轨系数安全指标为 1.2(危险限度) P1.0(允许限度) 2.轮重减载率 从脱轨系数这个指标看，造成脱轨的原因必然是轮重过小或侧向力过大，或 者两个条件并存。但在实践中又发现，即使侧向力很小，在车轮严重减载时也可 能脱轨。考虑轮重减小对车辆脱轨的影响，又同时采用轮重减载率（△P1P)来 衡量脱轨的危险性。根据理论与试验研究，车辆研究部门建议采用的轮重减载率 指标为 ÷你胸 式中P一左右侧车轮的平均轮重，： △P—轮重的减载量，t。 设左侧轮重为P,右侧轮重为P,且P>P,则△P=)(P-P). 一般情况下，应以脱轨系数9作为衡量车辆脱轨安全性的指标。在小半径 曲线上，列车以10~20kmh的速度运行时，可以同时采用轮重减载率作为衡量 脱轨安全性的参考指标。 综上所述，轮重减小是造成车辆脱轨的一个重要原因。诸多因素均可能引起 轮重减小，如线路质量差，缓和曲线地段顺坡率不合要求，车辆结构不良或侧向

脱轨的条件是 N 向上，轮重 P 在 AB 线上的投影大于其他各力在 AB 线上的投 影之和，即 Psin  N  Qcos 式中 N  Pcos  Qsin ，代入上式可得     tg tg P Q    1 如果轮轨间的摩擦系数取 0.25，轮缘角取 70°，则  P Q 1.5 目前我国车辆研究部门建议的脱轨系数安全指标为     1.0 ( ) 1.2 ( ) 允许限度 危险限度 P Q 2. 轮重减载率 从脱轨系数这个指标看，造成脱轨的原因必然是轮重过小或侧向力过大，或 者两个条件并存。但在实践中又发现，即使侧向力很小，在车轮严重减载时也可 能脱轨。考虑轮重减小对车辆脱轨的影响，又同时采用轮重减载率（ P / P ）来 衡量脱轨的危险性。根据理论与试验研究，车辆研究部门建议采用的轮重减载率 指标为      0.60 ( ) 0.65 ( ) 允许限度 危险限度 P P 式中 P ——左右侧车轮的平均轮重，t； P ——轮重的减载量，t。 设左侧轮重为 P左 ，右侧轮重为 P右 ，且 P左  P右 ，则 P  （P左  P右） 2 1 。 一般情况下，应以脱轨系数 P Q 作为衡量车辆脱轨安全性的指标。在小半径 曲线上，列车以 10～20km/h 的速度运行时，可以同时采用轮重减载率作为衡量 脱轨安全性的参考指标。 综上所述，轮重减小是造成车辆脱轨的一个重要原因。诸多因素均可能引起 轮重减小，如线路质量差，缓和曲线地段顺坡率不合要求，车辆结构不良或侧向

风力过大等等。对于货车的装载来说，要尽可能做到不偏载。在特殊情况下不可 能做到完全均衡装载时，应严格遵守关于装载的有关限制条件

风力过大等等。对于货车的装载来说，要尽可能做到不偏载。在特殊情况下不可 能做到完全均衡装载时，应严格遵守关于装载的有关限制条件