城市轨道交通车辆技术《蛇行运行失稳》

具有一定踏面形状的铁道车辆轮对，即使沿着平直轨道滚动，

受到微小激扰后就会产生一种振幅保持或继续增大直到轮缘受到约束的特有运动。此时轮对向前滚动，

一面横向往复摆

动，一面又绕铅垂中心线来回转动，其轮对中心轨迹呈现波浪形，称蛇行运动。轮轨间的蛇行运动是由具有等效斜率的踏面而产生的。这种踏面是为防止轮对的轮缘始终贴靠轨侧运动而采取的自动取中措施。正是这种取中的能力在一定的

条件下转化为失稳的动力。当激扰消失而剧烈的蛇行运动不

能收敛时，那么称为蛇行失稳。它实际上这是一种自激振动。是轮对对钢轨的相对运动产生了激振力，由这种激振力维持着轮对的运动。就车辆而言，由机车牵引力提供的非振动能

量由于轮轨间的自激机制〔理〕转化为蛇行运动的能量。当

车辆运行提高到某速度，车辆系统中的阻尼无法耗散这种能

量时，蛇行运动就呈失稳，该速度称为蛇行失稳临界速度。蛇行运行第一页，共五页，蛇行运行稳定性在60年代，英国及日本首先将蠕滑理论运用于高速车辆蛇行稳定性的的研究，成功地指导了高速列车的开发。城市轨道车辆

运行速度不高，但是如果轮对定位刚度及悬挂参数选择不当，

也会出现蛇行失稳现象。尤其近年来，为改善城市轨道车辆小

曲线通过性能，减小噪声及磨耗问题，轮对定位刚度逐渐减小

有可能导致蛇行运动和失稳。车辆蛇行失稳将恶化运行品质，

引起轮轨磨耗并扩大动载荷，严重时还会导致脱轨。因而车辆

的蛇行稳定性的裕量大小是衡量车辆是否能始终满足正常运行的条件之一。第二页，共五页，〔一〕轮对定位刚度〔二〕车轮踏面等效斜率〔三〕蠕滑系数〔四〕转向架固定轴距〔五〕中央悬挂装置总之影响车辆蛇行运动的因素很多，在设计车辆或改进车辆时

应作多种参数选择和方案比较，从垂直及横向平稳性，蛇行运

动稳定性，曲线通过性能等方面综合考虑。既要考虑新车状态，

也要考虑运用后的条件，保证在使用或检修间隔期内性能保持

优良。丛城市轨道车辆运用现实考虑，过高的临界速度是不必

要的，要更多的考虑曲线通过、舒适性及对环境的影响。影响蛇行运动的因素第三页，共五页，防止起动时空转及制动时滑行的蠕滑控制

虽然动车组的牵引力及制动力均是分散的，对粘着能力的需求不象干线机车那样强烈。但是城市污染严重，轨面条件较差，而起动与制动加减速度又比干线列车高，提高粘着仍是必要的。在干线机车上采用的撒砂方法并不适用地铁轻轨。目前先进的电子防滑〔防空转〕系统已使用在上海地铁车辆上。电子防滑系统由轮对转速测量、微处理器、控制空气制动压力的EP单元、控制牵引电机牵引或制动力矩的微机控制单元组成。其工作原理是监察轮对的蠕滑量，调整施加在轮子上的力矩，确保轮轨关系处于最正确粘着范围内。除了这些方法，国外正在研究在动车踏面上涂抹固体高摩脂来提高或稳定粘着，已取得一定进展。第四页，共五页，蛇行运行。具有一定踏面形状的铁道车辆轮对，即使沿着平直轨道滚动，受到微小激扰后就会产生一种振幅保持或继续增大直到轮缘受到约束的特有运动。此时轮对向前滚动，

一面横向往复摆

动，

一面又绕铅垂中心线来回转动，其轮对中心轨迹呈现波浪形，称蛇行运动。是轮对对钢轨的相对运动产生了激振力，由这种激