(高清版)GB∕T 5599-2019 机车车辆动力学性能评定及试验鉴定规范

IC中华人民共和国国家标准代替GB/T5599—1985机车车辆动力学性能评定及试验鉴定规范v2019-12-10发布2020-07-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会ⅠGB／T5599—2019前言 2规范性引用文件 3术语和定义 5机车车辆坐标系 7试验条件 8测量参数 9评定指标 10评定和数据处理方法 11试验报告 附录A（规范性附录）相对摩擦系数测量方法 附录B（规范性附录）测试系统 附录C（资料性附录）轮轨力测量 附录D（规范性附录）运行稳定性和运行品质数据统计处理方法 附录E（规范性附录）平稳性指标W的测量和数据处理方法 附录F（规范性附录）舒适度指标NMV的测量和数据处理方法 参考文献 ⅢGB／T5599—2019本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准代替GB/T5599—1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》。与GB/T5599—1985相比，主要技术变化如下：—增加了术语和定义（见第3章—删除了倾覆系数指标（见1985年版的3.3.5)—删除了用动应力评价结构疲劳方面的内容（见1985年版的3.4);—增加了符号（见第4章—增加了机车车辆坐标系（见第5章—增加了对机车动力学评定的内容（见第10章—增加了横向稳定性评定（见10.1.2);—增加了舒适度指标及其测量和数据处理方法（见10.3.2和附录F);—增加了对试验报告的要求（见第11章—删除了车辆用钢材的机械性能和零部件的许用应力表（见1985年版的附录A);—增加了对测试系统的要求（见附录B);—删除了用车体振动加速度评定车辆运行平稳性的简化方法（见1985年版的附录B);—删除了计算程序框图（见1985年版的附录C);—修改了运行稳定性和运行品质数据处理计算方法（见附录D,1985年版的5.3)。本标准由国家铁路局归口。本标准起草单位：中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所、中国铁道科学研究院集团有限公司标准计量研究所。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：—GB/T5599—1985。1GB／T5599—2019机车车辆动力学性能评定及试验鉴定规范本标准规定了标准轨距机车车辆在线路上进行动力学性能试验鉴定的方法和评定指标。本标准适用于标准轨距机车车辆的线路运行动力学性能评定和试验鉴定。城市轨道车辆及工矿用电力、内燃机车的动力学性能试验鉴定可参照使用。本标准不适用于标准轨距铁路特种车辆（长大货物车和有、无动力的轨行车辆）以及工程机械（架桥机、铺轨机、轨道起重机等）、工务养路机械（清筛机、捣固机等）等轨行机械的动力学性能试验鉴定。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。TB/T3332—2013铁路应用确定轮轨等效锥度的方法TB/T3355—2014轨道几何状态动态检测及评定铁道车辆旅客乘坐舒适度评估导则(3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1最高运营速度机车车辆能够适应长期持续运行的最高速度。注：最高运营速度用千米每小时(km/h)表示。3.2运营速度运输组织、线路、信号和机车车辆综合决定的运用速度。注：运营速度用千米每小时(km/h)表示。3.3允许欠超高机车车辆通过曲线时允许最大未被平衡的超高。注：允许欠超高用毫米(mm)表示。3.4轮轨力车轮和钢轨之间的相互作用力。注：轮轨力分为轮轨垂向力P和轮轨横向力Q，在每个车轮上测量。轮轨力用千牛(kN)表示。3.5轮轴横向力左右轮轨横向力的向量和。2GB／T5599—2019注：轮轴横向力用千牛(kN)表示。3.6振动加速度v在轴箱、转向架和车体等部件上测得的线性加速度。注：振动加速度用米每二次方秒(m/s2)表示。符号及单位见表1。序号名称符号单位1车体纵向振动加速度2车体横向振动加速度3车体垂向振动加速度4转向架构架横向振动加速度5部件上的横向振动加速度6部件上的垂向振动加速度7轮轴横向力HkN8欠超高h9允许欠超高0每段采样长度lm采样段数N 舒适度指标—轮轨垂向力PkN轮重减载率ΔPP—轮轨横向力QkN脱轨系数Q／P 曲线半径Rm弹簧垂向位移S一系弹簧垂向位移二系弹簧横向位移二系弹簧垂向位移最高运营速度vkm/h运营速度vkm/h试验速度vkm/h最高试验速度vkm/h平稳性指标W—3GB／T5599—20195机车车辆坐标系5.1机车车辆动力学试验的坐标系机车车辆动力学试验的坐标系为右手坐标系，列车前进方向为x轴正方向，车辆向上为z轴正方向。图1为坐标系的示例。在试验中，被试车辆试验运行方向应唯一规定，进而可以分为正向运行和反向运行。图1机车车辆动力学试验的坐标系5.2测点命名规则首先沿运行方向依次进行顺位命名，如图1中的j。进而依xoz平面对称，命名车侧，如图1中的k。6.1机车车辆动力学性能的鉴定应通过线路试验的方法进行。6.2机车车辆出厂应经不少于5×103km的磨合运行后，经检查走行部技术状态正常，方可进行动力学性能试验鉴定，供需双方另有规定的除外。6.3试验前应确认下列参数：a)线路等级、维修养护等级和几何质量特性。试验线路的几何状态应符合TB/T3355—2014中Ⅲ级及以上的要求。b)机车车辆技术参数。c)运行试验区段特性，如直线、大半径曲线和小半径曲线。d)机车车辆实际状态，如整备状态、空车、重车等。6.4钢轨表面宜处于干燥状态。钢轨的状态、气候条件、试验时间都应在试验报告中说明。7试验条件试验运行条件应考虑线路等级、试验速度、欠超高、曲线半径、编组和运行方向等因素。4GB／T5599—20197.2试验区段和采样要求试验区段分为直线、大半径曲线、小半径曲线、直向通过道岔和侧向通过道岔。试验应在最高试验速度下分若干速度级，速度级增量推荐为10km/h或20km/h。速度控制容许偏差为±5km/h。7.2.2.2每个速度级采样段数N≥25。每段采样长度则l则l每段采样长度容差为10%。7.2.3大半径曲线区段7.2.3.1大半径曲线的曲线半径根据不同运用条件、车种、速度级、常用线路的实际工况，参考表2和表2普速铁路区间线路最小曲线半径路段设计行车速度km/h最小曲线半径m表3高速铁路区间线路最小曲线半径路段设计行车速度km/h最小曲线半径m客运专线有昨轨道无昨轨道有昨轨道无昨轨道有昨轨道无昨轨道速度控制容许偏差为±5km/h。采样段数每段采样长度若则l若则l5GB／T5599—2019l=500m。每段采样长度容许偏差为10%。7.2.4小半径曲线区段小半径曲线半径R范围速度控制容许偏差为±3km/h。采样段数7.2.4.4每段采样长度：l=70m。如曲线长度不足70m,则每个曲线作为一个采样段。每段采样长度容许偏差为10%。7.2.5直向通过道岔试验应在最高试验速度下分若干速度级，速度级增量为10km/h或20km/h。速度控制容许偏差为±5km/h。7.2.5.2直向通过的每一个道岔区作为一个采样段。每个速度级采样段数N≥10。7.2.6侧向通过道岔7.2.6.2侧向通过的道岔为12号道岔或9号道岔。7.2.6.3侧向通过的每一个道岔区作为一个采样段。采样段数N≥10。7.3被试机车车辆7.3.1.1鉴定试验时制造厂应提供被试机车车辆相关特性参数，并确认其状态正常、符合规定要求。7.3.1.2对于带有摩擦减振装置的货车转向架应测量相对摩擦系数，方法见附录A,测得的结果记入试验报告。7.3.2.1机车试验应在整备状态下进行。7.3.2.2客车和动车组试验应在整备状态下进行。7.3.2.3货车试验应在空车和标记载重状态下分别进行。7.3.3车轮轮缘踏面外形7.3.3.1车轮轮缘踏面应无擦伤、剥离等异常情况。7.3.3.2应记录被试机车车辆的轮缘踏面外形，确认其状态正常并将结果记入试验报告。踏面等效锥度按TB/T3332—2013规定计算。如果是空气弹簧悬挂车辆，出于安全的考虑，宜在与7.2中规定的相同的条件下补充进行空气弹簧失气后的运行试验。试验速度逐步提高，最高试验速度控制在运行稳定性指标允许的范围内。7.4编组和运行方向试验列车编组和运行方向应考虑被试车运营当中可能遇到的运用工况，为简化试验可以只进行经6GB／T5599—2019过试验经验证明是最不利的运用工况。试验列车为专列方式运行。7.4.2在列车中的位置7.4.2.1对于客车和货车，一般挂在试验列车的尾部。若多辆车同时试验，应在试验报告中明确注明编组位置。7.4.2.2对于机车，试验在牵引状态下进行。7.4.2.3对于动车组或无法改变编组的列车组，则应在报告中说明被试车辆种类及其在列车中的位置。客车和动车组试验应在正反两个运行方向上进行。7.5测试系统测试系统要求见附录B。8测量参数轮轨横向力Q和轮轨垂向力P采用测力轮对方法测量。160km/h及以上速度等级机车车辆的测试转向架应至少安装两条测力轮对，160km/h以下速度等级机车车辆可安装一条测力轮对。在测试转向架的前导轴位上应安装测力轮对。测力轮对测量方法参见附录C。8.2振动加速度8.2.1.1机车车体垂向和横向振动加速度测点布置在底架纵向中心线的前牵引梁上和司机座椅基础上。8.2.1.2客车和动车组车体垂向、横向振动加速度测点对角布置在1、2位转向架中心偏向车体一侧1000mm的车内地板上，见图2。动车组司机室座椅下方地板上布置垂向、横向加速度测点。图2客车和动车组车体振动加速度测点布置示意图的车底架中梁下盖板上或对应位置上。7GB／T5599—20198.2.2转向架构架横向振动加速度加速度传感器安装在测量轮轨力转向架构架上，位置在对应的一个轴箱上方。根据测试转向架的特点，在一系悬挂和二系悬挂的相关部位选择安装垂向、横向或纵向位移传感器测量弹簧位移（一系弹簧垂向位移Sjz、二系弹簧横向位移Sty、二系弹簧垂向位移Stz等）。9评定指标运行稳定性采用脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、横向稳定性等指标进行评价。9.1.2.1脱轨系数用于评定车辆的车轮轮缘在横向力作用下是否会爬上轨头而脱轨。9.1.2.2脱轨系数为爬轨侧车轮作用于钢轨上的横向力Q与其作用于钢轨上的垂向力P的比值，即脱轨系数为Q／P。9.1.3.1轮重减载率是评定因轮重减载过大而引起脱轨的另一种脱轨安全指标。9.1.3.2轮重减载率为轮重减载量ΔP与该轴平均静轮重P的比值，即轮重减载率为ΔP／P。轮轴横向力H用于评定车辆在运行过程中是否会因为过大的横向力而导致轨距扩宽或线路产生严重变形。横向稳定性用于评定转向架是否发生了不能迅速衰减的连续横向振荡，采用转向架构架横向振动加速度ajy进行评价。9.2运行品质运行品质采用车体振动加速度aty、atz进行评价。9.3运行平稳性运行平稳性采用平稳性指标W或乘坐舒适度NMV进行评价。10评定和数据处理方法10.1运行稳定性评定10.1.1.1脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力在最高试验速度vmax范围内评定，测量和数据处理方法见GB／T5599—2019附录D。表4脱轨系数评定限值表车种脱轨系数Q／p曲线半径侧向通过9#、12#道岔其他线路（曲线半径R＞400m)客车、动车组≤1.0≤0.8机车≤0.9≤0.8货车≤1.2≤1.010.1.1.3轮重减载率评定按速度分类如下：当试验速度时当试验速度10.1.1.4轮轴横向力评定按式(1)计算：式中：p—静轴重，单位为千牛(kN)。对轴箱上方构架振动加速度进行实时连续采样。横向稳定性在最高试验速度℃max范围内评定，用0.5Hz~10Hz进行带通滤波。加速度峰值有连续6次以上达到或超过8m/s2时，判定转向架横向失稳。10.2运行品质评定10.2.1测量和数据处理方法运行品质在最高试验速度℃max范围内评定，测量和数据处理方法见附录D。计算统计评定值应小于10.2.3规定的评定极限值。运行品质的评定限值按客车和动车组、货车、机车规定如下：客车和动车组货车;89GB／T5599—2019机车。10.3运行平稳性评定10.3.1.1平稳性指标W在最高运营速度vmopr范围内评定，测量和数据处理方法见附录E。10.3.1.2平稳性指标等级按客车、货车和机车分别进行评价，见表5~表7。表5客车和动车组平稳性指标等级表平稳性等级平稳性指标W评定W≤2.50优2.50＜W≤2.752.75＜W≤3.00合格表6货车平稳性指标等级表平稳性等级平稳性指标W评定W≤3.50优3.50＜W≤4.004.00＜W≤4.25合格表7机车平稳性指标等级表平稳性等级平稳性指标W评定W≤2.75优2.75＜W≤3.103.10＜W≤3.45合格表8客车和动车组舒适度等级表舒适度等级舒适度指标评定非常舒适舒适一般不舒适非常不舒适注：动力集中动车组的动力车除外。GB／T5599—2019机车车辆动力学试验报告应包括对试验条件、试验方法和试验结果的描述，含以下内容：a)被试机车车辆型号和技术状态；b)被试机车车辆与动力学性能有关的主要技术参数；c)试验线路区段及主要参数；d)试验日期及气候环境条件；e)车辆装载状态；f)测点布置；g)测试系统相关技术参数和检定信息；h)试验数据采集和处理方法；i)提供试验测量结果，给出试验结论；j)实施试验单位、参试工作人员及报告编写人。GB／T5599—2019附录A（规范性附录）相对摩擦系数测量方法对带有摩擦式减振器转向架的车辆，试验前应测定转向架弹簧装置的相对摩擦系数Y。A.2试验方法可以在实车上进行测定，也可以在转向架试验台上进行测定。试验时对转向架心盘平稳地逐级施加垂向载荷，加至最大试验载荷后，再平稳地逐级减载至零位。最大试验载荷不应小于转向架簧上静载荷。试验时同时测量加减载载荷和转向架弹簧位移。A.3相对摩擦系数计算根据记录的载荷和位移绘制出相对摩擦系数Y的载荷-位移曲线，如图A.1所示。按式(A.1)求出相对摩擦系数Y：式中：S—不规则图形OABC的面积；S—不规则图形OABD的面积；S—不规则图形OCD的面积。图A.1相对摩擦系数Y的测定GB／T5599—2019附录B（规范性附录）测试系统性能是影响测试结果精度的重要因素，为保证测试结果的合理精度，本附录给出了测试系统的基本特性要求。B.2传感器的要求B.2.1振动加速度传感器振动加速度传感器技术要求见表B.1。表B.1振动加速度传感器技术要求传感器量程工作频率范围Hz幅值非线性横向灵敏度车体振动加速度a20~500~100≤1%≤3%车体振动加速度b10~300~100≤0.2%≤1%转向架／构架振动加速度100~5000~100≤1%≤3%a用于评价平稳性指标W和加速度a。B.2.2位移传感器位移传感器的技术要求如下：工作频率范围b)幅值非线性：≤1%;分辨率B.3采集系统的要求数据采集系统的技术要求如下：转换B.4滤波器的要求信号处理滤波器应满足以下要求：GB／T5599—2019a)在定义带宽范围内，滤波器应有小于±1dB的精度；b)截止频率处衰减率：-3dB;c)在定义带宽范围外，要求衰减梯度大于或等于24dB每倍频程。GB／T5599—2019附录C（资料性附录）轮轨力测量轮轨作用力用测力轮对进行测量。测力轮对是一种测量轮轨作用力的专用传感器，通常在测力轮对的车轮辐板上布置应变片组成测量电桥。C.2测力轮对设计时考虑因素测力轮对设计时应考虑以下因素：a)左右车轮布桥分度线应重合一致；b)垂向力桥和横向力桥输出应有较高的灵敏度和较低的影响系数；c)应消除垂向力和横向力输出的相互影响；d)有效消除轮轨作用点位置的影响；e)有效消除热应力的影响；f)有效消除离心惯性力的影响。C.3测力轮对标定测力轮对应在专用的标定试验台上进行标定。垂向力、横向力分别逐级加载。垂向标定载荷不小于静轮重的1.5倍。横向标定载荷不小于静轮重的1.2倍。同时记录加载力和测力轮对桥路的输出。测力轮对标定后，按下列各式计算垂向力和横向力的比例系数Kpp、Kqq,及其相互影响系数EE垂向力比例系数按式(C.1)计算：式中：ε—垂向力标定时，垂向桥路输出的应变。横向力比例系数按式(C.2)计算：式中：ε—横向力标定时，横向桥路输出的应变。垂向力对横向桥路的影响系数按式(C.3)计算：E式中：ε—垂向力标定时，横向桥路受垂向力影响输出的应变。横向力对垂向桥路的影响系数按式(C.4)计算：EGB／T5599—2019式中：ε—横向力标定时，垂向桥路受横向力影响输出的应变。测力轮对测得的轮轨垂向力P和横向力Q按式进行计算：式中：ε—垂向力测量电桥测得的应变；ε—垂向力测量电桥测得的应变；ε—横向力测量电桥测得的应变。间断式测力轮对示例参见图。）垂向力测量桥路及输出波形）横向力测量桥路及输出波形图C．1辐板轮对上轮轨力间断测量法连续式测力轮对示例参见图。GB／T5599—2019a）垂向力应变片布置方式c）横向力应变片布置方式b）垂向力测量桥路及输出波形d）横向力测量桥路及输出波形图C.2辐板轮对上的轮轨力连续测量法GB／T5599—2019附录D（规范性附录）运行稳定性和运行品质数据统计处理方法完整的机车车辆动力学试验一般应分别在不同线路区段进行，它们包括：直线；大半径曲线；小半径曲线；侧向通过道岔；直向通过道岔等。对采样段上全部有效采样数据进行计算，然后进行滑动平均处理。对每个采样段取采样数据绝对值累计频次曲线对应的值为每个采样段的样本父i。运行品质评定值a、a按如下方法计算处理：机车、客车和动车组采用~进行带通滤波；货车采用~进行带通滤波。统计求出采样段内加速度的最大值父i和最小值父i的绝对值。每个值作为一个统计样本。对各种线路工况各速度级的所有采样段的父i样本进行统计处理，取累计频次曲线对应的值为评定值。 对各种线路工况各速度级的２N个样本进行统计处理求得均值X和标准差σ。 GB／T5599—2019附录E（规范性附录）平稳性指标犠的测量和数据处理方法平稳性指标W是对在机车车辆上的旅客和乘员乘坐舒适性、运送货物完好性的度量方法。评定以车体振动加速度测量为基础。平稳性指标分为垂向和横向平稳性指标。评定方法包括以下方面：测量车体上的振动加速度；频谱图分析；频率加权；计算平稳性指标。标准测量时间长度为每为一分析段，曲线和道岔等不足的，测量时间为实际测量时间。平稳性指标计算见式 式中：A—振动加速度，单位为米每二次方秒f—振动频率，单位为赫兹f频率修正系数，见表。垂直振动ff）ff）≤ff２≤ff２≤ff２≤ff２f≥１f≥１GB／T5599—2019E．5振动加速度传感器安装规则应保证振动加速度的安装系统和安装位置尽可能刚性。振动加速度计算处理的频率修正系数见表。计算框图见图。平稳性指标计算方法如下：计算时间段的频谱图；计算在频率为fi时的平稳性指标分量，见式:wi式中：Ai—振动加速度，单位为米每二次方秒—频率修正系数。计算平稳性指标，见式式中：wi—频率为fi时的平稳性指标分量。GB／T5599—2019E.6.3试验工况的处理试验工况处理如下：图E.1平稳性指标计算方法框图 a)对各种线路工况各速度级的样本进行统计处理求得均值x1和标准差σ1。 对于客车