浅谈货物列车纵向冲动问题分析研究
论文关键词：货物列车；动力学；纵向冲动
论文摘要：总结了货物列车纵向冲动的基本因素，从货物列车制动、车钩间隙、司机操纵等方面，分析研究了对货物列车纵向冲动的影响，并提出了改善货物列车纵向冲动的措施。
1影响货物列车纵向冲动的因素
列车的纵向运动分为稳态和非稳态2种。根据列车纵向动力学的理论分析和实际试验结果，货物列车的纵向冲动发生在非稳态的列车运行过程中。包括机车启动时，牵引力传输引起纵向冲动的启动工况；列车制动或制动缓解过程中，制动力传输引起纵向冲动的制动工况：各车辆之间的非刚性连结车钩缓冲装置引起的纵向冲动等。而稳态运动是列车在常力或缓变力作用下的运动。在这种情况下，列车中各车之间的相对位移量极其微小，对列车的纵向运动没有明显影响。
影响货物列车纵向冲动的因素按其变化情况，可以分为在运行过程中保持不变的因素和在运行过程中随时间变化的因素2大类。
1．1在运行过程中保持不变的因素
(1)列车编组情况及有关的初始条件，如机车车辆的重量等。
(2)列车的编组辆数和长度。
(3)车钩缓冲器类型和车钩间隙。
(4)机车车辆制动机的类型。
1．2在运行过程中随时间变化的因素
(1)空气制动系统各部分的压力分布情况，包括列车管、副风缸和制动缸的压力以及漏泄量，与列车管的减压或增压速度、司机的操纵方式等有关。
(2)闸瓦或闸片与车轮踏面或制动盘的摩擦，是摩擦副形式，是运行速度、闸瓦压力、温度等的函数。
(3)机车的动力制动力与操纵方式、速度有关。
(4)列车的运行阻力包括空气阻力、轴承摩擦阻力和轮轨阻力。
(5)线路纵断面的坡道和曲线情况等。
2影响货物列车纵向冲动因素的分析
2．1货物列车在制动时产生制动冲动的主要因素
2．1．1空重车混编的影响
随着车辆技术的发展，货车的载重在增加而自重逐渐减轻．空车与重车之间重量的差别越来越大，货车自重系数越来越小。因此，货物列车在制动时，空车和重车的制动率大小不一致．造成空车和重车的减速度不一致，从而产生货物列车的制动冲动。在列车空重车混编时，特别是“重+空+重”的编组形式是最不利的。在列车变化操纵的非稳态工况下(如制动、缓解、调速等)，前后重车很容易对中间空车造成“前阻后涌”的情况，还有可能使空车产生压屈上浮(减载)，进而造成脱轨。
2．1．2列车管减压速度的影响
由于货物列车运行速度提高、编组加长、载重加大，列车中每一辆车的制动作用不是同时发生的，列车管减压逐渐从前端车辆传递到后部车辆，即列车前部制动力形成早、上升快．后部车辆制动力形成晚而慢，这就不可避免地使货物列车产生纵向冲动。
制动作用是沿列车长度方向由前向后发生的，制动作用发生的快慢，取决于列车管的减压速度，减压速度越快．制动波速越高，列车前后部制动作用的同时性越好。这既可缩短制动距离，确保列车行车安全，又可有效地缓和列车的制动冲动。
2．1．3制动缸压力上升特性的影响
根据列车制动过程中各车辆制动缸压力的'变化和分布情况，整个制动过程可划分为4个阶段。第1阶段由于制动作用使列车中部产生的静压缩力最大，第2阶段产生的动压缩力与第1阶段产生的静缩力之和为总压缩力。总压缩力使车钩缓冲器弹簧的压缩量达到最大，总压缩力大到一定值时，使车钩缓冲器变成刚体失去缓冲作用，造成列车更大的制动冲击。如何兼顾减轻冲击和不延长制动距离这2个方面的要求，解决的办法是制动缸变速充气。
列车制动过程中形成的冲击力大小，与牵引缓冲装置的特性有关。当牵引缓冲装置具有2种刚度时，它的全部动程可分为2部分。第1部分动程刚度较小．承受一般的冲击载荷。在受到较大的冲击力时才开始第2部分动程。所以，在制动之初，为了争取时间，可以让制动缸压力很快地由0跃升到某一个数值P1(图1)，条件是由于P1引起的列车冲击力不超过缓冲器第1部分动程所允许的数值。然后，使制动缸压力上升的速度变慢，即进入缓升阶段，直至列车达到完全压缩状态，即冲击的危险过去之后，再让制动缸压力第2次跃升，直到制动缸压力达到最高允气斥力为止。这时产生的压缩是静力压缩，其值稍大些也没有危险。
2．2车钩间隙对纵向冲动的影响