200kmh及以上速度级铁道车辆强度设计及试验鉴定暂行规定

附件3：200km/h及以上速度级铁道车辆强度设计及试验鉴定暂行规定目次1范围...........................................................................错误！未定义书签。2名词与术语................................................................错误！未定义书签。3引用标准....................................................................错误！未定义书签。4基本原则....................................................................错误！未定义书签。5车辆基本作用载荷......................................................错误！未定义书签。6车体...........................................................................错误！未定义书签。7转向架构架................................................................错误！未定义书签。8轮轴...........................................................................错误！未定义书签。9一、二系螺旋钢弹簧的强度设计与试验....................错误！未定义书签。10零部件固结强度........................................................错误！未定义书签。11门窗.........................................................................错误！未定义书签。12车内设备..................................................................错误！未定义书签。13车辆连接装置...........................................................错误！未定义书签。14高速车辆所用材料的许用应力....................................错误！未定义书签。15试验报告.............................................................错误！未定义书签。附录A疲劳极限线图…………………………………………………27附录B参考文献……………………………………………………311前言随着我国旅客列车速度不断提高，200km/h及以上速度级的旅客列车逐步发展起来。为规范200km/h及以上速度级铁道车辆的设计、试制和试验，特制定本暂行规定。在1995年由我所主持编写了”高速试验列车动力车强度及动力学规范”(95J01-L)和”高速试验列车客车强度及动力学规范”(95J01-M)。在这几年的使用过程中进行补充和完善。本暂行规定是在此基础上调整改写的。本暂行规定由铁道部科学研究院机车车辆研究所负责起草。本暂行规定的主要起草人为：王悦明黄成荣黄强1范围1.1本规定规定了200km/h及以上速度级铁道车辆的强度设计、评估及试验鉴定的要求。1.2本规定适用于鉴定我国新研制的昀高运行时速在200km/h及以上速度级的一般用途的准轨高速铁道车辆及其主要零部件的结构强度。1.3符合本规定的高速铁道车辆在普通线路上回送时，不得通过驼峰和进行溜放编组作业。2名词与术语2.1铁道车辆在准轨铁道上运行的车辆。包括动车和拖车。2.2动车带有牵引动力轴的车辆。如动力集中方式的机车（动力车）、动力分散方式的动力车。2.3拖车不带牵引动力轴的车辆，即非动力车辆。2.4头车位于列车运行昀前方的车辆。2.5尾车位于列车运行昀后方的车辆。3引用标准TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》。4基本原则4.1车辆及其零部件应能承受运用中各种载荷的作用，并应充分发挥结构的整体承载能力，尽可能减小自重。4.2结构的承载能力按应力、变形、稳定性和疲劳四项指标评价。其中：应力按许用应力法评价。即各处应力（包括规定载荷下的各种组合应力）均不得大于许用应力。对于复杂应力部位应采用当量应力，当量应力按下式计算：1()()()[]()145.0213232221−−+−+−⋅=σσσσσσσe变形按允许变形值评价。4.3稳定性可用材料力学、弹性理论和结构力学的方法评价。4.4疲劳强度分别按疲劳周次和疲劳极限线图评价。5车辆基本作用载荷5.1垂向静载荷垂向静载荷包括自重、载重和整备重量。其中车体结构自重和旅客（包括自带行李）重量按均布载荷作用在车体底架上；车内的重大电气和机械设备按集中载荷作用于安装位置处。旅客（包括自带行李）重量取为80kg/人。转向架上各部件的垂直静载荷可用转向架总轴重减去该部件以下的所有零部件重量相应的静载荷后除以转向架中平行受力的相同部件数目。5.2垂向动载荷垂向动载荷由垂向静载荷乘以垂向动荷系数而定。垂向动载荷取为垂向静载荷的0.3倍，即垂向动荷系数取为0.3。5.3纵向载荷5.3.1在车钩中心线高度上沿纵向作用的力。5.3.2在动车牵引在处沿纵向作用的持在牵引力。5.3.3在在窗上、下在高度上分别在在作用的力。5.4在向力包括离心力和风力。5.4.1离心力作用于均布质量的离心力沿车长方向按均布载荷计算,车内重大的电气、机械设备的离心力按集中载荷处理。5.4.2风力按在位风压力乘以车体（或转向架）的在向投影面积计算。风力的合力作用于投影面积的形心上，在位风压力可取为540Pa。5.5斜对称载荷和扭转载荷由于线路扭曲和制造、维修所产生的使车体或转向架构架发生扭曲的载荷。对于车体的扭转载荷取为40kN-m。25.6制动时产生的力包括制动系统中的力和制动时产生的惯性力。5.7车辆通过曲线时所受的力根据车辆在曲线区段上运行时力的平衡条件而定。5.8运输、修理及救援时作用于车辆上的力5.9惯性力作用于均布质量的惯性力沿惯性力作用方向按均布载荷计算,车内重大的电气、机械设备的惯性力按集中载荷处理。5.10气动载荷列车高速运行包括通过隧道和会车时所受到的空气动力载荷。5.11车辆间的相互作用力6车体6.1基本载荷6.1.1垂向载荷6.1.1.1垂向均布载荷Fcz=1.3[M1＋(n+S×b)×p]×g…………(6-1)式中：Fcz—垂向均布载荷，N；M1—整备状态下车体质量，kg；n—定员数；p—每一旅客质量，取p=80kg/人；S—通道及通过台面积，m2；b—在位面积计算旅客数，取b=4人/m2g—重力加速度（g＝9.81m/s2）。6.1.1.2垂向集中载荷车内的重大电气和机械设备按集中载荷作用于安装位置处。其值按加挂设备的实际重量的1.3倍考虑。当考虑集中载荷时，上述6.1.1.1款中的M1值中应扣除加上的集中载荷。6.1.2静态纵向载荷压缩载荷：3Fys，在车钩中心线高度上沿纵向作用，对于动力集中式，取Fys=1500kN，对于动力分散式，取Fys=1000kN；Fy1=300kN,一端作用在车体端墙的车顶与在墙交接高度处。另一端作用点与上述Fys的作用点相同。Fy2=300kN,一端作用在车体端墙上在墙车窗下在高度处。另一端作用点与上述Fys的作用点相同。拉伸载荷：Fls=1000kN，在车钩中心线高度上沿纵向作用；6.1.3扭转载荷扭转载荷按40kN·m考虑。6.1.4顶车载荷6.1.4.1以一端转向架为支点，在车体另一端顶车位将车体连同该端的转向架一起顶起,此时垂向载荷为:Fcz=(M1＋M2)×g……………(6-2)式中：Fcz—垂向载荷，N；M1—整备状态下车体质量，kg；M2—顶车端的转向架质量，kg；g—重力加速度（g＝9.81m/s2）。6.1.4.2在车体两端顶车位同时顶起整个车体(不包括转向架)，应考虑不均衡因素(三点支承)，此时垂向直载荷为：Fcz=M3×g…………………………………………(6-3)式中：Fcz—垂向载荷，N；M3—空车车体质量，kg；g—重力加速度（g＝9.81m/s2）。46.1.5气动载荷气动载荷按车体内外压差4000Pa考虑。6.2运用载荷运用状态的载荷可能导致材质疲劳。运用状态垂向载荷按下式计算：Fcz=1.2[M1+(n＋S×b)×p]×g……………(6-4)式中：Fcz—运用状态垂向载荷，N；M1—整备状态下车体质量，kg；n—定员数；S—通道及通过台面积，m2；b—在位面积计算旅客数，取b=2人/m2p—每一旅客质量，取p=80kg/人；g—重力加速度（g＝9.81m/s2）。6.3强度与刚度评定强度与刚度评定包括静强度评定、运用状态强度评定和刚度评定。6.3.1静强度评定静强度评定按下列载荷及其组合考虑。6.3.1.1上述6.1节各载荷在在作用时产生的应力不得大于第14章规定的超常载荷许用应力，不得产生永久变形。6.3.1.2下列载荷组合的合成应力不得大于第14章规定的超常载荷许用应力，不得产生永久变形:a)6.1.1条垂向载荷与6.1.2条静态纵向载荷Fys同时作用。b)6.1.1条垂向载荷与6.1.2条静态纵向载荷Fls同时作用。c)6.1.1条垂向载荷与车体内外压差4000Pa气动载荷同时作用。6.3.2运用状态强度评定运用状态的载荷可能导致材质疲劳。原则上应使用疲劳极限线图进行强度评定。对钢制车体允许用下述方法评定：车体应能承受6.2条运用状态均布载荷，而不超过第14章规定的运用载荷许用应力。6.3.3刚度评定5对车体刚度不做具体数值规定。车体应具备一定的刚度以保证连接其上的零部件作用正常。车体垂向和扭转刚度应和自振频率设计结合来考虑，以获得良好的运用性能。车体纵向刚度是影响冲击纵向加速度的因素之一，应与安全性一起加以考虑。6.4其他要求6.4.1自振频率整备状态车体弯曲自振频率与转向架点头和浮沉振动频率的比值应≥1.4。整备状态车体昀低弯曲自振频率不得低于10Hz。6.4.2头尾车车体头部的特头强度要求为了保护乘务人员,司机室前面部分在碰撞时应至少吸收2×10６焦耳能量,保证在低速碰撞时只损坏车头易更换的鼻部，而主要结构不受到破坏。6.5试验方法6.5.1静强度试验试验目的是验证车体在各规定昀大载荷组合工况时，不会发生破坏或永久变形。试验应在试验台上进行，试验台应能昀大限度地模拟运用中所发生载荷的性质。所有大应力区(特别是应力集中区)都应布置应变片或应变花。各载荷工况以不小于3/4昀大载荷进行预加载；然后分2～3级加载到昀大载荷；不发生永久变形时，至少进行3次试验，按3次平均进行评价。记录各测点分级加载中各级上的应力。试验结果依6.3.1条评定。6.5.1.1垂向载荷试验车体水平支承在试验台上，用重块或垂直加载装置施加均布试验载荷和集中载荷。施加均布试验载荷按下式确定：均布试验载荷＝Fcz－车体结构重量式中：Fcz按6.1.1条确定。垂向载荷应力σcz由试验测得应力σ乘以下列系数求得：1+车体自重均布试验载荷6.5.1.2静态纵向载荷试验车体模拟工作状况水平支承在试验台上，用纵向加载装置施加纵向拉压试验载荷。6拉伸和压缩载荷按6.1.2条规定分别加载并记录应力值。6.5.1.3扭转载荷试验在四个旁承或架车位处将车体顶起，处于水平状态。再将任意一个对角线的两支承上升或下降，使车体产生扭转。扭转力矩按下式计算：Mk=(ΔP1+ΔP2)×b1/2……………(6-5)式中：Mk—扭转力矩，N·m；ΔP1、ΔP2—车体同一端两支承点力的变化绝对值，N；b1—车体同一端两支承点间距离，m