重载货车过岔时重车重心高度技术条件优化

Optimization of Technical Specifications for Center-of-Gravity Height of Heavy-Haul Freight Wagons during Lateral Passage through Turnout Diverging Routes

摘要

我国现行铁路重载货车侧向过岔时的重车重心高度技术条件，仍沿用几十年前制定的限速要求，与铁路货运系统运输能力持续提升的需求存在矛盾。为此，引入JHPY型拉力传感器实测的钢丝绳拉牵力数据处理货物-车辆耦合关系，构建货物-车辆-道岔耦合动力学模型，使之能够反映货物振动对系统动力学特性的影响，提高对不同重车重心高度条件下车辆侧向过岔运行安全性的分析精度。基于该模型，针对车辆类型、线路条件、货物装载、横风条件及车辆运行速度等因素展开系统分析，确定最不利组合工况，对不同重车重心高度条件下车辆侧向通过9号单开道岔时的运行安全性进行试验方案设计；仿真研究重车重心限制高度和重车重心超高时侧向过岔限速，给出技术条件优化建议。结果表明：铁路货车重车重心高度在h≤2 300 mm时，可不限制侧向过岔速度，而在2 300<h≤2 400，2 400<h≤2 600和2 600<h≤3 000 mm时，侧向过岔限速建议值分别为25，20和15 km · h^-1。相较于现行技术条件（h>2 000 mm时一律限速15 km · h^-1），该建议值将不限速运行的重心高度阈值由2 000 mm调整为2 300 mm，且对超限后的限速进行了分档细化。

Abstract

The current technical specifications for the center-of-gravity (COG) height of heavy-haul freight wagons during lateral passage through turnout diverging routes on China's railways remain anchored to speed-limit criteria established several decades ago - criteria that are increasingly misaligned with the operational demands of modern high-capacity freight networks. To bridge this gap, this study integrates experimentally measured wire rope tensile forces obtained from JHPY-type tension load cells to explicitly characterize the cargo-vehicle coupling interaction. A refined cargo-vehicle-turnout coupled dynamics model is then developed, incorporating cargo-induced vibration effects on system-level dynamic responses. This advancement enables more accurate assessment of lateral running safety for wagons with varying COG heights when traversing turnout diverging routes. Based on the model, a parametric sensitivity analysis is conducted across five critical factors: wagon type, track geometry and stiffness, cargo loading configuration, crosswind intensity, and operating speed. The most adverse combination of these parameters is identified, and a targeted simulation-based experimental scheme is formulated to evaluate the lateral passage safety of wagons negotiating the No. 9 single-slip turnout under diverse COG height conditions. Through simulation, the suggestions for optimizing the technical specifications of the turnout lateral passage speed limits of heavy-haul freight wagons are proposed when the COG height is under and above the limit respectively. Results show that: unrestricted turnout lateral passage speed is deemed safe for the COG height h ≤ 2 300 mm; for 2 300 < h ≤ 2 400 mm, 2 400 < h ≤ 2 600 mm, and 2 600 < h ≤ 3 000 mm, the recommended maximum lateral passage speeds are 25 km · h^-1, 20 km · h^-1, and 15 km · h^-1, respectively. Relative to the existing regulation - which imposes a uniform 15 km · h^-1 limit for all wagons with h > 2 000 mm - the proposed framework raises the unrestricted-COG threshold from 2 000 to 2 300 mm and refines the speed limits for cases exceeding the limit into different levels.

Graphical abstract

关键词

货物运输 / 重车重心高度 / 货物-车辆-道岔耦合模型 / 过岔限速 / 技术条件 / 9号道岔

Key words

Freight transportation / Center-of-gravity height of loaded wagon / Cargo-vehicle-turnout coupled model / Turnout lateral passage speed limit / Technical specification / No. 9 turnout

受重载提速、货运运能提升战略需求影响我国铁路货车轴重不断增大，车辆性能、线路条件日益改善，有效地提高了铁路运输能力，促进了铁路货物运输行业的发展。但在铁路货运装载加固技术要求管理中，重车重心高度技术条件却仍然沿用1961年修订的限速要求：铁路货车的重车重心高度不得超过2 000 mm，否则应按表1所示的限速规定运行^［1-3］。

这项沿用的重车重心高度技术管理条件，尽管有效地确保了货车运行的安全性，但是该规定不仅远低于国外相关标准^［4-5］，而且严重滞后于我国线路条件、车辆性能明显改善的现状，使我国部分轻浮货物运输从货物装载源头就面临满载方案难以制定的问题，制约了我国现有铁路货运系统运输能力的发挥。尤其值得注意的是：从表1中可见，当重车重心超高时，无论超高多少，侧向过岔均限速15 km · h^-1，这一标准是否科学、合理，值得进一步研究论证。

重车重心高度技术条件作为指导货物装载方案制定的基本规定之一，在货运装载源头影响着铁路货运系统的运输能力，国内外铁路管理部门均对此高度关注，积极推动着该技术条件的优化更新。铁路合作组织（OSJD）、国际铁路联盟（UIC）、北美铁路协会（AAR）等通过理论、仿真或试验研究，优化完善了相应技术条件^［4-6］。国铁集团也多次组织相关试验对此展开研究^［7-8］，以期该技术条件能够匹配我国铁路的硬件设施设备现状。此外，我国研究人员也针对该技术条件优化作了大量研究工作。彭永昭等^［9］通过设计4种典型装载工况，研究了C_64K型货车通过小半径曲线时的垂向平稳性，指出重车重心高度可以提高至2 400 mm。魏玉光等^［10］从车辆设计的角度，通过理论计算设计出新型运煤专用敞车，指出在满载满容状态下重车重心高度可以提高至2 057 mm。韩梅等^［11］和杨能普等^［12］采用不同的车辆运行安全评估标准，对重车重心限制高度展开了理论计算、模型仿真研究，结果表明铁路货车重车重心高度限制阈值可拓展至2 400 mm。郎茂祥等^［13］和Peng等^［14］通过SIMPACK软件分析不同装载工况下铁路货车的动力学特性，探究重车重心高度对车辆运行安全的影响机制，指出我国满载货车的重车重心限制高度可提升至2 562 mm。Liu等^［15］和刘慧等^［16］通过统计分析重车重心高度环行线试验和提速线试验的车辆运行安全性指标数据，指出C_62BK型敞车可将重车重心限制高度提高至2 400 mm，且不用限速运行。陈超^［17］通过最不利工况仿真试验，提出铁路货车重车重心限制高度具备放宽至2 500 mm的可行性。Zhang等^［18-20］和张舵等^［21］设计车辆通过R350 m和R600 m小半径曲线的试验工况，研究铁路货车重车重心的合理分布空间，研究结果表明我国重车重心限制高度可以适当提升。杨能普等^［22-23］和Yang等^［24］通过均匀设计方法确定最不利工况，在研究重车重心限制高度的基础上进一步探讨重心高度超高后的区间限速。

上述研究采用不同方法，对铁路货车区间运行时的重车重心高度技术条件展开了较为系统全面的探讨，为我国重车重心高度技术条件优化提供了相关科学合理的建议。但这些研究主要聚焦于探讨车辆通过线路区间时的重车重心高度技术条件，而对我国铁路重载货车侧向通过道岔时的重车重心高度技术条件研究却显得较为缺乏。而道岔作为铁路线路中易发生安全事故的薄弱环节^［25-26］，为确保技术管理条件的严谨合理，对不同重车重心高度工况下铁路货车通过道岔的运行稳定性也应予以关注并进行优化。为此，鞠昕^［27］和何冀东等^［28］基于试验数据，对装载不同重心高度货物的试验车侧向通过12号道岔时的脱轨系数、轮重减载率指标进行统计分析，结果表明在满足《铁路技术管理规程》标准前提下^［29］我国铁路货车的重车重心高度不超过2 400 mm时可以不需限速地侧向通过12号提速道岔。这2项研究对铁路货车侧向过岔时的重车重心限制高度优化进行了初步探讨，但存在的不足是：这些研究仅分析了货车侧向通过12号道岔的运行稳定性，而对货车侧向通过运行条件更不利的9号道岔时的安全性并未展开系统深入研究；此外，这些研究主要关注铁路货车侧向通过道岔时的重车重心限制高度，而对重车重心超出限值后侧向过岔限速技术条件要求的相关系统性研究仍然处于空白状态。

本文在建立高精度的货物-车辆-道岔耦合动力学模型的基础上，设计最不利工况下的试验方案，剖析铁路货车在不同重车重心高度条件下侧向通过9号单开道岔时的动力学性能，并在确保货车运行安全的基础上定量优化铁路重载货车侧向过岔的重车重心限制阈值，并提出重心超限时的侧向过岔分级限速策略，以期助推我国重车重心高度技术条件合理优化重构。

1 货物-车辆-道岔耦合动力学模型

1.1　货物-车辆耦合

相较于传统的车辆-道岔动力学模型，为充分考虑货物振动对系统动力学特性的影响，建立精细化的货物-车辆-道岔系统耦合动力学模型，以便更准确地反映不同重车重心高度工况下的车辆运行特性。

为便于阐述，以货物拉牵加固为例说明如何处理货物-车辆耦合关系。图1为货物通过钢丝绳拉牵加固于车体的典型示例。图中：x轴正向为车辆运行方向；y轴正向为车辆横向向右方向；z轴正向为垂直向下方向；m为货物质量；g为重力加速度；F_xch和F_ych分别为纵向、横向的摩擦力；F_zch为车辆地板对货物的垂向支撑力；O_i （i=1，2，3，4）为货物上的牵拉点；A_i 为车辆上的牵拉点；F_hci 为第i根牵拉绳的拉牵力。

由图1可知：货物-车辆耦合子系统主要通过货物与车辆地板间的压力-支撑力力偶、摩擦力力偶以及牵拉绳拉牵力力偶作用而耦合。建立动力学系统模型时，重力和摩擦力作用均能按常规方法处理，但牵拉绳拉牵力因受拉绳预紧力、货物-车辆系统随机振动下的互馈激扰作用，呈现出较复杂的交变作用规律，这就需要采用合适的力元对此非线性拉牵力予以模拟。为此，在构建模型前，首先在货物拉牵加固的钢丝绳上安装1组JHPY型拉力传感器（如图1（a）所示），实时采集拉牵加固各处的钢丝绳拉牵力（实测数据示例如图2所示）；然后采用实际采集的拉牵力数据模拟货物-车体牵拉绳拉牵力力偶的耦合作用，进而建立货物子系统动力学方程^［23］，同时考虑该力元对车体的作用，对车体动力学方程予以修正。

1.2　车辆-道岔耦合

建立道岔振动动力学模型时，考虑到铁路货车侧向通过9号道岔是最不利过岔工况，选用我国普遍采用的60 kg · m^-1钢轨9号单开道岔为例建立道岔模型。该模型总长29.569 m，前长13.839 m、后长15.730 m；模型中针对基本轨、导曲线轨及连接部分等具有等截面特征的钢轨部分，将货车侧向通过道岔视作通过曲线线路；对于尖轨、心轨等具变截面特征的钢轨部分，分别在各关键特征点建立尖轨、心轨的特征截面廓形（其中，尖轨部分采用5个关键截面，心轨部分采用7个关键截面，各截面位置、顶宽参数见表2），然后通过线性插值生成中间截面数据，并依据该数据拟合生成道岔尖轨廓形、心轨廓形，如图3所示。

车辆与岔区钢轨通过轮轨接触模型相互耦合，考虑到岔区轮轨易发生多点接触，引入考虑摇头角的改进Kik-Piotrowski算法（MKP算法）^［30-31］计算轮轨接触状态、法向力等，利用FASTSIM算法求解切向蠕滑力，从而实现轮轨耦合。

1.3　货物-车辆-道岔耦合动力学仿真模型

基于上述耦合关系，结合铁路货车的结构参数及其拓扑结构，利用SIMPACK软件构建货物-车辆-道岔耦合动力学仿真模型如图4所示。模型主要包括1个货物、1个车体、2个摇枕、4个转向架、4个轮对及8个轴箱。模型动力学方程及其他主要建模参数见文献［22-23］。

为验证模型的合理性，列车以速度5~30 km · h^-1侧向通过道岔进行仿真试验，把仿真试验结果与实车试验结果进行对比，结果如图5所示。

由图5可知：采用货物-车辆-道岔耦合动力学仿真模型计算得到的脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数和轮轴横向力与实车试验结果数据吻合度较高，且两者的变化趋势具有较好的一致性。这表明，建立的货物-车辆-道岔耦合动力学模型具有较高准确性和可靠性，可为后续最不利工况下的仿真试验研究提供可靠的模型。

2 试验方案

2.1　车辆运行安全性评估

为系统评估铁路货车重车重心高度变化对车辆动力学安全性的影响，根据标准GB/T 5599—2019《机车车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》^［32］和GB/T 5599—1985《铁道车辆动力性能评定和试验鉴定规范》^［33］，采用脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数和轮轴横向力指标对车辆的运行安全性进行评估。指标计算式分别如式（1）—式（4）所示。

K=\frac{F_Q}{F_P}\le \mathrm{1.2}（1）

\epsilon =\left|\frac{F_{P\mathrm{1}}-F_{P\mathrm{2}}}{F_{P\mathrm{1}}+F_{P\mathrm{2}}}\right|\le \mathrm{0.65}（2）

（3）

F_{\mathrm{P}\mathrm{H}}\le \mathrm{15}+\frac{P_{\mathrm{0}}}{\mathrm{3}}（4）

式中：K为脱轨系数；F_Q为轮轨横向力；F_P为轮轨垂向力；ε为轮重减载率；F_P1为左轮的轮轨垂向力；F_P2为右轮的轮轨垂向力；D为倾覆系数；F_PD和P_st分别为车辆一侧的垂向动载荷及其对应车轮的垂向静载荷；F_PH为轮轴横向力；P₀为货车静轴重。

2.2　最不利组合工况

不论是优化铁路货车以正常速度侧向过岔应限制的重车重心高度，还是优化重车重心超高时的侧向过岔限速要求，在车辆类型、货物装载方案、道岔线路条件、横风条件及运行速度等多种因素组合成任意工况时，均需保证所优化的技术条件可以保障任意工况下的车辆运行安全性。按照“木桶原理”^［34］，优化的技术条件应能够通过最不利组合试验工况下的安全性测试。因此，如何在因素组合中确定最不利试验工况，是后续设计重车重心限制高度试验和重心超高时过岔限速试验的前提与关键。

为此，面向铁路重载货车侧向通过道岔这一运行场景，分别对车辆、线路、货物装载、横风条件、运行速度等因素展开系统分析，确定最不利工况下各因素所取水平。

（1）针对车辆类型，其作为影响车辆动力学安全性指标的显著性因素，应使该因素取值能够基本表征各式不同车型的动力学性能。目前，我国铁路货车主流装用转K2、转K4、转K5、转K6型转向架，而装用这些型式转向架的车辆中，敞车在铁路货车中所占比例最大，且相较于平车、棚车、罐车等其他货车车种，敞车起脊装载时更易重车重心超高、动力学性能表现更差^［35］。因而车型因素分别选取装用转K2、转K4、转K5、转K6型转向架的C_64K，C_64H，C_70H及C₇₀型敞车作为代表，涵盖所有车型进行分析。结合文献［17］对车型因素的影响分析可知，以脱轨系数为指标时，各种车型的影响显著性大体相当，但以C₇₀型最为显著；以轮重减载率为指标时，以C_64H型敞车的影响最为显著，如图6所示。因此，车辆类型在最不利工况设计中选定为C_64H型和C₇₀型敞车。

（2）针对线路条件，由于此处仅考虑货车侧向通过道岔这一运行场景，故线路条件仅考虑道岔区段。目前铁路货运线路上的常用道岔型号为9号、12号、18号道岔，由于道岔号数越小，导曲线半径越小，对于车辆侧向过岔越不利^［36-37］，因此按照“木桶原理”，线路条件选择9号单开道岔，用于设计最不利试验组合工况。

（3）针对货物装载，货物重心横向偏移、纵向偏移越大越不利，但是货物重心并不能无限制地偏移，货物装载时必须遵守《铁路货物装载加固规则》相关技术要求^［1-2］，其规定货物重心横向偏移量最大不应超过100 mm。货物重心纵向偏移量按式（5）的技术条件约束取值。

（5）

式中：P_标为车辆标记载重量；l为所选车辆的转向架中心距；a为货物重心纵向偏移量。

按照式（5）的约束要求展开分析，可知在货物重量m与车辆标记载重量P_标相差10 t以上时，货物重心纵向偏移量a值可取更大，且货物重量越小可以偏移得越多。因此，货物重心纵向偏移量最不利水平取值与装载货物的重量相关。但是货物重量取值也并非可以无限减小，否则将与实际货运情况相悖。根据我国历年铁路货车静载重统计数据可知，重车重心高度易超高货物的车辆平均静载重一般与车辆标记载重量P_标相差不大于20 t^［38］；因此，按照“木桶原理”，货物载重量取值为（P_标-20）t。若所选车辆为70 t标记载重量敞车，则货物载重量取50 t；若所选车辆为60或61 t标记载重量敞车，则货物载重量取40或41 t。相应地，货物重心纵向偏移量按照5l/m取值。

（4）对于横风条件而言，垂直车辆侧表面时风力影响最不利，此时按经验一般取值0.49S^［1-2］，其中S为货物迎风面面积。由于9号道岔不设置超高，车辆运行于道岔导曲线段将处于欠超高状态，故横风风力取值0.49S，且指向导曲线内侧为最不利情况。

（5）对于车辆运行速度，需符合《铁路技术管理规程》（以下简称《技规》）中列车侧向通过9号道岔的限速规定^［29］，最大容许速度不超过30 km · h^-1，因而考虑速度不同水平取值，分别取值5，10，15，20，25和30 km · h^-1。

综合各因素最不利水平分析，得到最不利组合工况，见表3。

2.3　车辆过岔时重车重心高度技术条件试验方案设计

基于最不利组合工况设计，设计如图7所示的试验流程，分别设置车辆侧向过岔时的重车重心限制高度试验，以及重心超高时过岔限速试验，系统探讨铁路货车侧向过岔时的重车重心高度技术条件。图中：h_p为重车重心限制高度（初始值设为2 000 mm）；h_n 为重车重心限制高度探索试验中第n次迭代的重车重心高度；h_j 为重心超高时过岔限速试验中第j次迭代的重车重心高度；v_k 为第k次迭代的货车侧向过岔运行速度；v_lim为对应重车重心高度下的侧向过岔限速。

1）重车重心限制高度探索试验

基于最不利工况设计结果，将货物-车辆-道岔耦合动力学模型调整至相应参数设置，同时在货物装载参数定义中，将重车重心初始高度设置为2 000 mm；然后利用SIMPACK平台仿真计算此试验工况下的动力学响应，采用脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数和轮轴横向力指标分别评估车辆侧向过岔安全性，若评估达标，则将重车重心高度升高50 mm，进行下一轮运行安全性测试；直至重车重心高度为h_n 时车辆不能通过运行安全性测试，则此阶段试验结束，输出铁路货车侧向过岔时的重车重心限制高度为h_p=h_n-1。

2）重车重心超高时侧向过岔限速试验

在得出重心高度限制高度h_p的基础上，考虑到现场操作的可行性与方便性，将重车重心高度h_j 按100 mm增幅增加，探索各种重车重心超高高度下铁路货车侧向过岔时对应限速。此时，将运行速度设置为5 km · h^-1、其余参数设置不变，采用脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数和轮轴横向力指标进行车辆侧向过岔运行安全性测试；若评估结果均为安全，则将运行速度增加5 km · h^-1，进行下一轮安全性测试，直至此轮循环中某运行速度v_k 条件下车辆运行安全性评估结果为不安全，或者运行速度达到30 km · h^-1仍评估为安全，结束此轮循环，按如下方式确定重车重心高度（h_j +100）mm下的侧向过岔限速v_lim。

（1）若因为某运行速度v_k 条件下车辆运行安全性评估结果为不安全，致使此轮循环结束，则重车重心高度（h_j +100）mm下的侧向过岔限速v_lim=v_k-1。记录该重车重心高度条件下的侧向过岔限速，然后判断此时重车重心高度是否达到3 000 mm；若没有达到，则将重车重心高度继续增大100 mm，并将运行速度重置至5 km · h^-1，进行新设置重车重心高度条件下的车辆运行安全性测试。

（2）若因为运行速度达到30 km · h^-1车辆运行安全性仍评估安全使此轮循环结束，则重车重心高度（h_j +100）mm下的侧向过岔限速v_lim=30 km · h^-1。同样记录该重车重心高度条件下的侧向过岔限速，然后判断此时重车重心高度是否达到3 000 mm；若没有达到，则将重车重心高度继续增大100 mm，并将运行速度重置至5 km · h^-1，进行新设置重车重心高度条件下的车辆运行安全性测试。

重复以上循环探索步骤，直至重车重心高度达到3 000 mm，终止重心超高时的车辆过岔限速试验，最终输出所有重车重心高度条件下的侧向过岔限速。

3 仿真结果

基于构建的货物-车辆-道岔耦合动力学仿真模型，并按照图7所示试验流程开展相应仿真试验。试验时，所有工况均采集1位轮对数据，并采用截止频率为20 Hz的低通滤波方式处理数据。

3.1　重车重心限制高度

重车重心高度为2 000 mm时，铁路货车侧向通过道岔时脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数及轮轴横向力的评估结果如图8和图9所示。

同理，可得重车重心高度每增加50 mm下的试验评估结果，探索重车重心限制高度h_p。为节省篇幅，不再单独展示仿真过程中的计算结果，仅将脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数及轮轴横向力的最大值予以提取进行评估，得到车辆侧向过岔时重车重心限制高度试验结果，如图10和图11所示。

由图8—图11可知：以脱轨系数指标评估车辆侧向过岔的运行安全性时，重车重心超过2 400 mm时C₇₀型敞车的脱轨系数超过安全阈值（1.2），故此指标评估下的重车重心高度应限制在2 350 mm以下；以轮重减载率指标评估时，重车重心超过2 350 mm时C_64H型敞车的轮重减载率超过了安全阈值（0.65），故此指标评估下的重车重心高度应限制在2 300 mm以下；以倾覆系数指标评估时，重车重心高度在2 400 mm以下时均不会超过安全评估阈值（0.8）；以轮轴横向力指标评估时，也不会超过轮轴横向力安全阈值（按照GB 5599—2019^［32］相关规定计算，C_64H和C₇₀型敞车的轮轴横向力安全评估阈值分别为69.55和74.85 kN）。

综合上述分析可知，铁路货车以正常速度侧向通过道岔时的重车重心高度应限制为不超过2 300 mm，即重车重心限制高度建议优化为2 300 mm。

3.2　重车重心超高时侧向过岔限速

从重车重心高度为2 400 mm开始，间隔100 mm提高此高度，仿真分析铁路货车侧向通过道岔时的限速。

重车重心高度为2 400 mm时，分别以脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数及轮轴横向力为评估指标，评估铁路货车侧向通过道岔时的安全性，评估结果如图12和图13所示。

同理，可得重车重心高度为2 500，2 600，⋯，3 000 mm时的限速试验评估结果。为节省篇幅，不再单独展示各种重车重心高度下的计算结果波动图，仅将脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数及轮轴横向力的最大值予以提取进行评估，得到铁路货车侧向通过道岔时的限速试验结果，如图14和图15所示。

由图12—图15可知：随运行速度的提高，各安全指标均呈上升趋势，且重车重心高度越高，相同速度下的安全指标值越大、安全裕度越小。

以各指标超过安全阈值时的最低速度作为该重心高度条件下的限速约束，取各指标限速中的最小值作为建议限速值，结果见表4。由表4可知：综合考虑不同车辆运行安全指标评估下限速，当重车重心高度h不超过2 400 mm时建议限速25 km · h^-1、在2 400~2 600 mm时建议限速20 km · h^-1、超过2 600 mm时建议限速15 km · h^-1。

3.3　建议技术条件

结合重车重心限制高度结果和重心超高时的侧向过岔限速建议值，同时考虑到货运作业时的可操作性，依据“木桶原理”构建铁路货车侧向过岔时的重车重心高度建议技术条件，并与现行技术条件进行对比，结果见表5。由表5可知：相比于现行技术条件，此建议技术条件在满足保障车辆运行安全的前提下，提高了重车重心限制高度阈值，并优化了重心超高时的分级限速标准，减少了不必要的限速条件，可有效加快货物运输周转速度，促进我国铁路货运系统运输能力的提升。

4 结论

（1）建立货物-车辆-道岔系统耦合动力学模型时，采用JHPY型拉力传感器实测的钢丝绳拉牵力数据处理货物-车辆耦合关系，使模型能够反映货物振动对系统动力学特性的影响，提高模型对不同重车重心高度条件下车辆侧向过岔运行安全性的分析精度。

（2）综合考量车辆类型、线路条件、货物装载、横风条件及车辆运行速度等多种因素的耦合作用，系统分析确定各因素的最不利水平并构建最不利组合工况；在该工况下开展仿真试验，所得重车重心高度技术条件建议值具有较强的工况覆盖性。

（3）基于仿真试验结果，得到铁路货车侧向过岔时重车重心高度技术条件的建议值：当重车重心高度h≤2 300 mm时，车辆可依据《技规》要求的正常速度侧向通过道岔；当2 300<h≤2 400，2 400<h≤2 600和2 600<h≤3 000 mm时，侧向过岔限速建议值分别为25，20和15 km · h^-1。相较于现行技术条件（h>2 000 mm时一律限速15 km · h^-1），该建议值将不限速运行的重心高度阈值由2 000 mm调整为2 300 mm，并对超限后的限速进行了分档细化，且为最不利工况下的建议值。

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基金资助

国家自然科学基金资助项目(52302390)

湖南省科技创新计划项目(2024JK2065)