双层非线性扣件系统频变特性对轮轨动力特性的影响

作     者：李霞 唐伟 戴佳宇 圣小珍 王安斌 LI Xia;TANG Wei;DAI Jia-yu;SHENG Xiao-zhen;WANG An-bin

作者机构：上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室四川成都610031 

出 版 物：《交通运输工程学报》 (Journal of Traffic and Transportation Engineering)

年 卷 期：2024年第24卷第6期

页      面：159-171页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52202477) 轨道交通运载系统全国重点实验室开放课题(RVL2402) 

主　　题：轨道交通 双层非线性扣件 频变特性 刚度 阻尼 瞬态滚动 

摘      要：为研究双层非线性扣件系统频变特性对轮轨动力特性的影响,基于锤击法测得了该扣件系统在100~1000 Hz内的动刚度;建立了轨道结构有限元模型和轮轨瞬态滚动接触有限元模型,在模型中考虑扣件系统的频变特性,基于轨道结构模型分析了扣件系统频变特性对钢轨振动特性的影响,利用轮轨瞬态滚动接触模型分析其对轮轨动力特性的影响。研究结果表明:扣件系统在垂向、横向和纵向的动刚度随频率增大,总体呈现出增大的趋势;扣件系统频变特性导致340 Hz以上钢轨振动更加显著,同时钢轨振动峰值所对应的频率向更高频段移动,340~700 Hz频段钢轨振动响应的变化是频变刚度和频变阻尼共同作用的结果,800~900 Hz频段的变化主要受扣件系统频变刚度的影响;钢轨振动响应的这种变化对小半径曲线段通过频率在340 Hz以上的短波长波磨有较大影响,因此,考虑扣件系统频变特性有益于提高该频段短波长波磨的预测精度;扣件系统频变刚度对轴箱振动加速度和轮轨力的影响较小,其最大值降低了约2%;扣件系统频变阻尼对这两者的影响较大,频变阻尼使轴箱振动加速度和轮轨力在100~470 Hz频段增大,在470~1000 Hz频段减小;扣件系统频变特性对最大轮轨接触应力影响较小,考虑频变刚度时对应的轮轨接触应力略大,考虑频变阻尼时对应的轮轨接触应力略小。