钢轨波磨区段科隆蛋扣件弹条断裂机理

作     者：崔晓璐 彭双千 徐佳 钟建科 祁亚运 CUI Xiaolu;PENG Shuangqian;XU Jia;ZHONG Jianke;QI Yayun

作者机构：重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 重庆市轨道交通(集团)有限公司重庆401120 

出 版 物：《西南交通大学学报》 (Journal of Southwest Jiaotong University)

年 卷 期：2025年第60卷第1期

页      面：205-213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(52275176) 重庆市自然科学基金项目(CSTB2022NSCQ-MSX1542) 重庆市教育委员会科学技术研究项目(KJZD-K202100703) 

主　　题：钢轨波磨 轮轨摩擦耦合振动 弹条断裂 共振响应 疲劳失效 

摘      要：钢轨波磨作为地铁线路的典型钢轨损伤形式,其高发区段常伴随着扣件弹条断裂问题,严重影响列车的运营安全.其中,科隆蛋扣件小半径区段是钢轨波磨的高发区段.为探究科隆蛋扣件弹条的断裂机理,首先结合现场调研,构建包含完整科隆蛋扣件的轮对-钢轨-扣件系统有限元模型;然后,从共振响应的角度探究轮轨摩擦耦合振动激励下科隆蛋扣件弹条的共振响应;最后,从疲劳寿命角度,对比有无波磨区段科隆蛋扣件弹条的疲劳寿命情况,并以此量化不同弹条的疲劳损伤情况.研究结果表明:在钢轨波磨高发区段,轮轨摩擦耦合振动主频与科隆蛋扣件弹条一阶约束模态一致,轮轨摩擦耦合振动引起的弹条共振是科隆蛋扣件断裂的主要原因;钢轨波磨加剧了轮轨摩擦耦合振动,使得科隆蛋扣件弹条寿命相较无波磨区段下降99.04%,仅为设计寿命的3.11%;此外,科隆蛋扣件小半径曲线区段低轨工作边一侧的弹条更容易发生疲劳失效,失效位置位于其弹条后拱端内侧.