高速铁路轮轨耦合振动模态特征及其影响因素研究

作     者：马超智 高亮 曾钦娥 崔日新 MA Chaozhi;GAO Liang;ZENG Qine;CUI Rixin

作者机构：北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京市轨道交通建设管理有限公司北京100068 

出 版 物：《铁道学报》 (Journal of the China Railway Society)

年 卷 期：2021年第43卷第12期

页      面：85-93页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 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(U1734206,51827813) 北京市教育委员会科技重大项目(KJZD20191000402) 

主　　题：高速铁路 车辆-轨道耦合动力学 轮轨耦合振动 模态 共振 

摘      要：车轮与钢轨构成了一刚柔耦合、相互约束的系统,传统多关注钢轨自身的模态特征,缺少对系统模态的识别。建立车辆-无砟轨道系统动力学模型,获得摩擦功率及垂向力共振特征,通过分析单/双轮对作用下轮轨共振响应及车轮质点-钢轨梁系统的特征值,识别导致轮轨系统共振的2类共4种模式的轮轨耦合振动模态:一类是车轮与钢轨作等幅同相振动的P2共振模态,其容易造成振动能量向簧上及轨下的传递;另一类是转向架范围内双车轮约束下钢轨2阶弯曲、3阶弯曲及pinned-pinned振动模态,其主要导致振动沿钢轨纵向在车轮间传递及反射,对车轮多边形、钢轨波磨的形成有重要贡献。最后对影响轮轨耦合共振的因素进行了分析,结果表明轮轨耦合共振对扣件间距不敏感,但受扣件刚度影响显著,轴距仅对钢轨局部弯曲共振有影响。