地铁浮轨式扣件轨道轮轨瞬态滚动接触行为分析

作     者：姚学东 李伟 温泽峰 周志军 周圣禄 

作者机构：西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年

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(52002343) 四川省科技计划(2023YFQ0091)资助项目 

主　　题：地铁轨道 浮轨式扣件 柔性轮轨 轮轨瞬态滚动接触 有限元法 

摘      要：浮轨式扣件通过支承钢轨轨颚下部及轨腰使其悬浮从而提供轨道较小垂向刚度，但加剧了轮轨系统高频相互作用。为分析轮对、轨道柔性特性对轮轨瞬态滚动接触行为的影响，基于隐式—显式相结合的有限元法，建立地铁浮轨式扣件轨道三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型。对比分析牵引工况下柔性和刚性轮对分别在光滑、凹坑和短波不平顺轨面激励下的轮轨瞬态力、接触斑和接触应力等接触参量响应特性。结果表明：光滑轨面激励下，轮对柔性对轮轨力影响不明显，但对接触斑和接触应力影响明显。凹坑脉冲激励下，轮对柔性对350～600 Hz频带的轮轨垂向力响应影响明显，这与车轮反向翻转和一阶弯曲模态被激发引起的轮轨耦合振动行为相关；且刚性轮对的接触斑面积约为柔性轮对的59%～82%，接触应力最大值约为柔性轮对的140%～162%。短波长不平顺激励下，轮轨垂向振动主要表现为受迫振动，轮对柔性主要影响580 Hz以上的轮轨垂向力响应。