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机械工程学报 2024年

作者：姚学东李伟温泽峰周志军周圣禄西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室

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... 详细信息

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。

关键词：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

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柔性轮对作用下浮轨式扣件轨道动力特性分析

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振动与冲击 2023年第24期42卷 42-50页

作者：姚学东李伟周志军温泽峰西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

浮轨式扣件是一种高等减振扣件,在我国地铁线路服役后出现钢轨短波长波磨,导致显著的车内振动噪声。为探明浮轨式扣件轨道动力特性,利用有限元软件ABAQUS建立浮轨式扣件轨道结构三维实体有限元模型,采用模态分析和谐响应分析研究柔性轮... 详细信息

浮轨式扣件是一种高等减振扣件,在我国地铁线路服役后出现钢轨短波长波磨,导致显著的车内振动噪声。为探明浮轨式扣件轨道动力特性,利用有限元软件ABAQUS建立浮轨式扣件轨道结构三维实体有限元模型,采用模态分析和谐响应分析研究柔性轮对作用下的轨道动力特征。结果表明:周期性离散支撑轨道的简化截断边界引起的高频振动波反射效应对轨道动力特性影响明显,浮轨式扣件轨道模型长度涵盖大于80个承轨台间距后可忽略边界波反射的影响;轨道结构在80 Hz以下主要表现为钢轨和道床板整体的弯曲和扭转振动,大于80 Hz的轨道振动表现为钢轨相对道床板的弯曲和道床板自身的弯曲及扭转振动;轨道垂向动力特性在500 Hz以内受单个轮对作用的接触刚度和质量效应影响显著,而在钢轨一阶垂向pinned-pinned共振频率之后受柔性轮对与接触刚度的耦合作用影响甚微;考虑双轮对加载后,转向架双轮对间钢轨会出现局部弯曲振动特征;轨道垂向动力特性在车轮一阶弯曲、车轮二阶弯曲和车轮伞向模态影响下出现谐波峰值。

关键词：地铁轨道浮轨式扣件有限元法模态分析柔性轮对轮轨耦合作用

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地铁三种扣件减振性能研究

地铁三种扣件减振性能研究

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作者：王鹏西南交通大学

学位级别：硕士

地铁运行过程中产生的振动噪声是普遍存在的问题,减振降噪是实现列车正常运行所面临的一个十分重要的课题。地铁减振控制的对象,主要集中在振动的初始传递对象一轨道结构。扣件系统是影响轨道结构振动特性的关键因素。因此,有必要深入... 详细信息

地铁运行过程中产生的振动噪声是普遍存在的问题,减振降噪是实现列车正常运行所面临的一个十分重要的课题。地铁减振控制的对象,主要集中在振动的初始传递对象一轨道结构。扣件系统是影响轨道结构振动特性的关键因素。因此,有必要深入研究不同扣件轨道的减振效果。本文主要开展以下工作：(1)对我国某条地铁线路开展了调研和试验,分别对该线路采用的普通扣件、弹性短轨枕和浮轨式扣件等三种轨道进行力锤敲击试验和行车条件下的轨道振动加速度测试。基于测试结果,比较分析三种轨道的减振性能。(2)利用有限元软件ABAQUS分别建立了普通扣件轨道、弹性短轨枕轨道和浮轨式扣件轨道三维有限元模型,模型包括隐式模型和显式模型。针对浮轨式减振扣件,为了保证模型的准确性,比较分析了作为直接支撑钢轨轨颚和轨腰的橡胶块的常用材料本构模型。(3)利用建立的三维隐式有限元模型,研究浮轨式扣件的垂向静刚度,分析了橡胶支撑块长度和厚度对扣件静刚度的影响以及研究三种轨道的模态特性。比较分析白噪声激励下三种轨道的减振性能。(4)利用建立的三维显式有限元模型,进行落轴冲击仿真,分析三种轨道的冲击载荷衰减性能。通过上述研究发现：(1)浮轨式扣件系统的弹性橡胶块采用Van der Waals本构模型有更好的预测能力。随着橡胶块长度和厚度的减少,浮轨式扣件刚度值也相应的减小。(2)行车试验和白噪声激励响应同时表明：钢轨至道床板的垂向减振效果最好的是浮轨式扣件轨道,弹性短轨枕轨道次之,普通扣件轨道最差。(3)落轴响应表明：随着扣件刚度的减小,钢轨振动加速度加剧,垂向位移增大,道床板单位面积支反力减小。以钢轨传递至道床板的作用力为评价指标,三种轨道结构中,浮轨式扣件轨道减振效果最好,弹性短轨枕轨道次之,普通扣件轨道最差。(4)普通扣件轨道、弹性短轨枕轨道和浮轨式扣件轨道的钢轨至道床板衰减量是24 dB.34 dB和45 dB。

关键词：普通扣件弹性短轨枕浮轨式扣件行车试验模态分析白噪声落轴冲击减振

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高铁用嵌入式轨道结构系统刚度设计与研究

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机械 2021年第5期48卷 21-28页

作者：袁杰何远鹏韩健西南交通大学机械工程学院四川成都610031 西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

利用有限元软件ANSYS建立了详细的嵌入式轨道有限元模型,分析了影响嵌入式轨道整体刚度的因素及其具体范围。得到了轨道槽内各个部件对嵌入式轨道整体刚度的贡献量,结构部件参数对嵌入式轨道整体刚度的影响曲线以及在满足轨道刚度要求... 详细信息

利用有限元软件ANSYS建立了详细的嵌入式轨道有限元模型,分析了影响嵌入式轨道整体刚度的因素及其具体范围。得到了轨道槽内各个部件对嵌入式轨道整体刚度的贡献量,结构部件参数对嵌入式轨道整体刚度的影响曲线以及在满足轨道刚度要求下的槽内部件的建议参数。研究结果表明:浮轨式扣件对轨道整体横向刚度的贡献较大,高分子浇注料对轨道整体垂向和横向刚度的影响相当,降噪块对轨道整体横向刚度的贡献略大于垂向,轨垫主要是在垂向整体刚度方面起决定作用。为了使高铁用嵌入式轨道与扣件式轨道刚度一致,建议:高分子材料弹性模量取为15 MPa;降噪块弹性模量取为20 MPa;轨下垫板的弹性模量取为2.4 MPa;浮轨式扣件在间距1 m的情况下,横向刚度取为50 kN/mm。

关键词：高铁嵌入式轨道高分子材料浮轨式扣件 ANSYS 轨道刚度

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