小半径曲线科隆蛋扣件区段钢轨波磨成因研究

结合现场测试发现的小半径曲线科隆蛋扣件区段内轨的钢轨波磨现象,基于轮轨摩擦自激振动理论研究了该波磨现象的成因。首先,结合现场调研建立了车辆-轨道系统的动力学模型,根据动力学模型建立了相应的转向架-轮对-钢轨系统有限元模型。然后采用复特征值分析研究了轮轨系统的摩擦自激振动特性。最后采用控制变量法研究了一系悬挂垂向刚度阻尼和科隆蛋扣件刚度阻尼对轮轨系统摩擦自激振动的影响规律。研究结果表明:导向轮对与钢轨间的饱和蠕滑力引起的轮轨系统的摩擦自激振动是诱导小半径曲线科隆蛋扣件区段钢轨波磨的主要成因。转向架-轮对-钢轨系统中一系悬挂的垂向刚度和阻尼对轮轨系统摩擦自激振动的影响较小,而科隆蛋扣件参数对轮轨系统摩擦自激振动的影响较为明显。随扣件垂向刚度的增加,轮轨系统的摩擦自激振动呈现先减小后增大的趋势。扣件垂向刚度为20 MN/m时轮轨系统摩擦自激振动发生的可能性最小,同时增大扣件的垂向阻尼可以一定程度抑制轮轨系统的摩擦自激振动。

地铁线路先锋扣件结构参数对轮轨摩擦自激振动的影响

基于轮轨摩擦自激振动诱发钢轨波磨的观点,研究地铁线路先锋扣件支撑小半径曲线轨道扣件结构参数对轮轨摩擦自激振动的影响。根据现场调研建立车辆-轨道的多体动力学模型,验证列车通过地铁线路先锋扣件支撑小半径曲线轨道时轮轨间的蠕滑力饱和情况;基于动力学模型建立相应的导向轮对-钢轨有限元模型,利用复特征值法分析轮轨系统的摩擦自激振动特性。预测得到的轮轨系统不稳定振动频率与诱导钢轨波磨的振动频率相符,验证了建立的导向轮对-钢轨有限元模型的正确性。利用控制变量法研究扣件结构参数对轮轨系统摩擦自激振动的影响规律,发现轮轨摩擦自激振动发生的可能性随着扣件垂向刚度的增大而轻微增加,随着垂向阻尼的增大而明显降低;随着扣件横向刚度和横向阻尼的增大,轮轨摩擦自激振动发生的可能性降低。因此,增大先锋扣件垂向阻尼、横向刚度和横向阻尼,有助于抑制地铁线路先锋扣件支撑曲线轨道的波磨。

基于摩擦自激振动理论的地铁线路梯形轨枕支承小半径曲线轮轨系统钢轨波磨研究

基于摩擦自激振动理论,研究了地铁线路梯形轨枕支承小半径曲线轨道上出现的钢轨波磨病害的成因及影响因素。建立了梯形轨枕支承小半径曲线轮轨系统的有限元模型,利用复特征值法研究了轮轨系统的摩擦自激振动特性,并分别讨论了轨道减振结构中侧向缓冲垫参数、底部橡胶垫板参数和扣件参数对轮轨系统发生摩擦自激振动的影响。结果表明,在梯形轨道支承小半径曲线轨道上,诱导该区间钢轨波磨的主要成因可能是轮轨间蠕滑力饱和导致的摩擦自激振动;总的扣件刚度和底部橡胶垫板的垂向阻尼对轮轨系统自激振动的影响较为明显,轮轨系统的不稳定振动趋势随扣件刚度和底部橡胶垫板的垂向阻尼的增加而降低。因此,在一定范围内通过增大扣件刚度和底部橡胶垫板垂向阻尼,有助于缓解梯形轨枕支承小半径曲线轨道上钢轨波磨的发生趋势。