高铁线路轨道高低不平顺激励下的钢轨挠曲特性研究

基于我国高铁线路和典型服役车辆技术参数,建立车辆-轨道耦合动力学模型,仿真分析高铁线路轨道高低不平顺激励下的钢轨挠曲位移,通过对比模型仿真结果与钢轨挠曲解析解的方式验证耦合模型的准确性;在轨道子模型中输入我国高铁无砟轨道谱反演的轨道高低不平顺和余弦型轨道不平顺样本,研究轨道高低不平顺幅值和波长对钢轨挠曲位移影响规律;采用非线性最小二乘法和有理式方程,拟合速度350 km·h^(-1)条件下轨道高低不平顺幅值和波长的比值与钢轨挠曲位移最大值之间的函数关系。结果表明:钢轨挠曲位移主要由前4阶谐波成分组成,基频由轨道高低不平顺波长和车辆运行速度决定;轨道高低不平顺波长大于20 m时,幅值和波长的比值与钢轨挠曲位移最大值呈反比例关系,比例系数与车辆和轨道参数有关,本文模型中比例系数的计算结果为0.151。研究成果有利于从控制钢轨挠曲位移量的角度制定轨道高低不平顺养护维修措施,为轨道波长管理提供理论依据。

非对称轨枕空吊对钢轨力学行为影响规律研究

为研究非对称轨枕空吊激励下的轮轨力学行为,以我国典型有砟线路和服役车辆为参数建立轮轨动力学模型,采用基于Winker弹性地基假设的钢轨挠曲位移解析解验证模型输出的可靠性,并模拟分析车辆以运行速度200 km·h-1通过1~3根非对称空吊的轨枕时轮轨垂向力及钢轨最大挠曲位移与空吊量之间的映射关系。结果表明:各计算工况中均存在临界空吊量,空吊量小于临界空吊量时钢轨最大挠曲位移随着空吊量的增大而增加,增加的幅度与空吊轨枕的个数相关,而大于临界空吊量时钢轨最大挠曲位移和轮轨垂向力趋于稳定;非对称空吊因左右股轨下基础等效支承刚度差异而造成轮对增载或减载现象,1~3根单侧空吊时最大轮重减载率分别约为9.54%,20.3%和28.2%,双侧空吊时轮重减载量减小,但钢轨最大挠曲位移增大。研究结果可为轨枕空吊区轮轨力学行为及轨道不平顺动静态差异分析和病害检测提供参考依据。