基于輪軌振動(dòng)特性的地鐵鋼軌波磨產(chǎn)生及發(fā)展機(jī)理研究.pdf

1、近年來，隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大和居民出行需求的增多，既有的城市公共交通系統(tǒng)已無法滿足居民的出行要求。為了提高城市公共交通系統(tǒng)的運(yùn)輸能力，解決城市交通擁堵問題，我國(guó)許多城市相繼開展了地鐵的建設(shè)。然而，已開通線路的運(yùn)營(yíng)情況表明，鋼軌波浪形磨耗問題不同程度地出現(xiàn)在我國(guó)各大城市的地鐵線路上，其不僅降低了軌道各組成部件的使用壽命，增大了工務(wù)部門的養(yǎng)護(hù)維修工作量，更嚴(yán)重影響著列車運(yùn)行的安全。因此，研究地鐵鋼軌波磨的產(chǎn)生及發(fā)展機(jī)理，提出減緩波磨的方法和措

2、施，對(duì)確保列車的安全運(yùn)營(yíng)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。基于此，本文從輪軌系統(tǒng)的振動(dòng)特性入手，揭示城市地鐵鋼軌波磨形成和發(fā)展的原因，具體如下:
　　1.選取位移導(dǎo)納和波磨增長(zhǎng)率分別作為波磨產(chǎn)生和發(fā)展的評(píng)價(jià)指標(biāo)，介紹了二者的概念，重點(diǎn)介紹了波磨增長(zhǎng)率計(jì)算公式的推導(dǎo)過程及計(jì)算方法。
　　2.建立了北京地鐵普通短枕式、減振器扣件式、彈性短枕式和梯形軌枕式4種軌道結(jié)構(gòu)和輪對(duì)的頻域分析模型，通過模態(tài)分析和頻響分析，確定了各軌道結(jié)構(gòu)和輪對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的

3、峰值頻率。通過比較上述峰值頻率和波磨實(shí)際的通過頻率，確定輪軌的振動(dòng)與波磨形成之間的關(guān)系。分析結(jié)果表明:軌道結(jié)構(gòu)一定頻率下的垂向振動(dòng)是導(dǎo)致相應(yīng)波長(zhǎng)波磨產(chǎn)生的重要原因;輪對(duì)310Hz左右的振動(dòng)是減振器扣件式軌道鋼軌波磨形成的重要原因，除此之外，輪對(duì)振動(dòng)對(duì)其余三種軌道波磨的產(chǎn)生基本沒有影響;輪對(duì)附加質(zhì)量對(duì)長(zhǎng)波波磨形成的影響較大，對(duì)短波波磨形成的影響較小。
　　3.建立地鐵車輛-軌道-隧道耦合時(shí)域分析模型，首先計(jì)算得到了軌道動(dòng)力指標(biāo)在時(shí)程

4、上的分布，而后轉(zhuǎn)換至頻域，研究軌道結(jié)構(gòu)在列車荷載和軌道不平順激勵(lì)下的振動(dòng)特性。分析結(jié)果表明:在1000Hz之內(nèi)鋼軌振動(dòng)存在多個(gè)響應(yīng)峰值，將響應(yīng)峰值的頻率與波磨的實(shí)際通過頻率對(duì)比，發(fā)現(xiàn)二者的一致性較好，說明軌道固有的振動(dòng)是鋼軌波磨產(chǎn)生的重要原因。
　　4.基于波磨增長(zhǎng)率對(duì)不同軌道結(jié)構(gòu)的波磨發(fā)展機(jī)理進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，研究了曲線半徑、軌枕間不同位置、行車速度、輪軌摩擦系數(shù)對(duì)波磨增長(zhǎng)趨勢(shì)的影響規(guī)律。分析結(jié)果表明:鋼軌波磨在實(shí)際通過頻