重載鐵路典型波磨區(qū)段輪軌力仿真分析

肖炳環(huán),牛留斌,劉金朝,張 昭,周素霞

(1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院研究生部,北京 100081；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)研究所,北京 100081；3.北京建筑大學(xué)機(jī)電與車輛工程學(xué)院,北京 100044)

引言

重載鐵路因其運(yùn)能大、效率高、運(yùn)輸成本低而受到世界各國(guó)鐵路的廣泛關(guān)注。重載運(yùn)輸已被國(guó)際公認(rèn)為鐵路貨運(yùn)發(fā)展的方向，成為世界鐵路發(fā)展的重要趨勢(shì)[1-2]。隨著重載鐵路的發(fā)展，其軸重越來(lái)越大，線路設(shè)備所承受的荷載較大，尤其鋼軌更是病害發(fā)生的集中部位。常見(jiàn)的一種病害就是鋼軌波磨，鋼軌波磨是指沿鋼軌縱向出現(xiàn)的波浪形不均勻磨損[3]。車輛經(jīng)過(guò)鋼軌波磨區(qū)段時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)，引起異常的輪軌力，造成車輛、軌道、扣件等各結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生疲勞損傷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及列車行車安全。

輪軌關(guān)系一直是鐵路行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，國(guó)內(nèi)外眾學(xué)者建立了很多仿真模型進(jìn)行探究。1996年，IGELAND[4]基于接觸力學(xué)關(guān)系，研究了在非線性赫茲輪軌剛度接觸條件下車輪與鋼軌間的接觸力情況。2009年，OYARZABAL O[5]等研究了14個(gè)軌道參數(shù)對(duì)波磨的影響，發(fā)現(xiàn)軌枕間距、軌枕質(zhì)量、墊塊垂直剛度、墊塊橫向剛度和道碴垂直剛度這5種參數(shù)影響更大。2016年MEEHAN P A[6]等建立了輪軌耦合動(dòng)力學(xué)模型，研究了車輛在彎道運(yùn)行時(shí)車輛運(yùn)行速度對(duì)鋼軌波磨生長(zhǎng)的影響，研究結(jié)果表明，控制車輛在彎道的傾斜程度可以降低波磨的生長(zhǎng)速率。2019年AMIN K[7]等建立了二維數(shù)值模型，考慮了短波產(chǎn)生的高頻激勵(lì)效應(yīng)，研究了在具有諧波不平順的平板軌道中軌墊剛度對(duì)輪軌力的影響。……