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

1、近年來，隨著城市規(guī)模的擴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)的運輸能力，解決城市交通擁堵問題，我國許多城市相繼開展了地鐵的建設(shè)。然而，已開通線路的運營情況表明，鋼軌波浪形磨耗問題不同程度地出現(xiàn)在我國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)護維修工作量，更嚴重影響著列車運行的安全。因此，研究地鐵鋼軌波磨的產(chǎn)生及發(fā)展機理，提出減緩波磨的方法和措

2、施，對確保列車的安全運營具有重大的現(xiàn)實意義?；诖?，本文從輪軌系統(tǒng)的振動特性入手，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)納和波磨增長率分別作為波磨產(chǎn)生和發(fā)展的評價指標，介紹了二者的概念，重點介紹了波磨增長率計算公式的推導(dǎo)過程及計算方法。
　　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)和輪對振動響應(yīng)的

3、峰值頻率。通過比較上述峰值頻率和波磨實際的通過頻率，確定輪軌的振動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是導(dǎo)致相應(yīng)波長波磨產(chǎn)生的重要原因;輪對310Hz左右的振動是減振器扣件式軌道鋼軌波磨形成的重要原因，除此之外，輪對振動對其余三種軌道波磨的產(chǎn)生基本沒有影響;輪對附加質(zhì)量對長波波磨形成的影響較大，對短波波磨形成的影響較小。
　　3.建立地鐵車輛-軌道-隧道耦合時域分析模型，首先計算得到了軌道動力指標在時程

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下的振動特性。分析結(jié)果表明:在1000Hz之內(nèi)鋼軌振動存在多個響應(yīng)峰值，將響應(yīng)峰值的頻率與波磨的實際通過頻率對比，發(fā)現(xiàn)二者的一致性較好，說明軌道固有的振動是鋼軌波磨產(chǎn)生的重要原因。
　　4.基于波磨增長率對不同軌道結(jié)構(gòu)的波磨發(fā)展機理進行了分析，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)對波磨增長趨勢的影響規(guī)律。分析結(jié)果表明:鋼軌波磨在實際通過頻