机械工程学报

作者：龙辉, 陶功权, 梁红琴, 卢纯, 温泽峰, 张楷, 刘奇锋, 肖乾

单位：1. 西南交通大学机械工程学院 成都 610031;2. 西南交通大学轨道交通动载系统全国重点实验室 成都 610031;3. 华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室 南昌 330013

关键词：地铁车辆,刚柔耦合动力学,车轮扁疤,钢轨焊缝不平顺,轮轨垂向力；

基金：国家重点研发计划(2020YFB1711402)、国家自然科学基金(52002342)、四川省科技计划(22NSFSC0586)、中国博士后科学基金(2020M673281)、中央高校基本科研业务费专项资金(2682022CX006)和教育部重点实验室开放课题(KLCE2022-05)资助项目。

车轮扁疤和钢轨焊缝不平顺作为轮轨表面常见的激扰源，会加剧轮轨动力相互作用。既有研究针对两种激励共同作用下的轮轨动力响应分析尚不完善。基于ANSYS与Simpack建立了考虑轮轨柔性的地铁车辆–轨道刚柔耦合动力学模型，以扁疤中心和钢轨焊缝中心的相对位置模拟扁疤车轮通过钢轨焊缝区时的相位，研究车轮扁疤和钢轨焊缝不平顺共同作用下的轮轨垂向力特性。结果表明：扁疤车轮通过叠合形焊缝不平顺时，其轮轨垂向力响应随相对位置的变化有明显波动，且相对位置位于焊缝短波不平顺的起点和终点附近出现局部峰值。其轮轨垂向力最大值在局部峰值附近随着扁疤长度、车速和焊缝不平顺短波波深的增加而增大，随着焊缝不平顺短波波长的增加而减小，较单独扁疤引起的轮轨垂向力最大值显著增大。当扁疤长度为30 mm，以60 km/h车速通过既定钢轨焊缝区时，最大轮轨垂向力为262.3 kN，相比正常静轮载增加约320.3%。探究了地铁扁疤车轮通过钢轨焊缝区时轮轨垂向力作用，旨为地铁运营维护提供一定理论参考价值。

来源：2025年第20期

《机械工程学报》期刊编辑部

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