机械工程学报

作者：陈兆玮, 王浪, 李世辉, 袁密奥, 蒲前华, 杨吉忠, 陈志辉

单位：1. 重庆交通大学机电与车辆工程学院 重庆 400074;2. 中铁二院工程集团有限责任公司科学技术研究院 成都 610031

关键词：极端温度,齿轨铁路,弹条式扣件,力学特性,可靠性；

基金：国家自然科学基金(52008067)、重庆市自然科学基金(CSTB2022NSCQ-MSX1193)、重庆市教育委员会科学技术研究(KJZD-M202300701)和重庆交通大学研究生科研创新(2023S0073)资助项目

我国西南山区规划了多条齿轨铁路，由于西南山区地势起伏大，导致齿轨铁路中存在很多超大坡度桥梁；同时考虑到山区温度起伏波动大，引起齿轨系统与桥梁系统变形不协调，导致齿轨系统出现连接失效等不可靠现象。针对极端温度荷载引起的车辆-齿轨(轨道)-超大坡度桥梁系统相互作用问题，基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论，考虑齿轨动态啮合行为与轮轨非线性接触行为，构建极端温度下车辆-齿轨(轨道)-超大坡度桥梁系统动力作用研究方法和动力学模型；在此基础上研究紧固件和传统弹条式扣件连接下齿轨系统的连接可靠性，然后根据传统弹条式扣件进行针对齿轨系统的优化，提出优化弹条式扣件关键参数安全域。研究表明-45 ℃的极端温度荷载下，齿轨与轨枕采用不同连接方式对齿轨系统应力影响巨大；采用紧固件连接时，齿轨及紧固件螺栓应力最大值分别为1 095 MPa和1 980 MPa，均超过其材料强度；采用传统弹条式扣件连接时，齿轨及紧固件螺栓应力最大值分别为203 MPa和38 MPa，均未超过其材料强度，但齿轨与轨枕的弹性位移超过传统弹条式扣件允许范围；采用优化弹条式扣件连接时，可满足齿轨系统可靠性需求。研究成果可为我国齿轨铁路前期设计及后期运维提供理论依据。

来源：2025年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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