之一 。
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图 １ 不同垂向扣件刚度下垂 向
轮对加速度功率谱密度 比较
罢
因此 ， 扣件刚度 调 整是 否会 导致 波磨 的产 生是 各 种因素综合作用 的结 果 ， 能仅 从扣 件 刚度 的大 小直 不 接判定是否易导致钢轨异 常波磨产生 。
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２ 动 力仿 真 分析
在以上定性分析 的基础上 ， 过建立 车辆／ 道系 通 轨 统 动力仿真模型 ， 从轮轨垂 向振 动理论 的角度 ， 过对 通 轮轨 系统的随机 响应振 动特 性 进行 动力 仿真计 算 ， 以 对 钢轨异常波磨 的成 因进行理论分析 。 目前 ， 在诸多钢轨波磨成 因理 论 中， 轨垂 向振动 轮 理论认 为轮 轨 接 触 频 率 与 钢 轨 波磨 有 直 接 关 系 ＿Ｊ ５。 因此 ， 动力 仿真分析 主要 通过 计算 能 反 映轮轨 相互 作 用状况 的轮对加速度频谱特性来 评估轮轨 接触作用 与 钢轨 波磨形 成的相互关系 问题 。影 响因素 主要考虑 扣 件 刚度 、 扣件阻尼及车辆速度 。 仿 真分 析 中车辆采 用 Ｂ型 车 ， 道不 平顺 采用 随 轨 机不平顺激 扰 ， 钢轨为 ６ ｇ ｍ。车辆速度 除有特别 说 ０ｋ／ 明之外均 为 ７ ｍ ｈ ０ｋ ／ 。
以解 释 。
３ ）车辆速度为 ７ ｍ ｈ条件 下 ， 此共振 频率 引 ０ｋ ／ 若
发钢轨波磨的产 生 ， 则对 应 的钢轨 波长 应为６ ｍ， ３ｍ 这 与 目前减振扣件 地段 发生 的异 常波磨 波 长基本 一 致 ， 表明减振扣件地段钢轨异常波磨 的产生与轮 轨接触共 振有 密切关 系 。另需 说 明， 文建 立 的模 型未考 虑 轮 本 对的弹性变形 ， 相关车辆厂反馈 的车辆参数 中， 轮对 的 二阶弯 曲及扭转振动一般在 ２ ０～ ５ ｚ 与此振动频 ０ ３ ０Ｈ ， 率较 为接近 ， 易产生共 振 问题 ， 这进 一步 加剧 了 ２０～ ０
城开 ｌ 两 道交 通钢轨 波磨 成因的 探讨
此外 ， 对于扣件 刚度对 波磨 的影 响问题 ， 既有文 从
献来 看 ， 般 认 为 降 低 轨 道 刚 度 对 于 减 缓 波 磨 有 一 利 ［６， ５ 但地铁工程 的实践 表明 ， 件刚度 的降低虽 增 －Ｊ 扣
加 了轨道弹性 ， 反 而更 易引起 钢 轨波 磨 。扣 件 刚度 但
度， 需对垫板 的材料 配方 、 几何 参 数等进 行 设计 ， 刚 在 度调整 的同时将 使得 扣件 系统 的阻尼 特性 发生 改变 。 相关测试结果 表 明， 扣件 刚度 的 降低可 能导 致其 高频 下 的阻尼值 降低较 多 ， 导致 轮轨接触界 面振 动加剧 ， 加 速异常波 磨 的产 生 ＿ 。这 可能 是 目前 已开 通 线路 上 】 Ｊ 各种减振 扣件 地 段 的波 磨 程度 差 异 较 大 的主要 原 因
３０Ｈ 附 近 的 振 动 。 ０ ｚ
２ １ 扣 件 刚度 的 影 响 ．
不 同扣件 刚度 下 轮对 加 速 度 功率 谱 密 度 比较 见
图 １ 图 ２ 、 。
１ ）本 刚度计 算范围 内， 同扣件 刚度下 轮对垂 向 不 加速度在 ３ ０Ｈ 附近均存在轮轨接触共振 峰值 。表明 ０ ｚ 无论在一定 的车辆 速度条 件下 （ 本计算 中车辆速 度 为
对波磨 的影 响 ， 以下几方面 ： 有 一是 扣件刚度 的降低 使
得轨 道变形 加大 ， 轮轨接触面积 随着增大 ， 因此轮轨 接 触应力有所 降低 ， 利于减缓钢轨 波磨 ； 有 二是 扣件 刚度
懈 整 斛
的降低将 导 致 在动 荷 载作 用 下 钢轨 更 易发 生 弯 曲 振 动， 故易导 致 钢 轨异 常 波磨 产 生 ； 是 为 降低 扣 件 刚 三
比较 见 图 ３ 。
Ｕ Ｂ Ｎ Ａ Ｉ Ｒ ＩＴＡ Ｓ １ ＲＡ Ｐ Ｌ ＲＮＩ ５ Ｒ ＤＡ Ｔ
都市快轨交通 ・第２ ４卷 第３期 ２ １ 年 ６月 ０１
（ 此处的尖峰 已不明显 ） 。 ２ ）随着车辆速度的降低 ， 轮轨赫兹 接触高频 振动
罢
的功率谱密度幅值 有所 降低 ， 明车辆 速度 的降低 将 表 使得轮轨 相 互作 用程 度 有 较大 减 缓 。当车 辆速 度 由 ７ ｍ ｈ ０ｋ ／ 降低至 ５ ０及 ３ ｍ ｈ时 ， ０ｋ ／ 轮轨共振处 的功率谱 密度幅值分别降低 了 ６ ％及 ６ ％ 。 ０ ９ 由此可见 ， 车辆 降速 运行 或将 区 间行 车速 度离 散 化对于延缓钢轨 异常 波磨 的产 生将起 到 良好 的效 果 ， 既有相关文献也持此观点 Ｉ 。 ６ Ｊ
图 ２ 不 同横 向扣件 刚度下横 向
轮 对 加 速 度 功率 谱 密 度 比 较
动更为 敏 感 ， 相 关 文献 一 致 ＿Ｊ 与 ４。另 就 幅 值 大 小 而 言， 扣件垂 向刚度 为 ５ Ｎ ｍ 时 的轮 对加 速度较 大 ， ０ｋ ／ ｍ 主要原 因是轨道 刚度较大 ， 导致 轮轨接触力 较大 ， 与 这
相 关 文 献 的结 论 一 致 ｌ ７。
２ ）不 同横向扣件刚度下加速度功率谱密度基本一 致 ， 明横向轮轨力 主要集 中在较低频 段范 围 内， 表 与相 关文献 一致 ＿ 。这进 一 步验证 了轮轨在 ２０～３０Ｈ ４ ｊ ０ ０ ｚ
附 近 共 振 的 成 因主 要 应 从 轮 轨 垂 向 振 动 理 论 的 角 度 予
７ ｍ ｈ ， ０ｋ ／ ） 轮轨接触 界面可 能激起 在 ３ ０Ｈ 附近 垂 向 ０ ｚ 振动 的峰值 ， 且扣 件 刚度 为 １ Ｎ ｍ ０ｋ ／ ｍ时 ３ ０Ｈ ０ ｚ附近
突起较大 ， 明扣件 刚度较 低时对 于 ３ ０Ｈ 表 ０ ｚ的高 频振
２ ２ 扣件 阻尼的影 响 ．
不 同扣件 阻尼 系数下垂 向轮对加速度 功率谱 密度