轨下支承失效对轨道结构动力性能的影响

李 威 张 艳 朱剑月

（同济大学铁道与城市轨道交通研究院，201804，上海∥第一作者，硕士研究生）

轨下基础承受来自钢轨的各向压力并有效保持轨道几何形位。然而，由于列车荷载的长期作用，轨下基础将受到很大的冲击和振动，导致轨道累积变形增大，产生各类轨下支承失效，从而恶化轨道线路几何与动态不平顺，加剧轮轨相互作用，影响列车的正常运行［1－3］。本文通过建立车辆 轨道垂向耦合动力学模型，比较分析扣件松脱或失效、轨枕吊空和浮置板板下支承失效对于轨道结构动力性能的影响。

1 轮轨动力响应数值分析

1.1 建立模型

根据车辆 轨道耦合动力学原理［4］，考虑轨道刚度沿纵向不均匀变化，建立普通整体道床、弹性支承块与浮置板不同轨道结构的动力学分析模型［5］。模型中将车体视为具有一、二系悬挂的由车体、转向架及轮对组成的刚性系统；将钢轨视为连续弹性离散点支承上的无限长梁，运用轨道系统刚度特性沿线路纵向发生突变来模拟轨下支承失效状态。图1～图3为钢轨扣件失效前后、弹性支承块吊空前后、浮置板支座吊空前后示意图。

图1 钢轨扣件失效前后图

图2 弹性支承块吊空前后图

图3 浮置板支座吊空前后图

1.2 计算参数

1.2.1 车辆计算参数

车体质量为50 160kg，构架质量为4 618kg，轮对质量为1 510kg，车体点头惯量1.897 25×106kg·m2，构架点头惯量3 940kg·m2，一系悬挂刚度2.9kN／mm，一系悬挂阻尼8×103N·s／m，二系悬挂刚度0.48kN／mm，二系悬挂阻尼1×104N·s／m，转向架中心距15.70m，固定轴距2.5m，车轮半径0.42m，轴重16 270kg。

1.2.2 钢轨计算参数

钢……