动车组车轮多边形轮轨力的仿真研究

潘长领，李沛泽，王 林，冯钰瑾，肖 鹏

(华东交通大学 机电与车辆工程学院， 江西 南昌 330013)

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随着动车组连续运行时间和速度不断提高，车轮踏面的圆周方向会出现不同形式的磨耗，车轮多边形化一直是铁路行业研究的重点[1-2]。车轮多边形[3]是车轮不圆顺在圆周方向呈现周期性变化的一种形式，会引起运行动车组轮轨间的剧烈振动，造成车轮及轨道的损伤，同时还会引起车内噪声响度的增大，这不仅对动车组正常运营造成安全隐患，还降低了乘车的舒适度。

国外的专家学者很早就开始了对车轮多边形化的研究， A Johansson和J.C.O Nielsen[4]通过建立数学模型对轮轨实测数据进行分析处理，以预测车轮多边形的持续变化对车辆和轨道的影响，研究表明，绝大多数车轮实测轮轨冲击力低于瑞典国家标准规定的值，少部分长波长车轮多边形会导致轮轨力幅值超限，车轮多边形引起的轮轨动态力的变化会对轴箱轨道等部件产生不利的影响。罗仁[5-6]等通过建立车辆—轨道系统动力学模型对其进行了仿真，研究结果表明车轮不圆顺会引起较大的轮轨垂向力，且与车轮不圆顺的谐波阶数、波深和车速密切相关；指出车轮不圆顺引起的振动频率一般较高，与车体平稳性变化关系不大，但是会增大车体振动响应，降低车辆乘坐的舒适性，应该考虑更多的参数才能使优化效果更好。

本文以CRH3型车为研究对象，通过建立整车仿真实验模型，着重探索列车时速为200 km/h～350 km/h时车轮多边形在波深为0 mm～0.3 mm、阶数为0阶～30阶的条件下车辆动力学性能变化情况，研究轮轨垂向力与阶数、车速、波深的关系。……