轨道刚度不平顺对高速车-轨-桥系统振动的影响

陈兆玮

(1. 重庆交通大学 机电与车辆工程学院，重庆 400074; 2. 牵引动力国家重点实验室(西南交通大学)，成都 610036)

轮轨关系是列车-轨道-桥梁动力相互作用研究中的重要部分，直接受到轮轨界面激励的影响。从不平顺的角度来看，影响轮轨关系的因素包括轨道几何不平顺以及轨道刚度不平顺[1]。轮轨几何不平顺对车轨桥系统的影响经过多年研究已经相对清晰，但是目前对轨道刚度不平顺的关注较少。

轨道刚度不平顺这一概念首先在翟婉明院士的专著《车辆-轨道耦合动力学》[1]中以“动力型轨道刚度不平顺”的概念被提出，根据形成原因不同可分为两类：1)常规型轨道刚度不平顺，主要由扣件间距、轨道板长度等结构周期性分布所引起的轨道刚度变化。这种刚度不平顺主要表现为周期性激励，严重时可能导致列车零件或轨下结构共振，危害系统稳定；2)缺陷型轨道刚度不平顺，主要由轨下结构劣化导致，比如扣件失效、轨枕空吊、无砟轨道层间脱空等，这种不平顺会引起列车通过时轨下结构脱空或局部畸变，导致轮轨冲击，加剧轨下结构损伤并大幅度恶化结构稳定性，更可能威胁列车安全平稳运行[2]。

目前关于缺陷型轨道刚度不平顺对系统的影响已有一些研究。比如在轨枕空吊方面，文献[3]考虑货车非线性因素，建立了重载货车-轨道耦合动力学模型，研究了重载货车通过轨枕空吊时的动态特性；在过渡段方面，文献[4]基于车辆-线路相互作用理论，研究了高速铁路路桥过渡段对列车动态特性的影响规律，研究表明该区域对列车运行性能有较大影响；……