地铁车轮多边形磨耗对轮轨系统动力特性的影响

刘奇锋，陶功权，梁红琴，卢纯，温泽峰，龙辉

(1.西南交通大学机械工程学院，四川成都，610031；2.西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都，610031)

随着城市人口不断增长，越来越多城市采用地铁交通系统以缓解交通压力，地铁车轮磨耗问题也日益突出，车轮多边形作为地铁车轮常见的磨耗形式之一，会导致轮轨关系变差、轨道和车辆部件破坏以及车辆振动噪声异常等现象[1−2]。

针对车轮多边形磨耗对轮轨系统动态响应的影响，国内外学者开展了相关研究。LIU等[3]针对高速列车多边形引起的轮轨动态影响进行了研究，发现当速度大于300 km/h 时，车轮径向偏差的导数可以反映轮轨力的变化趋势。WU等[4]研究发现多边形磨耗会显著增大轮轨垂向力，高阶多边形可能会激发轮对和轴箱的固有模态，导致较大的加速度和轮轴动应力。CHEN等[5]发现随谐波磨耗阶数和波深增大，轮轨垂向力、轮重减载率、扣件力及钢轨振动频率明显增大。肖乾等[6−7]建立了多刚体模型和柔性轮轨模型，分析车轮多边形磨耗对轮轨蠕滑率/力的影响。刘欢等[8]指出当出现多边形磨耗时，机车牵引行为下纵向蠕滑率/力波动显著增大，磨耗指数也显著增大并加剧多边形的磨耗。LIANG等[9]指出在湿轨条件下，多边形磨耗使机车牵引性能明显下降，轮轨出现滑动现象。YANG等[10]发现严重的多边形磨耗不仅对车辆轨道系统的垂向动力学性能有影响，对纵向动力学性能也有显著影响。谢建平等[11]以2阶和3阶谐波磨耗为例，研究了车轮谐波磨耗对轮轨垂向力及车体平稳性的影响。……