地铁车辆轮轨耦合振动特性研究

轮轨耦合振动模态是系统固有属性，掌握轮轨间的耦合振动特征对减少车轮不圆磨耗和钢轨波磨有必然性和现实性。文章建立了详细的地铁车辆轨道耦合动力学模型，利用扫频分析方法，研究了车辆和轨道参数对轮轨耦合振动特性的影响。结果表明，车辆和轨道间的轮轨耦合振动主要表现为轮轨间P2耦合振动和由转向架轮对间钢轨局部变形引起的高频轮轨耦合振动，如轮对间钢轨的1阶、2阶和3阶弯曲振动等。轮轨P2耦合共振频率主要在30～100 Hz，钢轨受扣件刚度和簧下质量影响最为显著，随着扣件刚度的增加，轮轨P2耦合共振幅值和频率均增加。钢轨“Pinned-Pinned”振动和转向架轮对间钢轨的3阶弯曲模态是影响轮轨高频耦合振动的主要因素。当振动频率小于1 000 Hz时，轮对间钢轨的3阶弯曲是轮轨高频振动的主要驱动力，其主要受轴距、扣件阻尼和轨枕间距影响较为显著。