基于车辆动力学的铁路轨道曲线啸叫时域模型

曲线啸叫是轮轨切向黏滑接触、轮轨动力学和通过曲线时车辆运行状态的综合结果。为综合研究曲线啸叫的影响因素，基于整车车辆多体动力学，并采用改进的轮轨接触力计算方法，建立了曲线啸叫时域模型。在接触力计算中，使用了离散接触模型，为引入下落摩擦机理，在切向力计算中使用迭代方法确定摩擦系数和接触力，使用模态叠加法计算车轮振动响应，采用无限元方法计算车轮声辐射。研究不同曲线半径和通过速度下，曲线段轮轨间接触力的变化及接触区的黏着-滑动状态，对车轮振动特性进行分析，并研究了车轮声学响应。研究发现，在下落摩擦和整车车辆运动状态的共同作用下会出现啸叫现象；曲线段轮轨间的法向力和切向力均会出现振荡，接触区呈现黏滑振荡状态；车轮振动速度谱的峰值频率与车轮特征模态相近，车轮轴向和径向模态的高幅振动是高频啸叫的原因之一。啸叫现象主要出现在前轮上，相同工况下，前后轮声压级相差近20 dB,车辆速度和曲线半径对啸叫程度有明显影响，当车辆的曲线通过速度为60 km/h时，小曲线半径会出现严重啸叫现象；当曲线半径由200 m增大到400 m时，最大声压级降低34 dB;曲线通过速度由60 km/h降至40 km/h时，最...