轮轨接触几何非线性对车辆动力学性能的影响

为探究轮轨接触几何非线性与车辆动力学性能的关系，提出一种新的轮轨接触几何非线性参数，即复合等效锥度，讨论伴随车轮磨耗增加，复合等效锥度对车辆动力学性能的影响。以线性等效锥度为基础，通过不同轮对横移量对应的接触宽度差值占比对线性等效锥度进行加权，得到复合等效锥度。实测磨耗车轮型面，对比随运营里程增加不同轮轨接触几何参数的变化规律。基于UM建立车辆动力学模型，讨论轨道不平顺激励下复合等效锥度与车轮磨耗之间的关系以及对车辆动力学性能的影响。研究结果表明：复合等效锥度考虑了轮轨接触几何状态变化，计算时不受轮对大位移时局部磨耗的影响，可以更真实地反映轮轨接触的非线性状态。与等效锥度相比，中低不平顺激励下复合等效锥度对轨道不平顺的大小更敏感。复合等效锥度与车辆动力学性能之间存在明确的对应关系。随着复合等效锥度增加，车辆稳定性下降。当复合等效锥度超过0.29后，车辆动力学性能指标的变化趋于稳定。通过复合等效锥度，可对线路不平顺等级和车辆动力学性能进行评估，对轨道车辆设计与维护有一定指导意义。