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波磨是钢轨表面损伤的一种,呈现出波浪状的周期性特征。随着城市轨道交通行业的不断发展,钢轨波磨也愈发成为不容忽视的问题。波磨的产生会增大钢轨表面不平顺,引起轮轨间相互作用的加剧,产生额外的振动和噪声,影响车辆运行和周围环境,严重的波磨甚至会带来安全隐患。钢轨波磨形式多样,机理复杂,影响因素众多,至今还未建立统一的理论和通用的治理方法。本文试图通过分析波磨的特性、发展过程以及对车辆轨道各部件的影响,以试图在工程实际上对波磨的治理或延缓提供一些参考。具体内容如下:
(1)通过对某地铁线路上钢轨波磨实测数据的分析,得到了该段波磨的典型通过频率。建立了普通轨枕轨道、弹性支承块轨道和科隆蛋扣件轨道三种轨道形式的三维实体有限元模型并进行模态分析,发现实测波磨几乎所有的典型通过频率都存在与之频率相接近的轨道结构弯曲振型,列车运行可能激发了这些频率处的轨道结构共振,进而产生波磨。然后借助UM动力学软件建立了三种轨道形式下的波磨叠加仿真计算模型。
(2)采用建立的波磨计算数值模型,在三种不同的轨道形式上进行了波磨的仿真计算,得到以下结论:计算得到的磨耗具有一定频率特性;在相同运行次数下,科隆蛋扣件轨道上的磨耗量大于其他两种轨道,且磨耗周期更长;弹性支承块轨道和科隆蛋扣件轨道的磨耗更偏向于中高频,即更易产生波长较短的波磨;对于弹性支承块轨道和科隆蛋扣件轨道,车速的提高会使整体向高频集中。波磨在较高的车速下总体磨耗量更大。
(3)计算分析了三种轨道形式上波磨的发展过程对车辆-轨道系统各部分动力特性的影响。结果表明:在相同的运行次数条件下,普通轨枕轨道和弹性支承块轨道上的波磨发展对车轨系统的影响较小,科隆蛋扣件轨道上的波磨影响则较为明显;车速较高时,轮轨力、钢轨垂向振动、道床板垂向振动和扣件力更容易受波磨发展的影响而增大;车辆部件的振动没有随波磨发展而增大的趋势。
(4)对钢轨表面波磨治理的几种措施进行了简单介绍,对于摩擦控制和钢轨吸振器这两种措施进行了仿真计算,得到如下结论:控制摩擦系数在0.3以下,能够有效减缓初始光滑的钢轨表面产生波磨;采用钢轨吸振器的轨道,钢轨的垂向振动在高频范围内得到明显的抑制,同时能够有效抑制由钢轨垂向高频振动引起的短波长波磨。
(1)通过对某地铁线路上钢轨波磨实测数据的分析,得到了该段波磨的典型通过频率。建立了普通轨枕轨道、弹性支承块轨道和科隆蛋扣件轨道三种轨道形式的三维实体有限元模型并进行模态分析,发现实测波磨几乎所有的典型通过频率都存在与之频率相接近的轨道结构弯曲振型,列车运行可能激发了这些频率处的轨道结构共振,进而产生波磨。然后借助UM动力学软件建立了三种轨道形式下的波磨叠加仿真计算模型。
(2)采用建立的波磨计算数值模型,在三种不同的轨道形式上进行了波磨的仿真计算,得到以下结论:计算得到的磨耗具有一定频率特性;在相同运行次数下,科隆蛋扣件轨道上的磨耗量大于其他两种轨道,且磨耗周期更长;弹性支承块轨道和科隆蛋扣件轨道的磨耗更偏向于中高频,即更易产生波长较短的波磨;对于弹性支承块轨道和科隆蛋扣件轨道,车速的提高会使整体向高频集中。波磨在较高的车速下总体磨耗量更大。
(3)计算分析了三种轨道形式上波磨的发展过程对车辆-轨道系统各部分动力特性的影响。结果表明:在相同的运行次数条件下,普通轨枕轨道和弹性支承块轨道上的波磨发展对车轨系统的影响较小,科隆蛋扣件轨道上的波磨影响则较为明显;车速较高时,轮轨力、钢轨垂向振动、道床板垂向振动和扣件力更容易受波磨发展的影响而增大;车辆部件的振动没有随波磨发展而增大的趋势。
(4)对钢轨表面波磨治理的几种措施进行了简单介绍,对于摩擦控制和钢轨吸振器这两种措施进行了仿真计算,得到如下结论:控制摩擦系数在0.3以下,能够有效减缓初始光滑的钢轨表面产生波磨;采用钢轨吸振器的轨道,钢轨的垂向振动在高频范围内得到明显的抑制,同时能够有效抑制由钢轨垂向高频振动引起的短波长波磨。