扣件弹性垫层劣化对高速列车-道岔系统动力特性的影响

随着高速铁路运营时长的增加，道岔区扣件弹性垫层会发生劣化，对列车过岔的动力学性能产生不利影响。为研究扣件弹性垫层劣化对高速列车道岔系统动力特性的影响，考虑道岔区钢轨的柔性变形，以高速铁路18号无砟道岔为研究对象，建立车辆-道岔刚柔耦合动力学模型，通过时域和频域分析，研究扣件弹性垫层劣化位置、劣化程度、劣化个数及行车速度对列车道岔系统动力特性的影响。研究结果表明：扣件弹性垫层劣化位置影响较大，其中尖轨顶宽40 mm处为扣件弹性垫层劣化的最不利位置；随劣化程度的增加，车岔系统各动力学指标呈增大趋势，其中垂向指标影响更为显著；扣件弹性垫层劣化个数的增加对尖轨尖端的横向动力学指标产生不利影响，9组扣件连续劣化时横向力较1组扣件弹性垫层劣化时增大21.3%;当车辆以250 km/h速度过岔时，扣件弹性垫层劣化对列车道岔系统动力特性的影响最为显著。轴箱振动加速度对扣件弹性垫层劣化较敏感，可在一定程度上反映扣件弹性垫层的劣化。研究成果可为道岔区刚度优化和养护维修提供一定的理论指导。