高速铁路列车车轮多边形化对道岔区动力学性能的影响

为表征车轮多边形化对车辆通过道岔的动力学性能的影响,以高速动车组和客运专线12号道岔为研究对象,建立高速车辆-道岔耦合动力学模型。多边形车轮采用简谐波与实测多边形两种形式模拟,综合考虑多边形车轮经过道岔的状态、左右侧车轮分布方式、多边形阶数和幅值等影响因素,计算车轮多边形化车辆通过道岔的动力响应。结果表明,多边形车轮半径偏差变化率最大点经过心轨处的响应最大。随着多边形阶数增加,动力响应呈先增大后减小的趋势,15、16阶时响应达到最大;左右侧车轮多边形同相位分布比反相位分布的响应大。多边形幅值越大,轮轨垂向力和轮对垂向加速度越大,当幅值达到0.20 mm,轮轨垂向力超过安全限值,且幅值超过0.16 mm,响应会明显增强。多边形车轮对车辆通过道岔的平稳性影响较小。     

侧向过岔时轮径差对高速车辆动力学性能的影响

轮径差的出现会影响高速车辆通过道岔时的动态性能，尤其是侧向过岔的情况。为进一步揭示其影响规律，本文以高速车辆和18号高速道岔为例，建立车辆—道岔耦合动力学模型，分析不同轮径差下高速车辆以80 km/h侧向过岔时的动力学特性。结果表明，大轮径位于尖轨侧时，等值同相轮径差会减小轮轨横向力和车体横向加速度；大轮径位于基本轨侧时，等值反相轮径差会增大高速车辆侧向过岔时的脱轨系数和轮重减载率。由于实际运营中高速车辆轮径差类型不确定，应尽量避免轮径差超过1 mm,以确保高速车辆侧向过岔时的安全性与平稳性不受影响；尖轨侧车轮轮径大于基本轨侧时车轮磨耗加剧，故应避免此类情况发生，以延长车轮和钢轨的寿命。