轮轨综合磨耗下对高速列车动力学性能的影响

高速铁路长时间运营，经常发生车轮多边形磨耗，并伴随钢轨波磨，两种损伤形式对列车运行特性的综合影响有待深入研究。采用简谐函数法建立车轮多边形模型，设计余弦函数描述钢轨不平顺磨耗，建立列车刚柔耦合动力学模型，分析不同车轮多边形及钢轨波磨综合磨耗情况下，列车的动力学性能的影响，并提出轮轨综合磨耗的安全限值。结果表明：在轮轨综合磨耗激扰下对列车的动力学性能的影响更为剧烈；列车运行速度为300 km/h下，轮轨垂向力增长幅值最大达到30%，车轮与25阶振型模态产生共振；车轮多边形比钢轨波磨对垂向力的影响更大；不同多边形阶次、幅值下，轮轨综合磨耗工况对轴箱、轮对以及钢轨垂向振动加速度影响更大。车轮多边形安全限值更小，多边形幅值限值平均降低了25.9%，在轮轨综合磨耗作用下更易超出限值；当速度为300 km/h，提出了钢轨波磨和车轮多边形阶次在一定范围内的安全限值。