直線線路科隆蛋扣件地段鋼軌波磨成因的理論研究

崔曉璐, 錢韋吉, 張　青, 楊宏光, 陳光雄, 朱旻昊

(1.西南交通大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院摩擦學(xué)研究所，成都　610031；2.西南石油大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，成都　610500)

直線線路科隆蛋扣件地段鋼軌波磨成因的理論研究

崔曉璐1, 錢韋吉2, 張青1, 楊宏光1, 陳光雄1, 朱旻昊1

(1.西南交通大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院摩擦學(xué)研究所，成都610031；2.西南石油大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，成都610500)

在我國地鐵線路上發(fā)現(xiàn)科隆蛋扣件地段的鋼軌波磨不僅發(fā)生在小半徑曲線區(qū)段，而且在直線區(qū)段也會(huì)出現(xiàn)?；谳嗆壞Σ榴詈献约ふ駝?dòng)引起鋼軌波磨的觀點(diǎn)，研究了地鐵直線線路上科隆蛋扣件地段的鋼軌波磨，建立了輪軌摩擦耦合彈性自激振動(dòng)模型。采用復(fù)特征值法和瞬時(shí)動(dòng)態(tài)分析法研究了輪軌系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性。計(jì)算結(jié)果表明在飽和蠕滑力作用下的直線線路科隆蛋扣件地段容易產(chǎn)生40～50 mm波長的鋼軌波磨。當(dāng)使用剛度較大的DTVI2扣件代替剛度較小的科隆蛋扣件時(shí)，直線線路上的波磨將得到抑制。因此，適當(dāng)?shù)脑黾涌奂膭偠扔兄谝种浦本€軌道上的鋼軌波磨，然而該方法在曲線軌道上并不適用。

鋼軌波磨； 自激振動(dòng)； 飽和蠕滑力； 科隆蛋扣件

目前，我國地鐵得到了飛速的發(fā)展，全國省會(huì)城市基本都建設(shè)了地鐵運(yùn)輸系統(tǒng)。而由鋼軌波磨引起的振動(dòng)和噪聲是地鐵系統(tǒng)突出的一個(gè)環(huán)境問題，并且該問題在近百年來始終得不到解決。作者通過現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：只要線路曲線半徑R≤350 m，則幾乎百分之百會(huì)發(fā)生鋼軌波磨；而當(dāng)線路曲線半徑R>550 m時(shí)，則很少發(fā)生鋼軌波磨，只是在線路坡度比較陡的上坡區(qū)段偶然會(huì)發(fā)生鋼軌波磨。在北京地鐵4號(hào)線有些直線和曲線區(qū)段使用了科隆蛋扣件，這原本是為了減輕車輛通過時(shí)引起的地面振動(dòng)，但意想不到的是在科隆蛋扣件區(qū)段上發(fā)生了極為嚴(yán)重的波磨現(xiàn)象，該波磨不僅在小半徑曲線內(nèi)軌上出現(xiàn)，并且在直線軌道的左右兩根鋼軌上也成片出現(xiàn)。圖1是直線線路科隆蛋扣件區(qū)段鋼軌波磨的照片，這是目前世界各國地鐵線路上發(fā)生的最為嚴(yán)重的波磨之一。有關(guān)單位在鋼軌打磨后，用DTVI2扣件代替科隆蛋扣件，經(jīng)過較長時(shí)間的跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)原來發(fā)生嚴(yán)重波磨的直線軌道再也沒有波磨出現(xiàn)。實(shí)際調(diào)查也顯示，地鐵線路上使用DTVI2扣件的直線軌道絕大多數(shù)不會(huì)發(fā)生鋼軌波磨?？坡〉翱奂奶攸c(diǎn)是其垂向和橫向剛度都很低，早期的研究指出較低的鋼軌支撐剛度對抑制波磨是有利的[1]，因而發(fā)生在直線線路科隆蛋扣件區(qū)段的波磨用早期的波磨理論并不能進(jìn)行合理地解釋。為了正確認(rèn)識(shí)發(fā)生在科隆蛋扣件區(qū)段的波磨問題，我國多個(gè)單位的研究人員對此進(jìn)行了大量的研究。金學(xué)松教授的研究團(tuán)隊(duì)從現(xiàn)場調(diào)查、跟蹤檢測、理論建模等多個(gè)方面研究了科隆蛋扣件的鋼軌波磨問題[2-3]，劉維寧的研究團(tuán)隊(duì)[4-5]也做了大量的試驗(yàn)研究工作。然而，從已有文獻(xiàn)來看，目前國內(nèi)外仍不能清楚地解釋為何使用科隆蛋扣件的直線軌道上會(huì)出現(xiàn)很嚴(yán)重的鋼軌波磨，以及使用DTVI2扣件代替科隆蛋扣件后直線軌道波磨消失的原因。

圖1　直線線路科隆蛋扣件區(qū)段的鋼軌波磨Fig.1 Rail corrugation on a tangential track supported by Cologne-egg fasteners

對于鋼軌波磨的研究可以追溯到19世紀(jì)，目前鋼軌波磨的產(chǎn)生機(jī)理大體可以分為兩類[6-8]：① 輪軌瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)相互作用引起摩擦功波動(dòng)導(dǎo)致鋼軌波磨機(jī)理[9-12]；② 輪軌黏-滑自激振動(dòng)導(dǎo)致鋼軌波磨機(jī)理[13-15]。目前研究者普遍接受前一種，但基于該機(jī)理建立的波磨模型是一個(gè)它激振動(dòng)模型，需要連續(xù)的鋼軌表面不平順輸入來維持持續(xù)的振動(dòng)，更有趣的是該模型在鋼軌表面白噪聲粗糙度的輸入下也能引起波磨出現(xiàn)[16]。由于鋼軌表面白噪聲粗糙度是普遍存在的，因此依據(jù)該理論可推知無論是直線還是曲線，無論是曲線的內(nèi)軌還是外軌，通通都會(huì)等概率地發(fā)生鋼軌波磨。顯然這個(gè)結(jié)論與前述地鐵線路發(fā)生鋼軌波磨的一般規(guī)律不同。而基于輪軌黏-滑振動(dòng)機(jī)理建立的波磨模型是一個(gè)自激振動(dòng)模型，該機(jī)理假設(shè)蠕滑力-蠕滑率函數(shù)關(guān)系存在負(fù)斜率。其最大的問題是該理論只能預(yù)測到20～80 Hz的鋼軌波磨[13]，這與地鐵線路實(shí)際發(fā)生波磨的頻率200～550 Hz仍有較大的差距。最近，陳光雄等[17,18]提出了輪軌間摩擦耦合自激振動(dòng)引起鋼軌波磨的新觀點(diǎn)，同時(shí)Kurzeck[19]也提出了相似的觀點(diǎn)。該觀點(diǎn)認(rèn)為當(dāng)輪軌間的蠕滑力達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，能使輪軌系統(tǒng)產(chǎn)生摩擦自激振動(dòng)，進(jìn)而引起車輪與鋼軌間法向接觸力的同頻率變化。車輪與鋼軌間的摩擦功隨法向接觸力的變化而產(chǎn)生周期性波動(dòng)，從而導(dǎo)致鋼軌波磨。

本文基于輪軌系統(tǒng)摩擦耦合自激振動(dòng)理論建立了由車輪-鋼軌組成的輪軌摩擦自激振動(dòng)模型，分別采用復(fù)特征值法和瞬時(shí)動(dòng)態(tài)分析法研究了直線線路科隆蛋扣件地段的波磨現(xiàn)象，研究結(jié)果清晰地顯示在科隆蛋扣件這種較低軌道支撐剛度的情況下容易出現(xiàn)40～50 mm波長的鋼軌波磨，當(dāng)采用較高的軌道支撐剛度的扣件時(shí)鋼軌波磨將消失，研究結(jié)論與線路實(shí)際情況一致。

1　科隆蛋扣件地段輪軌系統(tǒng)摩擦自激振動(dòng)模型

1.1輪軌系統(tǒng)摩擦耦合自激振動(dòng)模型

圖2　科隆蛋扣件地段輪軌接觸幾何關(guān)系Fig.2 Wheel-rail contact modelon a tangential track supported by Cologne-egg fasteners

北京地鐵4號(hào)線在直線線路科隆蛋扣件地段發(fā)生波磨的地方位于出站口附近，在這個(gè)地段車輛的動(dòng)車處于牽引狀態(tài)，蠕滑力較大，車輪可能出現(xiàn)滑動(dòng)。我們可以假設(shè)此時(shí)車輪與鋼軌間的蠕滑力趨于飽和，即蠕滑力等于輪軌間法向接觸力乘以摩擦因數(shù)。由于當(dāng)車輛通過直線軌道時(shí)，輪對的橫向位移很小，其左右輪軌的接觸幾何關(guān)系近乎一致。因此，這里只研究輪對一邊的輪軌關(guān)系。圖2顯示了科隆蛋扣件地段的輪軌接觸幾何模型。在直線線路上，軸箱作用的橫向力FL非常小，可以忽略，因此只考慮軸箱作用在車輪上的垂向力FV。在該模型中，車輪與鋼軌的接觸點(diǎn)位于鋼軌中央位置附近。而在小半徑曲線軌道上，車輪與鋼軌的接觸點(diǎn)位于車輪踏面與軌頭之間，作用在軸箱上不僅有垂向力FV，還有橫向力FL。通過輪軌間的接觸，產(chǎn)生法向力N和蠕滑力F。采用無質(zhì)量的彈簧和阻尼元件模擬科隆蛋扣件對鋼軌的支撐作用，圖中KV和KL分別為科隆蛋扣件的垂向剛度和橫向剛度，CV和CL分別為科隆蛋扣件的垂向阻尼和橫向阻尼。

由于科隆蛋扣件的材料主要是橡膠，其密度較小，其質(zhì)量相對于整體道床來說小很多，所以在建模時(shí)不考慮科隆蛋扣件質(zhì)量的影響，把鋼軌通過彈簧和阻尼直接支撐在道床上。根據(jù)輪軌接觸幾何關(guān)系，建立了直線線路科隆蛋扣件地段輪軌系統(tǒng)的有限元模型，如圖3所示。該模型由車輪、鋼軌和一系列模擬科隆蛋扣件的彈簧和阻尼組成，其中車輪有21 384個(gè)節(jié)點(diǎn)和16 632個(gè)單元，鋼軌有163 768個(gè)節(jié)點(diǎn)和116 540個(gè)單元。

圖3　直線線路科隆蛋扣件地段輪軌系統(tǒng)有限元模型Fig.3 Finite element model of the wheel-rail system

摩擦自激振動(dòng)的有限元分析方法目前主要有兩種：復(fù)特征值分析法和瞬時(shí)動(dòng)態(tài)分析法。復(fù)特征值分析能夠在頻域上預(yù)測系統(tǒng)發(fā)生摩擦自激振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)頻率及振動(dòng)模態(tài)，瞬時(shí)動(dòng)態(tài)分析能夠在時(shí)域上計(jì)算系統(tǒng)發(fā)生摩擦自激振動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。在本文中，采用這兩種方法并結(jié)合有限元分析軟件ABAQUS對輪軌系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析和動(dòng)態(tài)特性分析，全面地對直線線路科隆蛋扣件地段的鋼軌波磨進(jìn)行研究。

首先，復(fù)特征值法簡要介紹如下[20]。當(dāng)采用ABAQUS進(jìn)行復(fù)特征值分析時(shí)，單元類型為C3D8I。輪軌系統(tǒng)摩擦自激振動(dòng)方程可以寫為：

(1)

式中，[Mr]為系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣，[Cr]為系統(tǒng)的阻尼矩陣，[Kr]為系統(tǒng)的剛度矩陣，x為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的位移向量。由于摩擦力的耦合作用導(dǎo)致[Mr]、[Cr]和[Kr]矩陣均為非對稱矩陣。方程(1)對應(yīng)的特征值方程為：

(λ2[Mr]+λ[Cr]+[Kr])φ=0

(2)

式中：λ為系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程的特征值，φ是該特征值對應(yīng)的特征向量，通過簡化特征方程，并將質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣變換，投射到子空間中，得到方程(2)的通解為：

(3)

式中：t為時(shí)間，αi+jωi=λi為第i階復(fù)特征值。從該方程可以看出，當(dāng)復(fù)特征值中實(shí)部αi> 0時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的振動(dòng)。通常用系統(tǒng)的等效阻尼比ζ衡量自激振動(dòng)發(fā)生的趨勢，定義為：

(4)

如果等效阻尼比為負(fù)數(shù)，則表明此時(shí)系統(tǒng)不穩(wěn)定，可能發(fā)生摩擦自激振動(dòng)。并且該值越小，相應(yīng)的自激振動(dòng)越容易發(fā)生。

瞬時(shí)動(dòng)態(tài)分析可以充分考慮模型中的非線性因素，能夠計(jì)算出摩擦自激振動(dòng)發(fā)生的時(shí)間、振幅、振動(dòng)頻率等物理量。其方法主要有兩種：顯式和隱式時(shí)間積分法，它們最大區(qū)別在于求解節(jié)點(diǎn)加速度的方式。顯式方法是直接通過節(jié)點(diǎn)計(jì)算進(jìn)行節(jié)點(diǎn)加速度的求解，而隱式方法是使用迭代法直接求解系統(tǒng)的平衡方程組。由于顯式時(shí)間積分法不能分析具有接地彈簧的模型，而當(dāng)時(shí)間增量△t小于所關(guān)心的系統(tǒng)振動(dòng)周期的十分之一時(shí)，隱式時(shí)間積分能夠獲得比較可信的結(jié)果。所以本文選用ABAQUS的隱式求解器 ABAQUS/Standard來分析輪軌系統(tǒng)摩擦自激振動(dòng)的動(dòng)態(tài)過程，此時(shí)分析單元類型為C3D8R。其計(jì)算過程如下：

在隱式時(shí)間積分的計(jì)算中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)所受到的內(nèi)力等于節(jié)點(diǎn)外力減去節(jié)點(diǎn)所受的慣性力，即

(5)

(6)

(7)

式中：MNM=∫V0ρ0NNNMdV0；IN為系統(tǒng)的內(nèi)力向量；PN為系統(tǒng)的外力向量。

然后將隱式積分算子代入方程(7)，采用迭代法求解節(jié)點(diǎn)加速度，并通過Newmark方法進(jìn)行隱式時(shí)間積分。節(jié)點(diǎn)速度和位移的求解方程可以寫為如下形式：

(8)

(9)

由于隱式時(shí)間積分方法是通過直接求解系統(tǒng)的平衡方程組來獲得節(jié)點(diǎn)在積分增量步結(jié)束時(shí)的加速度，因此，該方法是無條件穩(wěn)定的。在輪軌系統(tǒng)瞬時(shí)動(dòng)態(tài)的分析中，由于鋼軌波磨的產(chǎn)生頻率一般為20～1 200 Hz，所以在分析中將積分步長設(shè)為0.000 05 s。

1.2模型參數(shù)

車輪直徑D=840 mm，踏面為磨耗型，材料密度ρ=7 800 kg/m3，彈性模量E=2.1×1011Pa，泊松比γ=0.3。鋼軌型號(hào)為60 kg/m，鋼軌長度L=36 m，材料密度ρ=7 790 kg/m3，彈性模量E=2.059×1011Pa，泊松比為γ=0.3。軌枕距離為l=625 mm。輪軌摩擦因數(shù)為μ=0.4。通過Simpack計(jì)算得知，軸箱垂向作用力FV=69 000 N。實(shí)測科隆蛋扣件的垂向剛度和阻尼分別為KV=12.07 kN/mm和CV=1 361.12 Ns/m，橫向剛度和阻尼分別為KL=7.58 kN/mm和CL=974.27 N·s/m[3]。

2　計(jì)算結(jié)果及分析

2.1直線線路科隆蛋扣件地段鋼軌波磨的研究

根據(jù)地鐵實(shí)地測量，直線線路科隆蛋扣件地段上波磨的顯著波長λ=40～50 mm，列車通過該區(qū)段的速度約為v=50 km/h，則相應(yīng)的不穩(wěn)定頻率約為f=278～347 Hz。因此，科隆蛋減振軌道在300 Hz左右的不穩(wěn)定振動(dòng)頻率是直線線路科隆蛋扣件地段上短波波磨對應(yīng)的主要頻率。

首先，采用復(fù)特征值法對該模型進(jìn)行了分析。圖4顯示了直線線路科隆蛋扣件地段輪軌系統(tǒng)摩擦自激振動(dòng)的頻率分布，發(fā)現(xiàn)在頻率為fR=331.95 Hz時(shí)可能發(fā)生摩擦自激振動(dòng)。此時(shí)對應(yīng)的不穩(wěn)定振動(dòng)模態(tài)如圖5所示，可以看出車輪與鋼軌都出現(xiàn)了振動(dòng)。根據(jù)車輛運(yùn)行速度可以得知該自激振動(dòng)在直線線路科隆蛋扣件地段產(chǎn)生的波長為41.84 mm，這與實(shí)際線路測量數(shù)據(jù)一致。

圖4　直線線路科隆蛋扣件地段輪軌系統(tǒng)摩擦自激振動(dòng)頻率分布Fig.4 Distribution of self-excited vibration frequency on a tangential track supported by Cologne-egg fasteners

圖5　直線線路科隆蛋扣件地段輪軌系統(tǒng)不穩(wěn)定振動(dòng)模態(tài)：fR=331.95 Hz，ζ=-0.001 91Fig.5 Mode shape of unstable vibration of the wheel-rail system on a tangential track supported by Cologne-egg fasteners: unstable vibration frequency fR=331.95 Hz and corresponding damping ratio ζ=-0.001 91

采用瞬時(shí)動(dòng)態(tài)分析可以獲得輪軌系統(tǒng)法向接觸力的動(dòng)態(tài)變化情況。在該分析中，假設(shè)軌面絕對平滑，除了加入恒定軸箱垂向作用力FV=69 000 N，并未添加任何外部激勵(lì)。因此，輪軌系統(tǒng)的振動(dòng)在該狀態(tài)下為自激振動(dòng)。圖6顯示了當(dāng)車輪通過科隆蛋扣件地段時(shí)，車輪與鋼軌間法向接觸力的變化情況。其大小為車輪與鋼軌接觸區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)法向壓力的總和。為了進(jìn)一步研究車輪通過直線線路科隆蛋扣件地段時(shí)的摩擦自激振動(dòng)，將法向接觸力進(jìn)行了功率譜密度(PSD)分析。分析結(jié)果如圖7所示，可以看出在科隆蛋扣件地段法向接觸力的主要振動(dòng)頻率為351.56 Hz。該結(jié)果與前面復(fù)特征值計(jì)算得到自激振動(dòng)頻率331.95 Hz的誤差約為5%。這里進(jìn)一步說明了由飽和蠕滑力引起的摩擦自激振動(dòng)能夠?qū)е萝囕喤c鋼軌間法向接觸力的同頻率波動(dòng)。通過兩種方法的驗(yàn)證，可以發(fā)現(xiàn)飽和蠕滑力引起的輪軌自激振動(dòng)是造成直線線路科隆蛋扣件區(qū)段鋼軌波磨形成的主要原因，其產(chǎn)生波長約為40 mm。

圖6　車輪與鋼軌的法向接觸力變化情況Fig.6 Normal contact force between the wheel and rail on a tangential track supported by Cologne-egg fasteners

圖7　車輪與鋼軌法向接觸力的PSD分析結(jié)果Fig.7 PSD analysis of the normal force on a tangential track supported by Cologne-egg fasteners

2.2直線線路鋼軌波磨的抑制方法

文獻(xiàn)[3]實(shí)測了北京地鐵4號(hào)線使用的幾種扣件的剛度和阻尼，其中DTVI2扣件的垂向和橫向剛度分別為：KV=40.73 kN/mm和KL=8.79 kN/mm, 垂向和橫向阻尼分別為：CV=6361.29 Ns/m和CL=1 927.96 Ns/m。圖8為根據(jù)DTVI2扣件剛度和阻尼參數(shù)計(jì)算的輪軌系統(tǒng)摩擦自激振動(dòng)頻率的分布情況，可以看出此時(shí)頻率為300 Hz左右的不穩(wěn)定振動(dòng)已經(jīng)消失，即鋼軌波磨被抑制。圖8的結(jié)果說明，選擇較高支撐剛度的扣件可以消除直線線路的鋼軌波磨。更多的計(jì)算結(jié)果顯示，當(dāng)扣件剛度在30～80 kN/mm范圍內(nèi)時(shí)，即使輪軌蠕滑力飽和也不能引起直線軌道鋼軌波磨。

圖8　直線線路輪軌系統(tǒng)摩擦自激振動(dòng)頻率分布Fig.8 Distribution of self-excited vibration frequency on a tangential track

圖9　小半徑曲線輪軌系統(tǒng)摩擦自激振動(dòng)頻率分布Fig.9 Distribution of self-excited vibration frequency on a tight curved track

必須指出，使用較高剛度的扣件可以抑制直線軌道上的波磨，但對小半徑曲線上的波磨無效。這里研究R=300 m時(shí)DTVI2扣件支撐的小半徑曲線軌道內(nèi)軌的摩擦自激振動(dòng)情況。此時(shí)，軸箱垂向作用力為68 800 N，軸向橫向作用力為7 540 N。采用復(fù)特征值分析發(fā)現(xiàn)輪軌系統(tǒng)摩擦自激振動(dòng)頻率的分布如圖9所示，此時(shí)存在兩個(gè)不穩(wěn)定值。其中，當(dāng)ζ=-0.008 71，對應(yīng)頻率為506.6 Hz時(shí)的自激振動(dòng)為該系統(tǒng)主要的不穩(wěn)定振動(dòng)。因此，當(dāng)采用DTVI2扣件時(shí)在小半徑曲線軌道上的波磨仍會(huì)發(fā)生。

3　結(jié)　論

(1) 直線線路科隆蛋扣件地段鋼軌波磨發(fā)生的主要原因是驅(qū)動(dòng)輪蠕滑力飽和導(dǎo)致輪軌系統(tǒng)的彈性自激振動(dòng)。計(jì)算表明，科隆蛋減振扣件的剛度和阻尼取值不合理，在輪軌飽和蠕滑力作用下容易引起直線線路輪軌系統(tǒng)的摩擦自激振動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致鋼軌波磨。

(2) 對直線線路的波磨而言，DTVI2扣件的剛度和阻尼取值較為合理，計(jì)算表明在該參數(shù)條件下，輪軌飽和蠕滑力不易引起直線線路輪軌系統(tǒng)的摩擦自激振動(dòng)，即不容易產(chǎn)生波磨。但該方法不能消除小半徑曲線軌道的鋼軌波磨。

(3) 基于本文的研究結(jié)論可知，消除直線線路鋼軌波磨最一般的方法是控制牽引力或者制動(dòng)力在合適的范圍內(nèi)，確保任何情況下都不出現(xiàn)滑動(dòng)(即不出現(xiàn)蠕滑力飽和)，這樣才可從根本上消除直線線路的鋼軌波磨問題。

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Forming mechanism of rail corrugation of a straight track section supported by Cologne-egg fasteners

CUI Xiao-lu1, QIAN Wei-ji2, ZHANG Qing1, YANG Hong-guang1, CHEN Guang-xiong1, ZHU Min-huo1

(1. State Key Laboratory of Traction Power, Tribology Research Institute, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China;2. School of Mechatronic Engineering, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China)

In chinese metro lines, severe rail corrugations occur not only on tight curved track sections supported by Cologne-egg fasteners, but also on straight ones. Based on the viewpoint of friction-self-excited vibration coupling causing rail corrugation, the rail corrugation of a straight track section supported by Cologne-egg fasteners was studied here. An elastic vibration model of a wheel-rail system was established. Both the complex eigenvalue analysis and the transient dynamic analysis were used to study the stability and the dynamic performance of the wheel-rail system. The simulation results showed that the rail corrugation of wavelength 40～50 mm on a straight track section supported by Cologne-egg fasteners easily occurs under the action of the saturated creep force; when Cologne-egg fasteners with smaller stiffness are replaced with DTVI2 fasteners with larger stiffness, the rail corrugation is suppressed; therefore, an appropriate large stiffness of fasteners can suppress the rail corrugation on a straight track section, but this method is not applicable for a tight curved track one.

rail corrugation; self-excited vibration; saturated creep force; cologne-egg fastener

10.13465/j.cnki.jvs.2016.13.019

國家自然科學(xué)基金資助(51275429)

2015-02-04修改稿收到日期：2015-07-17

崔曉璐 女，博士生，1990年生

陳光雄 男，教授，1962年生

E-mail:chen_guangx@163.com

TH117.3

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