鋼軌異常磨耗對(duì)構(gòu)架橫向加速度影響研究

王 晨， 鄔平波， 羅世輝， 許自強(qiáng)， 馬衛(wèi)華， 董孝卿

(1.西南交通大學(xué) 牽引動(dòng)力國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610031; 2.中國鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車車輛研究所，北京 100081)

我國高速動(dòng)車組經(jīng)過多年的服役，總體運(yùn)營狀態(tài)良好，但在部分路段出現(xiàn)動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架橫向振動(dòng)偏大引起構(gòu)架橫向加速度報(bào)警，進(jìn)而導(dǎo)致車輛降速甚至停車的問題，嚴(yán)重影響到線路正常運(yùn)行秩序。而車輛穩(wěn)定性是高速鐵路重要的動(dòng)力學(xué)指標(biāo)之一，直接影響車輛運(yùn)行安全性、舒適性。為此國內(nèi)外均進(jìn)行了大量的研究：True[1]提出非線性穩(wěn)定性計(jì)算方法代替了傳統(tǒng)的線性方法；Polach等[2-3]提出了基于分叉理論的平穩(wěn)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集總結(jié)不同踏面等效錐度曲線對(duì)輪對(duì)分叉穩(wěn)定性影響；樸明偉等[4]研究了抗蛇行減振器參數(shù)對(duì)構(gòu)架橫向穩(wěn)定性影響；羅世輝[5]基于慣性力與輪對(duì)蛇行頻率及波長間的關(guān)系，研究軌距對(duì)機(jī)車車輛穩(wěn)定性的影響；Cui等[6-7]基于輪軌接觸理論，研究了凹磨踏面對(duì)車輛穩(wěn)定性影響；Zhang等[8-9]在現(xiàn)場測量磨耗踏面基礎(chǔ)上，分析了不同磨耗踏面與軌道車輛運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性及分岔類型間關(guān)系。

而本文針對(duì)高鐵線路上某型高速動(dòng)車橫向報(bào)警的問題，對(duì)發(fā)生失穩(wěn)報(bào)警區(qū)段磨耗鋼軌進(jìn)行測量。利用測試數(shù)據(jù)生成不同磨耗狀態(tài)下輪軌接觸關(guān)系。利用多體動(dòng)力學(xué)軟件SIMPACK構(gòu)建某型高速動(dòng)車模型，仿真分析輪軌磨耗對(duì)車輛橫向穩(wěn)定性的影響，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)分析構(gòu)架橫向加速度超標(biāo)原因。

1 高速動(dòng)車構(gòu)架橫向加速報(bào)警問題

隨著我國高速鐵路網(wǎng)的逐步建成、運(yùn)營規(guī)模不斷擴(kuò)大，動(dòng)車組穩(wěn)定性惡化導(dǎo)致的轉(zhuǎn)向架橫向加速度超限報(bào)警的問題明顯增加。造成運(yùn)營動(dòng)車組停車或降速，極大地影響了線路的正常運(yùn)行[10]。2010年武廣線動(dòng)車組就陸續(xù)出現(xiàn)了轉(zhuǎn)向架橫向報(bào)警、車體晃動(dòng)的問題，而2015年1-5月更是發(fā)生180余次，涉及到京滬、武廣鐵、哈大等多條高鐵線路。為解決轉(zhuǎn)向架橫向加速度報(bào)警問題，減少對(duì)鐵路正常運(yùn)行影響，對(duì)近年來發(fā)生轉(zhuǎn)向架橫向報(bào)警問題線路區(qū)段進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)，報(bào)警線路區(qū)段鋼軌主要有三種形式：長期未打磨的鋼軌；進(jìn)行過一次打磨鋼軌；進(jìn)行過二次打磨鋼軌，報(bào)警基本集中在長期未打磨區(qū)段。

圖1為長期未打磨鋼軌軌面圖形，第一次調(diào)研發(fā)現(xiàn)報(bào)警區(qū)段長期未打磨而導(dǎo)致異常磨耗鋼軌主要有兩種形式：一種具有軌距角磨耗特征，存在明顯的軌距角磨耗情況，在鋼軌內(nèi)側(cè)出現(xiàn)清晰的磨耗情況。另外報(bào)警區(qū)段還有部分鋼軌存在寬光帶特點(diǎn)，光帶寬度普遍在40 mm以上，光帶最寬達(dá)到了60 mm，而且光帶中心向軌道內(nèi)側(cè)偏移滾動(dòng)圓中心。

2 動(dòng)力學(xué)分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

2.1 高速動(dòng)車組動(dòng)力學(xué)模型

為了研究高速動(dòng)車橫向失穩(wěn)的原因，本文根據(jù)實(shí)際情況，基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，建立了高速動(dòng)車動(dòng)力學(xué)模型。車輛軸重17 t，最大運(yùn)行速度300 km/h。整個(gè)模型由1個(gè)車體、2個(gè)構(gòu)架、2個(gè)枕梁、4個(gè)輪對(duì)外加一系懸掛、二系懸掛等構(gòu)成的多剛體系統(tǒng)，一系懸掛包括一系鋼彈簧、垂向減振器、轉(zhuǎn)臂定位，二系懸掛包括空簧、抗側(cè)滾扭桿、橫向減振器、垂向減振器、雙抗蛇行減振器，牽引方式采用Z字形牽引桿。計(jì)算工況為滿載工況，輪對(duì)滾動(dòng)圓半徑0.46 m，軌底坡1∶40，踏面采用實(shí)測磨耗踏面，鋼軌選用四種不同磨耗鋼軌。軌道垂向剛度40 MN/m，垂向阻尼90 kN.s/m，橫向剛度30 MN/m，橫向阻尼65 kN.s/m。動(dòng)車組主要參數(shù)見表1。軌道采用實(shí)測的高速鐵路軌道不平順激勵(lì)(如圖2)。

表1 車輛主要參數(shù)Tab.1 Theparameters of the high-speed train

圖2 實(shí)測高速鐵路軌道不平順Fig.2 Themeasuredhigh-speed railway track irregularity

2.2 磨耗鋼軌對(duì)車輛橫向穩(wěn)定性影響

在實(shí)測的高速鐵路不平順軌道上，高速動(dòng)車組以不同的速度(200～300 km/h，步長10 km/h)運(yùn)行，分析其動(dòng)力學(xué)性能。其構(gòu)架橫向加速度和車軸橫向力如圖3、圖4所示。如圖構(gòu)架橫向加速度都是隨著速度的增加而增大，從圖中可以發(fā)現(xiàn)軌距角磨耗鋼軌對(duì)應(yīng)的構(gòu)架、輪對(duì)橫向加速度要遠(yuǎn)大于其他三種情況。當(dāng)速度超過240 km/h以后寬光帶鋼軌對(duì)應(yīng)的加速度數(shù)值也明顯超過其他兩種情況。一次打磨鋼軌構(gòu)架橫向加速度與二次打磨鋼軌之間有一定的差值，但相對(duì)較小。

圖3 構(gòu)架橫向加速度Fig.3 The bogie frame lateral acceleration

圖4 車軸橫向力Fig.4 The lateralwheelset force

為更清楚的對(duì)比不同磨耗鋼軌對(duì)車輛橫向性能的影響，圖4給出了各個(gè)速度下不同磨耗鋼軌對(duì)應(yīng)的車軸橫向力變化曲線。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)速度小于240 km/h時(shí)一次打磨鋼軌、二次打磨鋼軌和寬光帶磨耗鋼軌對(duì)應(yīng)車軸橫向力差值并不是非常明顯。速度大于240 km/h時(shí)，三者間開始出現(xiàn)差值，且差值隨速度增大更加明顯。軌距角磨耗鋼軌對(duì)的車軸橫向力在整個(gè)速度范圍內(nèi)都要大于其他三種情況。

圖5、圖6為采用不同磨耗鋼軌的高速動(dòng)車組以300 km/h的速度在上述線路上運(yùn)行時(shí)，前構(gòu)架橫向加速度時(shí)間歷程曲線和相應(yīng)的功率譜密度，通過現(xiàn)場試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)構(gòu)架橫向失穩(wěn)頻率區(qū)間主要集中在10 Hz以下區(qū)間，因此本文只對(duì)低頻區(qū)間內(nèi)振動(dòng)情況進(jìn)行分析。

由圖5知一次打磨、二次打磨鋼軌對(duì)應(yīng)構(gòu)架橫向振動(dòng)加速度約為4.2 m/s2和2.9 m/s2,寬光帶鋼軌和軌距角磨耗鋼軌對(duì)應(yīng)的構(gòu)架橫向加速度分別達(dá)到5.9 m/s2和7.5 m/s2。說明長期未打磨鋼軌會(huì)嚴(yán)重影響到車輛橫向穩(wěn)定性，破壞了該型車輛的正常運(yùn)行。圖6為構(gòu)架橫向加速度功率譜密度，從中可以發(fā)現(xiàn)軌距角磨耗鋼軌和寬光帶磨耗鋼軌對(duì)應(yīng)構(gòu)架加速度功率譜密度集中在4.5～7.5 Hz區(qū)間里。

圖5 構(gòu)架橫向加速度時(shí)間歷程Fig.5 The time history responses of bogie frame lateral acceleration

圖6 構(gòu)架橫向加速度功率譜密度Fig.6 The PSD of bogie frame lateral acceleration

輪對(duì)橫向加速度是構(gòu)架橫向激勵(lì)主要來源，輪對(duì)振動(dòng)會(huì)直接影響到構(gòu)架穩(wěn)定性, 因此某種程度上輪對(duì)橫向加速度也是車輛動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的重要指標(biāo)。在相同軌道參數(shù)和隨機(jī)不平順條件下，在300 km/h運(yùn)行速度下，對(duì)圖7和圖8所示4種不同磨耗軌面對(duì)應(yīng)導(dǎo)向輪對(duì)橫向加速度和功率譜密度曲線進(jìn)行分析。

圖7 輪對(duì)橫向加速度時(shí)間歷程Fig.7 The time history responses of wheelset lateral acceleration

圖8 輪對(duì)橫向加速度功率譜密度Fig.8 The PSD of wheelset lateral acceleration

從圖可以看出，在車輛運(yùn)行速度為300 km/h時(shí)，軌距角磨耗鋼軌對(duì)應(yīng)的輪對(duì)橫向加速度明顯大于其他鋼軌，其最大橫向加速度達(dá)到8.5 m/s2；寬光帶磨耗鋼軌對(duì)應(yīng)的輪對(duì)橫向加速度也較大能夠達(dá)到7.6 m/s2。對(duì)于二次打磨和一次打磨鋼軌二者間對(duì)應(yīng)的輪對(duì)橫向加速度相對(duì)較小都在5 m/s2之內(nèi)。而發(fā)現(xiàn)長期未打磨鋼軌對(duì)應(yīng)輪對(duì)橫向加速度功率譜密度頻段也集中在4.5～7.5 Hz之間。

2.3 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證鋼軌異常磨耗對(duì)構(gòu)架橫向加速度的影響，選擇同一動(dòng)車組進(jìn)行添乘實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)線路選擇在發(fā)生構(gòu)架橫向失穩(wěn)區(qū)段7上行線(該區(qū)段出現(xiàn)較長的軌距角磨耗鋼軌)以及與之相鄰的鋼軌打磨區(qū)段下行線(該區(qū)段鋼軌剛完成打磨)。實(shí)驗(yàn)車輛以300 km/h速度先后通過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)線路，實(shí)驗(yàn)測試內(nèi)容主要為測量構(gòu)架橫向振動(dòng)加速度在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)間的數(shù)據(jù)，從而獲得的構(gòu)架和軸箱振動(dòng)波形。如圖9所示剛剛完成打磨區(qū)段對(duì)應(yīng)車輛構(gòu)架橫向加速度變化區(qū)間集中于-1.75～1.75 m/s2之間，而長期未打磨鋼軌對(duì)應(yīng)車輛構(gòu)架橫向加速度最大幅值要遠(yuǎn)大于剛剛打磨鋼軌，幅值達(dá)到-8～8 m/s2。兩種工況下輪對(duì)橫向加速度變化區(qū)間分別為-2.2～2.5 m/s2和-7～8 m/s2。通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)鋼軌長期未打磨是造成動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架橫向加速度報(bào)警重要原因。

圖9 實(shí)驗(yàn)區(qū)間構(gòu)架和輪對(duì)橫向加速度Fig.9 The bogie frame and wheelset lateral acceleration

另一方面為驗(yàn)證打磨后，鋼軌型面的變化情況，對(duì)打磨前后鋼軌廓形進(jìn)行跟蹤測量(第一次調(diào)研：異常磨耗鋼軌，第二次調(diào)研：打磨完成6個(gè)月鋼軌，第三次調(diào)研：打磨完成12個(gè)月鋼軌)，如圖10分別為剛剛完成打磨、打磨后6個(gè)月、12個(gè)月鋼軌圖片及廓形。

三次鋼軌調(diào)研發(fā)現(xiàn)，鋼軌未打磨前光帶寬度達(dá)到了50 mm，該區(qū)段報(bào)警頻發(fā)。鋼軌打磨后光帶寬度恢復(fù)到 20～30 mm，半年后與一年后再次對(duì)該區(qū)段調(diào)研，光帶寬度變化不大。從圖中可以看出，打磨前鋼軌軌距角和寬光帶磨耗比較突出，打磨后的鋼軌廓形與標(biāo)準(zhǔn)鋼軌廓形接近，軌距角處打磨量略大，打磨后的兩次跟蹤測量鋼軌廓形與打磨鋼軌基本一致，廓形變化很小。對(duì)失穩(wěn)區(qū)間打磨以后鋼軌演變開展跟蹤研究，從跟蹤數(shù)據(jù)來看，鋼軌打磨基本消除了寬光帶、軌距角磨耗等問題。打磨后鋼軌廓形演變緩慢，一年之內(nèi)未在出現(xiàn)異常磨耗問題，但跟蹤測量的時(shí)間還較短，這一結(jié)論還需對(duì)廓形變化進(jìn)行長期跟蹤驗(yàn)證。

3 高速動(dòng)車組構(gòu)架橫向報(bào)警原因分析

通過前文研究發(fā)現(xiàn)構(gòu)架橫向加速度過大與鋼軌磨耗存在緊密聯(lián)系[11]。而在以往研究中知道輪軌匹配等效錐度直接反應(yīng)輪軌之間的接觸關(guān)系[12-13]，與車輛運(yùn)行過程中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)密切相關(guān)[14]。輪軌等效錐度往往隨著鋼軌磨耗產(chǎn)生很大的變化。因此有必要專門針對(duì)磨耗鋼軌等效錐度進(jìn)行研究。

圖11為長期未打磨鋼軌、一次打磨鋼軌、二次打磨鋼軌與標(biāo)準(zhǔn)鋼軌廓形的對(duì)比。圖形顯示長期未打磨鋼軌、一次打磨鋼與標(biāo)準(zhǔn)鋼軌廓形差距較大，其中一次打磨鋼軌軌距角附近較標(biāo)準(zhǔn)廓形突出；二次打磨鋼軌廓形與標(biāo)準(zhǔn)廓形基本接近，但現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)少部分鋼軌也存在與標(biāo)準(zhǔn)鋼軌廓形差距較大的情況；寬光帶磨耗鋼軌磨耗區(qū)域主要集中在軌頭上方-25～25 mm區(qū)域，軌頭磨耗嚴(yán)重，側(cè)軌磨耗量較?。卉壘嘟悄ズ匿撥壋舜嬖谥^為嚴(yán)重的軌頭磨耗外，側(cè)軌磨耗也較為明顯，其磨耗量遠(yuǎn)大于一次和二次打磨鋼軌。如圖12為打磨前后輪軌接觸幾何關(guān)系，通過鋼軌打磨，有效避免了鋼軌集中磨耗而造成的鋼軌內(nèi)側(cè)面與踏面的非正常接觸，打磨也使得輪軌接觸區(qū)域更加均勻而不會(huì)集中于一定區(qū)域，有效避免了鋼軌異常磨耗情況。通過鋼軌打磨優(yōu)化鋼軌廓形，改善輪軌之間的接觸關(guān)系，也能預(yù)防鋼軌異常磨耗的發(fā)生，延長鋼軌的使用壽命。

圖10 跟蹤測量打磨后鋼軌廓形變化Fig.10 Track and measure the profiles of rail after grinding

圖11 不同鋼軌外形比較Fig.11 Different kinds of wear rail

圖12 輪軌接觸關(guān)系Fig.12 The wheel/rail contact relationship

等效錐度主要是用來評(píng)判輪軌接觸外形指標(biāo)。等效錐度作為輪軌關(guān)系中的重要參數(shù)之一，直接關(guān)系到車輛的動(dòng)力學(xué)性能。歐洲鐵路聯(lián)盟更是直接將其列入日常車輛檢測目錄當(dāng)中，用以評(píng)估輪軌間的匹配情況，以便隨時(shí)掌握輪軌接觸情況，及時(shí)進(jìn)行鏇修、打磨。在目前廣泛運(yùn)用的quasi-linear輪軌接觸模型[15]中主要包括以下三個(gè)參數(shù)：

λ：等效錐度；

ε：接觸角之差；

σ：側(cè)滾角。

當(dāng)輪對(duì)處于平衡位置的時(shí)候其等效錐度λ計(jì)算公式為

(1)

式中：踏面外形接觸點(diǎn)半徑Rw；軌頭外形接觸點(diǎn)半徑RR；平衡位置接觸角δ0；左右接觸點(diǎn)距離之半e0；正常接觸點(diǎn)輪徑r0。

由于輪對(duì)踏面斜度的存在，在運(yùn)動(dòng)過程中在受到線路不平順的影響，輪對(duì)會(huì)離開其平衡位置，使得左右滾動(dòng)圓之間產(chǎn)生一定的輪徑差，同時(shí)輪對(duì)縱向不同步使得輪對(duì)在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生一定的搖頭角。

左右輪對(duì)接觸角的差值可以由以下公式獲得：

(2)

繞縱軸側(cè)滾角可以通過下面公式表示：

(3)

當(dāng)接觸角δ0較小的時(shí)候，sinδ0≈δ0，cosδ0≈1,則式(1)中接觸點(diǎn)附近等效錐度可以簡化為：

(4)

如圖13通過采用實(shí)測輪對(duì)磨耗踏面與四種鋼軌進(jìn)行配合分析發(fā)現(xiàn)：寬光帶鋼軌、軌距角磨耗鋼軌的匹配等效錐度較大。當(dāng)輪對(duì)橫向位移在3 mm以內(nèi)時(shí)各個(gè)等效錐度均較小，除軌距角磨耗鋼軌以外均小于0.3；當(dāng)輪對(duì)橫向位移達(dá)到6 mm軌距角磨耗鋼軌和寬光帶鋼軌等效錐度分別達(dá)到了0.75與0.4，一次打磨鋼軌匹配等效錐度為0.28，二次打磨鋼軌匹配等效錐度0.25。從等效錐度角度來看，長期未打磨鋼軌軌面磨損較嚴(yán)重，特別是軌距角磨耗鋼軌，與磨耗踏面匹配等效錐度較大。在以往的理論研究和運(yùn)營實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，車輛臨界速度與輪軌等效錐度之間的關(guān)系如圖14所示，車輛臨界速度與等效錐度平方成反比關(guān)系，隨著等效錐度增大臨界速度逐步減小，穩(wěn)定性惡化。過大的等效錐度容易引起輪對(duì)嚴(yán)重的蛇行失穩(wěn)，進(jìn)而引起轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的振動(dòng)加劇，影響車輛橫向穩(wěn)定性。

圖13 不同輪軌接觸等效錐度Fig.13 The equivalentconicity of different worn rails

圖14 臨界速度與等效錐度關(guān)系曲線Fig.14 The relationship curve between equivalent conicity and critical velocity

關(guān)于構(gòu)架橫向穩(wěn)定性問題現(xiàn)階段各國在標(biāo)準(zhǔn)中均進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)定：歐洲標(biāo)準(zhǔn)TSI L84[16]中規(guī)定了構(gòu)架加速度進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測和采樣，采樣頻段為3～9 Hz；國際鐵路聯(lián)盟UIC515[17]同樣對(duì)構(gòu)架加速度進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測和采樣，采集數(shù)據(jù)進(jìn)行10 Hz低通濾波進(jìn)行處理；我國目前采用的《高速動(dòng)車組整車實(shí)驗(yàn)規(guī)范》[18]中對(duì)構(gòu)架橫向穩(wěn)定性進(jìn)行判斷時(shí)，構(gòu)架橫向加速度帶通濾波頻段設(shè)置為0.5～10 Hz。通過以上標(biāo)準(zhǔn)可以發(fā)現(xiàn)其對(duì)構(gòu)架橫向加速度頻率主要關(guān)注低于10 Hz頻段。針對(duì)這個(gè)問題專門對(duì)該動(dòng)車組不同速度下整車振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行分析。為了便于比較，在前文動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上線性化模型，計(jì)算整車運(yùn)行在 100～500 km/h 速度范圍內(nèi)的根軌跡。根軌跡法是指當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)參量由零到無窮大變化時(shí)，其閉環(huán)特征根在平面上移動(dòng)的軌跡，以橫坐標(biāo)表示模態(tài)的實(shí)部(阻尼比)，縱坐標(biāo)表示模態(tài)的虛部振動(dòng)頻率(Hz)。本文將車輛速度設(shè)置為參數(shù)，考察在不同速度狀態(tài)下轉(zhuǎn)向架的振動(dòng)模態(tài)，并通過根軌跡圖找到不同速度下車輛的振動(dòng)特性。計(jì)算步長為10 km/h，根軌跡對(duì)應(yīng)的頻率即為車輛在該速度下的振動(dòng)模態(tài)，如圖15所示動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架300 km/h時(shí)橫向振動(dòng)模態(tài)頻率約為7 Hz左右，在上文標(biāo)準(zhǔn)中專門關(guān)注10 Hz以下頻段振動(dòng)是有原因的。通過前文中仿真分析，長期未打磨區(qū)段車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)架橫向加速度振動(dòng)頻段約為4.5～7.5 Hz，與7 Hz橫移模態(tài)相吻合，二者相對(duì)應(yīng)容易出現(xiàn)耦合振動(dòng)情況。

圖15 車輛根軌跡圖Fig.15 Theroot-locus of vehicle

4 結(jié) 論

本文針對(duì)高速動(dòng)車組構(gòu)架橫向失穩(wěn)的問題，對(duì)失穩(wěn)區(qū)段磨耗鋼軌外形進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，結(jié)合實(shí)測鋼軌外形對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行仿真分析，并且現(xiàn)場測試兩種磨耗區(qū)間構(gòu)架橫向振動(dòng)情況，研究表明：失穩(wěn)區(qū)間鋼軌存在大量50 mm以上寬光帶和軌距角磨耗現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)的構(gòu)架與輪對(duì)橫向振動(dòng)加速度幅值明顯較大，兩次打磨鋼軌對(duì)應(yīng)構(gòu)架和輪對(duì)振動(dòng)幅值則要小得多。對(duì)報(bào)警區(qū)段鋼軌進(jìn)行打磨，外形恢復(fù)至設(shè)計(jì)廓形，可以緩解構(gòu)架報(bào)警問題。而且打磨以后鋼軌磨耗演變情況較為平緩，一年以內(nèi)未在出現(xiàn)異常磨耗的情況。

通過對(duì)輪軌關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，長期未打磨鋼軌的等效錐度明顯大于一次打磨和二次打磨鋼軌，過大等效錐度會(huì)導(dǎo)致高速運(yùn)行穩(wěn)定性下降。此外動(dòng)車組在300 km/h時(shí)構(gòu)架自身橫向模態(tài)頻率大約在7 Hz左右，與構(gòu)架此時(shí)橫向加速度頻率存在疊加可能，當(dāng)構(gòu)架橫向加速度頻率處于這個(gè)區(qū)間時(shí)，會(huì)使得構(gòu)架的振動(dòng)水平升高，進(jìn)而影響到車輛正常運(yùn)行。

鑒于構(gòu)架報(bào)警區(qū)段多發(fā)于長期未打磨鋼軌和一次打磨鋼軌，建議工務(wù)部門嚴(yán)格執(zhí)行《高速鐵路鋼軌打磨管理辦法》中規(guī)定的打磨周期。對(duì)重復(fù)出現(xiàn)構(gòu)架橫向加速度報(bào)警的地段，應(yīng)該及時(shí)安排打磨，特別是出現(xiàn)50 mm以上光帶和軌距角磨耗鋼軌區(qū)段需要重點(diǎn)關(guān)注，如果出現(xiàn)該種情況盡快安排維護(hù)。如果暫時(shí)無法進(jìn)行檢修鋼軌打磨，那么適當(dāng)降低動(dòng)車組通過該區(qū)間運(yùn)行速度也能夠減少構(gòu)架發(fā)生報(bào)警情況。

本文主要研究了鋼軌異常磨耗對(duì)車輛構(gòu)架失穩(wěn)的影響，在未來的研究中將進(jìn)一步關(guān)注踏面磨耗對(duì)構(gòu)架報(bào)警的影響。