捷運鋼軌波磨形成機理和措施研究

《捷運鋼軌波磨形成機理和措施研究》是依託西南交通大學，由王衡禹擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：捷運鋼軌波磨形成機理和措施研究
• http://www：青年科學基金項目
• 項目負責人：王衡禹
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

近年來我國捷運發展迅速，捷運運營所帶來的環境振動問題一直受到人們的關注。捷運鋼軌波磨是引起環境振動的主要原因之一，其形成機理尚未弄清。本項目將首先對我國捷運鋼軌波磨進行現場調查分析，開展波磨不平順、車輛軌道共振特性識別和車輛軌道關鍵零部件振動特性測試工作。然後建立捷運鋼軌波磨理論計算模型，模型中包含考慮結構剛柔特性的車輛軌道垂橫向耦合動力學模型、輪軌非赫茲滾動接觸理論和輪軌傷損模型，考慮產生不同波長波磨的不同軌道結構類型，並發展相應數值程式。通過數值模擬，研究影響捷運鋼軌波磨發生和發展的關鍵因素，結合測試試驗研究結果，揭示其形成機理。最終提出鋼軌波磨減緩措施，並確定波磨鋼軌打磨的最佳周期和方法。本研究不僅促進鋼軌波磨理論的深化，而且有重要工程套用背景，對確保我國城市軌道交通安全運行和實現可持續發展具有重要的意義。

結題摘要

捷運鋼軌波磨的形成機理十分複雜，至今尚未完全弄清楚。它的研究涉及多學科多領域的相關知識，如結構動力學、固體接觸力學、滾動接觸理論、摩擦學、計算方法等。因此，深入研究捷運鋼軌波磨問題是十分重要的，揭示其形成機理並提出相應的波磨減緩措施，對確保我國捷運運行安全和減振降噪具有重要意義。本項目對某捷運線路鋼軌波磨的形成機理及相關的減緩措施開展了研究，主要包括：（1）調查了某城市捷運車輛軌道結構特徵、典型區段鋼軌波磨狀態和軌道結構特性測試結果。對鋼軌波磨通過頻率與軌道結構振動頻率的相互關係做了詳細探討，發現該線路上出現的波磨主要與軌道結構形式相關。（2）建立了多種軌道耦合作用的三維實體有限元理論分析模型，分析討論了軌道結構的動態特性與波磨發生髮展的相互關係。（3）研究了白噪聲激勵、複合不平順激勵和凹坑激勵下普通短軌枕曲線軌道和科隆蛋扣件直線軌道波磨的形成機理和發展情況。波磨的形成與隨機不平順中的初始波長關係較小，與軌道結構自身的固有特性以及車輛通過速度關係較大。（4）研究了扣件參數、曲線超高、車輛載重和摩擦係數對鋼軌波磨的影響，提出了相應地減緩措施。研究表明：提高扣件參數、減小曲線過超高值、非高峰期車輛和低於0.35輪軌摩擦係數，有利於減緩軌道波磨形成和發展。在本項目資助下共發表論文15篇，其中，SCI期刊源論文2篇、EI期刊源論文6篇，國際會議論文6篇，其他1 篇。