车轮扁疤对高速列车制动系统动态响应影响分析

摘要

车轮扁疤是高速列车服役过程中的一种典型失效现象，其产生的剧烈轮轨激励将严重威胁列车行车安全。为探明其影响机制，建立考虑制动系统与轮对柔性变形的车辆刚柔耦合动力学模型，该模型详细考虑了制动摩擦、轮轨关系、车轮扁疤等非线性因素，可反映服役过程中轮轨激扰作用下制动系统的动态响应。通过与线路试验数据对比，验证了模型的正确性。基于此，研究不同车轮扁疤长度与不同制动速度下的制动系统动态响应。结果表明：车轮扁疤会使轮轨垂向力、纵向蠕滑力、制动系统振动和界面摩擦等动态响应更剧烈；在制动速度较低时，扁疤长度对制动系统动态响应的影响更显著；扁疤长度一定时，随着速度增加，制动系统各部件振动的加速度先增大后减小，并在制动速度100 km/h左右时达到最大值。该研究可为制动系统设计优化提供参考。

关键词

车轮扁疤 / 制动系统 / 刚柔耦合 / 高速列车 / 动力学

基金资助

国家自然科学基金项目(U22A20181;52205217); 轨道交通运载系统全国重点实验室自主课题(2024RVL-T09); 中央高校基本科研业务费专项基金项目(2682023CX026); 中国科协青年人才托举工程项目(2022QNRC001)