地铁线路钢轨波磨现象发生机理研究

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1、国内图书分类号：TH117.1密级：公开国际图书分类号：621西南交通大学博士研究生学位论文地铁线路钢轨波磨现象发生机理研究年级二○一三级姓名崔晓璐申请学位级别工学博士专业机械设计及理论指导教师陈光雄教授二〇一七年十一月十五日Classified Index:TH117.1U. D.C: 621Southwest Jiaotong UniversityDoctor Degree DissertationRESEARCHON OCCURRENCE MECHANISMS OF RAIL CORRUGATIONPHENOMENAIN ME

2、TROSGrade: 2013Candidate: Cui XiaoluAcademic Degree Applied for: Doctor DegreeSpeciality: Mechanical Design and TheorySupervisor: Prof. Chen GuangxiongNov. 15.2017西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并。向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权西南交通大学可以

3、将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．保密□，在年解密后适用本授权书；２．不保密＜适用本授权书。“”（请在以上方框内打Ｖ）学位论文作者签名：：指导教师签名＾ｒ／丨／访日期：：＞＂年＂月ｇ日日期〇年月＜＞［西南交通大学博士学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的

4、研究做出贡献的个人和集体，均已在文中做了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：1. 基于原创性提出的全新的轮轨摩擦自激振动导致钢轨波磨的理论模型对地铁线路上的钢轨波磨现象展开研究，突破了以往钢轨波磨理论模型研究中从轮轨间瞬态动力学和轮轨粘滑振动角度出发的固定思路。综合现场测试和数值仿真的方法全面地验证了该理论模型的正确性。（第三章）2．基于轮轨摩擦自激振动导致钢轨波磨的理论模型对目前在国际上仍难以解释的地铁线路上几个最为普遍的钢轨波磨现象进行了合理地解释。首先揭示了小半径曲线轨道低轨容易出

5、现波磨但高轨极少出现波磨的产生机理，首次指出轮轨间蠕滑力饱和和轮轨间接触角的综合作用决定了轮轨系统是否发生摩擦自激振动，进而确定钢轨上是否产生波磨。然后揭示了小半径曲线轨道上几乎百分之百出现波磨但在大半径曲线或直线轨道上极少出现波磨的产生机理，研究指出曲线半径对轮轨间蠕滑力的饱和具有直接的影响。（第四章，第五章）3. 基于轮轨摩擦自激振动导致钢轨波磨的理论模型对地铁线路中出现的钢轨波磨的局部特殊现象进行了机理研究。在采用科隆蛋扣件直线轨道出现钢轨波磨的机理研究中，创新性地提出了采用垂向支撑刚度大于32 MN/m的扣件替换垂向支撑刚度

6、较低的科隆蛋扣件的方法来抑制此类波磨。在同一小半径曲线轨道支撑结构变化区段钢轨波磨的研究中，成功重现了车辆通过该区段时钢轨波磨的发生情况。通过对实际线路上复杂波磨现象的重现，从另一个角度验证了轮轨摩擦自激振动导致钢轨波磨这一全新观点的正确性。（第六章、第七章）4. 在轮轨系统摩擦自激振动的数值仿真中，根据实际线路中各轨道支撑结构的差异，系统地建立了不同轨道支撑结构上轮轨系统的有限元模型，主要包括了套靴短轨枕支撑、普通短轨枕支撑、科隆蛋扣件支撑以及同一小半径曲线轨道支撑结构变化区段的轮轨系统有限元模型，。（第三章第四章，第五章，第六章

7、、第七章）学位论文作者签名：日期：＞丨７专＜３西南交通大学博士研究生学位论文第I页摘要随着城市轨道交通的高速发展，轨道损伤问题越发凸显。钢轨波磨作为地铁线路中显著的轨道损伤问题，不仅影响了乘客的舒适度，而且降低了车辆和轨道结构部件的使用寿命，严重的波磨甚至会导致车辆的脱轨事故。从上个世纪以来铁路工作者就对钢轨波磨问题开展了大量的研究工作，但迄今为止对于地铁线路上钢轨波磨的一些普遍现象和局部现象仍没有得到较为明确的认识，为此许多学者提出了不同的钢轨波磨理论模型来研究这些波磨现象的产生机理。本文主要基于轮轨摩擦自激振动导致

8、钢轨波磨的理论模型对实际地铁线路上钢轨波磨现象的产生机理开展了以下几方面的研究工作：（1）综合采用现场测试和数值仿真的方法验证了轮轨摩擦自激振动导致钢轨波磨的全新观点。在现场测试中，测量了地铁线路套靴短轨枕支撑小半径曲线轨道钢轨波磨高