钢轨吸振器抑制曲线钢轨短波波磨的机理研究

Rail corrugation is an elusive problem in the railway industry. Until now, there is not a good cure for it. It has been realized that different type of corrugation arises from different mechanism, and some types of corrugation can indeed be prevented through proper method. The application results in several metro lines show that the rail absorber has a good effect on prevention and suppression short pitch rail corrugation on curved track. However, the mechanism of the rail absorber suppressing corrugation is not clearly known. It lack the effective design and application criterion to guide the use of rail absorber in the field of corrugation prevention. In this research program, the suppression effect of the rail absorber on short pitch rail corrugation is studied from the viewpoint of friction-induced self-excited vibration of the wheel-rail system causing rail corrugation. In order to find the key influence factors of rail absorber on corrugation control, the influences of the rail absorber on corrugation formation and development are investigated. An explanation of the mechanism for the rail absorber suppressing short pitch rail corrugation on curved track is presented. A parameter analysis model of the rail absorber and the track structure is established. The design criterion of rail absorber and the optimized design scheme of rail structure are explored for the rail corrugation control. These research findings would provide useful theoretical foundations and technical supports for short pitch rail corrugation prevention and suppression on tight curves. It has important significances in the aspects of both theory and practice.

钢轨波磨是铁路工业界难以解决的技术问题，至今没有总结出治愈波磨的根本方法。一个公认的事实是：不同类型波磨的形成机理不同，部分类型的钢轨波磨可以通过相应的措施得到很好地预防。多条地铁线路的实际使用情况表明，钢轨吸振器对曲线钢轨短波波磨有非常良好的抑制和预防作用。然而，钢轨吸振器对波磨的抑制机理并不明确，导致没有一套行之有效的设计和使用准则来指导钢轨吸振器在波磨预防和治理领域的应用。本项目从轮轨摩擦耦合自激振动引发钢轨波磨的角度，研究钢轨吸振器抑制曲线钢轨短波波磨的作用机理，揭示钢轨吸振器在波磨产生以及发展过程中的影响规律，阐明其抑制机理以及关键作用参数。建立钢轨吸振器及其对应轨道结构的参数分析模型，探索抑制曲线钢轨短波波磨的钢轨吸振器设计准则和轨道结构优化设计方案。通过系统深入的研究为有效地预防和控制曲线轨道短波波磨提供理论依据以及技术支持，具有重要的理论意义和应用价值。

随着我国轨道交通事业的高速发展，多种轨道损伤问题越发凸显。其中钢轨波磨是一种非常显著的轨道损伤问题。钢轨波磨的产生，会导致列车的轮轨系统在运行过程中产生剧烈振动。这不仅降低了列车的乘坐舒适度，而且能明显减小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。目前，钢轨波磨任然是铁路工业界难以解决的技术问题。不同类型的钢轨波磨，其产生机理各不相同。部分类型的钢轨波磨可以通过相应的措施得到很好地预防。多条地铁线路的实际使用情况表明，钢轨吸振器对曲线钢轨短波波磨有非常良好的抑制和预防作用。然而，钢轨吸振器对波磨的抑制机理并不明确。本项目从轮轨摩擦耦合自激振动引发钢轨波磨的角度，研究钢轨吸振器抑制曲线钢轨短波波磨的作用机理。首先，通过建立轮轨摩擦自激振动作用下的钢轨波磨分析模型，分别研究了钢轨吸振器对轮轨系统动力学特性的影响规律和轨面磨损特性的影响规律。从理论上分析和寻找了钢轨吸振器抑制钢轨短波波磨的主要作用机理以及关键参数。接着，通过开展钢轨吸振器安装前后的轨上振动测试工作。利用收集到的实测数据对钢轨吸振器抑制钢轨短波波磨产生和发展的理论模型进行了验证和修正。并在此基础上进一步阐明了钢轨吸振器抑制钢轨短波波磨的作用机理。最后，分析了钢轨吸振器与轨道的各种连接和结构参数对钢轨短波波磨的产生和发展过程的影响规律。提出抑制曲线钢轨短波波磨的钢轨吸振器的部分设计准则。本项目通过较为系统和深入的研究，为使用钢轨吸振器抑制曲线轨道短波波磨的产生和发展，提供了必要的理论支撑和技术支持，具有较为重要的理论意义和实际应用价值。