轨道结构参数对钢轨和轨枕振动特性的影响

第３３卷第３期

２

Ｏ

１１年３月

报

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＨＥＣＨｌＮＡＲＡＩＬＷＡＹＳＯＣｌＥＴＹ

铁

道

学

Ｖ０１．３３Ｎｏ．３２０ｌｌ

Ｍａｒｃｈ

文章编号：１００１—８３６０（２０１１）０３—００７１—０６

轨道结构参数对钢轨和轨枕振动特性的影响

方

锐１’２，

肖新标

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房建英

，

金学松１

（１．西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四ＪＩＩ成都６１００３１Ｉ２．中国汽车技术研究中心汽车工程研究院，天津３００１６２）

擒要：建立轨道结构三维实体有限元模型，同时考虑钢轨、轨下垫层、轨枕和道床，并与已有轨道结构振动模型的数值结果进行比较。结果表明。本文模型的数值结果在高频部分较合理．能够反映轨道结构高频振动特性。分析不同轨道结构参数对钢轨和轨枕振动特性的影响，这些轨道结构参数主要包括钢轨材料损失因子和钢轨质量、

轨下垫层损失因子和垂向刚度、轨枕质量和损失因子、道床的刚度与阻尼特性等。分析结果表明．轨道结构参数

的改变对钢轨和轨枕在不同频域范围影响不同．通过合理的轨道结构系统参数优化设置。可达到减振降噪效果。相关计算和分析结果可为低噪声轨道的设计提供依据与参考。关键词：铁路轨道；有限元；结构参数；振动特性

中图分类号：Ｕ２１１．５：Ｕ４９１．９

文献标志码：Ａ

ｄｏｉ：１０．３９６９Ｉ／Ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—８３６０．２０１１．０３．０１３

ＥｆｆｅｃｔｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒｅＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＲａｉｌｗａｙＴｒａｃｋ

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ＤｙｎａｍｉｃＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＲａｉｌａｎｄＳｌｅｅｐｅｒ

ＦＡＮＧＲｕｉｌ”，ＸＩＡＯＸｉｎ—ｂｉａ０１．ＦＡＮＧＪｉａｎ—ｙｉｎ９１，ＪＩＮＸｕｅ—ｓｏｎ９１

（Ｉ．ＳｔａｔｅｋｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒａｃｔｉｏｎ２．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｉｔｉｔｕｔｅ．Ｃｈｉｎａ

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ＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｃｈｅｎｇｄｕ

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ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｔｉａｎｊｉｎ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＩｉｎｅａｒ３Ｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ（ＦＥＭ）ｆｏｒｔｅｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ，ｓｌｅｅｐｅｒｓａｎｄｂａｌｌａｓｔｄｉｃｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｔｈｅｍｏｒｅｃｌｏｓｅ

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ｍｏｄｅｌｉＳａｖａｉｌａｂｌｅｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｎｏｉｓｅｒａｄｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒａｃｋ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｒａｃｋ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｉｌｗａｙｔｒａｃｋ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｄｙｎａｍｉｃｂｅｈａｖｉｏｒ

近年来．随着高速铁路和城市轨道交通的快速发展。铁路环境噪声问题引起人们广泛关注。其中，轮轨噪声是现阶段铁路（主要指运行速度在８０＂－．，２４０ｋｍ／ｈ的电气化铁路）噪声的主要组成部分。轮轨噪声主要来自车轮和轨道结构的振动一声辐射Ⅲ。文献Ｅ２３详细

收稿日期：２００９—０２—２７：修回日期：２００９ ０９－２８

基金项目：国家ｆｌ然科学艇金资助项Ｈ（５０８２１０６３） 铁道部科技研

究Ｊｒ发ｌＩ划（２００８Ｊ００ｌＡ．２００９Ｊｏｏｌ—Ａ．２０１０Ｊ００１＿Ｃ）‘四川省科技支撑计划（２０ｌＯＧＺ０２２６）

作者简介：，Ｊ．锐（１９８５）．女．安徽六安人．工程师．硕士．

Ｅ－ｍａｌｌ

ｌ

讨论了车轮振动一声辐射特性。本文将分析与声辐射有关的轨道结构振动特性。

ＧｒａｓｓｉｅＬ３３针对轨道结构高频振动特性．分别建立轨道系统的单层、双层、连续和离散支撑模型。模型分别采用Ｅｕｌｅｒ梁和Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁模型模拟钢轨．引入质量和弹簧阻尼组件模拟轨枕、轨垫和道床。模型主要针对钢轨短波波磨问题．能够预测轨道在２

０００

Ｈｚ以下的动态响应。预测结果表明ｌＴｉｍｏｓｈｅｎｋｏ粱

ｆｒｈｅａｒｔ＠ｌ６３．ｃｏｍ

模型在相对高频领域内预测结果比Ｅｕｌｅｒ粱预测结果