基于瞬态接触特性的科隆蛋扣件轨道波磨形成机理

为从轮轨瞬态接触黏滑振动角度探究地铁线路上钢轨波磨的形成机理，该文首先根据现场波磨情况建立了三维轮轨滚动接触有限元模型并论证其有效性；然后，分析了车轮运行过程中的接触黏滑状态，并讨论了轮轨接触黏滑特性与波磨生成的关系；最后，研究了轮轨系统固有特性和钢轨纵向磨耗特征。结果表明：凹坑缺陷改变了轮轨滚动接触黏滑分布，导致轮轨界面发生滑移并诱发轮轨系统失稳，且滑移会进一步引起钢轨磨耗，以致最终可能形成波磨。综合轮轨接触黏滑特性和复模态分析的结果，可将钢轨波磨的形成机理归为轨面缺陷激励引发的轮轨系统的固有不稳定振动，且该不稳定振动表现为钢轨相对于轨道板的垂向弯曲振动。当车轮经过凹坑缺陷时，会产生瞬态纵向波动磨耗，且磨耗的特征波长为40～50 mm,这与实测线路上的波磨波长情况相符，从而进一步验证了钢轨波磨的形成机理。