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摘要
目的 山地城市地铁相较于平原城市地铁具有爬坡大且曲线多的复杂线路特点，其钢轨波磨问题更加严重。探究山地城市地铁制动区间钢轨波磨的形成机理，提出相应钢轨波磨的控制方法。方法 首先，结合现场调研建立了轮对-轨道-制动系统的有限元模型。然后，采用复特征值分析法研究了轮对-轨道-制动系统的摩擦自激振动特性，进而对制动闸片的表面织构及扣件参数进行参数化分析。最后，基于最小二乘法，采用2种拟合方程对扣件参数进行多参数拟合，并采用遗传算法与粒子群算法确定抑制钢轨波磨扣件参数的最优解。结果 发现轮对-轨道-制动系统存在2个不稳定振动频率，分别为653.73 Hz与584.76 Hz，其中653.73 Hz的复特征值实部较大，为46.53。对比不同表面织构，采用正六边形织构表面闸片的轮对-轨道-制动系统复特征值实部最小，为19.46。对比扣件参数优化前后，采用优化后的扣件参数的轮对-轨道-制动系统复特征值实部较小，为0.49。结论 轮轨子系统与制动子系统的摩擦耦合作用导致轮对-轨道-制动系统摩擦自激振动，是诱导山地城市地铁制动区间钢轨波磨产生的重要因素。当采用正六边形表面织构闸片或设置扣件参数中垂向刚度为36.2 MN/m，垂向阻尼为2 800 N·s/m，横向刚度为25 MN/m，横向阻尼为2 000 N·s/m时能有效抑制钢轨波磨的产生。
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