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摘要
目的探究了山地城市地铁长大坡道区段牵引与制动工况下的钢轨波磨成因。方法本文基于摩擦自激振动理论，首先，结合山地城市地铁长大坡道区段现场调研，分别构建了上坡牵引和下坡制动工况下的车辆-轨道系统的动力学模型，探究了在长大坡道区段牵引与制动工况下车辆-轨道系统的动力学特性。然后，分别构建了相应区段轮对-轨道-牵引系统与轮对-轨道-制动系统的有限元模型，采用复特征值法对比研究了牵引与制动工况下轮轨系统的摩擦自激振动特性，揭示了山地城市地铁长大坡道区段牵引与制动工况下的钢轨波磨成因。最后，采用最小二乘法和粒子群算法提出抑制长大坡道区段钢轨波磨的车辆-轨道参数的最优解。结果轮对-轨道-牵引系统存在不稳定振动频率369.93Hz，最大复特征值实部为19.36。轮对-轨道-制动系统存在不稳定振动频率443.92Hz，最大复特征值实部为4.9705。结论在同一山地城市地铁长大坡道区段，牵引工况比制动工况更容易诱导钢轨波磨产生。牵引工况下的牵引摩擦副与轮轨摩擦副产生的摩擦自激振动是牵引区段钢轨波磨的主要诱因，制动工况下的制动摩擦副与轮轨摩擦副产生的摩擦自激振动是制动区段钢轨波磨的主要诱因。当制动工况下设置制动压力为5 kN，牵引工况下设置牵引运行速度为80 km/h并结合优化后的扣件参数，能有效抑制长大坡道区段钢轨波磨。
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