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作者：曾梓恒;赵炎南;赵才友;师多佳;王平;
单位：西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室;西南交通大学土木工程学院;
摘要：在地铁小半径曲线地段,钢轨焊缝容易出现裂纹伤损病害,严重影响行车安全,缩短钢轨寿命。目前,关于二维钢轨焊缝不平顺的相关研究已有很多,但针对钢轨焊缝三维廓形的研究尚未开展。为研究钢轨焊缝三维廓形对轮轨冲击的影响,首先结合BBM钢轨粗糙度检测仪和MiniProf轨廓仪对某地铁线路小半径圆曲线上钢轨焊缝三维廓形进行实测,随后通过全轮对三维轮轨瞬态滚动接触模型研究实测焊缝接头处的轮轨滚动接触-冲击特性,并对比分析焊缝三维廓形和二维焊缝不平顺对轮轨冲击响应的影响差异。研究表明:(1)地铁圆曲线地段内轨各焊缝接头处不平顺波形基本相似,而越靠近圆曲线中心的焊缝接头,其不平顺波深越大,外轨具有相同规律,且相比外轨,内轨焊缝波深更大;(2)在内外轨焊缝光带区,焊缝中心处光带宽度最大,光带中心线位置上的焊缝不平顺波深最大,相比二维焊缝不平顺,焊缝三维廓形能更有效地反映钢轨焊接区顶面在纵向及横向上的不平顺特征;(3)在内外轨焊缝区,存在较大的轮轨冲击力,同时,接触斑面积、黏着区面积比例以及接触斑磨耗深度峰值均与垂向轮轨力呈正相关,且内轨接触斑磨耗深度峰值大于外轨;(4)对比二维焊缝不平顺发现施加焊缝三维廓形后,宏观上轮轨冲击力波形无显著变化,但内外轨垂向力峰值分别提高1.9%和2.4%,微观上焊缝区内接触斑滑动区与黏着区划分边界更为模糊,滑动点与黏着点存在交叉分布现象,同时接触斑磨耗分布更为复杂且磨耗深度峰值更大,内外轨最大磨耗深度峰值分别提高12.6%和21.1%。
关键词：地铁;;小半径曲线;;钢轨焊缝三维廓形;;轮轨冲击;;黏滑分布;;磨耗分布;;显式有限元法
基金资助：国家重点研发计划项目(2023YFB2603700)
