为了研究地铁弹性车轮车辆通过钢轨波磨不平顺处的动力学行为,建立了弹性车轮车辆和轨道模型。基于多刚体动力学理论建立车辆系统模型,在传统刚性车轮车辆-轨道耦合模型的基础上,将弹性车轮简化为轮辋与轮芯双质量块,轮箍与轮芯的橡胶层用弹簧-阻尼进行建模。推导了矩阵形式的车辆-轨道运动方程,分别调查了刚性车轮及弹性车轮经过钢轨波磨处动力学行为。结果表明短波长波磨比长波长波磨对车辆运行的平稳性影响更大,在特定条件下,轮轨力比长波长波磨增大了约75.8%;在钢轨波磨波长为0.04~0.05 m时轮轨力会有极大值;钢轨波磨波深与轮轨力呈自相关;弹性车轮相较普通刚性车轮有更好的动力学性能。

道岔区的动力学性能是决定行车速度和安全的主要因素之一,而车轮多边形磨耗会显著影响轮轨相互作用力及转向架关键部位的振动特性。以18号可动心轨道岔作为研究对象,建立车辆-道岔耦合动力学模型。分析列车侧向过道岔区的实测振动数据,并分析不同多边形幅值车轮对车体各部位振动传递的影响。结果表明:列车通过道岔心轨区段时,增加多边形幅值对各关键部位减振效果影响较大;多边形幅值为0.14 mm时,动力学响应幅度较大,横向力接近侧向通过道岔的限值;脱轨系数最大值发生位置随多边形幅值增加而变化;一系悬挂不能有效降低多边形车轮引起的振动,二系悬挂可以消除一部分的振动能量,但在心轨区段,横向减振效果仍不理想。