虚拟轨道列车作用下黏弹性路面响应及变形分析

来源：同济大学学报·自然科学版杂志2021年第1期北京时间：

作者：王承萍，张济民，周和超，陆海英

单位：1.同济大学 铁道与城市轨道交通研究院，上海 201804;2.中国中车 长春轨道客车股份有限公司，吉林 吉林 130062

摘要：虚拟轨道列车作为一种新兴的交通工具，充分发挥了公路运输适应性强和轨道列车运输量大的特点，经调研发现该车运行线路已产生严重的永久变形。采用解耦的方式将轮胎与刚性路面相互作用模型的三向接触力提取并施加到黏弹性沥青有限元模型，针对虚拟轨道列车轮胎在匀速、完全制动及转弯3种行驶工况下沥青路面的动力学响应及永久变形进行分析研究。研究结果表明，路表剪应力和永久变形在匀速行驶时均随速度的增加而减小，其中，运行速度为20km·h-1的路表剪应力较60km·h-1的分别增大65%（纵向范围）、54%（横向范围）；20km·h-1较60km·h-1的纵向、横向和垂向永久变形均增大50%左右。在纵向范围内完全制动比匀速行驶的路表最大剪应力增大66%，沿道路深度方向增大76%。纵向永久变形在完全制动时较匀速行驶时分别增大93%（10.512万次）、99%（52.560万次）、100%（105.120万次）。垂向永久变形在转弯时沿着轮胎转弯内侧累积。完全制动的剪应力最大值相较于匀速时下移0.01m。因此，从控制路面剪应力及永久变形的角度，列车运行速度越高越有利于减缓路面损坏；在列车制动/启动及转弯位置要提高沥青混合料抗剪强度来预防沥青路面沿纵向和横向的累积变形。

关键词：沥青路面,接触力,剪应力,动力学响应,永久变形

基金资助：国家重点研发计划（2018YFB1201603-08）