弹性车轮轮轨系统P2共振特性研究

来源：振动与冲击杂志2025年第15期北京时间：

作者：谢新昌，周信wszhouxin@hotmail.com，贾小平，钟硕乔，圣小珍

单位：1.上海工程技术大学城市轨道交通学院，上海201620；2.中车南京浦镇车辆有限公司，南京210031

摘要：为研究弹性车轮轮轨系统P2共振特性，采用现场试验与理论模型进行了系统分析。通过试验测试得到了列车在40~80km/h速度范围内的轴箱振动加速度特性；建立了弹性车轮轮轨系统动力学理论模型，推导出了弹性车轮与轨道耦合系统的频率方程。试验结果表明：弹性车轮的P2共振频率低于刚性车轮，且行驶速度对P2共振频率的影响不显著。在相同速度等级下，弹性车轮列车的轴箱振动加速度幅值均低于刚性车轮列车。基于理论模型，进一步探讨了轨道参数及弹性车轮参数对P2共振频率的影响机制。研究发现，与刚性车轮相比，弹性车轮轮轨系统P2共振频率降低，其主要影响因素包括车轮质量、橡胶层径向刚度和轮辋质量占比。当橡胶层径向刚度大于300MN/m时，车轮质量对P2共振频率的影响较大，当橡胶层径向刚度小于300MN/m时，橡胶层径向刚度和轮辋质量占比对P2共振频率的影响更为显著。此外，随着钢轨基础弹性系数的增大，P2共振频率升高，且橡胶层径向刚度对其影响也逐渐增强。基于轮轨参数对弹性车轮P2共振频率的影响规律，可通过优化车轮质量、橡胶层径向刚度和轮辋质量占比，使轮轨系统P2共振频率避开构架的固有频率，以降低轮轨P2共振可能导致的构架疲劳失效风险。本研究可为弹性车轮的设计优化及轮轨系统振动控制提供重要理论依据。<br>

关键词：弹性车轮；轮轨系统；P2共振频率；现场试验