一种兼顾仿真效率和精度的车辆--轨道非线性空间耦合动力学模型

来源：振动与冲击杂志2025年第4期北京时间：

作者：王伟,，雷晓燕xiaoyanlei0，罗锟，陈鹏

单位：1.华东交通大学交通运输工程学院，南昌330013；2.江西现代职业技术学院建筑工程学院，南昌330095

摘要：车辆-轨道非线性空间耦合动力学精细化模型常常需要耗费更多的机时，如何解决分析精度与计算效率的矛盾，是车辆-轨道非线性空间耦合动力学数值分析中的难点。建立了精细化的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型，构建了在用迹线法搜索轮轨空间接触点中引入轮轨准弹性修正的、更为精细的轮轨接触几何关系，并将迹线法融入到交叉迭代中求解车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程，实现了同步进行轮轨接触点搜索与车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程求解，提高了模型分析精度和数值计算效率。为验证理论模型的正确性，与相关文献结果进行了对比计算，验证了模型和算法的有效性。最后，分析了模型的四类简化形式对系统响应的影响。研究表明：采用集中支撑的弹性元件模拟钢轨扣件，无法真实反映两侧扣件对钢轨侧滚振动的协同约束作用，将导致计算结果失真，采用分离支撑的弹性元件模拟钢轨扣件更为合理；轨道结构底座板参振对系统响应的影响显著，在模型中应给予考虑；底座板超出轨道板的部分对系统响应的影响较小，所产生的误差在可接受范围内；轨道子系统模型A能兼顾仿真效率和计算精度，适合用作车辆-三层轨道非线性空间耦合系统振动精细化分析模型。<br>

关键词：车辆-轨道非线性空间耦合动力学；高速铁路；交叉迭代；准弹性修正；有限元模型