地铁浮轨式扣件动态刚度和阻尼非线性特性研究

来源：振动与冲击杂志2026年第1期北京时间：

作者：张和平，李伟0liwei，温泽峰，吕锐

单位：1.西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室，成都610031；2.广州地铁集团有限公司，广东广州510010

摘要：浮轨式扣件（亦称先锋扣件）是地铁轨道普遍使用的一种高等减振扣件，在车辆轨道动力学模型中常被简化为线性弹簧阻尼单元，但其非线性动态特性对轮轨高频动力学行为影响至关重要。为获得浮轨式扣件系统动态特性，首先通过锤击法获得其自由状态下的频响特性；其次，利用动态试验台测试预载情况下扣件20 Hz以下的刚度和阻尼频变特性；最后，建立考虑橡胶材料的超弹性和黏弹性本构关系的扣件系统三维实体有限元模型，并基于试验数据对模型进行校准，对20 ~ 1000 Hz频率范围的扣件刚度和阻尼进行模拟。结果表明，在自由状态下，扣件系统的垂向和横向刚度分别为5.38和7.97 kN/mm，垂向和横向阻尼分别为1.86和2.01 kN•s/m。16 kN服役预载下，垂向动态刚度随频率增大而增加（0.5 Hz时21.6 kN/mm，100 Hz时32.7 kN/mm，1000 Hz时38.6 kN/mm），且增长速率递减，对数频率坐标下呈线性关系；动态阻尼随频率增大而减小（0.5 Hz时900 kN•s/m，100 Hz时6.7 kN•s/m，1000 Hz时0.76 kN•s/m），且减小速率递减，双对数坐标下呈线性关系。相同加载频率下，扣件系统的动态刚度与动态阻尼均随预载的增加而增大，且增大速率递减。通过对比线性与非线性的浮轨式扣件系统在相同激励下的位移响应特性，得出扣件的非线性对其振动特性影响显著，考虑扣件系统非线性能够提高对钢轨系统振动特性的预测精度。<br>

关键词：浮轨式扣件；刚度和阻尼非线性特性；动态特性试验；橡胶材料本构模型；有限元法