摘要
在城市高速铁路线的弯曲路段上，出现了波长为32–44毫米的短波波纹现象，这一问题尤为明显，但其产生的机制至今尚未被充分理解。此外，传统的缓解措施（包括安装轨道减震器和被动打磨）需要大量的维护成本，从而阻碍了它们的广泛应用。为了阐明轨道波纹的生成机制并制定有效的控制措施，首先测量并系统分析了整个路线段在不同轨道结构配置下的特征性波纹参数。随后，建立了车辆与三种不同轨道类型之间的动态相互作用模型，并构建了一个全面的波纹演化分析框架。研究并分析了每种轨道类型对应的轮轨动态响应特性和波纹增长率，以及加剧城市高速铁路线中波纹传播的轮轨耦合振动模式。还研究了轨道在不同蠕变条件下的瞬时磨损行为，从而提出了一种新的自我缓解轨道波纹的方法。研究结果表明，轨道波纹的激励频率主要局限于600–700赫兹范围内，这种频率特性与曲线半径、轨道结构类型和运行速度无关。一个有趣的发现是，尽管不同轨道结构的内在振动特性存在显著差异，但位于转向架轮子之间的轨道段的三分阶弯曲共振几乎不受轨道振动的影响，而表现为车辆-轨道耦合系统中的局部轮轨共振。这种特定的共振显著加速了波纹的发展，并被确定为城市高速铁路线中波纹生成的关键因素。此外，轨道的瞬时磨损在不同蠕变条件下的相位发生了显著变化：在蠕变饱和（完全滑动）和低蠕变（滚动-滑动）条件下，磨损曲线呈现出明显的反相关系。这一发现为一种新的自我磨损抑制策略提供了依据：通过有意混合滚动-滑动和完全滑动运行模式，可以产生破坏性的相位干涉，使得波纹增长率明显降低，相比仅采用滚动-滑动运行方式效果更为显著。因此，这种方法为通过轮轨之间的内在相互作用实现轨道波纹的长期管理提供了一种有前景且根本性的新途径。
