Page 276 - 《振动工程学报》2025年第8期

1916 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

4 双墩沉降下齿轨车辆的动态特性

4. 1 间隔桥墩沉降

图 8 为双墩均匀沉降下齿轮偏移量及齿轮‑齿
轨 啮 合 力 变 化 图 ，图 9 为 齿 轮‑齿 轨 啮 合 力 振 动 频
谱。由于在沉降桥墩的前、后跨桥梁处会出现轻微
上翘现象，故车辆行驶至第一跨桥梁末端时齿轮偏
移量开始增大，随着桥梁及钢轨（齿轨）变形的增加，
齿轮偏移量增大，齿轮‑齿轨啮合情况恶化。由图可
图 5 齿轮‑齿轨动态传递误差及啮合频率
知，当沉降量增至 6 mm 时，啮合情况明显恶化；同
Fig. 5 Dynamic transmission error and meshing frequency of
gear‑rack 时，齿轮‑齿轨啮合力振动主频位于 8~9 Hz 之间。

图 8 双墩均匀沉降下齿轮偏移量及齿轮‑齿轨啮合力
图 6 车体纵向加速度 Fig. 8 Gear offset and gear‑rack meshing force under
Fig. 6 Longitudinal acceleration of vehicle uniform settlement of double piers

图 9 双墩均匀沉降下齿轮‑齿轨啮合力振动频谱
Fig. 9 Vibration spectrum of gear‑rack meshing force under
uniform settlement of double piers

图 10 为 双 墩 不 均 匀 沉 降 下 齿 轮 偏 移 量 及 齿
图 7 车体垂向加速度
轮‑齿轨啮合力变化图。由图 10 可知，齿轮在桥墩沉
Fig. 7 Vertical acceleration of vehicle
降位置附近发生较大偏移量；同时，出现脱啮问题，
至沉降路段时，垂、纵向加速度均明显增大，由于齿
这与上文桥墩均匀沉降工况下得到的结论相同。
轨车辆运行由齿轮‑齿条啮合纵向力提供牵引力，故
图 11 为双墩均匀沉降下齿轮‑齿轨动态传递误
车体纵向加速度对桥墩沉降量较为敏感，随着沉降 差及啮合频率。由图 11 可知，当沉降量由 6 mm 增
量的增加，沉降值对纵向加速度的影响加剧；对于车 至 10 mm 时，动态传递误差涨幅可达 162%。
体垂向加速度而言，该值与桥墩沉降量呈正相关，且 图 12 和 13 分别为车辆纵、垂向加速度及其振动
涨幅较小。由此得出，桥墩沉降对车体加速度的影 频谱。由图 12 和 13 可知，车体纵向加速度和垂向加
响主要集中在纵向。 速度振动主频分别位于 8 Hz 和 0~1 Hz 之间，纵向