Page 253 - 《振动工程学报》2026年第3期

第 3 期 李国芳，等： 路基横向不均匀沉降变形对车-轨动力响应的影响规律研究 853

图 9 为不同横向不均匀系数下路基横向不均匀 时 ，轨 道 板 加 速 度 PSD 响 应 较 大 位 置 处 频 率 为
沉降区段的钢轨、轨道板垂向加速度 PSD（功率谱密 161.12 Hz；而随着横向不均匀系数的增大，轨道板
度）值。由图 9（a）可知，路基横向不均匀沉降对钢轨 在 126.95 和 68.36 Hz 附近频段出现新的特征峰，对
振 动 特 性 影 响 频 段 较 宽（图 9（a）中 灰 色 区 段 范 围 照此频段内轨道板的振动模态，可知其主要为板周
55.68~573.47 Hz）。对照此频段内钢轨的振动模态 围弯扭变形，故可认为沉降区段列车荷载容易引起
可知，低频时钢轨以横向弯曲变形为主，随着频率的 轨道板边缘损伤。
增大，钢轨开始出现纵向、垂向扭转变形，由于右轨 由此可知，随着轨道结构之间层间接触状态的
的振动加速度特征峰明显大于左轨，因此可认为右 恶化，无砟轨道服役性能和运营寿命将受到显著影
轨在车辆荷载下更易出现性能恶化、结构损伤问题。 响，其中轨道结构右侧（沉降量较大一侧）在车辆荷
由图 9（b）可知，路基横向不均匀沉降对轨道板 载下更易出现边缘损伤及性能劣化问题，需重点关
振动特性的影响频段为中、低频范围，在高频范围内 注路基横向不均匀沉降下沉降量较大侧轨道结构的
几乎不产生影响。在不考虑路基横向不均匀沉降 服役性能。

图 9 不同横向不均匀系数下的钢轨、轨道板垂向加速度 PSD
Fig. 9 Vertical acceleration PSD of rails and track slabs under different transverse differential coefficients

由于路基横向不均匀沉降下，钢轨会产生高低、 系 数 的 增 大 ，轮 对 、构 架 及 车 体 横 向 振 动 加 速 度
横向不平顺，因此进一步分析车辆系统的横向振动 PSD 值在该区段内均有明显增幅。值得注意的是，
加速度如图 10 所示。 车体横向振动加速度 PSD 值在横向不均匀系数由 0
图 10（a）为不同横向不均匀系数下的轮对、构 增至 0.2 时增幅明显，这是由于为凸显路基横向不
架和车体横向加速度频域（PSD）分布。由图 10（a） 均匀沉降对车辆⁃轨道系统动力学性能的影响，耦合
可以看出，轮对在 126.9、292.9 Hz 存在振动主频，且 系统施加的激励仅有沉降作用下的钢轨附加不平顺
会经构架传至车体，通过关注不同横向不均匀系数 及轨道结构层间脱空效应，而在 α=0 时，系统几乎
下轮对、构架及车体在该频段的频域分布，可以发现 不存在高低、横向钢轨不平顺及横向局部脱空，加上
随着横向不均匀系数的增大，126.9、292.9 Hz 附近 悬挂装置的作用，此时车体横向振动加速度 PSD 值
频段处的轮对、构架及车体横向振动加速度 PSD 值 整体显著小于其他工况。
呈增长趋势；此外，路基横向不均匀沉降对车辆系统 图 10（b）为不同横向不均匀系数下的轮对、构
100 Hz 以下的频域分布影响显著，随着横向不均匀 架和车体横向加速度时域分布。鉴于路基横向不均