刘玉涛，李成辉，亓　伟，刘秀波，黎国清

(1.西南交通大学 高速铁路线路工程教育部重点实验室，四川 成都　610031；2.中国铁道科学研究院 基础设施检测研究所，北京　100081)

随着行车速度的提高，轮轨相互作用力增大，特别是钢轨顶面短波不平顺引起的中高频振动更加突出。目前钢轨波磨较短的波长为50 mm，按运营速度350 km·h-1计算，轮轨系统激振频率达到1 944 Hz。为了研究车辆—轨道间的中高频动力作用，车辆—轨道耦合动力学仿真是重要的研究手段之一[1]。

车辆—轨道耦合动力学模型中，车辆均采用多刚体模型[2-4]，有些文献将轮对简化为刚体模型，有些文献则采用轮对三维实体有限元模型[5-9]。刚体模型忽略了轮对的弹性变形，只能计算振动频率20 Hz以下的振动问题[10]；轮对三维实体有限元模型能够精确地反映轮对的中、高频振动特性，但是该模型自由度数量大，计算时间较长。为了提高车辆—轨道系统中、高频动力学仿真的计算效率，需要对轮对模型进行适当简化。

本文以CRH2型动车组轮对为研究对象，分别建立轮对三维实体有限元模型和2种轮对的简化动力学仿真模型，通过进行频域分析，确定2种简化模型适用的频率范围。

1　轮对模型

1.1　轮对三维实体有限元模型

CRH2型动车组的轮对由车轴、轮毂、轮箍和辐板构成，该轮对的车轮为直辐板形轮，辐板厚度为32 mm；轮毂通过压力装配法与车轴连接，建模时将轮对作为整体进行考虑。采用有限元法，按照轮对的实际尺寸、外形建立轮对横截面并进行网格划分，然后绕对称轴旋转生成轮对三维实体有限元模型，如图1所示。……