张大伟，翟婉明，朱胜阳，王开云，刘鹏飞

(西南交通大学 牵引动力国家重点实验室，四川 成都 610031)

随着轨道交通技术和橡胶工业的快速发展，橡胶弹性元件在铁道车辆中的应用问题已得到较好解决，使得橡胶弹簧能够在有限的空间内实现良好的弹性，目前，橡胶弹簧在轨道交通车辆中得到了广泛应用。图1所示为几种典型的一系橡胶弹簧的结构形式，包括V形橡胶弹簧、锥形叠层橡胶弹簧以及承载鞍八字形橡胶垫等。其中，V形橡胶弹簧、锥形橡胶弹簧多用于地铁车辆一系悬挂系统中，我国研发的160 km/h快速货车转向架也采用了锥形叠层橡胶弹簧，该弹簧能提供垂向承载能力和较好的非线性刚度；而八字形轴箱橡胶弹簧主要应用于我国重载货车一系悬挂系统中，该弹簧可以有效减轻簧下质量，降低转向架与线路之间的不良动力。

图1 铁道车辆中常用的橡胶弹簧

橡胶作为超弹性材料，其本构关系呈现出复杂的非线性。在地铁车辆[1]、高速列车[2]以及货车[3-4]悬挂系统橡胶元件的研究中，均发现橡胶弹性元件的弹性刚度有随激振频率不同而不断变化的现象，而传统的Kelvin-Voigt线性模型采用线性弹簧和阻尼并联的形式，文献[5]研究表明，该模型在反映激振频率与刚度特性的关系上存在一定的不足。铁道车辆在运行中往往会受到不同频率的激扰，尤其是对于重载铁路，由于轴重增加导致轮轨动力作用进一步加剧，准确描述橡胶元件刚度特性对研究重载车辆动态特性和重载车辆与轨道的耦合振动行为具有重要意义。……