周和超， 徐世洲， 王亚杰， 张济民

(1.同济大学 铁道与城市轨道交通研究院，上海 201804；2.浙江大学 计算机辅助设计与图形学国家重点实验室，杭州 310027)

现代轨道交通运输的飞速发展，特别是列车运行速度、运载重量和运输密度的大幅提高，使得铁路车辆与轨道系统动力学问题更加突出，也更趋复杂。应用动力学的原理和分析方法，研究解决轮轨系统在线形与结构设计、施工与运营维护中存在的问题，确保列车的运行舒适性和安全性，优化系统的动力学特性，延长结构的使用寿命，是轮轨系统动力学的主要研究目的和应用途径[1]。最早开始涉及轨道动力分析可追溯到1867年，Winkler提出了弹性地基梁理论[2]。1926年铁木辛柯应用弹性地基梁模型研究了钢轨的动应力问题，形成了至今仍广泛采用的经典方法。随着铁路运输业的不断发展，关于轨道结构的数学模型也在不断的完善，先后经历了等效集总参数轨道模型[3]、连续弹性梁模型[4-5]、单层点支承梁模型和多层点支承梁模型[6-7]。此外，研究方法开始同有限元方法[8-10]、边界元方法[11]、多体系统动力学方法相结合[12]。然而，长期以来在轮轨动力分析模型中，通常将机车车辆简化为移动荷载[13-14](甚至单一轮对[15])来研究轨道结构的响应特性，对机车车辆的自身特点考虑较少。对于我国绝大多数的客货混运线路而言，同一条轨道线路上运行着不同类型(机车、客车、货车)、不同结构特征的机车车辆。对于车辆荷载而言，即使在相同的轴重条件下，随着轴距、轴数、车辆定距等参数的改变，相邻轮对荷载会出现不同程度的耦合，从而对轨道动力响应造成显著的影响。……