随着我国高速铁路的快速发展,我国列车的运行速度也得到了大幅度的提升,这使得轮轨之间的相互作用大大增强,轨道不平顺作为主要激扰源影响着车辆-轨道耦合系统动力学响应。故研究在轨道不平顺激励下车辆-轨道空间耦合系统的动态响应对于保证铁路车辆运营中的安全性、平稳性以及制定轨道维修策略具有重要的意义。本文基于车辆-轨道系统耦合动力学原理,建立了车辆-轨道空间耦合动力学模型,并以轨道随机不平顺作为耦合模型的输入激励。利用SIMPACK动力学分析软件与ABAQUS有限元分析软件联合建模仿真,求解得到车辆-轨道空间耦合系统的动力学响应,并模拟了不同工况下的车辆部件、轨道的动态响应,同时利用时频分析技术对其进行了分析对比。本文首先建立了车辆-轨道空间耦合动力学模型,根据达朗贝尔原理,详细地推导了车辆及轨道的振动方程。介绍了轨道不平顺激励的分类,并基于功率谱密度函数的方法对轨道不平顺进行时域模拟。本文利用SIMPACK动力学软件完成车辆模型的建立,包括:轮对、转向架、车体三个模型,依次阐述了建模的思想与方法。由于SIMPACK中的默认钢轨是刚性钢轨,不符合实际需求,故本文利用了ABAQUS有限元分析软件设计了柔性钢轨导入到SIMPACK中进行联合仿真。在SIMPACK中,基于轨道不平顺谱实现了高低、水平和复合轨道不平顺激励的仿真,并加入到整个系统中作为系统激励。随后,基于SIMPACK和ABAQUS的联合建模,仿真求解了高低不平顺、方向不平顺以及复合不平顺作用下的车辆-轨道系统动态响应。对时域下的车体各部件的加速度、钢轨振动加速度、轮轨力进行了对比分析,并基于FFT及STFT方法进行了频域及时频分析。同时进行了不同工况条件下的对比分析,分别为不同不平顺类型、不同车速、不同不平顺幅值、不同线路等级、不同车型下的响应对比。经过仿真对比分析,结果表明,在车辆轨道耦合系统的动态响应中,方向不平顺对横向动态响应的影响比垂向大;由于悬挂系统的减振作用,车辆系统部件中越往上振动越小;通过对车轨系统动态响应的频域分析可知,轮轨力集中于0～40Hz的低频段,车辆部件加速度集中于0～20Hz的低频段;随着车辆运行速度的提高或不平顺幅值的增大,车辆-轨道系统动态响应均有明显加强;在本模型条件下,利用美国谱比中国高速谱下的响应在垂向上高出20～50%,横向上高50～80%;CRH2型客车在相同轨道谱下比CRH3型车下的车辆部件振动加速度高出5～30%,轨道振动加速度高约15%,轮轨垂向力影响不明显,增大了3%,但对轮轨横向力有33%的增加。