在重载铁路中,轨下橡胶垫是轨道结构中十分重要的弹性部件,起着减振降噪的重要作用。近些年,随着重载货车轴重的增加和运营速度的提高,重载铁路的轨道结构所承受的荷载不断增大,进而导致轨下胶垫的老化速度加快,轨道几何状态难以保持,对货车运输的安全已经构成了严重的威胁。针对上述出现的问题,有必要深入研究胶垫老化现象对轮轨系统动力学性能的影响。本文基于多体系统动力学理论,针对以往研究中重载铁路轨道模型过于简化的问题,利用SIMPACK软件对其轨道模块进行细化分层,建立了具有双层轨道结构的30t轴重货车轮轨动力学模型。该模型能够分别调节轨下胶垫及道床结构的刚度和阻尼,解决了以往研究中胶垫和道床等部件的刚度和阻尼被集中的问题,使得理论研究更加符合实际。然后假定货车的运营时速分别为60、80以及100km/h,综合分析了轨下胶垫老化对整体系统动力学性能的影响。研究结果表明:在不同的车速下,当胶垫刚度取值在20~300MN/m范围内逐渐增大时,车体的横向加速度和平稳性最大值均有微小波动;车体的垂向加速度和平稳性最大值呈小幅度增大;轮轨横向力和脱轨系数的变化趋势较为相似,两者的最大值均在小范围内波动且无规律性可寻;轮轨垂向力的增幅较为明显,在三种不同的速度下,其最大值的增幅依次为7.45%、9.37%和12.45%,因轮轨垂向力的增大会加速对轮轨系统的损伤,故应定期对其进行抽检并及时更换老化的胶垫;钢轨垂向位移和加速度随着胶垫刚度的增大均明显减小,其中胶垫刚度由20MN/m增至100MN/m时,钢轨位移的减小量就超过了60%,表明胶垫刚度对其位移的影响尤为显著;轨枕垂向位移和加速度均增大,相比轨枕的位移,胶垫刚度对其加速度的影响更为明显。假定胶垫刚度不变,货车速度对车辆和轨道的动力学性能均有较大影响。由上述结果可知,轨下胶垫老化(胶垫老化后刚度常大于200MN/m)会增大轮轨垂向力和轨枕垂向位移及振动加速度,加剧轮轨间的冲击力和磨耗以及轨下结构的振动,恶化线路条件;而线路条件的恶化又将反过来加剧轮轨间相互作用力,形成恶性循环。因此为延长钢轨、轨枕、道床和路基的使用寿命以及降低维修工作量和运营成本,应定期对轨下胶垫进行抽检并及时更换老化的胶垫。