作为高速列车系统的主要承载构件，转向架结构的动态载荷对安全设计至关重要，这种持续时间较长的载荷时间历程通常集中在载荷谱中进行可靠性评估。自Miner损伤累积理论以来，应力谱的标准化已广泛应用于轨道车辆等机械系统的疲劳分析。在这些研究中，结构的损伤通常是通过确定的载荷计算的，而不考虑运营变量的影响。不同的运营变量传递到特定结构时，会形成不同的载荷边界，并通过彼此的耦合改变结构载荷。因此，通过比较不同的运营变量，揭示不同变量对应力谱形式和特征的影响对于提升高速列车服役安全性和结构可靠性具有重要意义。

　　该研究以不同型号的高速动车组为试验平台，在“八横八纵”高速铁路网中的多条线路开展了长期的线路试验，线路涵盖了无砟和有砟两种轨道类型，运营速度包括200 km/h、300km/h等多种速度级。通过分析不同运营变量对高速列车转向架线路应力谱的影响，该团队发现运营变量中轨道类型和运行速度相对其他因素对结构的应力谱更为重要。轨道类型是影响谱形式的重要因素，运行速度对应力谱的幅值大小起着显著作用。运营变量对应力谱的影响直接反映在疲劳损伤中。在无砟轨道中，当运行速度级固定时，每公里线路的损伤越大，分段Weibull模型中的拐点应力越大。这一结论证实了拐点应力可以作为表征线路质量的参数化指标（图15）。论文发表于《Vehicle System Dynamics》。该研究对于深入理解高速列车关键结构的线路应力谱具有重要意义，同时也有助于从系统力学的角度识别不同外部因素对结构疲劳损伤的贡献。论文链接：doi/full/10.1080/00423114.2022.2049320。

图15. 线路条件对分段Weibull分布模型中拐点应力的影响：不同无砟轨道线路区间上获得的线路应力谱的拐点应力与对应的每公里损伤的相关性：线路条件越好，拐点应力越小，相应的每公里损伤也越小。