铁道线路上,轨道的质量状态直接影响着轮轨系统的振动情况。轨道不平顺会使机车产生横向晃动与垂向振动,增加轮轨间作用力,甚至会导致车辆脱轨,严重影响行车安全性、平稳性和舒适性。轨道的平顺状态还体现了轨道结构的综合性能和承载能力,是铁路线路管理的核心问题。因此,研究轨道不平顺的特征对于保证轨道车辆的安全运行具有十分重要的意义。本文的主要内容是,分析轨道不平顺的频域特性对机车运行平稳性的影响,为铁路线路管理和维修提供参考。首先介绍了轨道不平顺的形成原因、影响、分类,轨道不平顺具有随机特性,可以从时域和频域两个角度对其进行统计和分析。同时,对轨道不平顺功率谱、功率谱的谱估计方法以及功率谱数值模拟时域样本进行了概述。其次,基于南非窄轨线路Line-NAM531A的实测不平顺数据,掌握分析轨道不平顺的时域和频域特征的方法。将线路Line-NAM531A轨道划分为若干个连续区段,每个区段作为轨道不平顺的样本,对样本进行整理,得到每个样本的时域谱,然后将各不平顺样本进行频域转换,得到轨道不平顺功率谱。分析各个不平顺样本的时域谱和功率谱,得到时域和频域内的特征参数值,并且评估线路Line-NAM531A的轨道平顺状态。同时,以德国高干扰谱为例,针对频域内的频率个数与波长范围这两个特征参数,设置3种轨道激励计算工况,分析并比较各工况的时域不平顺特征。最后,建立SIMPACK机车动力学模型,轨道激励选择线路Line-NAM531A的不平顺样本和德国高干扰谱3种工况,计算机车直线运行平稳性,比较机车在线路Line-NAM531上各区段的运行平稳性状态,并分析轨道不平顺的频域特征参数对机车车辆运行平稳性的影响。综合分析得到,南非窄轨线路Line-NAM531A的垂向轨道质量状态比横向好,机车在Line-NAM531A上的垂向平稳性优于横向平稳性。轨道不平顺的幅值均方值、功率谱谱值、波长范围及频率个数等特征参数,对机车运行平稳性有一定的影响。在动力学性能仿真实验以及线路管理及维修时,应当考虑以上轨道不平顺的特征参数值的影响。