随着经济的发展和城市的扩大,地铁成为越来越重要的交通工具。地铁车辆在运行中,轴箱盖受到交变载荷作用,引起了轴箱盖螺栓发生断裂现象,影响了车辆运行安全。为了确定导致轴箱盖螺栓断裂的原因和评估潜在治理措施的治理效果,有必要对其进行系统研究。经过现场调研,掌握了轴箱盖螺栓断裂的基本情况。对螺栓断口形貌进行分析和对螺栓工作强度进行校核,发现轴箱盖螺栓断裂属于高周期低应力疲劳断裂。轮轨不平顺激励诱发的轴箱振动,该振动通过螺栓传递到轴箱盖上,是导致轴箱盖螺栓断裂的主要原因之一。通过分析车轮不圆度、钢轨不平顺、车辆运行速度与轴箱振动加速度的关系,发现钢轨不平顺对轴箱振动的影响占主导地位,还发现改变车辆运行速度可以显著降低轴箱振动水平。建立了以轴箱振动加速度为输入条件的轴箱盖螺栓疲劳寿命预测模型。模型以实测轴箱振动加速度为输入条件,以轴箱、轴箱盖、轴箱盖螺栓的三维实体有限元计算的螺栓危险点应力为评估对象,用断裂螺栓的统计寿命为依据确定螺栓结构疲劳损伤系数。螺栓疲劳寿命预测模型用瞬态有限元方法计算螺栓危险点的应力时间历程(载荷历程),用雨流计数法统计法统计螺栓应力的载荷谱,用线性累积损伤理论评估载荷与损伤累积的关系,最后通过产生损伤的等效里程换算螺栓疲劳寿命。确定结构疲劳损伤系数时,将预测寿命与断裂螺栓平均寿命之差修正螺栓结构疲劳损伤系数,进行反复迭代,直到预测寿命与断裂螺栓平均寿命之差在允许的误差范围内。运用建立的轴箱盖螺栓疲劳寿命预测模型,研究了钢轨不平顺幅值、车辆运行速度、螺栓材质和螺栓连接状态对螺栓疲劳寿命的影响规律。分析了通过治理钢轨波磨、通过改变车辆运行速度、或通过改善螺栓材质等措施对提高螺栓疲劳寿命的贡献。