轨下弹性垫板是轨道扣件系统的重要弹性元件,它的主要作用是为轨道提供弹性,缓冲列车通过时产生的轮轨相互作用。对于无砟轨道,轨道系统的弹性全部由扣件弹性垫板提供,故优化轨下弹性垫板结构,改善其性能极其重要。使用有限元分析软件优化了扣件系统中轨下正六边形网孔式橡胶弹性垫板,计算了不同网孔内径和网孔间距垫板的位移-荷载响应曲线和内部应力分布,结合相关试验方法计算了弹性垫板的静刚度、动刚度和动静刚度比,分析了垫板刚度特性随垫板网孔结构尺寸变化的规律;研究了填充高阻尼填充块对网孔式垫板刚度阻尼特性的影响;对网孔式弹性垫板和传统沟槽式弹性垫板的力学特性进行了对比分析;利用车辆-轨道动力学模型研究了不同结构轨下弹性垫板对车辆-轨道系统动力学性能的影响。研究结果表明:正六边形网孔式垫板的静刚度与网孔间距大小呈正比,且增幅随着网孔间距的增大而降低;网孔式垫板的静刚度与网孔内径大小呈反比,且降幅随着网孔内径的增大而降低,根据此规律可以通过调整结构控制网孔式垫板的静刚度值。网孔式垫板的动静刚度比随着网孔之间间距的增大而减小,随着网孔内径的增大而增大。网孔式垫板的内部应力主要分布在网孔内部结构面相交部位,孔间距与网孔内径尺寸相差过大时垫板内部会出现应力分布不均现象,故在设计网孔式垫板结构时不宜采用网孔内径与孔间距尺寸相差过大的结构。与沟槽式垫板的对比表明:网孔式弹性垫板的静刚度较小、动静刚度比较小、内部应力分布更为均匀,且网孔式弹性垫板的最大Mises应力能够降低26.9%,且材料节省了20%。在网孔结构中填充高阻尼材料可以提高网孔式弹性垫板的阻尼性能,并可调节扣件系统的位移量,实现二级静刚度。填充高阻尼材料的网孔式垫板在受压过程中,当垫板与填充块上下表面之间的间距大于0mm时静刚度变化不大,当此间距被压缩为0mm之后垫板静刚度急剧增大,出现二级静刚度。填充高阻尼材料的网孔式垫板可以大幅度提升垫板的阻尼比(远高于沟槽式垫板),并有效降低了垫板的内部应力强度,改善了垫板内部的应力分布,使得垫板的使用寿命得以延长。基于车辆-轨道系统理论的研究结果可知,提高轨下弹性垫板的阻尼参数可以有效降低轮轨垂向力、钢轨垂向位移、钢轨垂向加速度。相较于沟槽式垫板,采用填充了高阻尼材料的网孔式垫板能够使钢轨垂向力降低31.8%。由于减小轮轨力使得轮轨间的冲击效果减弱,从而缓解了车轮和钢轨间的磨损;减小钢轨位移和加速度缓解了钢轨的振动响应,有效保护了轨下基础结构,故采用填充了高阻尼材料的网孔式垫板对降低轮轨相互作用力和钢轨振动有着十分积极的作用。