研究车轮型面磨耗对车辆服役性能的影响

摘 要：以动车组单节车辆作为研究对象，采用定期测定车轮外形和轮径，结合结构参数和运行路线，构建车轮动力学仿真模式，并进行分析其动力学特性。研究结果显示，等锥度低于0.42以及车轮型面下凹深度低于2mm时，才能保证车辆运行速度在>399km/h。

关键词：动车组；车轮面磨耗；服役性能

我国地域广阔，铁路路行程长、跨度大，不同地区的温度、湿度差异大。车辆运行线路条件不同，使车轮服役的条件差异较大，随着车轮的磨耗，其型面不断发生改变，接触关系发生变化，影响到车轮服役寿命[ 1 ]。本研究主要采用多体动力学软件进行仿真分析方法，研究车轮型面磨耗对车轮服役性能的影响。

1 车轮磨耗仿真

1.1 仿真设置

本次研究共对一个动车组的8个车轮进行研究，使用WP-D型测量仪测量车轮型面和轮径，每隔1个月测量1次，总共测量5次，获取5组实测数据，并整合为5个磨耗工况，分别设为S1、S2、S3、S4、S5，采用多体动力学软件建立仿真模式，分析轮轨接触几何关系和作用力。车体动力学仿真模型部分参数如下表1所示：

1.2 车轮轮径差变化

通过定期测量发现，车轮轮径差值最大约8mm，车轮型面严重下凹，左、右两边车轮径最大差值为2.51mm，已超过镟修阈值。

详见表2，轮对两侧同时存在磨耗，但两边的磨耗量有所不同，其中以滚动圆近处的磨耗量较大，踏面以及轮缘均存在磨耗，而左、右车轮间最大的轮径差分布在前转向架处，前转向架轮对的磨耗量大于后转向架，随着运行时间的延长，车轮磨耗加剧，轮径和标准轮径差不断增大。