高速铁路轮轨型面匹配理论分析与试验研究

吕岩治 张军 牛岩 王稳 田志鹏

（北京建筑大学机电与车辆工程学院，北京 100044）

随着高速铁路列车运行速度的提高，轮轨磨耗日益严重，磨耗导致车轮镟修周期缩短，耗资巨大。不同轮轨型面匹配是轮轨磨耗的一个重要因素。国内外学者应用有限元计算、动力学仿真等方法对此进行了大量研究。文献［1]建立了轮轨三维接触有限元模型，分析曲线磨耗状态下的轮轨接触状况。文献［2]基于Arbitrary Lagrangian Eulerian稳态轮轨滚动接触的三维有限元模型预测轮轨形面磨耗，得到相对准确的载荷工况。文献［3]采用显式有限元方法建立三维瞬态滚动接触模型，阐释高速铁路出现波浪形磨损后快速进入稳态的现象。文献［4]总结了国内外车辆与轨道耦合动力学研究的进展，指出了车辆与轨道系统动力学今后的研究方向。文献［5]在我国现有轮轨技术条件下将车辆与轨道系统耦合动力学计算方法运用到LMa，S1002和XP55高速铁路车轮型面上，分析其匹配效果。文献［6]分析了CHN60，60N和60D钢轨对我国高速铁路轮轨型面匹配的影响。文献［7]研究了轮轨接触动力学模型中非赫兹和非稳态效应对轨道磨损的影响，证明了考虑磨耗的计算与当前轨道形状不规则的相关性。

现有轮轨接触试验台大多采用制造车轮和轨道轮，通过轮与轮的接触完成车轮与轨道轮间的黏着、滚动、蠕滑等试验［8-10]。用具有一定曲率半径的轮代替钢轨会导致车轮与钢轨接触的接触斑和接触力分布与实际不符，试验结果与实际情况相差较大。……