高速动车组车轮滚动接触疲劳观测与模拟研究

来源：机械工程学报杂志2018年第4期北京时间：

作者：王玉光, 卢纯, 赵鑫, 温泽峰, JIN Xuesong

单位：1. 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 青岛 266111;2. 西南交通大学牵引动力国家重点实验室 成都 610031

摘要：针对我国某型250 km/h级动车组近年来发生的连续型车轮滚动接触疲劳，赴涉及的动车组运用所开展为期约2个镟修周期的跟踪测试。测试结果表明，该疲劳裂纹在镟后10~15万km开始出现在名义滚动圆外侧15~30 mm范围内，表面裂纹角度多在45°和-45°左右，一个镟修周期内可萌生并扩展至0.25~1.2 mm深，但不会发展成剥离掉块，不影响正常运营。基于跟踪测试数据，采用SIMPACK建立车辆-轨道耦合动力学模型，其结果进一步代入到安定图和损伤函数模型来预测滚动接触疲劳的萌生。结果显示，上述动车组滚动接触疲劳是由部分曲线低轨侧轮轨廓形匹配不佳导致的，其根本原因可能是不合理地钢轨打磨廓形和车轮凹磨等。详细分析表明，可导致滚动接触疲劳的恶劣轮轨接触状态只发生在极个别曲线段，这是为什么线路上存在数量相当的左、右曲线，而往返运行不调头的上述动车组的滚动接触疲劳只集中在列车一侧。最后，讨论目前滚动接触疲劳预测模型的局限性，指出未来研究方向。

关键词：安定图,高速动车组,滚动接触疲劳,曲线通过,损伤函数；

基金资助：国家自然科学基金（51675444）、教育部博士点基金（20130184110005）和牵引动力国家重点实验室自主课题（2015TPL_T09）资助项目