李 响，任尊松，张 军

(1.北京交通大学 机械与电子控制工程学院, 北京 100044；2.北京建筑大学 机电与车辆工程学院，北京 100044)

铁路车辆沿轨道运行时，车轮和钢轨起着关键性的作用。轮轨系统是铁路运输工具的关键零部件之一[1]，而运行和制动必须通过轮轨之间的滚动摩擦接触来实现，车辆运行品质的好坏与轮轨间滚动摩擦副的匹配状态有密切关系。车轮和钢轨型面的完美匹配既可以有效降低轮轨间的作用力，又改善了车辆曲线通过性能，从而有效提高动车失稳的临界速度。选择适当的车轮型面，不仅降低了轮轨间的磨耗，减少制造和维修成本，而且可以提高动车车轮的运行可靠性，延长车轮的使用寿命和镟修周期[2-5]。

针对上述问题，国内外的专家学者进行了大量的研究。文献[6]研究磨耗稳定踏面，采用非线性程序和最优化方法，用任意几条弧线相切构成车轮踏面形状。文献[7]提出了基于动力学性能的车轮踏面优化设计方法。文献[8]基于轮轨型面匹配的设计概念，提出一种扩展方法设计车轮踏面外形，以达到降低轮轨间磨耗的目的。文献[9-10]用接触角曲线反推法设计车轮踏面外形，区别于圆弧曲线段和直线描述踏面外形的局限性，得到相匹配的轨头和踏面外形。文献[11]选用RRD曲线作为型面的控制曲线，设计过程中采用MARS法进行优化求解，在安全性与磨耗性能方面对优化前后的车轮踏面进行比较分析。文献[12]计算了板式轨道在高速列车作用下的位移以及车辆的脱轨系数、轴重减载率、横向轴向力等动力响应，并与现场试验结果进行了对比。……