周 宇 练松良孙礼超

（1.同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，201804，上海；2.乌鲁木齐城市轨道集团有限公司，830026，乌鲁木齐∥第一作者，副教授）

轮轨硬度匹配影响着两者的磨耗和疲劳伤损，使得轮轨系统的磨损磨耗和疲劳表现出同时存在、同时发展、此消彼长、互相影响和制约的现象［1］，是影响轮轨寿命的关键参数。因此，为了延长钢轨的磨耗寿命和疲劳寿命，合理选用轮轨硬度匹配非常重要。目前城市轨道交通有的轮轨硬度比小于1，即多磨轮少磨轨；有的轮轨硬度比大于1，即多磨轨少磨轮［2］。但为了应对城市轨道交通小半径曲线钢轨侧磨的问题，硬质钢轨如热处理轨、合金钢轨已经逐渐投入使用［3-4］，而这类硬质钢轨在城市轨道交通条件下的伤损发展情况以及相关的硬度匹配问题，需要作进一步的定量分析。

本文结合城市轨道交通大坡道、小半径线路特点，分析了坡度对轮轨磨耗指数和切向力的影响，研究了3种硬度钢轨中磨耗发展和疲劳裂纹萌生情况；根据城市轨道交通常用车轮材质类型，提出了相应的轮轨硬度匹配建议值。

1 仿真方法

1.1 车辆-轨道模型

根据GB 7928—2003—T《地铁车辆通用技术条件》，采用车辆-轨道多体动力学软件建立地铁A型车模型。该列车轴重16 t，车速80 km/h，钢轨选用60 kg/m标准轨轮廓型面，车轮踏面为LM型，1:40轨底坡，曲线半径400 m，轮轨表面摩擦系数分别为0.3、0.4、0.5，采用美国三级谱轨道几何不平顺（适用于最高列车速度96 km/h）。对列车在大坡道线路条件下运行时所需牵引力/制动力的模拟采用在列车轮对上施加牵引/制动力矩，如下式所示：