陈 斌，关庆华

（西南交通大学 牵引动力国家重点实验室，成都610031）

滚动圆周非圆化磨耗现象广泛地存在于铁路列车车轮上，引发车辆/轨道系统强烈的振动和噪声，且对行车稳定性和安全性以及车辆/轨道系统各个部件的寿命有很大的影响[1]。相关研究表明车轮多边形对车辆平稳性和脱轨系数影响很小，而对车辆临界速度和轮轨垂向力影响较大[2-4]。文献[5]中假设车轮型面不发生变化，通过将车轮半径沿圆周方向发生周期性改变来构造多边形车轮，继而计算多边形车轮的振动响应、轮轨垂向力等动力学指标，结果显示：多边形车轮在高速运行时，会引起较大的轮轨垂向力，甚至会发生轮轨瞬时脱离的现象，导致非常大的轮轨冲击力，对轮轨伤损造成相当严重的威胁。文献[6-7]指出轮轨垂向力波动随着列车运行速度、车轮多边形幅值和车轮多边形阶数的提高而增大。以上是车轮多边形对动力学性能影响的相关研究成果，大部分文献均表明多边形磨损会引起较大的车轮垂向振动。目前，车轮多边形对轮轨静态匹配的研究还比较少，本文就是在了解了多边形对动力学影响的前提下，对静态问题进行研究。基于文献[5]中的车轮模型，本文还考虑了车轮型面的周期性变化和多边形对周向曲率的影响，建立了更准确的多边形车轮空间模型，从轮轨接触几何关系、轮轨间最大法向应力和蠕滑力3个方面探究多边形车轮不同位置的轮轨匹配关系，从而明确多边形车轮对轮轨静态接触的影响。……