吴 涛，唐晓敏，李林波

（成都地铁运营有限公司，四川成都 610031）

随着我国经济的快速发展，各大城市争先修建地铁，加速了地铁行业的发展，使人们的出行更便利、更快捷。但地铁的快速发展也伴随着一些问题，轮轨接触则是其中最重要的问题之一。轮轨之间的摩擦生热会引起轮轨接触状态发生变化，导致轮轨擦伤等问题。轮轨接触的热负荷关系着轮轨的使用寿命以及列车的运行安全。本文结合有限元软件计算的强大功能优势，利用ANSYS 软件建立关于轮轨接触滑移的二维弹性模型，对滑移摩擦生热的现象进行分析。该模型考虑到轮轨之间的热传导率和表面换热系数等因素，较真实地模拟了轮轨滑移摩擦生热的现象。为探究地铁车轮在制动滑移过程中产生的摩擦热对车轮和钢轨踏面的影响，重点分析不同速度、滑移率和摩擦系数对摩擦生热的影响，以期为后续工作中涉及的镟轮周期预测提供研究基础。

图1 地铁轮轨接触的二维模型

1 轮轨模型简介

本文利用ANSYS 软件建立地铁轮轨接触的二维模型，分析轮轨间的滑行摩擦生热问题，如图1 所示，将该模型看作平面应变问题，只考虑轮轨的弹性变形阶段。此模型的钢轨型号为60 kg/m、锥形踏面，车轮半径为420 mm，其他具体参数如表1 所示。

该模型采用热结构耦合单元进行建模，并对轮轨进行网格划分。在接触区域进行加密处理，以满足接触区域的非线性接触，保证模型计算的收敛性。

表1 轮轨摩擦热求解参数