吴圣川 罗艳 王文静 李永恒 胡春明

∗(西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都 610031)

†(北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100044)

∗∗(中国国家铁路集团有限公司科技和信息化部,北京 100844)

††(中科院高能物理研究所中国散裂中子源,广东东莞 523803)

引言

铁路运输因具有成本低、运量大、速度快、安全性高等特点,已成为地面交通的大动脉,备受世界各国的青睐[1-2].车轴是高速列车安全可靠运营的核心部件之一,其服役状态直接关乎车辆安全,实际运行中车轴表面诱发的任何超标缺陷都有可能导致灾难性事故[3].与欧洲和日本相比,中国高铁的运行环境极端复杂,甚至同一线路会穿越超长隧道、桥梁、戈壁、风沙、极寒、高温、腐蚀、缺氧、辐照等区域等.当列车在这些环境中保持超长时间高速运行时,车轴表面很有可能受到空气动力学效应卷起的道砟、冰雪等各型异物击伤车轴,形成异物致损(foreign object damage,FOD)缺陷.FOD 的引入不仅破坏了表面完整性,而且使车轴内部金属基体暴露于盐雾、雨水等腐蚀环境中,进一步降低车轴的抗疲劳断裂性能.2006 年,澳大利亚就发生了一起道砟击伤车轴形成疲劳裂纹引起车轴断裂及列车脱轨的严重事故[4-5].随着我国高速列车运行速度的不断提高及服役环境的日益复杂和极端,FOD 被认为是影响车辆安全运行的重大隐患问题之一,应给于足够重视[4-6].

FOD 在材料表面形成体积型凹坑,破坏了部件的表面完整性,严重降低了材料及结构的抗……