王军平 ，周 宇 ，沈 钢

（1.同济大学铁道与城市轨道交通研究院，上海 201804；2.中铁物总运维科技有限公司，北京 100036；3.同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海 201804；4.上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室，上海201804）

目前，高硬度钢轨已经成为铁路和城市轨道交通的主要应用趋势[1-5]，提高硬度也是降低钢轨核伤和磨耗速率的重要手段之一.从现场使用来看，钢轨硬度对其表面滚动接触疲劳裂纹和磨耗的发生发展起到关键作用[6].大部分文献主要通过计算机模拟、实验仿真数据分析和线路试验等方法对钢轨硬度与磨耗[7-8]、钢轨硬度与滚动接触疲劳裂纹[9-10]的关系进行研究，尚缺少将钢轨疲劳裂纹和磨耗的共同发展联合起来，同时分析钢轨硬度对疲劳裂纹和磨耗的影响.

本文将基于Archard磨耗理论的钢轨磨耗模型和基于临界平面法的钢轨疲劳裂纹萌生预测模型相结合，提出钢轨疲劳裂纹萌生和磨耗共存发展预测方法，分析重载铁路小半径曲线上股（外股）钢轨采用不同材质（硬度）时钢轨磨耗及其引起的型面变化以及钢轨疲劳裂纹萌生特征，研究钢轨硬度对其滚动接触疲劳裂纹萌生和磨耗的影响，为以减缓这两种伤损为目的的钢轨选型提供参考.

1 疲劳裂纹萌生寿命预测方法

1.1 钢轨磨耗模型

采用Archard模型预测钢轨横断面各点磨耗，如式（1）所示.

式中：Vm为磨耗体积；D为滑动距离；T为轮轨法向力；H为材料的硬度；K为磨耗系数，本文的K取文献[11-12]中……