曾志平，徐榕，阮莹，李平，胡籍

（1.中南大学 土木工程学院，长沙 410075；2.重载铁路工程结构教育部重点实验室（中南大学），长沙 410075；3.广州地铁设计研究院股份有限公司，广州 510010）

道岔作为铁路的薄弱环节之一，一直以来都是影响铁路运营的关键性因素[1]。由于其特殊的结构以及不可代替的线路转向作用，道岔运营寿命常常成为铁路重点关注的问题之一[2-5]。由于地形条件的限制，车站有时需要设计在地形凹陷区域，导致列车进站时需要进行下坡并进行频繁制动，此时钢轨相对发生病害问题较多，如钢轨表面的轨面剥落掉块等[6]。车站位于地形凹陷区域时，坡度对钢轨伤损具有严重的影响，但是目前缺乏大坡度地段相关的钢轨接触力学分析，坡度对道岔钢轨在列车制动作用下力学行为方面具体的影响程度仍鲜有研究。

在轮轨相互作用力学方面，研究人员常常采用有限元软件仿真的方法进行研究[7-14]。张军等[15]利用ANSYS 有限元方法，通过对不同牵引与制动工况下的轮轨接触力学进行了研究，但是在施加制动力时只是单纯在钢轨踏面上施加一水平力，与轮轨实际受力情况不符。马昌红等[16]利用Hertz 接触理论模拟了轮轨实际的几何条件和边界情况。蔡武等[17]研究了轮轨接触点到轨缝距离的变化对钢轨弹塑性接触应力场的影响，同时也运用Hertz 接触理论进行了求解，但是Hertz 接触理论对于坡度与制动等复杂工况共同作用时其应用范围有限。齐效文等[18]建立了三维轮轨有限元模型，研究了车轮和钢轨之间接触应力场的变化情况。……