港鐵P8y車輪與鋼軌的接觸分析

于開福， 鄒小春， 呂巖治， 劉 學， 馬 賀

(1.中鐵山橋集團有限公司， 河北 秦皇島 066205； 2.北京建筑大學 城市軌道交通車輛服役性能保障北京市重點實驗室， 北京 100044)

輪軌關系一直是軌道交通的重要研究課題。伴隨著我國鐵路運輸要求的不斷提高，輪軌磨耗問題更加突出，這不僅加劇運行中列車的晃動，影響乘客乘車的舒適性，還造成巨大的經濟損失。

國內外專家與學者主要從輪軌周期性磨耗、輪軌接觸疲勞，及輪軌粘著等方面進行研究，其研究方法主要分為動力學和有限元兩種。

在動力學方面，通過建立車輛系統動力學模型，分析車輛在通過曲線路段時的受力狀態、接觸位置和損傷情況[1-2]。文獻[3]-[6]利用多體動力學方法，建立高速列車車輛系統彈性模型，并通過數值仿真探究輪軌接觸點橫向位置、輪軌蠕滑力以及輪軌磨耗指數的變化規律。

在有限元方面，采用ABAQUS等有限元軟件建立輪軌三維有限元接觸模型，分析不同工況下輪軌接觸狀態變化情況，并對輪軌磨耗進行預測[7-10]。文獻[11]提出一個三維瞬態有限元模型，以同時解決任意幾何的正向和切向接觸問題。文獻[12]建立具有增加旋轉效應的車輪與軌道之間的三維有限元滾動接觸模型，使用顯式和隱式積分方案進行三種有限元分析，以研究輪軌接觸幾何關系以及輪軌磨耗等的影響。

合理的采用有限元方法分析輪軌接觸情況，可突破傳統輪軌滾動接觸理論的局限。本文運用有限元軟件建立港鐵P8y型車輪與60E1、60E2鋼軌的彈塑性接觸三維有限元模型，對車輪與鋼軌在不同橫移量和不同軸重下的接觸狀態進行分析?！?br>