1、近年來，我國部分客運專線高速動車組的車輪踏面出現(xiàn)滾動接觸疲勞裂紋的現(xiàn)象。為避免滾動接觸疲勞裂紋對鐵路運輸安全性與經(jīng)濟性的潛在威脅，需及時對車輪采取必要的維修措施，而一個最優(yōu)的維修策略須建立在對車輪踏面滾動接觸疲勞萌生原因深刻認知的基礎上，這是本論文工作的重要意義所在。本文的主要工作如下:
　　首先，針對車輪踏面滾動接觸疲勞開展了仔細的文獻調(diào)研工作，簡述了目前對車輪踏面滾動接觸疲勞裂紋分類及產(chǎn)生原因的認知，總結了影響車輪踏面滾動接觸

2、疲勞裂紋的主要因素。
　　其次，詳細介紹了三個動車運用所高速動車組車輪滾動接觸疲勞的現(xiàn)場普查結果。統(tǒng)計了高速動車組車輪踏面滾動接觸疲勞裂紋的發(fā)生位置、裂紋方向及其發(fā)生概率等特征，并就車輪踏面滾動接觸疲勞與輪位、車輛運行里程等參數(shù)的相關性做了分析;同時，也就普查中發(fā)現(xiàn)的車輪踏面其它損傷形式的主要特征和發(fā)生概率做了介紹。結果表明，高速動車組車輪滾動接觸疲勞裂紋的形成與列車曲線通過行為具有很大的關系，且只發(fā)生在低軌側車輪名義滾動圓外側1

3、5-30 mm的范圍內(nèi)。另外，為了給數(shù)值建模提供基礎數(shù)據(jù)，普查中對車輪廓形和硬度進行了大量的測試，并在服役線路典型區(qū)段上對鋼軌廓形和硬度等進行了測試。
　　為了從數(shù)值模型研究車輪滾動接觸疲勞的成因，首先建立了高速動車組車輛系統(tǒng)動力學模型。然后，介紹了分別基于安定圖和損傷函數(shù)的車輪滾動接觸疲勞預測方法。并對如何把動力學模型的計算結果引入到安定圖和損傷函數(shù)來預測車輪滾動接觸疲勞現(xiàn)象作了說明。
　　將車輛和線路結構參數(shù)以及現(xiàn)場測試

4、得到的輪軌型面數(shù)據(jù)作為上述建立的車輛系統(tǒng)動力學模型和車輪滾動接觸疲勞損傷預測模型的輸入條件，研究高速動車組車輪滾動接觸疲勞裂紋的萌生機理。重點分析了不同運行里程下的車輪廓形及不同半徑曲線對車輪踏面受力、踏面凹磨、輪對輪徑差、車輪踏面等效錐度和輪軌接觸點對分布等特征的影響。結果表明:調(diào)查的高速動車組車輪所出現(xiàn)的滾動接觸疲勞由曲線通過時的低軌側輪軌相互作用引發(fā);低軌內(nèi)側軌距角因預打磨或磨耗變得過低、小半徑曲線（3500米）通過行為、車輪踏面

5、凹磨導致的輪徑差和負等效錐度是影響車輪疲勞的主要因素。
　　基于建立的模型，研究了軸重、一系縱向剛度、牽引扭矩、制動扭矩等車輛參數(shù)、軌底坡和輪軌摩擦系數(shù)等參數(shù)對高速動車組車輪踏面滾動接觸疲勞裂紋的影響。結果發(fā)現(xiàn):軸重小于14 t時，滾動接觸疲勞損傷率隨著軸重的增加而緩慢增加，更高的軸重會迅速增加滾動接觸疲勞損傷率;曲線通過條件下，動車組車輪滾動接觸疲勞損傷會隨著一系縱向剛度的增加而增加，考慮到過低的一系縱向剛度會導致低的列車臨界速

6、度，故一系縱向剛度應存在一個平衡兩方面要求的最優(yōu)值;適當?shù)臓恳窒囕v曲線通過時低軌側車輪因輪對橫移而產(chǎn)生的向后的縱向蠕滑力，這有利于減輕動車組車輪踏面的滾動接觸疲勞損傷，然而過大的牽引力也同樣會造成輪軌的傷損，仿真結果表明，最優(yōu)牽引系數(shù)在0.05左右;制動力的作用與牽引力相反;動車組踏面滾動接觸疲勞損傷率會隨著摩擦系數(shù)的升高而顯著增加;從動車組車輪踏面滾動接觸疲勞角度來講，我國選用的1∶40軌底坡是一個合理的選擇，進一步增加軌底坡