地铁时变客流对钢轨磨耗和滚动接触疲劳的影响

王少锋^*，刘雅蕾，龚国涛，王煜军

(华东交通大学 铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心，江西 南昌 330013)

摘　要：　钢轨疲劳损伤是地铁运行中常见的问题。为了探讨不同客流载重对地铁钢轨磨耗和滚动接触疲劳损伤的影响规律，基于多体动力学软件UM建立了车辆-轨道动力学模型，选用我国应用最广的地铁单节B型车作为车辆模型，采用Kik-Piotrowski接触模型描述了轮轨接触关系;基于Archard模型计算了钢轨磨耗，通过改变车体质量模拟了不同客流荷载工况，分析了曲线和直线钢轨的磨耗发展规律与滚动接触疲劳损伤。研究发现，曲线外轨的侧磨值和垂磨值与列车客流载重量密切相关，即：客流载重量越大，钢轨产生的磨耗值就越大;外轨侧磨发展速率最快，约为内轨垂磨速率的4.1倍，直线垂磨速率的17倍;在时变客流下，外轨侧磨值、垂磨值和内轨垂磨值随运营时间的增加而增加，且外轨侧磨值发展最快;客流荷载的变化显著影响钢轨的累积疲劳损伤值，但疲劳损伤区域位置保持不变。地铁列车不同客流量对钢轨磨耗有显著影响，运营时间的影响权重大于列车荷载的影响权重;用每百万吨发展速率表征磨耗误差较小，适合作为钢轨磨耗研究的参考依据;在时变客流下，钢轨磨耗和疲劳损伤随客流荷载的不同变化显著。该研究成果可为地铁运营公司的管理提供理论指导依据。

关键词：　地铁; 时变客流; 仿真分析; 钢轨磨耗; 滚动接触疲劳

基金项目： 国家自然科学基金(52268066);江西省重点研发计划“揭榜挂帅”项目(20223BBE51009)

引文格式： 王少锋，刘雅蕾，龚国涛，等. 地铁时变客流对钢轨磨耗和滚动接触疲劳的影响[J]. 市政技术，2025，43(7)：153-161，249. (WANG S F，LIU Y L，GONG G T，et al. Impact of time-varying passenger flow in subways on rail wear and rolling contact fatigue[J]. Journal of municipal technology，2025，43(7)：153-161，249.)