地铁车轮踏面中部滚动接触疲劳机制研究

滚动接触疲劳是地铁车轮常见的一种损伤形式,对车轮的服役安全及其维护具有重要影响。文章针对国内某条地铁线路上地铁车辆车轮出现的滚动接触疲劳问题,通过开展现场调查测试和仿真分析,研究了车轮磨耗形式对车轮踏面滚动接触疲劳的影响。结果表明,在该线路上运行的车轮约42%在踏面中部出现滚动接触疲劳,斜裂纹与水平线的夹角基本在40°~50°,并且出现滚动接触疲劳的车轮普遍存在W型磨耗。在车轮出现W型磨耗后,当车辆通过半径小于600 m的曲线时低轨侧车轮接触位置更加集中,蠕滑力合力方向基本与车轮踏面疲劳裂纹垂直,接触应力显著增大,接触区车轮材料更容易处于棘轮效应区,而且车轮的损伤值是LM型踏面的3倍左右。车轮出现W型磨耗是导致该线路车轮踏面中部出现滚动接触疲劳的根本原因。