重载钢轨滚动接触疲劳现场观测与数值模拟

针对唐包重载铁路曲线段U75V热处理钢轨发生的滚动接触疲劳损伤,开展了不同半径曲线的现场观测和相关信息搜集,通过统计和对比分析,得到了钢轨滚动接触疲劳的重要特征,并建立了集成重载列车动力学和损伤函数模型的钢轨滚动接触疲劳萌生模型,预测了轴重、速度和黏着系数对钢轨滚动接触疲劳的影响。发现上行重载线钢轨滚动接触疲劳随曲线半径的增大而减轻,R600和R800曲线上存在严重剥离,R1000曲线上剥离基本消失,而R1600曲线上仅存在轻微裂纹,相同半径曲线上行重载线的钢轨损伤程度明显比下行空载线严重。上行线R600的入过渡曲线段上,内轨在超高55 mm时开始出现比较明显的剥离,而对应外轨仅存在零星的小尺寸剥离。数值仿真结果能很好地解释现场观测现象,为进一步治理提供了关键研究工具。结合前期研究成果,可确定曲线半径、轴重、磨耗后廓形等是造成唐包线钢轨滚动接触疲劳的主要影响因素。