隨著高速鐵路的發(fā)展，高速列車(chē)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題日益突出?；疖?chē)輪踏面外形是影響高速列車(chē)動(dòng)力學(xué)性能的重要因素，國(guó)內(nèi)CRH系列高速列車(chē)分別采用了LMA、XP55和S1002CN等踏面。從線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)情況和試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，這些踏面基本上滿(mǎn)足動(dòng)力學(xué)要求。不同的踏面外形和輪軌參數(shù)會(huì)影響輪軌接觸幾何關(guān)系。其中等效錐度是影響車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能的重要因素，接觸點(diǎn)的分布、接觸應(yīng)力和接觸角是影響火車(chē)輪磨耗的重要因素，不同火車(chē)輪踏面的磨耗分布和磨耗程度也就存在差異。如何選擇更加合適的火車(chē)輪踏面外形和輪對(duì)的主要幾何參數(shù),是目前高速列車(chē)面臨的問(wèn)題。 

        常規(guī)速度的列車(chē)車(chē)輪踏面磨耗之后，動(dòng)力學(xué)性能會(huì)下降，但由于運(yùn)行速度不高，車(chē)輛安全性能一般能滿(mǎn)足要求。高速列車(chē)車(chē)輪踏面磨耗之后，各動(dòng)力學(xué)性能也會(huì)不同程度地下降。其中，臨界速度的降低比較明顯，列車(chē)在高速運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性變差，有時(shí)甚至產(chǎn)生短暫的劇烈晃動(dòng)。選擇合適的火車(chē)輪踏面外形可以改變輪軌接觸關(guān)系，并使磨耗后的踏面外形也發(fā)生變化，從而改善磨耗后的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能。

        國(guó)內(nèi)關(guān)于火車(chē)輪磨耗的試驗(yàn)研究較少，關(guān)于踏面外形的試驗(yàn)研究更少。雖然跟蹤測(cè)量了部分高速列車(chē)踏面外形的變化趨勢(shì)，但對(duì)其有效的分析還沒(méi)有展開(kāi)，理論上也沒(méi)有解決車(chē)輪磨耗問(wèn)題。在線(xiàn)路實(shí)際運(yùn)行中，引起車(chē)輪踏面磨耗的因素很多，同一種車(chē)型又都采用了相同的車(chē)輪踏面外形，所以難以獲得踏面外形對(duì)火車(chē)輪磨耗的影響規(guī)律。采用數(shù)值仿真方法，在相同的車(chē)輛參數(shù)和線(xiàn)路條件下來(lái)研究踏面外形和輪軌主要幾何參數(shù)對(duì)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能和踏面磨耗的影響是優(yōu)選踏面外形的重要手段。

        常規(guī)的動(dòng)力學(xué)分析也將輪軌磨耗作為評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，通常采用火車(chē)輪磨耗功率與磨耗指數(shù)等指標(biāo)。在有些軟件中還根據(jù)接觸點(diǎn)位置區(qū)分為輪緣磨耗和踏面磨耗。這些分析都沒(méi)有準(zhǔn)確給出磨耗的分布，不能很清晰地比較磨耗情況。為此，很有必要采用火車(chē)輪型面磨耗預(yù)測(cè)方法來(lái)研究磨耗分布及磨耗量。

        國(guó)外的火車(chē)輪磨耗預(yù)測(cè)研究開(kāi)展得比較早，包括一些試驗(yàn)、仿真研究和線(xiàn)路測(cè)試工作,并形成了3種主要的磨耗預(yù)測(cè)模型[1-9]:Archard磨耗模型、基于 磨擦功的磨耗模型和基于磨耗指數(shù)的磨耗模型。中國(guó)的車(chē)輪磨耗研究起步較晚,主要是因?yàn)檐?chē)輪型面磨耗研究的投入較大與車(chē)輪磨耗影響因素復(fù)雜。國(guó)外車(chē)輪磨耗的研究多關(guān)注于現(xiàn)有常規(guī)列車(chē)。中國(guó)的高速列車(chē)線(xiàn)路條件、車(chē)輛結(jié)構(gòu)等與國(guó)外高速列車(chē)有差異,開(kāi)展相關(guān)研究工作已經(jīng)迫在眉睫。

        本文借鑒國(guó)外已有的磨耗模型和預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn),采用國(guó)內(nèi)某高速列車(chē)參數(shù)、京津客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)的線(xiàn)路譜和線(xiàn)路條件,對(duì)中國(guó)高速列車(chē)車(chē)輪常用型面的磨耗問(wèn)題進(jìn)行仿真分析,包括LMA踏面、S1002踏面、XP55踏面和LM踏面,研究了火車(chē)輪對(duì)內(nèi)側(cè)距和軌底坡對(duì)磨耗的影響。軌道均采用60kg鋼軌和1∶40的軌底坡。