随着铁路列车不断向高速化发展,轮轨接触的要求越来越高,而高速轮轨接触面受到法向接触载荷作用时,容易产生微小的角位移和线位移,使得接触表面材料发生弹塑性变形,结合面既储存了能量又消耗了能量,表现结合面既有接触刚度又有接触阻尼,对高速列车的静动态特性造成了不良的影响。轮轨表面特性对接触刚度和阻尼的影响突出,利用TR100袖珍式粗糙度仪和AT100硬度计跟踪测试CRH2A高速列车组镟修后、运行2.5、5、7.5和10万公里时车轮表面的粗糙度和硬度数值。伴随运行里程的增加,粗糙度数值减小,硬度值先缓慢减小,5-7.5万公里之间基本平稳,后来又逐渐增大,镟修后粗糙度和硬度都达到最大值。分形维数是表达粗糙度数值的有效方法,采用均方根方法算得分形维数随表面粗糙度呈负指数变化。硬度参数可以通过弹性模量输入有限元模型,建立硬度和弹性模量的关系,得到它们之间几乎呈正线性关系。这些实测数据为后文精确计算轮轨接触刚度和阻尼提供必要条件。根据分形理论,通过Matlab编程得到不同粗糙度对应的轮轨接触数值模型,提取各点数据,将离散点云数据重构,构成不同粗糙度下的钢轨曲面。采用ABAQUS建立不同粗糙表面的轮轨接触简化模型,车轮为离散刚体,钢轨为柔体,接触处用CPS4I细化网格,根据不同工况设置不同的材料参数,将钢轨底面全约束,加载位移载荷,仿真计算轮轨接触刚度和阻尼。根据接触刚度和阻尼基本理论,探讨符合轮轨接触特性分形理论和有限元方法,分析法向接触载荷、摩擦系数、粗糙度、硬度以及运行里程对轮轨接触刚度和接触阻尼的影响。仿真计算结果表明:法向刚度随着法向载荷、表面硬度、运行里程的增加而逐渐增大,而与粗糙度的变化规律正好相反,摩擦系数对法向接触刚度的影响甚微;切向刚度与载荷、摩擦系数、表面硬度呈非线性变化,随着它们增加而增大,而与粗糙度的关系比较复杂,体现出先增大后减小,在粗糙度为0.6um左右取得最大的切向接触刚度,在列车运行10万公里之内,轮轨切向接触刚度基本控制在5000-7000(N/mm)之间,变化趋势有增长阶段、下降阶段,同时也有平稳阶段;法向阻尼随着载荷、摩擦系数、硬度、运行里程增加而增大,但与粗糙度呈负增长关系;轮轨切向接触阻尼随着法向载荷、摩擦系数、表面硬度的增加而逐渐增大,却随着粗糙度的增大先增大后减小,列车运行不同里程时,切向接触阻尼的变化规律不是很明显,增长和下降趋势并存。