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川藏铁路是我国西部地区铁路规划的重要组成部分，建成后将极大便利西南与西藏地区人们的交通出行，推动沿线经济的发展。限于地理条件，川藏铁路运行环境复杂，其轮轨关系较普铁线路要恶劣得多，更易出现滚动接触疲劳等轮轨损伤问题。川藏铁路为客货共运线路，本文聚焦客运动车组车轮的滚动接触疲劳开展预研究。主要针对川藏铁路各种典型复杂运行条件，预测客运动车组车轮的连续型滚动接触疲劳萌生，为川藏客运动车组设计以及安全、低成本运行提供数据与理论依据，这也是本文研究的重要意义所在。主要工作如下：
首先，查阅川藏铁路现有资料，了解川藏线的建设背景以及线路特点。总结车轮滚动接触疲劳的成因以及分类，归纳整理目前国内外对轮轨滚动接触疲劳的研究现状。考虑到车轮连续型滚动接触疲劳主要与轮轨低频动力作用相关，故本文采用SIMPACK建立车辆系统动力学模型，将川藏铁路中的长大坡道、轮轨高/低黏着等各种复杂条件考虑在内。经牵引功率核算，8编组列车中设置6节及以上动车时可满足川藏线运输需求，本文除特殊说明，均采用6节动车匹配2节拖车的组合方式。将上述动力学模型的轮轨接触结果输入到滚动接触疲劳预测模型——损伤函数之中，从而实现川藏铁路客运动车组车轮滚动接触疲劳萌生的预测，并在全线运行条件固定不变的假设前提下进一步预测车轮的滚动接触疲劳寿命。
针对川藏铁路长大坡道众多这一典型特征，重点分析不同坡度、曲线等条件下车轮滚动接触疲劳的萌生，确定可导致疲劳的特定运行条件。考虑坡度范围0～±30‰(正、负分别代表上、下坡)，曲线半径范围400～10000m，车辆运行速度根据具体工况中的线路条件确定，变化范围40～200km/h，曲线超高均设置成正常通过速度下的均衡超高。直线工况的模拟结果显示，列车上坡运行时因与运行方向相同的纵向蠕滑力占主导而不会导致车轮发生滚动接触疲劳，下坡时纵向蠕滑力方向相反，可导致车轮萌生III型滚动接触疲劳，且导向轴车轮最易萌生。本文所涉及直线匀速工况中，动车电制动力均能满足列车制动需求，故拖车因无需施加制动力而不易萌生III型滚动接触疲劳。直线下坡时坡度或速度越大，车轮III型滚动接触疲劳发生可能性越高。全线运行条件固定不变的假设前提下，动车组以200km/h的速度通过直线时，引发动车车轮III型滚动接触疲劳的临界坡度为?10‰。
列车通过曲线时，导向轴低轨侧车轮纵向蠕滑力与运行方向相反，可发生I型滚动接触疲劳，曲线与下坡叠加会增大疲劳发生可能性。拖车因无需施加牵引力，相对动车更易萌生I型滚动接触疲劳。运行速度减小，会使蠕滑力/率由轨道不平顺引起的波动幅值降低，但车辆以低于设计速度通过曲线时，过超高状态会增大横向蠕滑力/率，在两者共同影响下，I型疲劳发生可能性先减小后增大，不同半径曲线的拐点所对应的速度不同，基本在100～140km/h之间；疲劳寿命随半径的减小而降低，全线运行条件固定不变的假设前提下，动车组以200km/h的速度通过半径为10000m的平面曲线就会导致动车车轮发生I型疲劳。
针对川藏铁路可能发生轮轨高、低黏着的线路特点，详细讨论轮轨黏着对车轮滚动接触疲劳的影响。通过更改Polach蠕滑模型中的参数，来模拟不同黏着条件下的轨面条件。考虑轮轨高黏着下的黏着系数范围0.3～0.6；低黏着下的黏着系数统一设为0.05，即忽略运行速度对黏着系数的影响；低黏着区长度在0.5～5m的范围内变化；车辆运行速度、线路坡度、曲线半径等均与上文模拟一致。结果发现：(1)增大轮轨黏着系数(0.3～0.6)会使与坡度(0～±30‰)直接相关的III型疲劳和与曲线(3000m～10000m)通过相关的I型疲劳发生可能性增大；全线运行条件固定不变的假设前提下，列车以200km/h的速度分别通过?30‰的直线下坡和3000m的平面曲线时，动车车轮会在黏着系数大于0.3时萌生滚动接触疲劳，该临界黏着系数随着坡度的减小或曲线半径的增加而增加。(2)低速(40～100km/h)通过大坡度(≥?20‰)直线时，长度介于0.5～5m的低黏着区域易导致III型滚动接触疲劳。疲劳发生可能性随着坡度或低黏着区域长度的减小而降低，随着运行速度的减小而增大。
目前川藏铁路客运列车尚未具体定型，本文分析了8编组列车中动车数量在5～8之间变化时对车轮滚动接触疲劳的影响，其中动车数量为5时忽略了单个牵引电机功率的限制，为以后可能更换大功率电机的情况提供参考，车辆运行速度、线路坡度以及曲线半径等均与上文模拟一致。结果发现，列车直线下坡运行时，增多动车数量会使车轮发生III型疲劳的可能性降低；直线上坡运行时，增多动车数量会使车轮发生III型疲劳可能性提高；曲线上运行时，增多动车数量会使车轮发生I型疲劳的可能性提高。
最后，对本文的研究内容做出总结与展望。
首先，查阅川藏铁路现有资料，了解川藏线的建设背景以及线路特点。总结车轮滚动接触疲劳的成因以及分类，归纳整理目前国内外对轮轨滚动接触疲劳的研究现状。考虑到车轮连续型滚动接触疲劳主要与轮轨低频动力作用相关，故本文采用SIMPACK建立车辆系统动力学模型，将川藏铁路中的长大坡道、轮轨高/低黏着等各种复杂条件考虑在内。经牵引功率核算，8编组列车中设置6节及以上动车时可满足川藏线运输需求，本文除特殊说明，均采用6节动车匹配2节拖车的组合方式。将上述动力学模型的轮轨接触结果输入到滚动接触疲劳预测模型——损伤函数之中，从而实现川藏铁路客运动车组车轮滚动接触疲劳萌生的预测，并在全线运行条件固定不变的假设前提下进一步预测车轮的滚动接触疲劳寿命。
针对川藏铁路长大坡道众多这一典型特征，重点分析不同坡度、曲线等条件下车轮滚动接触疲劳的萌生，确定可导致疲劳的特定运行条件。考虑坡度范围0～±30‰(正、负分别代表上、下坡)，曲线半径范围400～10000m，车辆运行速度根据具体工况中的线路条件确定，变化范围40～200km/h，曲线超高均设置成正常通过速度下的均衡超高。直线工况的模拟结果显示，列车上坡运行时因与运行方向相同的纵向蠕滑力占主导而不会导致车轮发生滚动接触疲劳，下坡时纵向蠕滑力方向相反，可导致车轮萌生III型滚动接触疲劳，且导向轴车轮最易萌生。本文所涉及直线匀速工况中，动车电制动力均能满足列车制动需求，故拖车因无需施加制动力而不易萌生III型滚动接触疲劳。直线下坡时坡度或速度越大，车轮III型滚动接触疲劳发生可能性越高。全线运行条件固定不变的假设前提下，动车组以200km/h的速度通过直线时，引发动车车轮III型滚动接触疲劳的临界坡度为?10‰。
列车通过曲线时，导向轴低轨侧车轮纵向蠕滑力与运行方向相反，可发生I型滚动接触疲劳，曲线与下坡叠加会增大疲劳发生可能性。拖车因无需施加牵引力，相对动车更易萌生I型滚动接触疲劳。运行速度减小，会使蠕滑力/率由轨道不平顺引起的波动幅值降低，但车辆以低于设计速度通过曲线时，过超高状态会增大横向蠕滑力/率，在两者共同影响下，I型疲劳发生可能性先减小后增大，不同半径曲线的拐点所对应的速度不同，基本在100～140km/h之间；疲劳寿命随半径的减小而降低，全线运行条件固定不变的假设前提下，动车组以200km/h的速度通过半径为10000m的平面曲线就会导致动车车轮发生I型疲劳。
针对川藏铁路可能发生轮轨高、低黏着的线路特点，详细讨论轮轨黏着对车轮滚动接触疲劳的影响。通过更改Polach蠕滑模型中的参数，来模拟不同黏着条件下的轨面条件。考虑轮轨高黏着下的黏着系数范围0.3～0.6；低黏着下的黏着系数统一设为0.05，即忽略运行速度对黏着系数的影响；低黏着区长度在0.5～5m的范围内变化；车辆运行速度、线路坡度、曲线半径等均与上文模拟一致。结果发现：(1)增大轮轨黏着系数(0.3～0.6)会使与坡度(0～±30‰)直接相关的III型疲劳和与曲线(3000m～10000m)通过相关的I型疲劳发生可能性增大；全线运行条件固定不变的假设前提下，列车以200km/h的速度分别通过?30‰的直线下坡和3000m的平面曲线时，动车车轮会在黏着系数大于0.3时萌生滚动接触疲劳，该临界黏着系数随着坡度的减小或曲线半径的增加而增加。(2)低速(40～100km/h)通过大坡度(≥?20‰)直线时，长度介于0.5～5m的低黏着区域易导致III型滚动接触疲劳。疲劳发生可能性随着坡度或低黏着区域长度的减小而降低，随着运行速度的减小而增大。
目前川藏铁路客运列车尚未具体定型，本文分析了8编组列车中动车数量在5～8之间变化时对车轮滚动接触疲劳的影响，其中动车数量为5时忽略了单个牵引电机功率的限制，为以后可能更换大功率电机的情况提供参考，车辆运行速度、线路坡度以及曲线半径等均与上文模拟一致。结果发现，列车直线下坡运行时，增多动车数量会使车轮发生III型疲劳的可能性降低；直线上坡运行时，增多动车数量会使车轮发生III型疲劳可能性提高；曲线上运行时，增多动车数量会使车轮发生I型疲劳的可能性提高。
最后，对本文的研究内容做出总结与展望。