关键词： 轮轨力反演   数据驱动方法   深度学习   特征选择   模型轻量化  

摘要： 随着运营里程的不断增长，高速铁路已成为我国一项重要的基础设施。列车安全对于铁路系统至关重要，如何搭建有效的列车安全系统，成为了研究人员关心的问题。轮轨接触力作为车轮与铁轨相互作用的结果，能够直接反映列车运行状况。建立轮轨力监测模型，对保障列车运行安全具有重要意义。　　数据驱动方法作为轮轨力反演方法的一种，注重数据拟合，有着高于其他反演方法的准确率。与之对应的模型驱动方法注重搭建数学模型，分析轮轨力成因，却因为容易受到噪音干扰而难以实现较高的准确率。随着车载传感器的广泛部署，可获取的数据越来越多，这使得应用数据驱动方法成为了可能。本文提出了数据驱动的轮轨力反演框架，借助深度学习手段，实现了对轮轨力的回归计算。为了提高模型对数据的鲁棒性、降低模型的硬件要求，本文借助数据增强手段和模型轻量化手段，对反演模型进行了改进。通过数据增强手段，优化了输入数据的质量，提高了模型的鲁棒性。通过剪枝手段，修剪了模型冗余，降低了模型的硬件要求。具体内容如下：　　首先，提出了一种数据驱动的轮轨力反演框架，实现了对轮轨力的计算。框架主要包括数据集构造和模型搭建两部分，首先设计了样本数据及标签数据的映射流程，对数据进行针对性处理，完成了数据集构造。然后设计了多分支的深度学习模型，对不同轮对的轮轨力分别进行回归计算。实验证明，深度学习模型能够准确完成对轮轨力的反演，并且在准确率上高于其他方法。　　其次，提出了一种基于数据增强的轮轨力反演模型，提高了反演模型的鲁棒性。在反演框架中增加了数据增强模块，通过使用信号分解和特征选择手段，实现了对振动信号数据的优化。首先使用信号分解手段处理振动信号数据，实现对不同种类信息的分离。然后使用特征选择算法，对信号分解数据进行筛选，避免低质量数据对模型的影响。实验证明，相较于普通的反演模型，数据增强模型存在一定程度的准确率提升，在数据质量不佳时提升效果明显。　　最后，提出了一种基于结构化剪枝的轮轨力反演模型，降低了模型的硬件要求。在反演框架中增加了模型轻量化模块，通过模型修剪和性能恢复，精简了模型结构。首先使用结构化剪枝手段，对反演模型中的卷积层和全连接层进行修剪，减少了模型的参数量和计算量。然后使用性能恢复手段，消除剪枝对模型性能的影响。实验证明，通过对模型剪枝率进行调整，可以实现对模型规模与模型性能的平衡，得到既满足轮轨力计算准确率要求又不占用过多设备资源的模型。

关键词： 高速列车   刚柔耦合模型   钢轨波磨   车轮多边形   轮轨激励   齿轮箱体   振动校核  

摘要： 齿轮箱体作为高速列车传动部件中最为主要的零部件之一,近年来有部分列车由于长时间运行,随着运行环境的恶化,在各种高频激励条件下齿轮箱体会产生疲劳破坏现象,轮轨激励是列车各零部件受到的振动加速度的主要激励源。即便通过列车悬挂系统进一步减振后,齿轮箱体也会受到来自轮轨间的高频影响,严重影响行车安全,因此本文考虑了列车运行环境下的轮轨激励,主要有钢轨波磨、车轮多边形和武广谱等激励对齿轮箱体的影响,本文主要研究内容如下:首先,运用SIMPACK动力学软件,基于车辆-轨道刚柔耦合动力学理论,考虑柔性钢轨和柔性齿轮箱体和列车负载共同建立了仿真模型,为进一步提高模型的准确性,将CN60钢轨和某型车的齿轮箱体作为建模依据,分别运用ABAQUS和ANSYS软件建立柔性体模型,并导入SIMPACK模型中,并对所建立的模型进行平稳性和临界速度指标进行验证;在此基础之上,选取齿轮箱体上4个测点振动加速度进行监测。其次,选取不同波长、幅的钢轨波磨,不同阶数、波深条件下的车轮多边形,对不同工况（曲线和含有武广谱）,不同速度条件下,从时域、频域对齿轮箱体各测点处的振动加速度情况进行分析,分别对各主频进行简要说明,并运用信号处理理论对齿轮箱体的振动信号进行剖析,总结各工况条件下的齿轮箱体各测点处的振动影响。最后,考虑不同钢轨波磨、车轮多边形和武广谱的影响因素在不同速度条件下,利用齿轮箱体大齿轮轴承孔处的振动数据替代齿轮箱体整体振动数据,对齿轮箱体所受到的振动信号进行雨流计数,并对各种工况下的齿轮箱体静力疲劳进行估计,利用疲劳累计损伤理论进行评估。

关键词： 重载机车   再粘着防滑控制   最优阈值PID防滑控制   轮轨滚动接触行为   车轮踏面损伤  

摘要： 随着重载列车运行速度的提高、轴重的提升以及牵引吨位的增加,轮轨粘着问题显得尤为突出。列车在牵引制动过程中若轮轨粘着力不足将会导致车轮发生空转或打滑,不仅会造成一定的牵引力或制动力损失,降低牵引/制动效率,而且会引发车轮异常磨耗或剥离损伤等问题,影响重载列车安全平稳运行。为此,重载机车均配置了防滑控制系统以避免车轮打滑或空转现象的发生。然而,机车运行条件复杂多变,防滑控制策略设置不合理则无法实现对车轮滑行或控制的有效控制。因此,深入研究防滑控制策略对重载机车轮轨滚动接触行为的影响规律,从而提出机车防滑控制优化改进措施,具有重要的理论意义与工程应用价值。本文针对重载机车车轮磨损突出的实际问题,采用理论建模与仿真分析相结合的方法,研究不同防滑控制策略对轮轨滚动接触特性和车轮损伤的影响规律,主要研究工作包括:建立考虑防滑控制系统的重载列车-轨道三维耦合动力学模型,其中防滑控制模型包括再粘着防滑控制和定阈值PID防滑控制两种经典防滑控制模型、以及一种基于扰动观测器的最优阈值PID防滑控制模型;基于所建立数值仿真模型,分析牵引制动载荷和复杂轮轨粘着条件对轮轨滚动接触的影响;比较采用速度差判据、滑行率判据、加速度判据和加速度微分判据时对防滑控制效果和轮轨动态相互作用的影响,并对采用上述三种防滑控制模型时的轮轨滚动接触特性进行对比分析;基于车轮损伤预测模型,对比了牵引和制动工况再粘着防滑控制策略、定阈值PID防滑控制策略和最优阈值PID防滑控制策略作用下的车轮损伤情况;以电制动工况为例分析了采用加速度判据和滑行率判据时,控制阈值的变化对车轮损伤的影响。研究结果表明,牵引制动载荷和轮轨粘着条件对轮轨法向接触影响不大,但对轮轨切向力影响显著;再粘着防滑控制作用下牵引或制动载荷容易产生较大幅度的波动,定阈值PID防滑控制与最优阈值PID防滑控制在控制过程中力矩变化则较为平稳;相比于再粘着防滑控制和定阈值PID防滑控制,采用最优阈值PID防滑控制可提高轮轨粘着利用水平,但同时加剧了车轮踏面损伤程度;采用速度差、滑行率、加速度和加速度微分四种判据对滑行检测的速度依次加快;当采用加速度判据时,随着控制阈值增加,车轮损伤指标整体呈增大趋势;采用滑行率判据时,随着控制阈值的增大,车轮损伤指标总体呈现先增大后减小的趋势。综合考虑防滑控制阈值对车轮损伤和制动效率的影响,建议加速度阈值设置为1.2 m/s,滑行率阈值设置为0.09左右。

关键词： 声发射技术   轮轨传导特征   自回归检测模型   约束独立分量分析   密度聚类诊断  

摘要： 高速铁路是国家经济发展的支柱产业与交通命脉,也是高端装备制造业的标志性产品,它的发展与可靠运营惠及国计民生。在铁路逐渐向高速化、重载化发展的背景下,钢轨作为高铁系统内最重要的支撑部件之一,保障其长期安全也逐渐成为铁路发展规划的重要议题。在新兴无损检测技术中,声发射技术凭借其动态特征、高灵敏度、可及早发现内部裂纹等优势在工业探伤中得到了广泛应用。但在对动辄万余里的钢轨健康状态监测中,声发射传统的定点覆盖式监测方案显然代价过高且在实际应用中难于实现。为此本文围绕新型车载式声发射伤损检测技术对钢轨健康的监测问题及其相关的检测与诊断理论进行研究与改进,以降低声发射技术在铁路中的应用成本,提升声发射检测系统的工作效率,实现对高速铁路钢轨伤损的高效监测。本文主要围绕以下四方面开展了研究:首先研究了裂纹声发射在经过轮轨接触面传导时的声非线性定量描述。为解决声波透过接触面传播的声学特征建模问题,本文结合接触声传导理论、分形理论及瑞利积分方法建立了低速或准静态轮轨接触下声波透射的解析模型,本模型可定量描述声源特性、位置、接触介质等多种条件对透射声波频率特征的影响,并在设计搭建的轮轨接触实验平台上通过静态接触面透射试验验证了该模型对透射声场强度估计结果的可靠性。其次研究了基于数据驱动的轮轨滚动噪声的非线性自回归模型与滚动噪声消除问题,基于一种长短时记忆网络与生成式对抗结构建立了轮轨滚动噪声的自回归模型,并结合混沌理论指导了该模型的关键参数优化问题。在轮轨接触实验平台上通过对轮轨滚动噪声的自回归建模验证了轮轨激励产生的滚动噪声主体成分为连续型二次声发射,且本文的非线性自回归模型可实现对此类噪声的预测进而消除。继而研究了轮轨运动中的异常噪声抑制与裂纹信号源的提取问题,提出了一种基于高阶统计量约束的独立分量分析裂纹源提取算法。该方法可有效抑制混叠在观测信号中的异常噪声成分,与单纯的自回归去噪模型相比,增加约束独立分量分析后,残留的异常噪声干扰得到明显抑制,显著减小了声发射检测系统的误检率。最后研究了针对钢轨裂纹产生的声发射事件的无监督诊断问题。首先提出了一种基于内部评价指标与随机领域嵌入改进的密度聚类方法,并通过对指标的启发式搜索实现密度聚类敏感参数的自寻优,通过特征降维缓解了密度聚类的高维数据诊断效率,最后通过对钢轨试件拉伸试验中疲劳裂纹信号的安全阶段诊断验证了该方法可发掘钢轨劣化过程产生的声发射信号内在分布规律与本质特征,同时具备抗噪点干扰与复杂特征空间下的鲁棒性。综合以上四点,本文为基于轮轨传导特征的车载式声发射钢轨伤损检测方案提供了较为坚实的理论支持与可行性分析,对声发射技术在实际铁路中的应用具有一定的理论指导意义。

关键词： 轮轨关系   测量不确定度   蒙特卡洛法   黏着系数   蠕滑率  

摘要： 近年来,随着我国铁路快速发展,高速铁路关键系统技术的研究,特别是轮轨关系的应用基础理论研究越来越重要。其中,轮轨黏着-蠕滑特性直接影响高速列车的牵引、制动性能及运行品质。黏着-蠕滑特性通常采用纵向黏着力系数与纵向蠕滑率之间的关系曲线来表征,这两个参数需要通过黏着试验进行测量。国际上,通常采用测量不确定度来表示测量结果的质量,中国合格评定国家认可委员会（CNAS）作为实验室认可、检验机构认可的管理机构,明确要求检测、校准等实验室应该评定测量不确定度。国内外标准中规定的测量不确定度评定方法主要有GUM法（Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement,GUM）和MCM法（Monte Carlo method,MCM）。根据对文献资料的查阅及相关算例分析,发现GUM法存在一定的使用条件限制;传统的MCM法仅是针对输入量之间相互独立的情况,为此,相关学者进行了含相关性的MCM法研究,但都是针对相关系数矩阵正定的情况。既有的MCM法在评定测量不确定度时,无法考虑高速轮轨关系试验台轮轨纵向蠕滑率测量模型输入量之间的非正定相关性,为解决该问题,本论文新提出了一种迭代修正算法,结合相关数学变换,从而确定了考虑非正定相关性的MCM法实施步骤。根据高速轮轨关系试验台黏着试验方法和流程,确定了纵向黏着力系数和纵向蠕滑率的主要测量不确定度来源,进而对黏着力系数、不同速度级的黏着系数以及纵向蠕滑率的测量不确定度进行了评定研究,得到的主要结果及结论如下:（1）对于时速300km的黏着力系数测量不确定度,分别采用GUM法和MCM法进行了分析评定,评定结果均随着黏着力系数的增大而增大,MCM法评定得到的标准不确定度和扩展不确定度分别比GUM法的评定结果小2%～8%和6%～16%。采用MCM法对GUM法的评定结果进行了验证,结果表明:GUM法的评定结果未通过验证。由此,黏着力系数的测量不确定度宜采用MCM法进行评定。（2）结合黏着力系数的测量不确定度评定结果,对时速120km、200km、250km、300km以及350km各速度级黏着系数的测量不确定度进行了分析评定,评定结果随着速度的增大没有明显的变化规律。（3）对于时速300km的纵向蠕滑率测量不确定度,分别采用GUM法、MCM法和考虑非正定相关性的MCM法进行了分析评定,MCM法的评定结果严重偏离实际。对GUM法和考虑非正定相关性的MCM法的评定结果进行了对比分析,两种方法的评定结果随着纵向蠕滑率的增大均未发生明显变化,考虑非正定相关性的MCM法评定得到的标准不确定度和扩展不确定度分别比GUM法的评定结果小8%左右和21%左右。采用考虑非正定相关性的MCM法对GUM法的评定结果进行了验证,结果表明:GUM法的评定结果未通过验证,所以,纵向蠕滑率的不确定度宜采用考虑非正定相关性的MCM法进行评定。对黏着系数及纵向蠕滑率的测量不确定度评定,可为黏着试验的数据分析提供补充以及为其他参数的测量不确定度评定提供方法参考。

关键词： 高速动车组   电机   齿轮箱   齿轮啮合   牵引功率   牵引载荷   轮轨蠕滑  

摘要： 近些年,我国高速铁路事业发展迅猛,运营总里程数排名世界第一。但是随着列车运行速度的提升,对牵引力和制动力的要求也不断提高。牵引传动系统作为高速动车组的关键组成部分,承担着转向架的动力输出和转矩传递,是实现列车牵引和制动的核心部件之一,对高速动车组的运行品质和运行安全性都有着明显的影响,因此研究电机、齿轮箱和轮对等牵引传动系统主要部件的相关动力学特性具有十分重要的工程意义。本文具体开展的研究工作如下:(1)以国内某型高速动车组为研究对象,基于实际车辆系统动力学结构参数,利用多体动力学软件Simpack,采用子结构的建模方式,从轮轨模型到转向架模型再到车辆模型,自下而上建立了一动一拖两辆编组的高速动车组动力学模型,模型中考虑了完备的牵引传动系统,并添加了实测武广不平顺轨道谱激励。在此基础上,根据动车组牵引力、运行阻力和制动力计算的数学模型,利用所建列车动力学模型,依次实现了列车的牵引、惰行和制动。(2)研究了电机和齿轮箱在牵引、惰行、制动等三种工况下的振动情况,从时域和频域的角度对比分析了电机和齿轮箱振动加速度的特性。研究结果表明,在牵引和制动工况下,由于电机持续输出转矩,齿轮传动系统不断传递牵引力矩和制动力矩,所以电机和齿轮箱的振动比惰行工况更为强烈。在牵引和制动工况下,电机和齿轮箱的振动频率在低频和高频均有分布,惰行工况下,电机和齿轮箱的振动频率主要集中在低频区域。(3)研究了牵引、惰行、制动等三种工况下齿轮副的动态啮合特性,包括齿轮啮合刚度和齿轮啮合载荷。啮合齿数的交替变化使得齿轮啮合刚度也产生时变,齿轮啮合载荷按作用方向的不同可分为周向力、轴向力和径向力。其中,因为齿轮啮合周向力的波动最为明显,而周向力的方向实际上与齿轮箱体垂向振动加速度的方向相同,因此也加剧了齿轮箱体在垂向上的振动强度。(4)结合牵引功率的计算方法和牵引载荷的产生原理,对列车牵引过程中牵引功率和牵引载荷的变化特性进行了研究,并依此探究了二者之间内在联系。结果表明,牵引工况下,动车牵引拉杆处在拉伸状态,拖车牵引拉杆处在压缩状态。在恒力矩牵引阶段,牵引功率突增,牵引载荷也随之骤增;在恒功率牵引阶段,牵引功率保持不变,牵引载荷逐渐减小。(5)采用FASTSIM轮轨接触程序算法,研究了动车和拖车在牵引、惰行、制动等三种工况下的轮轨蠕滑性能,包括各工况下轮轨接触斑的大小,轮轨蠕滑率和轮轨蠕滑力的时间历程。分析结果表明,动车和拖车轮轨接触斑面积分别在90 mm和85 mm左右。轮对左右两侧车轮的纵向蠕滑力大小相似,方向相同,轮对左右两侧车轮的横向蠕滑力大小相似,方向相反。在电机和齿轮箱等牵引装置的影响下,动车轮轨蠕滑率和蠕滑力的变化特性比拖车更为复杂多样。图69幅,表16个,参考文献76篇。

关键词： 弹性车轮   三维滚动接触有限元模型   橡胶份数   钢轨焊接接头   钢轨波磨   冲击噪声  

摘要： 随着我国经济的飞速发展,多个大中型城市已经开通了轨道交通运营线路。随着交通便利而来的是严重的噪声污染,地铁车辆通过某些路段时会产生刺耳噪声,不仅降低了乘客的乘坐舒适性,还会对线路沿线的居民区和商业区造成严重影响,严重时还会缩短车轮和钢轨使用寿命,开展地铁线路的减振降噪具有重要意义。使用弹性车轮对减小轮轨振动、降低轮轨噪声具有显著效果。目前弹性车轮的橡胶是以块状形式均匀分布在轮芯和轮辋之间,能有效降低弹性车轮刚度,提高弹性车轮的性能。虽然分块式橡胶弹性车轮能有效降低轮轨系统间的相互作用力,但其形式也破坏了车轮的整体性和轴对称性,可能会对弹性车轮系统的轮轨振动噪声产生影响,也可能会影响线路的运行匹配。因此本文基于有限元–边界元方法探究了橡胶份数和通过冲击时对弹性车轮轮轨噪声特性的影响。本文的主要研究内容如下所示:首先,基于稳态建立弹性车轮模型和无限长钢轨模型的轮轨噪声预测模型。在橡胶块之间的缝隙中心和橡胶块中心正上方的名义滚动圆处施加激励,模拟车轮在钢轨上滚动中的受力,来判断橡胶份数对车轮的整体性和轴对称性产生的影响。然后利用移动粗糙度的方法获取弹性车轮的轮轨力和轮轨噪声。结果表明橡胶份数对车轮噪声的影响较大,然而对钢轨噪声影响较小。橡胶的弹性模量和损失因子对轮轨噪声影响较大,泊松比则对弹性车轮的轮轨噪声影响较小。其次,考虑到材料的非线性和大变形,建立不同橡胶份数下弹性车轮的三维瞬态滚动接触有限元模型。传统模型未考虑车轮的旋转效应,会在初始阶段引入较大的初始激扰,造成轮轨力剧烈波动。因此本文在隐式计算时考虑车轮旋转效应,结果显示算法改进后会极大减小初始冲击带来的轮轨力波动,使模型更快进入稳定状态,故可以缩短过渡区长度,减小求解矩阵维度,缩短求解时间,提高计算效率。最后,基于三维瞬态滚动接触模型引入钢轨焊接接头和钢轨波磨两种类型的钢轨冲击情况,探究弹性车轮通过不平顺时轮轨力特性和轮轨噪声的变化情况。弹性车轮在短波长的焊接接头线路上能发挥出减振降噪的效果,而在长波长线路上表现较差,会使轮轨噪声高于整体车轮轮轨噪声。在文中所选的波磨线路上均有一定的减振降噪效果。

关键词： 高速列车   轮轨系统模型   速度跟踪控制   自抗扰控制   滑模控制  

摘要： 高速铁路是国民经济发展的命脉,它的疾速发展与经济的腾飞密切联系。近年来,我国高铁技术突飞猛进,在运行速度和覆盖区域上都有了很大的提高,但还不足以完全应对当前形势下的挑战。因此,为了能更好地适应高速铁路复杂的运营环境和条件,满足控制精度更高、安全性能更好等要求,对高速列车及其自动驾驶技术展开研究具有重要意义。本文主要研究内容及创新点总结如下:（1）构造高速列车轮轨系统模型。通过对高速列车的驾驶过程进行受力分析,明确列车运行过程中所受到的各项控制力;为避免空转、打滑现象危及列车的安全运行,对轮轨间黏着现象展开了介绍;根据黏着理论、齿轮传动理论以及利用牛顿定律对列车进行受力分析,构造了更合理的高速列车轮轨系统模型,为进一步有关于高速列车控制方法的研究提供了参考。（2）基于高速列车轮轨模型设计改进型自抗扰控制器。描述了自抗扰控制技术（Active Disturbance Rejection Control,ADRC）的基本原理及各组成单元,设计了一种ADRC控制器对列车轮轨模型进行速度跟踪控制;利用非线性光滑函数——类双曲正切函数,对简单的基于非线性函数的ADRC算法进行了改进;通过与PID控制器和ADRC控制器进行速度跟踪对比,验证了本文所设计的改进型ADRC控制器能够对列车轮轨系统模型内部各不确定项以及外界各扰动进行观测和补偿,抗干扰能力强,实现了跟踪目标速度曲线的目的,控制效果较好。（3）基于高速列车轮轨模型设计自抗扰滑模控制器并对其进行改进。描述了滑模控制算法（Sliding Mode Control,SMC）的原理,设计了一种SM-ADRC控制器对列车轮轨模型进行速度跟踪控制;为改善滑模算法的抖振问题,由饱和函数来取代原控制器中的符号函数,提出了一种改进型SM-ADRC控制器;由速度跟踪实验对比了滑模控制器、SM-ADRC控制器和改进型SM-ADRC控制器的控制结果,验证了该控制器在具有强抗干扰能力的同时控制转矩输出平稳,抖振问题得以改善,且鲁棒性强。本文通过研究高速列车的驾驶过程以及轮轨间的黏着特性,构造了列车轮轨系统的动力学模型,设计了一种改进型ADRC控制器以及改进型SM-ADRC控制器控制列车跟踪目标速度曲线,根据跟踪结果印证了本文所设计控制器的有效性。

关键词： 磨损实验   固体润滑剂   磨耗量   表面硬化   表面疲劳损伤  

摘要： 随着地铁运行速度和客流量的不断增加,轮轨磨损问题日益严重,润滑是最有效的减磨方法之一。相比润滑油,固体润滑剂具有效果好、价格低和应用方便的优点,且不会引起油楔效应。本文以二硫化钼和两种石墨基的3种不同固体润滑剂为研究对象,使用GPM-60摩擦磨损实验机对新型CL60钢车轮和原CL60钢车轮及与其对磨的U75V钢轨试样组进行了摩擦磨损实验,以研究不同的固体润滑剂对降低轮轨磨损的影响。分析了4种不同润滑工况对轮轨试样的磨耗、表面硬化、疲劳损伤的影响规律。本文的主要内容和创新点如下:（1）介绍了实验所需的轮轨材料和3种固体润滑剂的成分;根据润滑材料及轮轨试样,设计了8组不同实验工况;依据赫兹准则,模拟实际地铁14t轴重、70km/h的典型工况,计算了轮轨试样的几何尺寸、模拟实验速度和实验载荷等参数;改装了润滑装置及对应的固定支架。（2）研究了干态和3种不同固体润滑剂对轮轨试样的磨耗量、磨耗率、轮轨总磨耗的影响。结果表明:固体润滑剂的使用明显降低了轮轨试样的磨耗,相比干态工况,Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型固体润滑剂作用下,新型CL60-U75V和CL60-U75V轮轨总磨耗量分别降低了94.25%和95.07%、80.01%和82.15%、78.10%和81.31%。Ⅰ型固体润滑剂的减磨效果最好,Ⅱ型固体润滑剂次之,Ⅲ型固体润滑剂相对较差。（3）研究了不同固体润滑剂对轮轨表面硬度的影响规律,并进一步分析了轮轨表面硬度对磨耗的影响。结果表明:随着运转次数的增加,4种工况下的轮轨试样表面均发生了不同程度的硬化现象;与干态工况相比,Ⅱ型和Ⅲ型两种固体润滑剂的使用降低了2组轮轨试样的表面硬化率。在磨合阶段,轮轨表面硬度和车轮磨耗率均呈现出快速增加的趋势;在磨合期后,车轮磨耗率会随着表面硬度的增长而下降,而钢轨磨耗率和表面硬度则趋于相对稳定。（4）从轮轨试样表面宏观形貌、微观形貌、塑性变形以及横截面裂纹等方面,研究了不同固体润滑剂对轮轨表面疲劳损伤的影响。研究表明:固体润滑剂的使用明显降低了轮轨表面宏观磨痕宽度,但加重了试样表面的疲劳损伤和裂纹现象;Ⅰ型固体润滑剂减小了新型CL60钢车轮表面塑性变形层的厚度,增加了CL60轮试样的变形层的厚度,同时均减轻了车轮试样表面的裂纹损伤;Ⅱ型固体润滑剂同时提高了两种车轮材料的表面塑性变形层厚度,加重了车轮试样表面的裂纹现象;Ⅲ型固体润滑剂则同时降低了两种车轮材料的表面塑性变形层厚度,加重了车轮试样表面的裂纹现象;同时,固体润滑剂的使用均使钢轨表面的裂纹损伤更为明显。研究不同固体润滑剂作用下的地铁轮轨磨损规律,对进一步降低轮轨磨耗,减少接触面疲劳损伤,延长轮轨寿命,提高车辆安全性具有一定的指导意义。