重载铁路小半径曲线地段钢轨波磨弹塑性演化特征分析

针对重载铁路小半径曲线地段钢轨波磨严重的问题，通过建立基于semi-Hertzian轮轨接触算法的小半径曲线地段敞车动力学模型与三维钢轨弹塑性循环加载模型，分析重载塑流型波磨演化过程中波谷、波峰区域塑性行为特征，并对比和分析外轨超高、曲线半径等线路要素对波磨发展的影响。研究结果表明：钢轨表面在轮轨循环荷载作用下将迅速达到安定状态，且在安定状态下波磨波谷的塑性累积变形比波峰的塑性累积变形大，波磨轨波峰、波谷的塑性累积特征的差异促进了钢轨波磨病害的进一步发展；在不同的曲线半径条件下，波磨波谷区域塑性累积沿深度方向差异明显，当曲线半径较小时，最大累积塑性应变出现在钢轨表面；当曲线半径较大时，钢轨表面塑性特征不显著，最大塑性累积点出现在轨面下2～3 mm处；较小的曲线半径与线路过超高对钢轨波磨病害的发展具有显著的促进作用，因此，在线路设计过程中，应尽量避免选择小于500 m的曲线半径；而对于既有线而言，线路过超高将促使波磨病害的进一步发展，在运营过程中应保证车辆运营速度。