【摘要】 本研究对比HO手动摩擦仪与TM双盘摩擦机在AS60轨道材料的干摩擦测试差异，提出改进Fastsim模型的均衡校准技术，揭示轨道清洁效应对摩擦系数的影响机制，为铁路安全运维提供数据支撑。

轮轨摩擦测量技术对铁路安全的关键价值

在轨道交通领域，AS60轨道材料的摩擦滑移特性直接影响着列车牵引效率与轨道磨损程度。本研究通过对比手动摩擦仪(HO)与双盘摩擦机(TM)的实测数据，揭示两种设备在干摩擦特性测量中的差异规律，为优化轮轨接触模型提供重要依据。

图 1. 实验装置。a) 车轮和轨道样品内的圆盘提取位置；b) 摩擦机；c) HO 摩擦计[1]

 

实验设备差异对测量结果的影响

HO摩擦仪与TM双盘摩擦机在三个维度存在显著差异：

1.​接触面积：HO仪采用全尺寸轮轨接触

2.​速度范围：HO仪测试速度0.05-0.3m/s，TM机可达3m/s

3.​清洁效应：TM机通过数万次循环实现轨道表面自清洁，摩擦系数提升达20%

 

改进型Fastsim模型的校准创新

研究团队提出均衡校准技术，成功解决两大难题：

  • 设备差异导致的牵引系数-滑移曲线偏移
  • 保留90%原有接触参数前提下实现数据融合

 

轨道清洁效应对摩擦系数的影响机制

TM双盘摩擦机特有的高频循环产生显著表面处理效果：

  • 清除氧化层效率提升300%
  • 污染物去除率比HO仪高8倍
  • 摩擦系数波动范围缩小至±0.05

 

工程应用与铁路运维建议

基于研究结论提出三大实践策略：

1.现场检测应结合HO仪即时数据与TM机实验室基准值

2.制定"Kμ=1.22"清洁效应补偿系数

3.开发多源数据融合的轮轨磨损预警系统

 

参考文献：[1]Bernal E, Spiryagin M, Oldknow K, et al. Hand operated tribometer versus twin disc dry friction characteristics measurements[J]. Wear, 2024, 540: 205267.

 

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