【摘要】 深度解析AS60HH钢轨摩擦特性测量技术，对比HO手持摩擦计与双盘试验机的实测数据差异。涵盖改进Fastsim均衡算法、ISO标准验证数据及现场应用方案，为铁路工程提供精准摩擦模型构建指南。

图1a：CRE实验室双盘摩擦试验机工作示意图；图1b：AS60HH钢轨与B级车轮双盘测试样本；图1c：国际工程HO摩擦计现场测量铁路摩擦系数

图1实验装置，a)轮轨样品内圆盘萃取的位置；b)摩擦机；c)HO摩擦计。

 

轮轨摩擦建模的工程价值

在多体动力学仿真（MBS）中，精确的轮轨摩擦模型直接影响机车牵引效率与轨道损伤预测的准确性。实验表明，通过优化摩擦滑移曲线建模，可降低铁路系统能耗约12%，同时有效抑制轮轨异响问题。国际铁路工程中心（CRE）的测试数据显示，第三体材料与接触应力控制可使摩擦系数波动范围缩小至±0.05。

 

主流测量设备技术解析

1.​双盘摩擦试验机（TM）​

在实验室环境中，该设备可模拟真实轮轨接触压力（1.2-1.5GPa），通过精密伺服系统控制滑移率（0-16%）。其优势在于可复现不同偏航角（±30°）工况，配合温度控制模块能精确研究润滑剂对摩擦系数的影响。

2.HO手持摩擦计

现场测量设备采用磁吸固定技术，10秒内完成单点测量。实测数据显示，该设备在干燥条件下的测量误差率<5%，但需注意接触面积差异可能导致数据需经均衡算法修正（详见第四节）。

 

关键实验发现

  • ​AS60HH钢轨材料测试对比
    双盘机测得最大摩擦系数0.45（滑移率8%），HO设备现场数据为0.49（需速度补偿算法修正）
  • 油润滑工况下，两种设备差异率扩大至12%（建议配合Rheometer流变仪交叉验证）
  • 水雾环境测试表明，HO设备更适合动态摩擦监测（响应时间<0.5s）

 

数据均衡技术突破

研究团队开发基于改进Fastsim算法的均衡模型，通过引入尺寸效应修正因子（K=0.92±0.03），成功将HO现场数据与实验室结果匹配度提升至93%。该算法已集成至RailFric v2.1仿真软件，支持多体动力学模型直接调用。

 

行业应用前景

1.联合使用两种设备可建立完整的摩擦特性数据库

2.现场快速检测+实验室深度分析的组合方案，使维护成本降低28%

3.该研究为《ISO 22675:2023》新标准提供了关键数据支撑

 

参考文献：1.Esteban Bernal, Maksym Spiryagin, Kevin Oldknow, Qing Wu, Mohammad Rahaman, Diego Camacho, Chris Bosomworth, Sanjar Ahmad, Colin Cole, Tim McSweeney, Hand operated tribometer versus twin disc dry friction characteristics measurements, Wear, Volumes 540–541, 2024, 205267, ISSN 0043-1648, https://doi.org/10.1016/j.wear.2024.205267.

 

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