红柠铁路(红柳林至神木西)是国家级能源化工基地一陕北能源化工基地负责煤炭外运任务的一条铁路专用线。地方Ⅰ级单线铁路,限制坡度13‰,最小曲线半径800m,牵引质量5000t,电力牵引(SS4),到发线有效长1050m,接轨许可通道能力45Mt/年。随着运量的急剧增大,特别是2015年神木西方向开行C80重载列车以来,线路设备病害频发,钢轨磨耗、肥边、鱼鳞伤掉块、压溃等病害频繁出现,尤其是曲线地段,车辆运行速度与线形条件不匹配,车体发生横移,轮缘与钢轨侧面发生贴靠,进而引起钢轨的侧面磨耗。钢轨侧磨后对轮轨接触状态有很大影响,更易发生多点接触,恶化行车条件,导致线路设备养修投入持续增大。红柠铁路上发生的钢轨磨耗问题也同样出现在我国其它专用线铁路上,研究其钢轨磨耗成因分析和减磨措施,具有现实意义。本文主要研究了以下问题,具体内容如下:(1)红柠铁路专用线钢轨磨耗仿真计算。建立C80货车—轨道空间耦合动力学模型;利用迹线法得到轮轨接触点,然后计算出轮轨接触间隙和接触斑;再利用有限元计算出轮轨法向应力。(2)利用UM建立3车编组车轨动力学模型,结合Archard磨耗模型,仿真计算钢轨磨耗,在磨耗深度达到0.1mm后,进行钢轨型面的更新并进行下一次的动力学计算,通过与实测磨耗对比分析,进行模型修正。(3)对直线段、缓和曲线段和圆曲线段在轨底坡、缓和曲线长度和超高等因素影响下,分别计算了不同线路条件下的钢轨磨耗。结果表明:直线段随着轨底坡从1/40增加到1/10,磨耗深度形状基本呈马鞍状。缓和曲线段,当轨底坡从1/20逐渐增加到1/10时,外轨轮轨接触形式成为两点接触,区域变窄,轨肩侧磨幅值增大;内轨轮轨接触形式为单点接触,垂磨幅值变化不大;缓和曲线长度的变化,对外轨磨耗的影响比内轨大,外轨磨耗幅值随着缓和曲线长度增大而呈现减小趋势,内轨是先减小后增大。圆曲线段,随着超高的增大,内外钢轨型面变化和磨耗深度分布明显不同,但磨耗深度幅值确在逐渐增大。(4)对运行速度、轮轨摩擦系数在直线段、缓和曲线段和圆曲线段的钢轨磨耗分别进行了计算。结果表明:当车辆运行速度从10km/h增加到60km/h时,圆曲线段内外钢轨型面磨耗变化和磨耗深度分布区域明显不同,内轨垂磨和侧磨均减小,外轨侧磨增加,垂磨区域从内侧轨肩向轨头中心发展,尤其当速度为10km/h时,内轨侧磨达到3.05mm,垂磨0.97mm,分布区域为轨肩和轨头中部,当速度为60km/h时,外轨侧磨达到2.24mm,垂磨0.76mm,明显小于速度为10km/h的内轨磨耗峰值。圆曲线段,当外轨摩擦系数为0.25时,内轨摩擦系数从0.4减小到0.1时,外轨磨耗区域没有变化,内轨磨耗区域从(-12,13)mm扩展到(-12,28)mm,但外轨磨耗深度增大,内轨则先增大后减小,外轨磨耗随着内轨摩擦系数的降低,磨耗变化比较发散。(5)最后根据分析,对红柠铁路K23+030.562~K23+902.692里程段,提出调整措施。具体为:缓和曲线段和圆曲线段的轨底坡调整为1/30,圆曲线段的超高调整为30mm,运行速度调整为40km/h,直线段的轮轨摩擦系数调整为0.15。并利用磨耗模型,与改善前的线路条件分别在不同运量下的钢轨磨耗进行了对比。结果表明:改善后的磨耗深度幅值明显小于改善前的磨耗深度幅值,圆曲线最大磨耗深度减小了22%,直线段最大磨耗深度减小了8.7%。且随着运量的增加,改善后的钢轨最大磨耗深度的增幅减小。