轮轨黏着问题是轮轨接触研究的关键问题。随着国内高速铁路的迅猛发展,车轮和钢轨的磨耗愈加严重,低黏着现象也愈加频繁。轮轨黏着的控制是保证行车安全和保障铁路正常运营必须考虑的。目前,国内外的学者对基于粗糙表面接触的轮轨黏着问题研究较少;且随着运行速度增加,库伦摩擦定律愈加难以刻画轮轨间的滚滑运动。传统的数值方法假定理想的轮轨接触表面是光滑的,即忽略表面粗糙度,将库仑摩擦定律应用于接触斑内的每一点。因此需要从理论以及数值仿真的角度研究考虑粗糙度的轮轨黏着特性。本文基于实测的轮轨表面的粗糙度,利用Matlab程序生成了相互接触的粗糙轮轨表面。在法向接触上通过对Hertz接触理论的修正,对法向应力在实际接触的微凸体接触对上的再分配,获得了考虑粗糙度的法向上轮轨法向接触应力分布。在切向接触上基于动摩擦模型和微凸体弹塑性接触的仿真结论,对每个微凸体接触对的从建立接触到拉伸、再到缩颈最后到断裂以及经过短暂的间隔时间后重新建立链接的整个生命周期进行模拟。建立了从微米尺度到米尺度轮轨黏着数值分析模型。主要内容和结论如下:1)通过数值仿真的结果与室内轮轨对滚机试验数据和室外线路实测数据的对比发现,不论是高速还是低速工况下,干态下的牵引系数-蠕滑率曲线都和测试数据高度吻合,验证了模型的有效性。2)通过对模型中的参数进行影响性分析,得到了模型中的具体参数对轮轨黏着特性的影响。轮廓接触面积占比、微凸体椭球长短轴比值、切向接触刚度系数的改变不会影响粘着系数的大小;间隔时间以及微凸体接触对结合部最大静摩擦系数的改变则会直接改变粘着系数的大小。3)干态下,牵引系数会随着纵向蠕滑率的增大先近乎线性增大,然后缓慢增长至最大值后开始减小;速度对于粘着系数的影响不大;粘着系数会随着的轴重的增大而小幅度的降低;轮径则不影响粘着系数的大小。4)模型重现了摩擦系数从零逐渐增长到最大静摩擦系数然后减小到动摩擦系数的粘着滑动变化过程,接触斑内的滑动区和粘着区不再有明确的界限。