高速铁路事业发展迅速,在世界经济发展与交流中发挥着越来越重要的作用。列车制动系统作为高速列车的重要组成部分,受到了广泛的关注。机械制动是列车制动的主要方式之一。在持续的制动进程中,旋转的制动盘与刹车片之间的摩擦在很大程度上决定了列车的制动性能。此外,制动部件会发生振动,同时在它们的接触界面上产生制动噪声。这些会降低铁路旅客的乘坐舒适度,并造成噪声污染。根据以往的研究,可以推测列车制动器摩擦块的形状、尺寸等几何参数对其制动噪声有较大的影响。因此,系统研究摩擦块几何参数对制动噪声的影响机理,并为减振降噪摩擦块的优化设计提供理论依据,具有重大意义。本研究基于课题组自行设计的高速列车制动摩擦噪声缩比试验台,使用常见的圆形、三角形、六边形摩擦块等,通过试验探究了摩擦块形状、安装方向、尺寸、倒角修饰四种几何参数对制动噪声特性的影响规律。同时,比较了制动后的界面磨损特征,仿真界面接触压力,计算出界面摩擦弧长,初探摩擦块形状、安装方向、尺寸、倒角修饰对制动噪声特性的影响机理。这可为低噪声摩擦块的形状尺寸设计提供依据。主要结论如下:1.不同形状的摩擦块界面接触压力与磨损特征均存在差异。六边形摩擦块界面接触压力最大,对应地表面磨损情况最严重,所以辐射出的制动噪声最大。圆形摩擦块制动噪声强度次之,三角形摩擦块制动噪声强度最小。不同形状摩擦块与制动盘接触状态不同,引起摩擦系统耦合模态发生变化,从而使噪声频率成分产生差异。2.三角形摩擦块的安装方向对制动噪声特性有一定影响。尖角朝下的三角形摩擦块表面磨屑较少,激发出低频颤振;而其他几种三角形摩擦块表面广布的磨屑使得真实接触的微凸体数量增加,从而激发出高频的制动尖叫。尖角朝上的三角形摩擦块前角处发生了接触压力集中现象,因此制动噪声较高。3.六边形摩擦块的安装方向对制动噪声特性影响较大。上方为尖角的六边形摩擦块前角处为接触压力集中与磨损严重区域,激发出高强度、高频率的尖叫噪声。上方为棱边的六边形摩擦块制动中盘—块界面沿摩擦半径方向接触紧密性差异大,更易激发低频颤振。4.在三种尺寸的圆形摩擦块中,中圆形和小圆形摩擦块的制动噪声强度明显高于大圆形摩擦块。中圆形、小圆形摩擦块表面的“不平顺”因素更加突出,且在较大的摩擦半径范围内摩擦弧长更长,因此易激发高强度的制动噪声。5.倒角修饰的摩擦块的接触表面根据磨损特征可分为三个区域。中部区域因磨屑堆积所形成的二次接触平台可使制动盘与摩擦块的接触中心下移,前角(前缘)处的应力集中程度下降,因此倒角修饰后制动噪声均降低。倒角修饰还可使摩擦系统非线性程度增加。