高速列车摩擦制动由制动闸片和制动盘之间摩擦作用实现的。制动摩擦界面的摩擦学行为关系着列车运营的安全可靠性及平稳舒适性。没有安全可靠的制动摩擦行为,就不可能实现列车的高速化。良好的界面摩擦学行为可以实现制动材料的力学性能与制动性能的良好交互,确保制动系统的可靠性、平稳性及舒适性。随着高速列车速度的提升,对制动界面摩擦学行为提出了更为严格的要求。目前,高速列车制动闸片尚未形成统一的设计标准,闸片上的摩擦块结构、数量及排布方式各异。闸片摩擦块的不同结构、数量及排布等对摩擦界面接触特征、摩擦磨损、摩擦热等摩擦学行为都会产生很大的影响。但目前关于列车制动闸片摩擦块结构及排布与制动界面摩擦学行为之间的关系研究仍然鲜见报道,不同结构摩擦块对制动摩擦学行为影响的机理也不明确。因此,本文从制动界面摩擦学行为角度出发,针对高速列车摩擦制动常在较低速度下介入的工况,基于高速列车制动闸片综合制动性能测试试验台开展摩擦学测试试验,并结合有限元分析方法系统地研究了摩擦块连接结构、孔结构、摩擦块的排布方式对制动界面摩擦学行为的影响机制。本文的主要研究内容及结论如下:（1）采用固定连接结构和浮动连接结构两种摩擦块进行对比试验,系统地研究了摩擦块不同连接结构对界面接触特性、界面磨损、热分布及振动噪声制动性能的影响,并探讨其相互关系。结果表明,摩擦块连接结构对制动界面接触特性、界面磨损、热分布及振动噪声等制动性能有重要的影响。与固定连接结构相比,采用浮动连接结构摩擦块接触面积更大,接触状态更好;界面的磨损得到改善、界面振动噪声得到抑制。浮动连接结构能够凭界面调节能力改善界面接触行为,改变系统振动噪声频率分布,减少噪声在高频尖叫区的频率分量,抑制制动振动噪声。（2）以无孔结构、单孔结构、三孔结构摩擦块为研究对象,结合试验和有限元分析方法,从摩擦学、动力学的角度探讨了摩擦块孔结构对制动界面磨损行为、界面热分布及界面振动噪声特性的影响。结果表明,不同孔结构的摩擦块的制动界面磨损行为、界面热分布及制动振动噪声特性呈现较大差异。制动过程产生的磨屑沿着摩擦力和重力方向流动,摩擦块上孔结构的存在改变了制动界面磨屑流动,孔结构起到收集磨屑和散落磨屑的双重作用。无孔结构摩擦块的整个界面布满磨屑,单孔结构摩擦块和三孔结构摩擦块上分布的磨屑少于无孔结构摩擦块。摩擦块孔结构改变了界面的磨损特性,从而改变了界面的热分布,在孔结构的两侧形成高温区域,因此孔结构能够有效的降低摩擦区域的温度。孔结构改变了界面的接触状态,改变了界面的磨屑分布,进而又对制动振动噪声特性产生影响。（3）研究了多个摩擦块组成的制动闸片在不同制动参数下的摩擦学行为。结果表明,随着制动盘转速的增大,制动系统不稳定程度及产生的尖叫噪声强度先增大后减小;随着压力的增大,制动系统的不稳定程度和产生的尖叫噪声强度都逐渐增大,其结果与前期进行的单摩擦块制动闸片的研究结果不尽相同。制动闸片上摩擦块与制动盘产生耦合振动时,参与耦合的摩擦块的变形程度不一样,其模态耦合形式比仅由一个摩擦块组成的制动闸片与制动盘耦合更加复杂。制动闸片上不同的摩擦块上的振动强度、界面接触压力、磨损程度不同,位于内环和外环上的摩擦块的振动强度、界面接触压力较高,表面磨损较严重。（4）尝试性地设计了三种简化的多个摩擦块的制动闸片进行拖曳制动试验和有限元分析,研究了高速列车制动闸片上摩擦块排布对制动尖叫噪声特性的影响,探讨了摩擦块在不同排布方式下对制动系统振动噪声特性与界面接触压力的关系。基于以上分析,建立了一个全尺寸高速列车制动盘—片—夹钳制动系统有限元模型,并对两种全尺寸制动闸片进行尖叫倾向性分析。结果表明,制动闸片上摩擦块的排布方式对制动系统的稳定性和制动尖叫的产生有显著影响。摩擦过程中制动盘与制动闸片的模态耦合是导致制动系统尖叫噪声的一个重要原因。制动闸片上摩擦块的排布方式影响着制动闸片的质量和刚度分布,进而影响制动闸片的固有频率。此外,摩擦块排布方式还对界面接触压力分布产生影响,界面接触压力分布越均匀,制动系统的尖叫倾向性就越低。因此,可以通过调整制动闸片上摩擦块的排布方式以优化界面接触压力分布,从而改善界面摩擦学行为,实现制动尖叫噪声的抑制。