重载货运列车是铁路运输重要组成部分,长久以来制动故障频频报备,导致实际运营中车辆在紧急制动状态下出现不均衡闸瓦制动作用,致使车辆潜在运行安全隐患大幅增加,由此对不均衡闸瓦制动作用下机车动力学影响特性亟待解决,鉴于此本文基于车辆系统动力学,针对25t轴重HXD型六轴重载机车,开展了故障状态下不均衡闸瓦制动作用机车轮轨动态行为规律特性研究。首先论文通过多体动力学仿真软件UM建立机车车辆模型、短编组重载列车模型,模型中综合考虑机车悬挂系统减振器、中间轮对自由横动量、钩缓系统中缓冲器迟滞特性等非线性力学关系,通过单节机车模型计算仅在闸瓦压力作用下轮轨动态行为确定安全隐患最严重工况,之后通过现场实测不同里程磨耗踏面导入至单节机车动力学模型中,得出在车轮磨耗与不均衡闸瓦制动共同作用下轮轨动态响应特性;另外给出了短编组重载列车中机车安全隐患最大工况下轮轨动态行为,同时分析了轮轨接触蠕滑极限及行车安全阈动态响应规律,得出不同曲线半径条件下蠕滑极限状态、安全阈值随制动力不均衡程度响应变化。结果发现:直线运行状态下以一侧轮对制动完全失效状态轮轨动态行为最剧烈,总体来看轮对横移量、摇头角、轮轨横向力、磨耗功率以一位轮对制动故障条件下动态响应最明显,且故障位一位轮对响应最甚,同时轮轨接触蠕滑状态合成蠕滑力很难达到极限摩擦力出现全滑运动状态,机车行车安全阈轮轨横向力、轮重减载率、脱轨系数、轮轴横向力均在安全限值内,其中轮重减载率响应呈现出较高水平,响应最明显工况较正常制动条件下减载率提升12.73%;曲线通过时内、外车轮分别制动失效随制动力不均衡程度变化总体呈现相反规律,轮轨动态响应随曲线半径增大响应逐渐降低,600 m困难曲线半径及800 m最小曲线半径条件下机车曲线通过时出现不均衡闸瓦制动作用将增大车辆潜在运行安全隐患,综合来看以一位外轮出现制动故障轮轨动态响应最剧烈,一位轮对运动状态水平较高,此外轮轨接触蠕滑状态随制动不均衡程度变化仅有一位内轮故障状态下呈现较强线性规律,一位外轮故障条件下一位内、外轮响应变化则相反,曲线通过时行车安全阈值响应幅值水平较高,其中一位外轮制动完全失效极端工况下,脱轨系数已超过安全限值,较正常制动状态下脱轨系数提高0.21。不均衡制动作用对轮轨磨耗下机车运动状态影响较弱,不同磨耗踏面下轮轨动态响应差别很小,其中轮对摇头运动几乎一致,另外直线运行时短编组列车中机车动力学响应呈现较强非线性规律,在纵向车钩力及不均衡制动力同时作用下动力学响应表现为既有增大也有减弱的规律特性,曲线通过状态下则表现为较强线性规律。最后综合全文分析来看,不均衡闸瓦制动对磨耗功率影响最大,单纯闸瓦压力作用下直线及曲线通过状态下最大磨耗功率分别为:399.89 W、6.28k W,其中在直线运行时机车正常制动磨耗功率较故障状态下几乎可以忽略不计;磨耗踏面下以磨耗初期2万km踏面、磨耗后期9万km踏面下一位内轮磨耗功率响应最明显,完全故障状态下直线、曲线运行时最大磨耗功率幅值分别为632.54 W、5.75 k W,曲线通过时最大磨耗功率车轮对应均衡制动条件下磨耗功率增大1.25 k W;短编组中机车直线运行及曲线通过最大磨耗功率分别为1482.71 W、4.25k W,由此可以看出不均衡制动作用导致磨耗功率呈现较高水平,这样加剧了钢轨磨损及踏面磨耗,增大了行车潜在安全风险,加大了检修维护经济投入。