在全世界的运输业中,铁路运输因其快速、安全、经济、运量大等特性,成为各个国家经济建设中不可替代的重要部分。我国的铁路运输尤其是高速铁路运输发展十分迅速,截止2006年,我国正在运营的铁路线路总长为135360.9 km,在未来的时间里还计划修建更多的铁路干线及城市地铁、轻轨等轨道交通。在“一带一路”的新战略的引导下,新丝绸之路经济带上的连接欧亚大陆的8.1万公里的铁路网,覆盖世界人口的63%,沿线国家和地区26个,占世界经济规模的29%,这就更需要安全、高速、重载的铁路运输。轮轨关系作为铁路运行过程中的关键技术问题之一,有着十分重要的研究意义。对轮轨之间的摩擦等问题的研究随着铁路运输高速化、重载化的发展趋势而显得更为重要。列车的牵引、制动必须通过轮轨来实现。列车运行的舒适性、安全性与轮轨摩擦副密切相关。摩擦热是轮轨摩擦副的重要产物,其传输结果决定了摩擦副的温度。而轮轨材料的应力水平、力学性能、金相组织等都与轮轨摩擦副的温度有密切关系,摩擦热产生的区域对轮轨温度场有重大影响。因此得到准确的摩擦热,并研究其传输机理有十分重要的意义。文章首先介绍了摩擦热产生区域的一般计算方法,讨论轮轨摩擦热的特性,再用有限容积法对车轮温度场特性进行了分析。结果表明,轮轨摩擦热特性和轮子温度场特性主要与轮轨的材料,车轮直径,车轮转速,轴重,摩擦系数,轮表面强迫对流传热系数有关。如果只考虑纵向蠕滑,用局部法计算的摩擦热强度比平均法更大(大约1000倍)。如果用平均法来计算摩擦热强度,轴重、牵引力和火车的速度是影响摩擦摩擦热强度的主要因素,而摩擦系数对摩擦热强度的影响不大。轮轨接触斑的表面温度随车轮的转动有周期性变化,在到达周期性平衡之前最高温度和平衡温度随着时间的推移略有升高但影响不大。用局部法计算摩擦热强度所得的温度随牵引力的增大而升高,随摩擦系数的增大而升高,随着速度的增大而升高。轴重与温度之间的关系是轮轨接触斑的面积与摩擦热强度的综合影响,轴重越大,温升越小。不同的车速会影响温度变化周期的长短,这是由于热源作用时间变化造成的。在计算接触斑内温度时,考虑横向力作用产生的温度要比只有纵向蠕滑力作用时的温度高很多,横向力的作用不可忽略。