可靠性分析作为一个重要的研究课题,在工程领域已成为现代设计的发展趋势。高速、重载车轮与钢轨表面损伤严重,摩擦热对其有着重要的影响,所以分析摩擦热对轮轨接触表面可靠性的影响具有重要的现实意义。以往对轮轨接触表面的研究都着手于应力层面,分析了大量相关因素对轮轨接触表面应力与安全的影响,但是都没有得出这些影响大小的具体数据,这对于研究轮轨强度与安全就没有具体的数据支持。本文以钢轨为研究对象,应用ANSYS命令程序APDL创建轮轨滑动摩擦接触参数化模型,基于概率有限元的蒙特卡洛法,利用ANSYS可靠性分析模块(PDS)对钢轨结构进行了可靠性分析,具体分析了机械载荷和热机耦合载荷条件下材料参数、轴重和滑动速度等输入变量对钢轨结构可靠性的影响。计算过程考虑了输入变量的不确定性,得出了钢轨结构响应参数(温度、应力等)的可靠性计算结果,并对其进行了灵敏度分析、关系分析、逆概率分析,同时得出了钢轨结构响应变量的样本历史曲线、柱状图和散点图,并把可靠性计算和应力分析结果进行比较。结果表明：1)轮轨相对滑动引起了显著的摩擦热效应、热影响区存在于表层局部接触区域。由于轮轨接触区的瞬时温升,导致热应力的大小与接触区域机械应力基本相同,从而出现高度应力集中现象,恶化了材料受力状态,加剧了材料的破坏。2)机械载荷条件下,钢轨结构发生了塑性变形,但结构还处于安全状态,即认为此工况下钢轨结构是安全可靠的。因为,在置信水平0.95条件下,钢轨结构等效应力大于其屈服极限的概率为1,小于其强度极限的概率也为1,即可靠度为1；同时钢轨结构强度极限状态方程ZT<0的概率为1和屈服极限状态方程ZY>0的概率也为1,即此时可靠度为1。3)轮轨滑动摩擦生热耦合载荷条件下,钢轨材料在接触区域发生塑性变形的概率极大为0.98,发生失效的概率极大为0.95,即此工况下钢轨结构不可靠。因为,在置信水平为0.95条件下,钢轨结构等效应力大于其屈服极限的概率为0.98,小于其强度极限的概率为0.05,即可靠度为0.05；同时强度极限状态方程ST<0的概率为0.06和屈服极限状态方程SY>0的概率为0.98,即此时结构可靠度为0.06。