随着我国重载铁路的高速发展,重载铁路系统的性能也不断完善。制动系统作为列车的核心部件,其运行状态关系着列车的运行安全。现有的制动系统故障诊断多是基于实测压力等数据的在线诊断方法,尚缺少制动摩擦副故障在线诊断的相关研究。本文以重载列车车轮为研究对象,以长大下坡道、采用周期制动方式下不同制动摩擦副故障的车轮温度场为研究基础,结合现场情况和现有标准建立了基于温度的重载列车制动系统摩擦副故障在线预警、诊断标准。具体工作内容及结论如下:(1)使用ANSYS Workbench有限元软件建立了重载列车踏面制动车轮三维有限元模型,确定了车轮三维温度场边界条件。在摩擦功率法基础上创新性引用分析法计算车轮的热流密度,并通过1万吨编组重载列车制动试验验证了本文模型的可靠性。在此基础上详细研究了1万吨编组重载列车在长大下坡道采用周期制动方式下的车轮温度场规律,为后续的温度场研究奠定了基础。(2)研究了1万吨编组重载列车在不同制动摩擦副故障下车轮的温度场。具体分析了同一制动梁两端闸瓦单侧制动、闸瓦横向(内、外)不同程度偏磨、闸瓦横向(内、外)偏磨-单侧制动以及不同轮径下闸瓦横向(内、外)偏磨、单侧制动等工况对车轮温度场的影响,得到了车轮温度场的变化规律。结果表明在闸瓦单侧制动工况下相比正常工况车轮整体、踏面横向及辐板的温升较为明显。在闸瓦横向偏磨工况下车轮整体、踏面横向及辐板的最高温度与外偏磨量呈正比,与内偏磨量呈反比。在闸瓦横向偏磨-单侧制动工况下踏面横向及辐板的最高温度相比正常工况均增大,且增幅与外偏磨量呈正比、与内偏磨量呈反比。不同轮径下各制动摩擦副故障对车轮整体、踏面横向及辐板温度的影响较为相似。综合分析,不同轮径各摩擦副故障工况的踏面横向距车轮外侧不同距离温度、非轮缘侧沿辐板不同距离温度相比正常工况将产生一定的增幅或减幅并且增、减幅的幅度较明显。(3)基于温度的重载列车制动摩擦副故障诊断研究。首先根据故障频率、故障严重程度以及现场建议确定了重载列车制动系统摩擦副故障严重等级;随后根据试验结论和温度规律建立了基于温度的制动系统摩擦副故障在线预警、诊断的温度标准;最后通过温度标准对可能出现摩擦副故障的转向架提出检查建议,为重载列车制动系统的在线诊断提供了新思路。