輪軌接觸界面摩擦管理研究進展*

何成剛 鄒 港 宋智博 葉榕偉 劉吉華

(1.五邑大學軌道交通學院 廣東江門 529020；2.先進驅動節能技術教育部工程研究中心 四川成都 610031；3.廣東興發鋁業有限公司 廣東佛山 528137；4.五邑大學現代工業生產技術綜合訓練中心 廣東江門 529020)

自1825年9月，英國開通了世界上第一條鐵路，通過近兩百年逐漸發展，鐵路運輸方式已經成為陸路運輸方式的主要力量，并且具備載量大、效率高、資源損耗小、成本低等優點。隨著經濟的持續發展、科技進步，為了滿足當前客貨運輸發展的需求，高速度、大重載已經成為了客運和貨運發展的主流方向[1]。列車的牽引與制動力主要依靠輪軌滾動接觸間的黏著-蠕滑進行傳遞。雖然輪軌接觸斑的面積非常小，但其能嚴重影響列車安全服役性能，比如軌道系統動力學、輪軌磨耗、振動與噪聲、接觸疲勞和列車能源消耗等。因此，接觸界面條件有輕微的改變，都能夠影響到輪軌材料的服役壽命和列車的運行安全。在干燥條件下，軌頂與車輪踏面間的黏著系數較大，不僅滿足牽引和制動的要求，同時較大黏著力將直接導致車輪踏面與軌頂面的劇烈磨損；若黏著力過小，小于列車牽引力時會使車輪空轉，進而產生對車輪與鋼軌踏面擦傷病害，極大地降低了行駛的安全與乘客的舒適度[1]。目前車輪和鋼軌將面臨著巨大的考驗，主要表現為車輪輪緣與鋼軌軌側的磨損加劇，特別是小半徑路段[2]；車輪踏面的疲勞損傷、磨耗、剝離和輪緣磨耗等，鋼軌的剝離、壓潰、波磨和側磨等[3]。輪軌黏著系數過大或過小都會降低列車安全性,因此針對目前這些問題，在輪軌界面使用全面摩擦管理技術是一種高效、便捷、經濟效益高的方法，該方法包括軌距面與軌頂面摩擦控制[4]。目的是能夠使輪緣-鋼軌軌距面間具有較小的摩擦因數(小于或等于0.2)且踏面與軌頂面具有適中水平的摩擦因數(一般為0.3～0.4)，這能顯著地延長車輪和鋼軌材料的使用壽命,降低輪軌材料磨損及提高車輛行駛的安全[5]。本文作者綜述了輪軌接觸間摩擦管理的應用，詳細分析了輪軌界面摩擦管理對輪軌黏著控制、材料磨耗、接觸疲勞、能耗等的影響，并展望了輪軌接觸界面摩擦管理未來研究方向。

1 輪軌界面全面摩擦管理

1.1 輪軌接觸界面

輪軌接觸是列車車輪與地面鋼軌的接觸，不僅要承載列車的載荷而且在接觸界面較小的面積內傳遞列車的牽引力和制動力[6]。列車在直線路段行駛時，通常發生踏面與軌頂面接觸，即一點接觸(見圖1(a))，輪軌磨損主要產生于踏面和軌頂面。當列車行駛在曲線路段情況下，不僅車輪踏面和軌頂面發生接觸，而且輪緣和軌距面也發生接觸，即兩點接觸(見圖1(b))，輪軌磨損就會出現在踏面與軌頂、輪緣與軌距面。

圖1 輪軌接觸界面

對于沒有污染且干燥的輪軌，其蠕滑特性曲線上存有飽和蠕滑率，這種情況有最大摩擦力；此后隨著蠕滑率繼續增大，摩擦力呈下降趨勢，下降的部分被稱為“負摩擦”特性(見圖2)，其對列車運行噪聲和鋼軌波磨有重要作用。EADIE等[7]研究表明在飽和蠕變條件下負摩擦引起的黏滑振蕩，是車輪嘯叫和鋼軌短波長波磨的常見原因，而在使用摩擦控制劑后，可以使輪軌接觸間的摩擦特性由負變為正，能夠有效減少波磨和噪聲。輪軌兩點接觸與相互作用是出現輪緣磨耗和鋼軌側磨的根本原因。輪緣磨損不但會使輪軌關系發生變化，影響列車的運行穩定性，且因頻繁旋修導致輪對壽命縮短，增加運營成本[8]；而嚴重的鋼軌側磨也影響著鋼軌的服役壽命，嚴重時將更換鋼軌，顯著增加工務段維護工作量及維護成本。

圖2 蠕滑特性曲線

摩擦管理是針對輪緣-軌距面和踏面-軌頂面間摩擦因數管理與調控，一是在輪緣與軌距面間施加潤滑劑，將其摩擦因數降到最低，降低能源的損耗和材料磨損；二是在踏面與軌頂面間應用各種摩擦改進劑(水基或油基)，使摩擦因數達到一定水平，以滿足列車啟動、運行、制動所需要求的同時降低車輪與鋼軌的磨耗，減小能量的損耗。

1.2 軌距角/輪緣潤滑

列車經過曲線路段時輪軌接觸狀態不佳，輪緣與外軌貼靠，顯著加劇輪緣磨耗和鋼軌側磨[9]。因此在接觸面進行合理有效地潤滑將其摩擦因數控制在0.2以下[10]，可以減小磨耗，增加輪軌材料的服役壽命，對節約能源和提升機車牽引效率也有積極作用，并可提高列車運行的安全性[11]。在小曲線半徑使用摩擦改進劑，可以獲得更小的橫向力，而不會使牽引系數負向降低，而牽引系數負向降低是導致輪緣尖叫噪聲和嚴重輪緣磨損的主要原因[12]。

輪緣-軌距面潤滑主要由潤滑材料和涂敷設備兩部分組成。潤滑材料通過涂敷設備施加到軌側接觸面，其按照狀態可分為油、脂和固體潤滑[13]。李英姿[14]研制出新型環保輪軌潤滑脂，實驗結果表明潤滑減磨的效果非常好，可以有效地降低輪緣和軌側的磨耗。李珂等人[15]制備出一種固體摩擦改性劑，研究發現固體摩擦改性劑可使摩擦因數穩定0.3～0.4之間。姚湯偉等[16]通過比較干式與油脂的潤滑機制和現場使用效果，發現干式潤滑是降低輪緣和軌側磨損最有用的方法。侯永勝和張念[17]在重載運輸線路的曲線段區域鋼軌上采用固體潤滑，現場實驗結果表明能夠減少軌側2/3的磨耗。江萬波等[18]采用M-200摩擦實驗機探究了在輪緣添加固體潤滑劑時的摩擦特性，結果發現含有摩擦改進劑的潤滑材料表現出更優的力學性能，同時也表現出更優的承載力和耐磨性。同時潤滑材料的選擇也受到接觸點溫度的影響，SPIRYAGIN等[19]通過建立車輪與鋼軌之間輪緣接觸區域溫度分布的數學模型，提出來的算法使得在車輪輪緣和鋼軌的軌距面之間的接觸中檢測潤滑劑類型或潤滑添加劑成為可能，并根據獲得溫度值來正確挑選潤滑材料提供理論依據。涂敷設備主要有道旁式和車載式，景澤紅[20]在現場應用道旁式軌側潤滑設備來代替人工涂敷，從而實現曲線區段上股鋼軌和道岔尖軌固體潤滑劑的主動涂覆。SUDA等[21]開發出用于運營列車的車載摩擦控制系統，經過現場測試表明，輪和軌之間橫向力和縱向力之比減小，且橫向力波動也減弱，輪軌間嘯叫噪聲顯然削弱。溫邦等人[22]對國內某地鐵線路安裝輪緣潤滑器的列車和未安裝輪緣潤滑器的列車的車輪磨耗進行了跟蹤測試，結果表明與未安裝輪緣潤滑器的列車相比，安裝有潤滑裝置列車車輪磨耗能夠減少36%。涂敷設備的關鍵是將潤滑材料準確無誤地運送到指定部位，噴涂的潤滑材料在降低摩擦因數的同時不應污染環境；列車在運行時潤滑材料會甩濺到鋼軌軌頂處，導致摩擦因數降低，影響列車的行車安全[23]。同時對于不同的潤滑材料，噴涂量也不同，程焯等人[24]研究了2種水基摩擦改性劑的最佳涂敷量，發現摩擦改性劑種類不同，最佳涂敷量也不同，適當的涂敷量可有效減緩輪軌的磨損與損傷，因此要嚴格選擇潤滑材料和噴涂量。軌距角/輪緣潤滑雖能降低車輪與鋼軌的磨損與損傷、減低噪聲和能耗，但同時會增大輪軌橫向力，沖角增大，軌道損傷加劇。因此在降低軌距角與輪緣的摩擦因數時，應避免輪軌橫向力與沖擊的增大。

1.3 軌頂面/車輪踏面摩擦控制

輪軌接觸主要是車輪踏面與地面鋼軌的接觸，其主要作用是承受列車載荷和傳遞牽引力、制動力[25]。因此，軌頂與車輪踏面的相互作用決定列車是否能安全行駛。接觸界面的摩擦管理主要是車輪踏面與軌頂面間摩擦因數大小的調控，通常水、油和樹葉會使輪軌接觸界面間摩擦因數變得過小。WANG等[26]通過模擬試驗研究發現，水或油的存在會顯著降低輪軌摩擦因數，隨著輪軌表面水量的增加，摩擦因數會進一步降低；輪軌間存在水時，軸重對摩擦因數沒有太大影響。OLOFSSON和SUNDVALL[27]利用銷-盤試驗機模擬了直線線路上通勤列車交通引起的輪軌接觸，發現當存在樹葉時，摩擦因數減小得更多；通過使用榆樹葉，與未潤滑的情況對比，發現輪軌間的摩擦因數減少了4倍。ISHIZAKA等[28]通過平面銷釘測試分析葉片有機物與鋼軌間的化學反應過程，研究了鋼軌葉片污染的低摩擦機制，都表現出極低的摩擦因數。CANN[29]采用球盤式試驗裝置研究了輪軌接觸中葉片殘留和附著力喪失的問題，結果發現水溶性樹葉經過碾壓后與鋼軌之間發生化學反應，產生黑色薄膜，使得輪軌間的摩擦因數比純水下的還低。LEWIS等[30]比較了一系列雙盤摩擦試驗機附著力試驗的結果，發現油、水以及油水混合物都會使輪軌界面附著力減小。因此，必須采取相應的增黏措施，研究表明撒砂、氧化鋁顆粒和研磨子可以在各種低黏著條件下提高摩擦因數，來滿足列車正常運行的要求。CAO等[31]使用滾-滑磨損試驗機研究了氧化鋁顆粒在潮濕條件下對改善輪/軌黏著和磨損損傷的作用，結果表明氧化鋁在濕潤環境下能顯著增大輪軌間的摩擦因數，并隨著其直徑從S(約75 μm)增加到L(約250 μm)而下降，然后保持穩定。WANG等[32]研究表明氧化鋁顆粒更適合于改善輪軌界面的附著力且對鋼軌表面損傷影響最小。GALLARDO-HERNANDEZ和LEWIS[33]研究發現向被葉片和水污染的接觸界面添加沙子會增加輪軌附著力，提高摩擦因數。張振先等[34]探究了在油、水、樹葉等污染下增加砂粒直徑和用量對提高摩擦因數的影響，其結果表明撒砂可增加污染下的輪軌摩擦因數水平，能夠將列車速度在200 km/h以下的輪軌摩擦因數維持在0.18以上。然而摩擦因數過大會顯著加劇車輪踏面與軌頂面的磨耗，并使輪軌踏面出現剝落、接觸疲勞等損傷[35]。因此，通過對軌頂面施加摩擦改性劑，將輪軌間的摩擦因數降低到中等水平(0.3～0.4)，進而降低輪軌的磨耗速率及減少其表面損傷。于水波等[36]將道旁式輪軌踏面摩擦控制裝置應用于重載鐵路進行現場試驗，研究發現摩擦控制技術能減輕曲線路段鋼軌下股踏面接觸疲勞與剝離。當在輪軌接觸界面施加摩擦控制劑后，隨著車輪與鋼軌的相互作用會在界面間形成第三介質層[37]，如圖3所示，其主要包括輪軌氧化形成的氧化物、摩擦控制材料、磨屑和其他污染物等。

圖3 第三介質層原理

對輪軌接觸界面進行摩擦控制實質是選擇適當的摩擦控制材料施加到相應位置，改變輪軌接觸界面第三介質層的摩擦環境[38]。GALAS等[39]經過摩擦測試發現，油基摩擦控制劑能夠控制附著力而不會對牽引力和制動產生重大影響，其行為主要是受固體顆粒多少的影響并且隨滑移的變大而顯著減少。因此應該針對不同運行工況，選擇適當的摩擦控制材料。對于液體摩擦控制材料的使用，雖能調控摩擦因數，但易在已萌生的裂紋面產生“油楔效應”，加劇輪軌材料損傷，應重點研發固體摩擦控制劑，及對摩擦控制劑涂敷位置和噴涂量精確控制。

2 輪軌界面摩擦控制對輪軌相互作用的影響

2.1 輪軌界面作用力

對輪軌接觸界面進行摩擦管理，將摩擦因數控制在合適的范圍，可以同時滿足列車的正常牽引與制動，并降低輪軌磨耗和橫向力。CHEN等[40]研究表明，將潤滑劑應用于低軌上對降低側向力和抑制波磨增長都有顯著的效果，且側向力是導致高軌上車輪輪緣和軌距角磨損的因素。MATSUMOTO等[41]利用全尺寸試驗臺研究了摩擦改進劑對轉向架過曲線性能的影響，結果表明應用摩擦改進劑后可以顯著減小前輪外側側向力和后輪縱向力，提高了轉向架的曲線通過能力。ISHIDA等[42]通過現場測試和車輛動力學模擬,發現摩擦改進劑對改善車輛/軌道動態性能有顯著效果，能夠大大地降低輪對橫向力的作用和改善由轉向架牽引軸引起的沖角影響。ISHIDA、AOKI[43]通過在試驗線路和運營線路上的現場測試，研究了潤滑劑對輪軌動態接觸特性的影響，結果發現在低軌軌距面進行潤滑可以顯著減小輪軌間的側向力。姚雪松等[44]研究了在軌面應用摩擦改進劑對車輛動力學的影響，結果發現摩擦控制劑能夠降低列車在線路上行駛的橫向加速度。EADIE等[45]報告Kelsen公司對小曲線半徑路段區域應用幾個道旁式軌頂摩擦控制設備進行現場測試試驗，結果表明使用該設備有顯著效果，運行在該試驗線路上的列車橫向力顯著降低了30%。SUDA等[21]為東京地鐵研制的車載摩擦控制系統，經過現場運行試驗測試表明，在輪軌界面間施加摩擦控制劑可以顯著降低橫向與縱向力的比值。

脫軌系數是用來評判列車脫軌的重要表征，其由接觸界面上橫向與垂向力的比值決定；在其他條件不變時，其值越大，脫軌風險就越高。黃鵬[4]通過對重載鐵路小曲線路段區域應用全面摩擦管理技術，結果表明列車的脫軌系數和橫向力明顯減小。MATSUMOTO等[46]通過試驗得出脫軌系數隨著內側車輪/軌道接觸面上摩擦的增加而增加，這受道旁潤滑劑應用時間的影響。綜上所述，在輪軌接觸界面進行摩擦管理，能夠明顯改善輪軌間的作用力情況和列車的運行平穩性，但同時也會使脫軌系數與輪重減載率增加，即使在安全范圍內，對列車安全運行的影響也不能忽視。

2.2 輪軌黏著

車輛在軌道上平穩運行，主要是靠輪軌界面黏著來傳遞牽引與制動力。輪軌接觸處于一個開放環境中，影響其黏著的因素有界面狀態、環境條件、行駛狀態等。王驍鵬等[47]建立列車輪軌接觸混合潤滑模型，研究發現在水存在的情況下，輪軌界面摩擦因數隨著運行速度的提高而顯著降低，且接觸壓力也比干態下小，這不利于車輛安全平穩運行。

通過在接觸界面進行摩擦管理，將黏著系數控制在合適的范圍，可以減少磨耗，進而延長使用壽命。ARIAS-CUEVAS等[48]使用雙盤滾動試驗機研究2種水基摩擦控制劑在干、濕接觸工況下的摩擦特性，結果表明在不同滑移率下都表現出有較好摩擦特性。LUNDBERG等[49]通過現場試驗發現水基摩擦控制劑對摩擦因數有著重要作用，但其施加量也將會導致輪軌摩擦因數變化。TOMEOKA等[50]采用雙盤試驗機評價幾種摩擦控制劑的使用性能，結果表明這幾種摩擦控制劑能夠在較寬的摩擦因數范圍內控制摩擦并通過噴灑摩擦改進劑獲得足夠的、穩定的摩擦力。GALAS等[39]通過球盤式摩擦試驗機研究了油基摩擦改進劑在輪軌界面改善附著力和減少磨損的能力，結果發現適當的施加量可以改善輪軌接觸中的附著力。盡管水基與油基摩擦改進劑都有較好摩擦特性，過度噴涂會加速車輪和鋼軌的剝離掉塊，且流淌到道床污染環境。因此，未來可以研發環境友好型的輪緣-軌距面潤滑劑與車輪踏面-軌頂面摩擦控制劑，穩定調控輪軌接觸界面的黏著特性。

2.3 輪軌磨耗

列車的高速與重載化顯著加重了輪軌材料磨損，鋼軌磨耗包括垂直、軌側和波浪磨耗[51]，車輪磨耗有踏面和輪緣磨損。當列車通過曲線路段時會造成軌側和輪緣異常磨損，不但會降低輪軌的使用壽命，也會引起列車脫軌側翻，造成嚴重安全事故。在輪軌間進行摩擦控制可以很大程度上降低輪軌磨耗。EADIE等[52]利用輪軌試驗臺探究了摩擦改進劑對輪軌磨損的影響，結果表明使用摩擦改進劑之后輪軌的磨耗顯著降低、接觸疲勞裂紋也大大減少。ALP等[53]采用銷-盤磨損試驗機研究了在車輪輪緣與軌距面間涂敷潤滑劑后的磨損變化情況，結果表明與未涂敷情況相比，應用潤滑劑后能夠獲得更小的摩擦因數、磨損率以及更少的磨損碎屑。LU等[54]使用摩擦試驗機研究了摩擦改性劑對由氧化鐵及可能的油或油脂、沙子和水形成的第三介質層的影響，結果表明使用摩擦改性劑后能夠獲得更優的摩擦因數水平，并且鋼軌材料磨耗顯著減少。SUNDH等[55]利用銷-盤試驗機探究了潤滑劑對輪緣-軌距面接觸的影響，結果表明使用潤滑劑的類型和使用量的多少對磨損率和磨損機制起決定性作用。

對輪緣和軌側接觸界面進行潤滑處理，盡量減小此處的摩擦因數,可減少輪緣和軌側的磨耗；而對軌頂面與車輪踏面進行摩擦調控管理，將其摩擦因數調控在適當大小，可減少能量損耗和材料磨損，同時減小曲線路段的作用力、軌側與輪緣的接觸壓力等。

2.4 輪軌滾動接觸疲勞

滾動接觸疲勞(RCF)是指循環應力反復施加在輪軌界面上，其表面累積塑性變形，每次作用變形量很小，但經過成千上萬次循環后，累積成一個很大的值，形成滾動接觸疲勞裂紋、剝離等損傷形式[56]?；坡室彩瞧谄鹌さ囊粋€影響因素，MAKINO等[57]通過滾動接觸疲勞試驗發現了裂紋在深度方向和朝向表面2個方向上分支，滑移率對滾動接觸疲勞特性的影響是由裂紋分叉后朝向表面擴展的應力強度因子決定。

目前在輪軌接觸界面進行摩擦管理，不僅能夠有效控制疲勞破壞，而且能夠降低輪軌磨耗，提高列車運行安全性和降低運營成本。HARDWICK等[58]試驗研究發現，將低黏度、低牽引系數的產品(如“油基”潤滑劑)應用到已經出現損傷的鋼軌上，加速裂紋擴展是可能的，只有摩擦改進劑減少了磨損，同時沒有加速表面損傷和開裂。EADIE等[52]采用輪軌試驗臺探究了摩擦控制劑對RCF的影響，結果表明使用摩擦控制劑減少了RCF裂紋的產生和輪軌材料塑性流動。STOCK等[59]通過實驗室與現場試驗研究發現，摩擦改進劑使輪軌材料塑性流動減少，且它應用于預先存在的滾動疲勞接觸裂紋時，不會導致裂紋擴展的加速。FLETCHER和BEYNON[60]使用滾-滑試驗機評估了輪軌潤滑劑的摩擦性能，結果表明與未使用潤滑的情況相比,所有潤滑劑都能降低輪軌的磨損，而使用固體潤滑劑是很有效的潤滑措施，且不會加深鋼軌的滾動疲勞損傷。張念等人[61]通過現場測試研究表明，對重載線路軌面進行摩擦管理能夠保護鋼軌、抑制疲勞裂紋的萌生和擴張。宋靖東等[62]采用MMS-2A試驗機探究了固體潤滑劑對輪軌損傷行為的作用，結果表明固體潤滑劑是通過抑制疲勞裂紋的擴展長度來有效控制輪軌疲勞裂紋的擴展行為。固體潤滑劑對輪軌滾動接觸疲勞有著緩解和控制作用，而液體類潤滑劑易在已萌生裂紋面形成“油楔效應”而加劇輪軌材料的疲勞損傷，因此在選擇時應在不影響輪軌間摩擦因數的前提下來降低疲勞損傷。

2.5 輪軌振動與噪聲

列車的高速和重載導致輪軌振動與噪聲更加劇烈。輪軌接觸界面本身存在一個粗糙度，當相互作用時，粗糙度不僅提供輪軌相互運動所需要的摩擦因數，同時會導致本身的彈性振動，通過鋼軌、扣件傳遞到軌枕和道床上產生噪聲[63]。

EADIE和 SANTORO[64]通過實驗研究發現，軌頂嘯叫噪聲主要集中在1 000～5 000 Hz范圍內，輪緣噪聲主要表現在5 000～10 000 Hz范圍內的頻譜特征，并且在接觸界面進行全面摩擦管理能有效減少這2種噪聲源。LIU和MEEHAN[65]的研究表明，摩擦改進劑能夠消除或大大降低蠕滑特性曲線的負斜率，但在大的滾動速度和迎角下，尖叫聲壓級仍然相當高，聲壓級伴隨迎角和速度的提高而增高。EADIE等[66]通過現場試驗研究發現，通過摩擦管理將摩擦因數調至0.35左右為最佳，可以最大程度地減少噪聲。于可輝等[67]采用MMS-2A摩擦試驗機對水和潤滑劑作用下的振動噪聲進行實驗研究，結果發現潤滑劑對降低輪軌噪聲與振動作用明顯。CURLEY等[68]在一條曲線路段上進行為期7個月的摩擦管理技術綜合試驗，評價了各種軌頂摩擦改進劑和軌距面潤滑產品的摩擦性能，結果表明對輪軌進行摩擦管理能大大降低曲線路段區域上嚴重的輪軌噪聲。TOMEOKA等[50]通過雙盤試驗機對幾種摩擦改進劑的性能進行了基本測試，結果發現摩擦改進劑對于減小輪軌噪聲非常有效。蠕滑率與摩擦力關系(見圖2)中的“負摩擦”對輪軌噪聲與波磨的產生密切相關，因此通過對輪軌接觸實施摩擦管理，將其蠕滑特性曲線中的“負摩擦”轉變為“正摩擦”，能夠抑制輪軌噪聲的產生[69]。全面摩擦管理對減少輪軌振動和噪聲效果顯著，但降低它們的同時應著重考慮軌頂與車輪踏面和軌距角與輪緣之間的摩擦因數，滿足列車正常行駛與制動、降低磨耗和減少滾動接觸疲勞損傷等條件。

3 總結與展望

在輪軌接觸界面進行摩擦管理對整個軌道交通來說至關重要，將輪緣-軌距面接觸間的摩擦因數控制在較低水平，將車輪踏面-軌頂面間的摩擦因數控制在中等水平，使輪軌磨損率大大減小、減緩輪軌接觸疲勞損傷、降低輪軌振動和抑制噪聲，同時提高車輛行駛的穩定性、乘坐的舒適性，增加各部件的服役壽命及減少資源浪費。根據目前的研究狀況來看，為保障輪軌接觸界面有良好的黏著狀態，未來可以從以下幾個方面對輪軌界面全面摩擦管理進行深入研究：

(1)針對不同應用環境和接觸部位，研發合理的摩擦控制材料，極力克服實施摩擦管理過程中對輪軌的磨損、環境污染及使用局限性等問題。

(2)探究車輪踏面-軌頂面和輪緣-軌距面摩擦控制方式，把摩擦控制材料精確噴涂到接觸界面成為全面摩擦管理的關鍵，嚴格控制摩擦材料噴涂量使兩接觸面不相互干擾，優化改進輪軌接觸界面摩擦管理的最佳應用參數。

(3)研發環境友好型的輪緣-軌距面潤滑劑與車輪踏面-軌頂面摩擦控制劑，穩定調控輪軌接觸界面的黏著特性。此外，潤滑劑與黏著控制劑的開發和研究需要考慮鐵氧化物的影響。