高速列车，“上有弓网接触，下有铁轨摩擦”，这二大问题应该是很关键的技术活。作为干CAE这行的，能为高速列车做些什么，当然是件很充满自豪感的事情。虽说外行凭想象，内行靠理论，渐渐也知道了些自主CAE理论“辛”在高铁发展中的应用和作用，蛮鼓舞人心的。

    传统的轮轨系统相互作用至今仍无法精确分析和模拟，以至于车轮脱轨时有发生，钢轨的波浪型磨耗和滚动接触疲劳等问题百年不解。既然被称为“百年不解”，当然轮轨磨耗问题就成了铁路工程中十分复杂而又迫切需要解决的问题，其解决与否直接影响到铁路的快速发展。

关于轮轨磨耗问题的研究，在1997年出版的《参变量变分原理及其在工程中的应用》一书，有较全面和详尽的理论论述，而《机车与柴油机弹塑性接触分析》一书则对其应用做了大量的分析研究。这些都为高速铁路的设计分析提供了自主的设计原则和经验，能区别国外知识和技术的领先水平和能力，“辛”就是一颗跳动的中国心。

2006年，在“CAE技术公共服务平台”的自主技术推广应用时，针对上海地铁三号线车轮沟槽问题，与大连交通大学交通运输工程学院合作，采用基于参变量变分原理的有限元参数二次规划法，并结合多重子结构技术分析求解轮轨三维弹性接触问题，按照轮对、钢轨、辙叉和闸瓦的实际几何关系建立真正的三维模型，完全避免了传统的解析或半解析法中的Hertz假设和弹性半空间假设，对于沟槽磨耗的机理进行了全面、精细地计算分析，计算规模相当庞大，得到了大量的计算结果。

据调查，北京、南京及上海等地铁车辆（尤其拖车）车轮踏面都曾发生沟槽磨耗。上海地铁三号线车辆车轮踏面磨耗后车轮踏面呈两段沟槽形状，而闸瓦相应的呈两段凸起形状。现场运用发现，磨耗后的车轮与闸瓦，若不及时对车轮进行旋修，沟槽会越磨越深。只有从问题产生的机理出发才能从根本上解决这一问题。而且由于这一问题的普遍性，也是未来城市轨道车辆的研发、制造必须解决的问题。

沟槽磨耗是一个涉及到多个学科的复杂问题，深入的工作是将数值计算与试验研究有机地结合起来，对制动过程中闸瓦与车轮的热机械耦合特性进行详细分析，找出沟槽磨耗过程中的控制因素。

对于上海地铁三号线车辆拖车比动车磨耗严重的情况，基于参变量变分原理的应用，只是小试牛刀，还需要研究整车的制动力分配情况，调整制动力分配比例以减缓拖车的沟槽磨耗。通过试验改善制动机的结构性能，包括改变闸瓦形状，观察对沟槽磨耗的影响。

地铁与高铁的速度不同，如能将“传统的轮轨系统相互作用至今仍无法精确分析和模拟”的问题得到解决，则“百年不解”的“钢轨的波浪型磨耗和滚动接触疲劳等问题”，就有类似的解决之道。况且地铁的重要贡献，依然不可小觑。

（这里摘抄的是项目报告的部分内容，插图为大连交通大学张军博士汇报时的照片）

“是中国政府的战略决策、是“开放”、是“创新”成就了中国高速列车的跨越式发展，是“协同创新”使高速列车技术在中国得以可持续发展。”中国的科技人员将“为我国高速列车相关技术与装备具备可持续发展能力提供核心与关键技术保障，为高速铁路成为最安全的大容量运输方式奠定核心技术和装备基础。”[曹健林.中国高速列车科技创新的回顾与展望[R].http://www.stdaily.com/stdaily/content/2012-05/30/content_475513.htm.]

核心技术可以理解为关键技术的核心要素。关键技术难以用钱买到，是因为这是市场竞争的核心要素，任何一个国家或企业都不会轻易拱手让人。要转变经济发展方式、调整优化产业结构，核心技术的应用很重要，核心技术的推广应用更重要。单个的技术问题可以用技术去解决，而技术的推广应用，可以产生更大的价值和更大的影响，则需要用更宽泛的环境支撑其发展和生成。

参变量变分在沟槽磨耗分析中小试牛刀，这是中国“辛”的一部分，共同为高铁建设添砖加瓦。