一、引言

高速列车在运行中，轮轨之间的垂向与横向接触力直接影响轨道磨损、脱轨风险与乘坐舒适性。通过力学计量手段实现接触力的实时、动态测量，是评估线路状态、优化车辆设计、保障运营安全的核心技术。

二、动态测量的基本原理

在钢轨底部或轨腰安装应变式或光纤光栅力传感器，结合轮载识别算法，通过测量钢轨局部变形反推车轮通过时的瞬时力值，并分离垂向力（P）、横向力（Q）、冲角（Q/P比值）等参数。

三、核心技术与系统组成

高动态响应力传感器阵列
频响≥2 kHz，量程覆盖5–250 kN。

抗电磁干扰数据采集系统
适应高铁强电磁环境，支持长距离光纤传输。

轮轴识别与信号解耦算法
利用时间序列与轴距信息匹配每一轮对。

安全阈值预警与趋势分析平台
实时判断Q/P是否超限（如>0.8），提示脱轨风险。

四、典型应用场景

新线开通前动态验收
验证轨道平顺性与扣件紧固状态。

道岔区受力特性研究
分析侧向冲击对结构疲劳的影响。

车辆悬挂系统优化验证
比较不同减振方案对轮轨力的抑制效果。

极端天气后线路状态评估
如冻胀、高温变形后的接触力变化。

五、挑战与未来发展趋势

挑战：

传感器安装影响轨道结构强度；

长期服役中零点漂移与耐久性问题；

多车连续通过时信号重叠。

未来方向：

发展无侵入式声学/振动反演技术；

推进基于数字孪生的轮轨力虚拟传感模型；

建立高速铁路轮轨力计量标准与测试规程；

实现从点测到全线连续监测的升级。