随着铁路运输需求的日益上升,增加货车轴重已经成为国内外铁路运输组织提高列车牵引重量的一种有效途径。然而轴重的增加势必导致轮轨动力作用加剧,传统重载铁路设计体系将不能完全适应大轴重运输的安全性和经济性要求。目前,各国都在积极推进大轴重重载铁路的研究工作,少数国家如澳大利亚已率先开行40 t轴重重载列车,我国已在30 t轴重重载铁路技术方面积累了丰富经验,尚缺乏35 t至40 t轴重重载铁路的技术储备。因此,开展40 t轴重重载铁路设计研究具有显著的现实意义。本文旨在从提高运行安全性、减缓轮轨磨耗和疲劳损伤的角度,深入研究适用于40 t轴重重载铁路的平纵断面关键参数,提出各参数的合理取值建议,以期为40 t轴重铁路平纵断面参数设计提供技术支撑。本文根据国内外实践经验和相关规范分析了各平纵断面参数的设计原则和取值范围,阐述了40 t轴重货车和车钩缓冲装置的结构特征,基于多体系统动力学软件UM建立了40 t轴重四编组列车计算模型,并选取了用于评估轮轨动力性能的安全性、轮轨磨耗和疲劳损伤指标。运用建立的四编组列车模型,研究了不同曲线半径、未平衡超高条件下40 t轴重货车在圆曲线段上的运行安全性、轮轨磨耗及疲劳损伤等指标的变化规律;考察了40t轴重货车在不同长度的缓和曲线段上的动态响应,特别是缓圆点、圆缓点的磨耗和损伤性能差异;探究了夹直线长度、竖曲线半径、夹坡段长度变化对轮轨动力作用、行车安全的影响,并结合避免振动叠加的设计要求,分析了夹直线、夹坡段长度的合理取值。另外,在各平纵断面参数的安全性评估中,还考虑了不同纵向压钩力的影响。研究结果表明,随着曲线半径的增加,轮轨动力作用随之降低,各安全性指标、轮轨磨耗及疲劳损伤均呈减缓趋势;设置适当的欠超高,既能减小轮轨间作用力,提高列车运行安全性,又能提高轮对导向能力,减缓轮轨磨耗和疲劳损伤;较短的缓和曲线长度会导致安全性指标、轮轨磨耗和疲劳损伤显著增大,恶化货车运行性能;不同半径的竖曲线主要影响货车的垂向性能,在竖曲线半径由1000 m增加至3000 m的过程中轮轨垂向增、减载(对应凹、凸型竖曲线)幅度及车体垂向加速度显著降低;合适的夹直线、夹坡段长度能较大幅度衰减货车振动响应,有效提高货车运行安全性能。最小圆曲线半径、竖曲线半径,最短夹直线长度、夹坡段长度以及超高顺坡率的取值建议分别为1200 m、10000 m、50 m、25 m、1.5‰～1.6‰。