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一种列车车轮踏面制动模拟试验装置，包括上、下试样运动系统和踏面制动系统，下试样运动系统连接有主轴，主轴用于安装车轮试样，上试样运动系统连接有副轴，副轴用于安装钢轨试样；踏面制动系统包括托板和加载机构，托板上连接有位于主轴下方的二维力传感器，二维力传感器上设有闸瓦片，二维力传感器记录当旋转的车轮试样与闸瓦片接触时的垂直压力和水平摩擦力的力数值。本发明可实现列车踏面制动时滑动接触模拟试验，并且滚动模拟试验和滑动接触模拟试验可同步进行，用来模拟列车踏面制动时的热机耦合工况，更贴近实际列车在运行时施加踏面制动的情形，真实还原了实际列车的车轮、钢轨、闸瓦片三者之间的相互作用及影响，以便分析列车踏面接触部位的损伤情况。