轮轨关系问题一直是城市轨道交通的重要研究课题,伴随着我国地铁建设的大量开展,地铁线路轮轨的磨耗问题将会更加严重,其中地铁直线段线路长度占地铁总线路长度很大比例,车轮踏面与钢轨轨顶处的型面配合情况将决定轮轨的磨耗速度。地铁车辆高速行驶时在某些直线地段上车辆的平稳性能较差,极大的影响了乘客乘车的舒适性。良好的轮轨型面匹配不仅可以减少轮轨磨耗、提高车辆运行平稳性,同时可以减低城市轨道交通的运行成本,提高地铁的运营效益。本文以北京六号线地铁车辆和某段直线线路作为研究对象,通过对现场实测获得了大量不同磨耗程度的轮轨型面,并挑选出具有代表性的磨耗状态型面。对标准/磨耗轮轨型面进行交叉匹配并建立了四组轮轨接触三维有限元模型,计算分析了空载、定员和满员的地铁车辆在不同轮对横移量下的轮轨接触斑和最大轮轨等效应力。利用动力学软件SIMPACK分别对四组轮轨型面匹配下,不同载员和不同速度时地铁车辆直线段运行时的临界速度、轮轨作用力、车辆平稳性与舒适度和轮轨磨耗功率等动力学性能进行分析。根据轮轨接触情况和动力学性能的分析对地铁直线段钢轨型面进行优化,分别用标准/磨耗车轮型面与优化后钢轨型面进行匹配,计算并分析了车轮与优化后钢轨的接触情况和车辆动力学性能。结果表明:优化后轨顶和钢轨侧面的接触情况得到有效改善,优化钢轨型面后车辆的临界速度、横向平稳性和舒适性提高,轮轨横向力和磨耗功率均有所降低。为地铁直线段轮轨的减磨、提高车辆运行平稳性和钢轨型面优化提供一定的理论依据。