高速铁路是国家交通发展战略的重大需求,也是我国目前解决铁路客运紧张的重要举措,但也对高速列车的运行性能提出了更高的要求。随着我国高速铁路运营里程的不断增加以及高速列车运行的愈发密集,轮轨磨耗以及各种动力学问题开始逐渐暴露。轮轨磨耗不但影响车辆的运行品质,同时由于车轮镟修和钢轨维护费用的逐渐提升,还严重影响车辆的运营经济性。因此,为实现高速列车以高品质、高经济性进行运营,论文将轮轨磨耗与车辆运行稳定性、平稳性和安全性相结合对高速列车运行性能和轮轨磨耗进行评估,基于刚柔耦合方法建立高速列车的人体-车体耦合多体动力学模型,搭建了轮轨磨耗仿真分析平台,由此探明了车轮型面和车辆悬挂参数变化对高速列车运行性能的影响,分析了两类现有高速列车的运行性能及车轮磨耗随运营里程的演变,研究了车轮多边形磨耗和钢轨打磨对车辆运行性能的影响,并探讨了小半径曲线情况下的轨道参数设置,相关成果对于我国高速列车结构参数设计以及线路养护具有重要的理论意义和应用前景。论文基于刚柔耦合方法,以高速列车为研究对象,建立了引入车体振型的刚柔耦合动力学模型。针对各国及标准制定机构对车辆运行性能提出的评定方法进行总结分析,指出现有车辆运行平稳性评判方法的局限性,并基于此建立了人体-车体耦合多体动力学模型。通过与实测数据进行对比,验证了该模型能更好的反映乘客的乘坐品质,由此提出使用人体头部位置的振动加速度及平稳性指标对车辆运行平稳性进行评估。针对常用轮轨接触理论和磨耗模型进行了总结。在对不同磨耗模型进行梳理的基础上,结合轮轨接触理论和建立的车辆动力学模型,搭建了能实现自动迭代的轮轨磨耗分析平台,并基于CRH380B型动车组的预测结果与实测结果进行对比,验证了轮轨磨耗分析平台的可靠性。在两类动车组车辆CRH380A和CRH380B(下文称为A类动车组和B类动车组)在现有悬挂参数和车轮型面的基础上,对车辆的运行性能和车轮磨耗随运营里程增加的演变过程进行研究,对比分析了运营25×10~4km里程内的运行性能和车轮磨耗。研究结果表明,在新轮条件下,A类动车组运行稳定性、平稳性和车轮磨耗性能均优于B类动车组,但A类动车组受车轮磨耗的影响较大,造成其运行性能随运营里程的增加急剧下降。对比车轮磨耗状态显示,B类动车组车辆车轮磨耗主要表现为磨耗范围较宽但磨耗深度较小,车轮踏面磨耗较为均匀;而A类动车组则表现为磨耗范围较窄但磨耗深度较大,造成凹槽磨耗较为明显。基于建立的人体-车体耦合动力学模型以及搭建的轮轨磨耗分析平台,针对我国大量运用的两类动车组车辆在采用不同车轮型面情况下,轴箱定位刚度和抗蛇行减振器特性发生变化时对高速列车运行性能和车轮磨耗的影响进行研究,提出采用不同型面车轮的车辆为提升某项运行性能时的悬挂参数选择。对于使用LM_A踏面车轮的车辆,为得到最佳的运行稳定性和平稳性,应选用小刚度轴箱定位装置搭配小定位刚度大阻尼特性抗蛇行减振器;为得到最佳的运行安全性,应选用小刚度轴箱定位装置搭配大定位刚度小阻尼特性抗蛇行减振器;为得到最佳的车轮磨耗性能,应选用大刚度轴箱定位装置搭配大定位刚度小阻尼特性抗蛇行减振器。对于使用LM_B踏面车轮的车辆,为得到最佳的运行稳定性,应选用大刚度轴箱定位装置搭配大定位刚度大阻尼特性抗蛇行减振器;为得到最佳的运行平稳性,应选用小刚度轴箱定位装置搭配小定位刚度大阻尼特性抗蛇行减振器;为得到最佳的运行安全性,应选用小刚度轴箱定位装置搭配大定位刚度小阻尼特性抗蛇行减振器;为得到最佳的车轮磨耗性能,应选用小刚度轴箱定位装置搭配小定位刚度小阻尼特性抗蛇行减振器。针对高速列车运营过程中出现的车轮多边形磨耗问题,总结了可能导致车轮多边形磨耗的原因,统计了高速列车车轮多边形磨耗特征,并对其造成的影响进行了分析。车轮在发生多边形磨耗后对轴箱和轮对的影响较大,尤其在高速运行过程中,磨耗波深的增加以及由于车轮多边形磨耗引起的振动频率和轨枕垂向振动频率接近时,轴箱和轮对受到的冲击将急剧增大,并会带来更为严重的车轮踏面磨耗。通过钢轨打磨工作以解决钢轨磨耗导致的车辆异常振动问题,根据跟踪测试结果,钢轨打磨后车辆整体运行性能较打磨前有明显提升。最后,根据武广线特征和实际情况估计了打磨周期。针对动车所站内和进出站区段小半径曲线钢轨出现的严重侧磨现象,基于车辆曲线通过性能和钢轨磨耗对不同半径曲线的轨道参数设置进行优化分析。通过对外侧钢轨抹油降低其轮轨摩擦系数、轨距适当加宽以及采用内外侧钢轨不对称轨底坡设置的方式均可以有效的降低小半径曲线的侧磨现象。基于优化后的曲线轨道参数对线路进行改造,对比轨道参数优化前后的磨耗情况可见,改造后的曲线外侧轨道磨耗量减小超过50%,磨耗面积下降40%以上,有效的改善了外侧轨道的侧磨现象和内侧钢轨表面的波磨现象。