轻量化是高速动车组转向架的发展趋势,相比于常规的轴箱外置转向架,轴箱内置能够大大降低转向架质量。由于轴箱悬挂位置的不同,导致两种轴箱布置形式转向架的轮对在一系悬挂力作用下表现出的轮轨接触特性和振动响应势必存在差异。同时伴随着车辆高速化和轻量化的发展,轮轨激振频率与轮对某一自振频率重叠时造成的系统共振问题,对车辆动力学性能的影响愈发恶劣。顾在探究轴箱布置方式对车辆的动力学性能影响时,考虑轮对的柔性已不容忽视。本文以新型轻量化高速动车组为研究对象,通过轮轨接触有限元模型和柔性轮对车辆动力学模型,探究了不同轴箱布置方式下轮轨接触特性、轮对柔性的影响及车辆—轨道耦合系统的动力学响应。首先,建立了5种轴箱布置位置下轮轨接触有限元模型,研究了在多种影响因素下的轮轨接触特性差异。结果表明,轴重小于17t时,轮轨Mises应力和轮轨剪切应力与轴箱横向跨距的变化成反比关系。轴重超过17t后两种应力则是与轴箱横向跨距的变化成正比关系。内置轴箱结构更适合应用于轴重较大的车辆。其次,基于刚柔耦合动力学理论,建立了考虑轮对柔性的高速动车组整车动力学模型,并将其与多刚体模型进行了对比研究。通过轮对弹性特征分析,结果显示,增大轴箱横向跨距会降低轮对的自由和约束振动模态频率。在此基础上计算分析了轮对分别考虑为柔性和刚性时的轴箱内置和轴箱外置车辆与无质量轨道、惯性质量轨道以及柔性轨道耦合时的轮对振动响应差异。最后,对采用轻量化转向架的高速动车组开展了车辆动力学计算,研究结果表明,增大轴箱横向跨距可在一定程度上提高车辆稳定性;而当车辆通过小半径曲线时,增大轴箱横向跨距提高了轮轨垂向力、轮轴横向力、脱轨系数、轮重减载率、车体平稳性指标和磨耗功率等指标,降低了车辆小半径曲线通过性和平稳性,增大了轮轨磨耗。本研究综合了有限元理论与刚柔耦合动力学理论的研究方法,对不同轴箱布置方式的轻量化高速动车组的轮轨静态接触特性与整车动力学性能开展了大量研究工作,得到了采用轴箱外置结构转向架在轮轨静态接触特性上略优于内置轴箱的结构;但从动力学角度来分析,轴箱内置结构大大降低了转向架质量,提高了其小半径曲线的通过性能,有效减轻了磨耗等相关结果,以期为高速动车组的轻量化设计起到一定的工程借鉴。