自2014年国务院发布《国家新型城镇化规划（2014-2020年）》以来,我国城市轨道交通进入了快速发展期,截至2021年7月底,内陆累计已有48个城市建成城市轨道交通,运行线路246条,总里程已超过8×10~3km,基本连通市内各个重要交通枢纽,成为城市发展的主动脉。其中为提高换乘的便捷性,缓解主线压力,一些O形、C形以及U形线路应用于轨道设计,其主要特征为小半径曲线多,车辆多为单向循环运行,导致车轮磨耗量大,镟修频繁,极大增加运营成本,缩短车轮的使用寿命,并且导致轨道振动加剧,影响轨道部件的使用寿命,因此需要对环线单向运行的地铁车辆的车轮磨耗特征以及磨耗对车辆-轨道-隧道系统振动的影响进行研究。首先针对某地铁环形轨道的结构特点,建立了1:1的环形轨道全线路38 km模型,通过车辆-轨道动力学理论以及磨耗预测理论模型Archard,计算列车5×10~4km、1×10~5km、1.5×10~5km、2×10~5km运行里程下,车轮的磨耗特点及其规律,研究结果表明,列车曲线外侧车轮（即高轨侧）偏磨非常严重,随着运行里程的增加,车轮踏面和轮缘的磨耗量逐渐增大且外侧车轮的磨耗量明显比内侧车轮（即低轨侧）的磨耗量高很多,外侧车轮踏面磨耗量约为内侧车轮的2倍,外侧轮轮缘的磨耗量约为内侧轮轮缘的3倍,磨耗前后轮轨接触几何关系有明显差异。其次,基于车辆-轨道动力相互作用理论,建立了考虑小半径曲线、柔性钢轨的地铁-轨道动力学模型,对比分析环形线路磨耗后的车轮对车辆系统动力学的影响。通常曲线占比较大的线路主要为轮缘磨耗,它使轮轨匹配的等效锥度变小,后果是直线上出现低锥度晃车现象,直线占比较大的线路主要为踏面磨耗,使轮轨匹配的等效锥度增大,后果是降低临界速度。无论哪种磨耗,发展到一定程度都会使车体振动加速度、轮轨间相互作用力、脱轨系数、轮重减载率以及轮对振动加速度等明显增大,均会导致通过曲线时导向轮对外侧车轮的垂向力、横向力、脱轨系数等安全性指标恶化。环线单向运行地铁车辆的结果表明,车轮磨耗量对车辆的平稳运行和钢轨振动有明显影响。最后,基于有限元和多体动力学相结合的方法,建立车辆-轨道-隧道-土体耦合动力学模型,研究1×10~5km环线磨耗后的车轮对环境振动的影响。研究发现,车轮环线磨耗后使得曲线段轨道的振动明显高于直线段轨道,在直线段1×10~5km车轮磨耗对轮轨间相互作用力以及安全性系数影响较小,而环线磨耗后外侧钢轨的垂向振动加速度为标准踏面的10多倍,并且1×10~5km磨耗后的车轮导致隧道壁与地面垂向与横向振动加速度明显增大。