轮轨之间的磨耗一直是铁路工业难以解决的问题,人们采用各种方法和措施来降低其发展,如研发轮轨新材料、优化轮轨型面匹配以减小轮轨接触应力和改善轨道和车辆结构以减少轮轨之间的动力作用等。随着高速、重载铁路的深入发展,轮轨相互作用愈加剧烈,车轮和钢轨间的磨耗也越来越严重,它不仅大大增加了铁路运输成本,而且还直接危害行车的安全。因此,开展车轮磨耗的研究具有很重要的理论意义和工程应用背景。本论文主要开展了以下几方面的工作:(1)首先对国内外车轮磨耗的研究历史和现状进行了详细论述,明确了车轮磨耗研究的意义和目的。(2)建立了较为完善的车轮磨耗理论计算模型并发展了相应的数值程序。模型中包含了车辆轨道垂向横向耦合动力学模型、改进的三维非Hertz滚动接触理论模型、Archard材料磨损模型。(3)基于车轮滚过一个接触斑长度过程中信息的变化,发展了两种车轮累计磨耗叠加计算方法,其中一个方法假定车轮滚过一个接触斑长度时,接触斑信息不变,因而只计算一个步长即可得到车轮轮周的磨耗量,其计算量小;另一个方法需要计算一个接触斑长度才能得到轮周的磨耗,其计算量大,但所得结果更加精确。(4)累计磨耗计算过程中分别采用了5点三次平滑(K5)、三次样条平滑(Spline)和超光平滑(Super)三种方法平滑数据,分析了它们对车轮磨耗计算结果的影响,发现超光平滑(Super)比前两种方法更可靠。(5)分析了小曲线上车轮的磨耗情况及其踏面的演化规律,数据结果表明,每个转向架前轮对磨耗比后轮对严重,外轨上的车轮比内轨上的车轮磨耗严重,这种趋势与现场情况相吻合。(6)分析了轴重、速度、硬度、结构参数等对车轮磨耗的影响。发现一系悬挂刚度对车轮磨耗影响较大,一系悬挂刚度相同时,车轮磨耗随着轴重的增加而增大;直线上车轮磨耗随运行速度的增加而增大,曲线上当车速越接近平衡速度时磨耗越小,反之则越大;车轮的磨耗量随硬度的增大而减小。