随着我国十几年来对高速铁路的鼎力发展,目前已形成世界上最大规模及最高运营速度的高速铁路网。轮轨关系作为车辆系统和轨道系统的连接纽带。随着列车速度的提高和大规模的投入运营,轮轨间的相互作用增强,轮轨磨耗问题变得更加突出。车轮型面磨耗会导致轮轨间的接触状态、振动特性等将受到影响,恶化轮轨接触匹配特性。进而关系到高速列车的运行品质。由于列车、轨道、桥梁系统的相互耦合作用,车轮型面磨耗势必也会对轨下结构的振动特性造成一定程度影响。本文依据国产某城际动车组动力学参数并基于固定界面模态综合法、柔性轮对理论接触及列车—轨道—桥梁大系统动力学方程,联立多体动力学软件UM和有限元分析软件ANSYS建立相应的列车动力学模型,建立列车—轨道—桥梁大系统刚柔耦合振动动力学仿真模型。系统研究高速列车型面磨耗对轮轨接触振动特性及轨道、桥梁振动特性,主要工作及其创新之处如下:(1)考虑轮对柔性的高速列车系统动力学模型:通过固定界面模态综合法建立柔性轮对子模型,建立柔性轮对下的列车多体动力学模型。(2)车轮磨耗规律研究:建立Archard车轮磨耗预测计算模型,设置相应的线路和速度工况,联合车辆动力学模型和轮轨接触分析模块,模拟列车在不同运营里程下车轮型面的磨耗变化。(3)车轮磨耗对轮轨接触振动特性研究:探究车轮磨耗后的型面对车辆的动力学性能影响,包括轮轨力、车辆振动特性及磨耗功率。轮轨接触斑面积、接触点分布等特性的变化规律。(4)车轮磨耗对轨道、桥梁振动特性研究:重点分析车轮不同里程下的磨耗型面对轨道、桥梁振动特性的影响,研究结果表明车轮型面磨耗对轨道、桥梁系统影响明显,且横向方向的影响要大于垂向方向。轨道板、桥梁梁体、桥墩结构横向振动位移和加速度指标随着车轮型面磨耗增加,逐渐增大。并且车轮型面磨耗会对轨道、桥梁整体结构主频发生偏移,幅值异常,对中高阶段的频率影响更多。建议轨道、桥梁结构设计过程中以及车线桥耦合动力学分析中,需要考虑轮轨型面发生变化后的影响,减小轮轨型面变化对轨道、桥梁结构造成的影响。(5)车轮磨耗对道岔振动特性研究:道岔是轨道线路的薄弱环节之一,以侧向通过18号道岔为对象分析车轮磨耗对轮岔作用的影响。高速道岔型面设计过程中,除衡量新轮情况下轮岔匹配的各项动力学指标关系是否合理,还需考虑与不同磨耗阶段车轮型面匹配的特性,从而优化尖轨、心轨等关键部位设计,提供列车通过道岔区间的动力学性能。