磨耗是影响我国高速列车安全平稳运营和服役成本的主要问题之一,车轮磨耗会降低车辆的动力学性能,影响列车的乘坐舒适性。本学位论文针对我国实际运营的CRH1型动车组在更换车轮型面后出现的严重轮缘磨耗问题,研究车轮型面的优化设计,以达到改善轮轨匹配性能,减小轮缘和钢轨磨耗,从而延长车轮镟修里程,降低列车运营成本的目的。本学位论文的主要工作如下：1、基于车辆系统动力学理论,采用SIMPACK软件建立了CRH1型动车组车辆系统动力学仿真模型,通过给出车辆系统动力学性能指标和评价标准,对所建动力学模型进行了正确性验证,为后续研究奠定了基础。2、针对跟踪测试CRH1型动车组车轮磨耗数据所发现的更换型面后其在运营中存在的严重轮缘磨耗问题,采用基于Kalker三维弹性体非赫兹接触理论编制的CONTACT程序,研究分析了CRH1型动车组先后使用的LMA和LMD两种车轮型面的接触性能,并计算了车辆的动力学性能,找出了造成轮缘磨耗的主要因素,为型面优化设计提供了重要依据。3、研究了面向轮缘磨耗控制的CRH1型动车组车轮型面多目标优化方法。借助于MATLAB建立了优化模型。在优化模型中,以反映轮对通过小半径曲线性能的横向力和冲角,以及反映直线运行性能的车体横向振动加速度作为目标函数,以车轮型面几何限制和安全性等动力学性能指标作为约束函数。对于优化模型的求解,提出了一种改进的粒子群算法,通过动态调整加速因子提高了收敛速度,并通过建立车轮型面曲线库来避免求解过程中不规则车轮型面的出现。优化结果表明：优化型面降低了车辆通过小半径曲线时的轮对横移量、轮轨冲角和轮轨横向力,有效减少了轮缘的磨损；提高了车辆直线运行临界速度和轮对对中性能。优化型面在增强车辆小半径曲线通过能力,从而减小轮缘磨耗的同时,保证了车辆的直线与大半径曲线运行性能。