中国高速铁路在近15年呈现了快速的增长,但是随着高速铁路网线的愈发密集,其巨大时间优势令中小城市能够更快沟通附近的中心城市,也因此这些中小城市在高速铁路车站附近规划修建了密集的以公共交通为导向的物业开发（TOD）,这都意味着高速铁路引起的噪声污染覆盖的面积更广,影响的人群更多。此外,更高速（400 km/h）轮轨形式高速铁路的研发也提上了日程,更高的速度意味着更剧烈的轮轨相互作用和更大的轨道交通噪声,因此噪声控制也是400 km/h高速铁路的研发重点。在此背景下,高速铁路引起的环境噪声问题也正被愈发重视并亟待深化研究。目前的高速板式轨道铁路车外声源识别表明在列车通过的过程中,转向架区域噪声的贡献量最大,因此要控制高铁环境噪声,必须先控制转向架区域噪声,转向架区域噪声主要由两部分组成:一是轮对和轨道结构振动所辐射的轮轨滚动噪声,二是转向架在空气中高速移动所产生的气动噪声。已有研究表明,在低速条件下,轮轨滚动噪声是最主要的,然而在350 km/h或更高的条件下,两者中哪个更重要,目前还不是十分清楚,这给高速铁路噪声的控制带来很大困难。为了得到两者的贡献量化值,一个思路便是对轮轨滚动噪声建立预测模型进行预测,将测试值减去轮轨滚动噪声的预测值便可以得到两者的贡献。这种思路给预测模型的准确性提出了很高的要求。因此,有必要建立一个针对高速铁路的准确预测模型,这个模型能够考虑一些曾经被简化的模型假设,以提高其预测精度。本文针对高速铁路板式轨道的特点,分别对以下几个子系统模型开展建模工作:（1）结合有限元方法、虚功原理和第二类拉格朗日方法,在柱状坐标系中得到了旋转体受固定荷载作用下的振动微分方程,该方程包含旋转体作为刚体的六个自由度（包括垂、横、纵向的平动,和侧滚、摇头及旋转）和有限元节点弹性振动响应这些未知变量,同时基于动量、角动量定理及傅里叶级数方法（针对轮对这类轴对称体）,最终可以使轮对振动在环向进行离散并解耦,联立构成一组正定的代数方程组,求解得到旋转轮对的振动响应,然后采用轴对称边界元方法建立轮对的声辐射模型,最终构建高速旋转轮对的声振模型。（2）针对轨道周期离散支撑的特点,采用傅里叶级数方法在频率域中推导了轨道结构的振动表达式,在得到振动响应的基础上,采用2.5维边界元方法推导了钢轨和轨道板的声辐射贡献,该预测模型在结构上包含扣件、轨道板两个离散支撑结构及无限长的铁木辛柯梁钢轨,模型考虑轨道在横、垂方向及固定坐标系（车外固定场点）、移动坐标系（跟随车辆移动的场点）下的振动响应,最终构建针对车外环境噪声及随车噪声的高速轨道声振模型。（3）采用“移动粗糙度”和“移动质量”轮轨相互作用求解方法,将高速旋转轮对的振动模型和高速铁路振动模型得到的轮对和轨道在轮轨接触点的导纳作为输入,同时考虑轮轨间垂横向的耦合、左右轮轨粗糙度的非相干性及前后轮轨粗糙度的非相干性,构建了轮轨高频相互作用预测模型。在充分验证子系统模型的基础上,将轮轨高频相互作用预测模型得到的预测结果输入到已建立的轮对和轨道的声振模型中,考虑轮轨滚动噪声声源相对于车外环境敏感点的高速移动,最终构建完整的高速铁路轮轨噪声预测模型。基于这些模型,对板式高速铁路噪声产生机理及影响因素开展以下研究:（1）基于旋转轮对的声振模型,研究旋转对轮对固有频率和共振频率的影响及其中的物理机理,对比自由轮对、约束车轮和自由车轮在声辐射特性上的差异,讨论轮对上部悬挂部件和左右轮轨激励方式对轮对振动声辐射特性的影响。（2）基于高速轨道的声振模型,研究了高速轨道的导纳、振动传播波及衰减率的特性,讨论了轨道板柔度、扣件刚度对轨道振动特性的影响,对比了传统的钢轨辐射声功率简化公式,分析了差异产生的原因并讨论了钢轨和轨道板间距离对钢轨声辐射特性的影响。（3）基于轮轨高频相互作用预测模型和轮轨噪声预测模型研究了一系列复杂模型假设（如轮对高速旋转、轮轨间的垂横向耦合和多轮对在轨道上的耦合等）和运行工况（车轮磨耗、轨距、钢轨和轨道板的距离、环境温度）的影响。此外,本文将中国高速铁路车外环境噪声综合测试得到的实测结果和本文所建模型得到的滚动噪声预测结果进行了比对和讨论,一方面验证了模型计算结果的合理性,另一方面确定了轮轨滚动噪声对车外环境噪声贡献的主要特征。