高速铁路钢轨波磨不平顺是一种具有一定的规律性、周期性、波浪形的轨道不平顺,它严重威胁到列车运行的安全性和舒适性。随着列车运行速度的提高,钢轨波磨不平顺对轮轨系统的动力影响将更加显著,列车运行的安全性、乘客的乘坐舒适性也将受到更大的影响。因此,研究高速行车条件下,钢轨波磨不平顺对轮轨系统的动力影响特征及其影响规律,进而开展钢轨波磨不平顺的诊断与识别研究,这对高速铁路的安全、平稳运营以及钢轨波浪形磨耗不平顺的养护维修管理都具有十分重要的意义。为此,本文应用有限元理论及ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件,建立了三维轮轨瞬态动力学有限元模型,应用模型,分析了高速铁路钢轨波磨不平顺对轮轨系统的动力影响特征及影响规律,进而基于轮轨系统的动力响应特征开展了钢轨波磨不平顺的识别研究。论文主要工作为:首先,利用有限元软件ANSYS建立了三维轮轨瞬态动力学有限元模型。综合隐式求解和显式求解的特点,提出了采用隐式-显式顺序求解的求解方法。对所建模型中的轮对与钢轨进行了模态分析,初步掌握了轮轨系统的振动特性。其次,应用所建立的模型,分析了钢轨波磨不平顺下的轮轨系统动力响应特征,分析了波磨不平顺的波长和波深、车辆运行速度、扣件垂向刚度对轮轨系统动力响应的影响规律。研究发现,钢轨波磨不平顺会导致轮轨系统产生剧烈的高频振动,在波磨不平顺的激扰作用下,轮轨垂向力、轴箱垂向加速度等轮轨垂向动力学指标均表现出明显的高频振动特征,其高频振动频率范围与钢轨波磨不平顺的波长相对应。轮轨系统的动力响应指标均随波磨不平顺波长的增大,先增大后减小,随波深的增大而增大,在200~350km/h行车速度条件下,钢轨波磨不平顺的敏感波长范围约为0.08m~0.14m;在一特定波长钢轨波磨不平顺激扰作用下,随着车辆运行速度的增大,轮轨系统的动力响应指标出现先增大后减小后又增大的规律;扣件垂向刚度对轮轨垂向力、轴箱垂向加速度影响较小,对钢轨垂向加速度、钢轨垂向位移影响较大。最后,基于小波分析理论,计算了轴箱垂向加速度的小波包能量熵,并且对轴箱垂向加速度进行了小波包时频分析;在此基础上,探讨了诊断是否存在钢轨波磨不平顺以及识别钢轨波磨不平顺纵向位置、波长、波深的方法。分析发现,采用小波分析方法不仅可以有效的识别出钢轨波磨不平顺的波长大小,而且还可以识别出钢轨波磨不平顺所处的纵向位置。但是,此种方法只能对波磨不平顺波深进行相对识别。