轮轨磨耗是诱发轨道交通病害的重要来源之一,严重影响车辆运行安全性,缩短车轮和钢轨使用寿命和轮轨养护维修周期,增加轨道交通系统运营维护成本。轮轨磨耗与轮轨接触几何关系、车辆运行动态特性有着密切联系,而改善轮轨磨耗的有效手段之一是对钢轨廓型进行优化设计。本文建立了一种以最小化磨耗为优化目标,利用实测廓型对曲线轨道钢轨廓型进行优化设计的方法,该方法包括了车辆-轨道系统动力学子模型、优化目标子模型、廓型参数化子模型和廓型优化迭代子模型。选择现场实测的车辆参数和钢轨廓型(高低轨)作为输入参数,应用该优化设计方法,得到了最佳廓型,分析了钢轨廓型优化过程中,轮轨磨耗、接触几何关系和车辆运行指标的迭代演化过程,研究了优化设计廓型与运行速度、轨道结构和车辆参数的匹配结果。论文的主要工作和结论如下:1.对某地铁现场实测的轮轨廓型进行了磨耗分析,掌握了该地铁线路曲线轨道上轮轨廓型磨耗特点和规律。发现曲线钢轨的侧面磨耗和垂直磨耗都比较严重,且高低轨存在非对称性。现场调研也为钢轨廓型优化储备了基础数据。2.建立了曲线轨道钢轨廓型优化设计方法,该方法包括了车辆-轨道系统动力学子模型、优化目标子模型、廓型参数化子模型和廓型优化迭代子模型。其中,优化目标子模型以最小化轮轨磨耗为优化目标,以车辆运行安全性作为约束条件。廓型参数化子模型是运用改进的NURBS方法对钢轨廓型进行构造。廓型优化迭代子模型首先对曲线钢轨廓型进行染色体描述,然后进行个体适应度的计算,接着对廓型进行几何描述和更新,最后按照遗传迭代终止条件输出优化结果,即得到优化设计廓型。3.应用曲线轨道钢轨廓型优化设计方法,以实测车辆参数和钢轨廓型作为输入参数,对钢轨廓型进行优化迭代,得到了满足目标函数的优化设计廓型。同时,研究了优化过程中,轮轨磨耗、接触几何关系和车辆运行指标的迭代演化过程。结果表明,优化设计廓型可以显著降低轮轨磨耗,能保证车辆运行的安全性、平稳性,改善轮轨接触几何关系和轮轨接触应力。4.对优化设计廓型与运行速度、轨道结构、车辆参数的匹配进行了分析。结果表明:在本文研究的参数范围内,优化设计廓型的匹配结果优于标准廓型。