高速列车在实际运营过程中,随着列车运行速度和运行里程的增加,车轮在各种诱因作用下逐渐呈现出多边形现象。车轮多边形化会导致轮轨作用力急剧增大,车辆振动加剧,对轨道和列车的各部件都会产生破坏,影响列车运行的稳定性与安全性。同时,随着车轮多边形化加深,车辆的振动噪声也会加剧。论文首先归纳和总结了目前关于车轮多边形形成理论的研究成果,然后阐述了车轮多边形的测试和识别方法,并对比了直接测量法和间接测量法的优缺点,最后详细叙述了我国现阶段采用的车轮多边形维修和评价标准。为研究车轮多边形化对车辆动力学性能的影响,建立了某型动车组的动力学模型。本文研究了车轮多边形的谐波阶数、波深幅值和相位差对动力学性能的影响,并计算不同谐波阶数下车轮多边形的波深限值,最后对车轮多边形和轨道激扰共同作用下轮轨垂向力的变化趋势进行了分析。计算结果表明,当车辆运行速度较低时,车轮多边形化会引起车辆低频振动,使车体振动响应增大;车轮多边形化会极大的增加轮轨垂向力,但对脱轨系数和平稳性指标影响较小;波深限值与车辆运行速度和车轮多边形谐波阶数成反比;轨道激扰不仅不会掩盖多边形的作用趋势,反而会极大的增加轮轨垂向力。通过对比Archard和磨耗功模型,建立了基于磨耗功的车轮多边形磨耗模型。在兼顾计算效率和结果可靠性的前提下,确定了磨耗计算步长和更新策略,分别选取2000采样点和0.02 mm的波深。然后基于磨耗功模型研究了曲线工况、轨道不平顺、车轮初始多边形和车辆运行速度对多边形磨耗的影响。车辆运行过程中车轮圆周磨耗分为车轮的等量圆周磨耗和车轮多边形磨耗两部分。计算结果表明,曲线工况和轨道激扰会极大的增加等量圆周磨耗,而对车轮多边形演变趋势影响不大;当车轮初始为椭圆时,车轮逐渐演变成高阶不圆,但趋势具有随机性;当车轮初始为3或4边形时,车轮逐渐演变成由数阶整数倍初始多边形组成的混合多边形。通过多边形磨耗仿真,计算了车辆在车轮的各个演变阶段的车辆动力学性能。计算结果表明,随着车辆运行里程的增加,轮轨垂向力先缓慢增加后急剧增加,甚至会出现跳轨的现象;车体和构架的振动加速度变化不明显,而轮对的振动加速度逐渐增加;平稳性指标和脱轨系数变化较小。通过磨耗仿真,研究了影响车轮多边形磨耗速率的因素。计算结果表明,车轮多边形波深随着车辆运行里程的增加,先缓慢减小后急剧增加,而磨耗速率呈现先缓慢增加后迅速增加的趋势;初始波深和阶数越大、车轮半径越小和车辆的运行速度越快则多边形演变速率越快;当轮对左右车轮多边形相位不同时,会导致其中一侧车轮磨耗加快,且当轮对的左右轮相位差为1/2周期时,即多边形车轮的一侧波谷对应另一侧的波峰时车轮磨耗速率最大。