我国地域广袤,人口众多,高速铁路就像是“血管”一样延伸至全国各个城市的每个角落,人们的出行因此变得简单快捷。而随着铁路线路的不断扩张,服役列车的数量急剧增加,确保列车运行安全平稳及车辆维护愈来愈具有挑战,尤其我国高速列车单次服役跨距大、时间长、列车运行环境变化大,列车运行安全面临较大挑战。因此为了保证我国高速列车的运行品质和运营安全,掌握高速列车服役期间车轮踏面磨耗表面性能演变规律,将大大优化现行的车轮镟修策略,极大的降低车轮维护成本,有着明显的社会效益和经济效益。本文首先对服役高速列车车轮表面状态进行了现场跟踪测试。结果表明:车轮主要为凹坑磨耗,车轮周向不圆度主要为一阶偏心。踏面各位置硬度先急剧增加,之后稍微减小最后趋于稳定的趋势;各位置粗糙度在各位置先增加到0.5 um左右,之后又略微下降最后趋于稳定。最后借助UM动力学软件建立了车辆磨耗预测模型,通过将预测型面与现场实测数据进行对比从而验证模型的可行性,丰富了数据,为下文做数据支撑。其次,对踏面采用了三次NURBS曲线拟合,因权因子有着对NURBS曲线形状控制的特点,进而采用三次NURBS曲线结合优化算法---内点法,在同一控制顶点、同一节点矢量下仅仅只是权因子的改变对一个镟修周期车轮踏面完成了型面特征提取。以特征参数构建了服役高速列车踏面演变参数化描述模型,并从动力学指标对参数化模型进行验证。再次借助ABAQUS等软件建立了不同磨耗的车轮与钢轨接触有限元模型。计算车轮在不同服役状态下轮轨间的接触状态。计算结果表明,在轴重不变的情况下,由于磨耗存在,轮轨间接触斑面积在运行至14万公里期间逐渐增大,轮轨接触应力与接触压力逐渐减少。磨耗的存在会改变轮轨间接触状态,但并不马上恶化轮轨间接触状态,在列车一个镟修周期间的某些阶段对轮轨间配合会有积极影响。最后采用GPM-30滚动接触疲劳试验机进行轮轨滚动接触试验,对试样微观组织进行分析。分析结果表明,随着圈数的增加,试样表面峰在循环接触应力的作用下逐渐磨平,试样粗糙度降低。试样侧面近表层组织沿着试样滚动的方向发生严重的塑性变形。越远离试样表面,组织变形程度越小。通过对不同变形组织的显微硬度进行表征,发现塑性变形越严重,其硬度值越高,而随着距离表面的距离越来越深,硬度逐渐下降最后趋于平稳。至此揭示了试样表面硬度增大的主要原因是微观组织的塑性变形导致的。