随着我国地铁的快速发展,车轮多边形磨损现象日渐突出。车轮多边形会加剧轮轨间相互作用力,引起车辆和轨道零部件的剧烈振动,降低各部件的使用寿命,增大车内噪声,影响乘坐舒适性,甚至会威胁到行车安全。国内外学者对车轮多边形问题展开了大量的研究,但对车轮多边形的形成机理至今还未达成共识,该问题是轮轨系统亟待解决的难题之一。针对国内某A型地铁车辆的车轮多边形问题,本文通过现场调研和计算机仿真对车轮多边形的形成机理进行了初步研究,主要工作和结论如下:(1)首先论述了国内外车轮多边形的研究现状,明确了车轮多边形形成机理研究的意义和重要性。(2)利用有限元软件ANSYS建立了轮对三维实体有限元模型,并对其进行了模态分析和子结构分析,然后利用多体动力学软件SIMPACK与有限元软件ANSYS的接口技术,将轮对有限元模型导入到SIMPACK中,建立了考虑轮对柔性的车辆系统动力学模型。(3)对A型地铁车轮多边形磨损状态进行了现场调研,结合轮对模态分析和行车试验时轮对轴箱振动加速度测试分析,利用建立的考虑轮对柔性的车辆系统动力学模型对地铁车辆通过曲线时的轮轨力进行仿真分析,研究了车轮多边形磨损的成因。研究结果表明:车轮周向不均匀磨损特征主要表现为偏心、11~16边形。高阶多边形(11~16阶)边长表现为163~237 mm,车辆运行时轮对一阶弯曲共振是车轮多边形磨损的主要原因,线路大量使用浮置板和梯形轨枕轨道是车轮多边形磨损产生的环境诱因。(4)调查或仿真研究了轮轴刚度、钢轨波磨、车轮镟修和闸瓦制动对车轮多边形磨损形成的影响,提出地铁车轮多边形磨损的相应减缓措施。研究结果表明:提高轮轴刚度和钢轨打磨可使轮对一阶弯曲共振不易被激发;固定轮对回转中心同时增加进刀次数能够显著提升镟修效果,消除镟后车轮多边形磨损现象;提高闸瓦与车轮踏面贴合度能够抑制车轮多边形磨损的产生和发展。(5)利用考虑轮对柔性的车辆系统动力学模型仿真研究了10~20边形车轮镟修限值,将10~13阶、14~16阶和17~20阶车轮多边形分别归为一类,对应的镟修安全限值分别为0.3、0.2和0.1 mm。