随着铁路运营里程的激增、列车运行速度的提高与货运量的增加,长时间与高强度的轮轨接触会造成钢轨的损伤。钢轨的损伤不仅会极大地降低钢轨寿命,且会恶化轮轨关系,加剧列车运行的噪声,极大地威胁列车运行安全性与平稳性。采用钢轨打磨是目前最经济有效的钢轨保养措施。钢轨打磨可以修复钢轨廓形从而改善轮轨接触关系,清除钢轨损伤;减弱轮轨之间的振动,提高轨道的稳定性,降低列车运行噪声。随着铁路向高速和重载方向发展,车辆与轨道之间的作用力会越来越大,加剧了车轮与钢轨之间的接触疲劳和磨耗。轮轨之间运行条件的恶化会导致列车脱轨,从而造成难以估量的损失,同时轮轨作用力的增大会缩短车轮与钢轨的使用寿命。轮轨作用力的大小可以反映列车运行的安全性与平稳性,为了分析钢轨和车轮的运用条件和寿命,需要对轮轨作用力进行检测,由于外界因素的影响导致轮轨作用力具有明显的随机性,因此采用实验的方法获取轮轨作用力的数值。本文主要研究了钢轨打磨对机车车辆动力学性能的影响,分析钢轨打磨对轮轨作用力和车辆运行安全性的影响,为了准确获取轮轨作用力的大小,设计了轮轨作用力测试系统,其主要分为两大部分:标定系统与测试系统,其中标定系统包括标定装置与加压系统。提出了轮轨作用力标定方案,采用ANSYS进行了强度分析和可行性验证;轮轨作用力加压系统主要由液压千斤顶、压力传感器与A/D转换卡组成,采用LABVIEW编写加压系统的数据采集系统;在实验室和现场对该测试系统进行了可行性验证。为分析钢轨打磨对机车车辆动力学性能的影响情况,本文采用实验的方法研究了钢轨打磨前后的动力学性能变化情况,分别测试了旅客列车、货物列车、货运机车、客运机车、货车车辆与客车车辆在正常工况、打磨工况与打磨+喷水工况下的轮轨作用力与轨道振动加速度。由实验结果可知:钢轨打磨可以降低轮轨垂向力、轮轨横向力、脱轨系数和轮重减载率;钢轨打磨喷水后降低轮轨垂向力、轮轨横向力、脱轨系数与轮重减载率的效果好于钢轨打磨;钢轨打磨可以降低外轨垂向振动加速度,升高内轨垂向振动加速度,不能降低内外轨横向振动加速度。采用SIMPACK建立满足实验要求的车辆动力学仿真模型,根据钢轨打磨现场实测数据,分析钢轨打磨对车辆在直线和曲线上的动力学性能影响。仿真结果表明:钢轨打磨可以降低轮轨垂向力、轮轨横向力、轮轴横向力、轮重减载率和脱轨系数,钢轨打磨可以提高车辆横向运行平稳性,而对车辆垂向平稳性基本没有影响。