随着城市轨道交通快速发展,钢轨波磨问题引起广泛关注。钢轨波磨在地铁线路频繁发生,危害巨大,加剧轮轨系统振动噪声,缩短车辆及轨道部件的使用寿命,影响乘车舒适性,甚至危及行车安全。钢轨波磨与轮轨系统动力特性关系密切,是轮轨系统尚未完全解决的难点和热点问题。本文在综合分析国内外钢轨波磨及轮轨动力学研究现状的基础上,通过现场测试与数值分析相结合的方法,开展了地铁钢轨波磨地段轮轨动力特性研究,针对波磨的预防和治理提出了钢轨波磨安全阈值和轨道线路参数优化建议。本文主要研究工作及成果如下:（1）现场测试了普通整体道床轨道结构典型波磨地段的轨面不平顺,总结了现有钢轨波磨评价指标,测试结果表明:波磨主要发生在小半径曲线地段圆曲线内轨,特征波长主要为200～250mm,其次是40mm,最大波深达到0.8mm,已经超出现有钢轨波磨评价标准限值;直线地段出现短波钢轨波磨,程度相对曲线地段较为轻微,主波长为40mm,最大波深约0.1mm。（2）现场测试了小半径曲线钢轨波磨地段的轨道、隧道结构的振动特性和振动传递规律,测试结果表明:钢轨波磨激励导致轨道及隧道结构振动较大,振动主频与波磨通过频率一致,其中短波钢轨波磨所激励的400Hz高频振动更为剧烈;振动的传递由钢轨到道床再到隧道壁逐步衰减,大地对高频振动能量的衰减作用使得80Hz左右的振动频率将成为振动向地面传递的主要频率。（3）基于车辆-轨道耦合动力学理论,利用多体系统动力学方法和有限元法,建立了考虑柔性轨道的车辆-轨道系统耦合动力学模型。轮轨系统钢轨波磨激励通过现场测试得到,或通过位移输入函数模拟波磨以控制波长、波深特征变量。将模型计算结果与既有文献、测试结果对比,验证了本文所建模型的正确性和准确性。（4）利用建立的车辆-轨道耦合系统动力学模型,分析了不同钢轨波磨对轮轨系统动力特性的影响,提出了指导波磨钢轨打磨的波深安全阈值。研究表明:钢轨波磨激励下轮轨系统动力响应剧烈,其中轮轨垂向力呈周期性波动,波动周期与波长相同且不受波深影响,周期内1/4波长处轮轨冲击振动达到峰值。钢轨波磨对轮轨系统动力响应的影响随着波长减小、波深增大而加剧,短波波磨激励轮轨高频振动,行车安全性指标更容易超限。现有规程中指导钢轨打磨的波磨安全阈值适用于长波波磨,对于波长为30、40、50、60mm的短波波磨,车辆运营速度为80km/h情况下,波深安全阈值建议分别取0.08、0.11、0.12、0.21mm。（5）针对小半径曲线地段钢轨波磨问题,分析了曲线半径、行车速度、轮轨摩擦系数等参数对轮轨动力特性及钢轨波磨的影响。研究表明:过小的曲线半径是钢轨波磨频发的主要原因;小半径曲线地段列车实际运营速度可以略大于设计速度,使曲线处于适当的欠超高状态,此时既能控制轮轨磨耗和钢轨波磨,又能保证行车安全性、平稳性;摩擦系数增大,轮轨间磨耗加剧,钢轨波磨更容易发生,摩擦系数过小,也将加剧轮轨磨耗,影响列车牵引与制动性能,建议轮轨间保持适当的润滑状态。（6）针对减振器扣件轨道直线地段钢轨波磨问题,分析扣件垂向刚度、阻尼对轮轨动力特性及钢轨波磨的影响。研究表明:扣件刚度主要影响轨道结构的减振性能;扣件阻尼主要影响轨道系统振动能量的衰减,与钢轨波磨息息相关。为控制钢轨波磨,同时保证减振效果,建议减振器扣件保持较小的刚度,尽量选取更大的阻尼。