随着列车运行速度不断提高,轨道不平顺激扰、车轮非圆化磨耗等问题对车辆运行安全的影响日益凸显。车轴作为重要的走行及承载部件,其结构强度对于高速列车持续安全运行至关重要。基于我国某型现役高速列车,分别建立了弹性轮对拖车、动车车辆系统动力学模型,以将拖车结果和动车结果进行对比分析;关注多个车轴截面,系统研究了车辆在多种轮轨激扰作用下的车轴动应力特征及其沿轴向分布规律。论文主要研究内容如下:（1）建立了弹性轮对拖车、动车车辆系统动力学模型,仿真得到空载、重载两种工况下的轮轨载荷、车轴动应力及疲劳等效应力,并与对应工况的线路试验数据对比,仿真模型较为准确地反映了高速列车车轴动应力大小和动力学性能。（2）针对高速线路曲线和站区小半径曲线,分析了不同曲线通过速度和曲线参数下车轴动应力变化规律。车辆通过高速线路曲线时,曲线通过速度及曲线参数的改变对轮对内侧C截面影响最大。车辆通过小半径曲线时,由于导向轮对存在较大的轮对冲角,轮对内侧各截面动应力显著增加,因此对轮对内侧D、E截面动应力也应重点关注。（3）建立了多种类型轨道不平顺的数学模型,分析了车辆运行速度和轨道不平顺参数的改变对车轴动应力的影响。轨道随机不平顺和余弦型不平顺对车轴动应力无明显影响,而三角坑和叠合型不平顺对车轴动应力影响较大。结合相应指标,在400km/h行车速度下,建议将三角坑不平顺幅值限定在5mm。（4）建立了车轮扁疤和车轮多边形数学模型,分析了不同尺寸车轮踏面缺陷下车轴动应力及疲劳强度变化规律。随着车辆速度提高,车轴动应力在低速区存在峰值,靠近扁疤侧的拖车D1截面、动车C1截面的动应力变化幅度最大。低阶车轮多边形中,以6阶车轮多边形对车轴动应力影响最大,次之分别为2阶、3阶、1阶。高阶车轮多边形激励下,由于拖车和动车轮对结构的差异,两者分别在432.7Hz和576.5Hz位置处存在峰值,高阶车轮多边形虽然幅值较小,但其在峰值位置处对动应力的影响远大于低阶车轮多边形。为保障高速列车的持续安全运行,针对拖车和动车车轴进行疲劳强度评估,建议严格限制拖车、动车20阶车轮多边形幅值分别为0.03mm、0.015mm;并结合弹性模态,分析高频激励下车轴各截面可靠性存在显著差异与轮对弯曲模态振型有关。图113幅,表14张,参考文献86篇。