高速列车以其方便、快捷、安全、舒适、节能等显著优势,近几年在我国得到大规模兴建和运用。随着运行里程的不断增加和运行速度的提高,车轮的多边形磨耗问题日益突出,车轮多边形磨耗会加大轮轨之间的相互作用力,恶化车辆系统振动噪声环境,对列车的运行安全性造成威胁。因此,本文结合试验分析和数值计算两种方法,以国内某城际动车组为例,对车轮高阶多边形磨耗发生的可能原因以及后期的改进措施进行研究,研究成果为减缓车轮多边形发展,指导新型转向架设计及现有转向架结构改进具有重要意义。主要工作和结论如下：对镟修前后车轮表面多边形磨耗状态以及轴箱和构架的振动加速度响应进行跟踪测试,测试结果表明：车轮22～23阶多边形磨耗显著,对应轴箱和构架在560～590 Hz频段范围内的显著振动。为寻找车轮22～23阶多边形磨耗的发生原因,利用有限元软件ANSYS对转向架构架和轮对进行模态分析,结果表明构架端部扭转模态或者构架和轮对三阶弯曲的耦合模态可能是导致高阶多边形磨耗产生的主要原因。进而采用力锤敲击法对一系悬挂系统的振动传递特性进行测试,测试结果发现550～620 Hz是一系悬挂系统隔振薄弱环节,在这一频段内,振动容易从轴箱传递至构架,加快车轮多边形磨耗的发展。最后采用MATLAB软件对轴箱振动谐频激励来源进行模拟,计算结果发现车轮初始不平顺容易激发车辆系统在较宽频带范围内的谐频振动,会加快车轮多边形磨耗的产生和发展。基于完全有限元法建立转向架高频柔性振动预测模型,分析频率高达800 Hz。模型中考虑构架、轮对、轴箱体、双层螺旋钢弹簧的柔性模态,对模态参数及振动加速度预测结果进行验证。应用验证后的转向架系统模型,计算不同车轮表面磨耗状态(幅值、相位和阶次)对转向架振动响应的影响。并对其施加恒定力载荷进行谐响应分析,计算结果显示,转向架轴箱和构架在520～560 Hz的频率范围内同时出现显著振动峰值,且该峰值处的转向架变形主要表现为轮对三阶弯曲和构架侧梁端部扭转的耦合变形。为避开轴箱和构架在520～560 Hz频率范围内的耦合共振,对一系悬挂系统参数及转向架结构进行改进,其中包括改变一系悬挂系统(转臂节点、轴箱橡胶垫和减振器节点)刚度值,一系悬挂系统(减振器和转臂节点)阻尼值,以及车轴壁厚和转向架局部加筋。计算结果表明,降低转臂节点刚度、增加转臂节点阻尼、减小车轴壁厚、构架侧梁局部加筋均可以有效降低转向架系统在520～560 Hz左右的高频共振峰值。