重载运输是提高铁路运能效率的有效方式,已成为我国铁路货运的主要发展方向。随着货车轴重的加大和运营速度的提升,尤其是轮轨的垂向相互作用力会不断增加,给轮轨之间的相互作用带来不利影响。钢轨波磨使得轮对和轨道结构振动加剧,影响车辆的安全性,因此会极大缩短轮对和轨道结构的使用寿命,甚至造成脱轨事故。本文基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立重载货车-有砟轨道垂向耦合动力学模型,将车辆子系统、轨道子系统的数值振动方程,转换成矩阵形式,可以方便准确地求解车辆-轨道动力学的非线性方程;采用连续谐波模拟钢轨波磨作为轮轨间激励,编制仿真计算程序研究钢轨波磨对整体系统动力学响应的影响。在数值计算与分析部分,货车轴重分别选取25t、27t和30t,在60km/h、80km/h和100km/h的运行速度下,分析了不同波长和波深的钢轨波磨对重载铁路轮轨动态作用性能和货车运行安全性的影响;最后基于行车安全性能,确定了钢轨波磨安全控制限值。研究结果表明:(1)对于选定的钢轨波磨计算工况,假定波磨波长不变、波深增大,货车的轮轨垂向力、轮重减载率、轮对振动加速度、钢轨振动加速度随波深的增加而增大;波磨波深不变、波长增大,轮轨动力响应数值相应减少。(2)特别地,当车辆运行速度和波磨激励波长分别为60km/h和250mm时,此时波磨激振频率接近于轮轨系统振动频率,发生共振现象,导致轮轨相互作用加强。(3)当波磨波长从10mm逐渐增大到250mm时,不同轴重和不同速度等级下的各项轮轨动力响应指标,其变化趋势均随波长的增大而增大,在出现峰值后逐渐减小。在波磨波长大于临界波长的情况下,相应指标均随波深的增加而增大,并且在特定区段呈线性变化的特征。(4)根据临界波长与货车轴重、货车速度的关联关系,在相同计算条件下通过求解钢轨波磨波长和波深的安全阈值得出,如果波长大于临界波长或者波深小于临界波深,车辆将安全运行。