近年来城市轨道交通飞速发展,改善了人们的出行条件并极大的缓解了城市交通运输的压力,但也存在着一些多年来没有解决的技术难题。钢轨波磨是指出现在钢轨与车轮接触表面的一种周期性摩擦损伤现象。当钢轨轨头有波磨发生时,轮轨间相互作用情况发生改变,使列车的乘坐舒适性以及车辆系统和轨道系统的稳定受到影响,严重情况下会危及列车运行的安全性。目前,还没有有效的根治此问题的解决方案,只能通过对钢轨定期打磨或更换来避免波磨给列车运行带来的危害,铁路部门每年均为此付出高额的维修保养费用。因此,对波磨的形成机理及影响因素进行研究以期从根本上消除波磨具有重大意义。小半径曲线轨道是钢轨波磨的高发区段,本文依据轮轨之间饱和蠕滑力可能诱发轮轨系统产生摩擦自激振动,最终导致钢轨表面出现波磨现象的理论对小半径曲线轨道上的钢轨波磨现象展开研究,研究工作及主要研究结果如下:(1)基于动力学分析软件Simpack建立车辆-轨道系统动力学模型,研究不同半径曲线轨道上轮轨间蠕滑力的饱和情况。研究结果表明,在小半径曲线轨道上,转向架导向轮对与钢轨间的蠕滑力通常处于饱和状态,转向架从动轮对与钢轨间的蠕滑力通常是不饱和的。(2)基于有限元分析软件Abaqus建立轮轨系统有限元分析模型,利用复特征值分析法研究小半径曲线轨道上轮轨系统的运动稳定性。通过复特征值分析发现,在小半径曲线轨道上,轮轨间蠕滑力饱和状态下轮轨系统极可能产生摩擦自激振动,且该不稳定振动主要发生在内轮和低轨上。(3)在传统轮轨系统模型的基础上更改轨枕间距、钢轨间距及轨底坡,建立了对应的轮轨系统有限元模型,利用复特征值分析法研究轨枕间距和钢轨间距对小半径曲线轨道钢轨波磨的影响。计算结果表明:在小半径曲线轨道上,轨枕间距对轮轨系统摩擦自激振动情况几乎没有影响;外轨轨底坡对钢轨波磨的产生趋势几乎没有影响,内轨轨底坡对钢轨波磨的产生趋势有一定影响,适当减小内轨轨底坡对抑制钢轨波磨有利;建立了轨枕连续支撑的轮轨系统模型,采用复特征值分析法研究连续支撑轮轨系统的运动稳定性,结果表明采用连续支撑轨枕的轨道结构形式并不能消除小半径曲线轨道上的钢轨波磨;在小半径曲线轨道上,钢轨间距对传统轮轨系统模型不稳定振动的发生几乎没有影响。(4)我国地铁中通常使用S形辐板的车轮,在本文中作者用一种直辐板车轮轮对建立了新的轮轨系统有限元模型,来探究车轮辐板形状对轮轨系统摩擦自激振动的影响。计算结果表明:在仅更改车轮辐板形状并保持其余轮轨系统参数均不变的情况下,使用直辐板车轮对钢轨波磨的产生具有一定的抑制作用。(5)对直辐板车轮轮轨系统模型进行优化,得到了一种不发生轮轨系统摩擦自激振动的新模型。对比我国地铁线路中大量使用的S形辐板车轮,提出了一个新的辐板车轮优化方案,该车轮可以极大程度上抑制甚至消除地铁的钢轨波磨。