制动摩擦副和轮轨摩擦副是车辆系统中两个重要的摩擦接触副,其工作稳定性直接影响列车的正常运行以及行车安全。当摩擦副发生自激振动时,往往会引起接触部件之间产生振动和冲击,并传递到相关连接部件,加速部件的磨损和疲劳损伤等故障,同时产生剧烈尖叫噪声,降低乘车舒适性。轮轨系统的钢轨波磨和车轮多边形磨耗是典型的轮轨损伤问题,严重影响轨道结构及其相关零部件的精度、可靠性和使用寿命。已有研究发现,摩擦自激振动可能是造成钢轨波磨和车轮多边形磨耗的重要原因,但是对其产生原因和联系尚没有统一说法。因此研究制动系统和轮轨系统的摩擦自激振动特性以及其与制动尖叫噪声、钢轨波磨及车轮多边形磨耗间的映射关系具有很强的学术创新性以及工程应用背景。本文从摩擦学的角度出发,主要开展了以下几个方面的研究工作:（1）采用现场测试和数值仿真的方法研究了某车型盘式制动尖叫噪声的形成原因和影响因素。在现场测试中,通过采集列车制动时转向架区域的噪声信号以及制动装置的振动信号,并进行噪声特性和振动特性分析,探究制动系统自激振动与盘式制动尖叫噪声之间的相互联系。同时,建立了盘式制动系统有限元模型,采用复特征值分析计算了该系统的不稳定振动模态。通过对比现场测试数据与数值仿真结果可知,有限元预测结果与现场测试结果有良好的一致性,并揭示制动闸片与制动盘间的摩擦自激振动是导致制动尖叫的根本原因。最后,对闸片的材料和结构进行参数敏感性分析,结果表明:提高制动闸片的杨氏模量与阻尼系数,或者选择合适的泊松比可以有效的抑制制动系统的摩擦自激振动,从而达到降低制动尖叫的目的;改变制动闸片的形状,例如三角形、六边形和沟槽型闸片对抑制盘式制动尖叫具有明显的效果,其中沟槽型闸片效果最佳。（2）研究了车轮结构以及制动参数对高速铁路22-23阶车轮多边形磨耗的影响。首先,建立高速列车轮对-钢轨-盘式制动系统摩擦自激振动有限元模型,使用复模态分析方法在频域上分析系统的摩擦自激振动发生趋势,研究轮对-轨道-盘式制动系统摩擦自激振动与车轮多边形磨耗之间的关系。系统预测结果中最小等效阻尼比对应的频率为652.8 Hz的自激振动发生的可能性最大,该频率与实际线路中23阶车轮多边形磨耗频率接近,证明了该模型的准确性。然后,利用参数敏感性分析研究了车轮结构和制动参数对车轮多边形磨耗的影响。研究发现:相同条件下直辐板车轮比斜辐板车轮和S型辐板车轮更容易产生22-23阶车轮多边形磨耗;而随着车轮直径的增大,S型辐板和斜辐板车轮系统中等效阻尼比随之增大,说明22-23阶车轮多边形磨耗发生概率在减小,而直辐板车轮呈现相反的变化趋势,22-23阶车轮多边形磨耗发生概率呈现增大的趋势;车轮踏面磨耗深度的增加会导致等效阻尼比减小,从而使得22-23阶多边形磨耗发生的概率增大;制动压力大致在10 k N时,22-23阶车轮多边形发生的概率最小;高阻尼系数的制动闸片可以有效抑制22-23阶车轮多边形磨耗;而增大闸片杨氏模量会导致自激振动频率增高,车轮容易产生更高阶的多边形磨耗;闸片泊松比对车轮多边形化的影响较小。（3）建立普通短轨枕、梯形轨枕、科隆蛋扣件等轨道支撑结构下的导向轮对-轨道系统有限元模型,使用复特征值分析法研究三种不同轨枕的地铁小半径曲线轨道上钢轨波磨现象。动力学分析和复特征值分析结果表明:列车通过小半径曲线轨道时,导向轮对的轮轨间蠕滑力达到饱和,轮轨之间发生相对滑动;轮轨系统在饱和蠕滑力激励下发生摩擦自激振动,不稳定振动引起的变形主要发生在低轨与内侧车轮上,这可以解释实际线路中小半径曲线轨道钢轨波磨主要发生在低轨的原因。同时研究了弹簧阻尼对扣件、实体单元-固定扣件和实体单元-接触扣件三种模拟方法得到的钢轨波磨有限元预测模型的结果差异,研究表明:针对小半径曲线短轨枕和梯形轨枕轨道,采用实体单元替代原有的弹簧阻尼单元的扣件建模方法能够更好的预测现场钢轨波磨。而小半径曲线科隆蛋扣件轨道,三种扣件建模方法得到的预测结果相差不大,都可以满足预测要求。而采用实体单元-接触扣件建模方法充分考虑轨枕垫的弹性变形以及弹条的垂向约束和钢轨与扣件的纵向摩擦约束,更加接近实际工况,因此与地铁真实线路波磨现象的一致性明显优于其他建模方法。