近年来随着地铁运营公司行车密度及车辆运量的提高,超负荷运转已成为常态,更容易出现钢轨波磨和车轮多边形磨耗等轮轨短波不平顺,其导致的高频激励极易引发转向架系统共振疲劳。针对地铁构架及其附属部件失效案例,本文基于地铁车辆结构动力学方法对构架开展振动疲劳研究,具有一定的设计指导意义和工程应用价值。主要工作如下:（1）深入探讨了地铁转向架设计标准载荷与车辆服役载荷的差异性,结果表明:现有标准针对转向架构架载荷的定义均是自上而下,忽略了轮轨高频载荷和结构共振频率的影响;轮轨耦合振动频率复杂多变,但多集中于30～80 Hz中低频带和180～600Hz高频带;钢轨波磨通过频率主要集中在53～167 Hz、167～265 Hz以及333～538 Hz三个频带内。最后,提出了一种转向架振动疲劳动态设计流程。（2）考虑不同轨道类型、不同钢轨波磨特征开展车辆轨道系统模态静态匹配研究,得出波磨通过频率和轮轨耦合振动频率容易和构架侧梁弯曲模态和构架端部变形模态发生共振的结论;基于扫频方法开展服役状态下车辆轨道系统模态动态匹配研究,发现阻尼比的提高对构架振动传递有一定衰减作用,其中对构架端部振动传递影响最大;一系垂向刚度的变化对构架振动传递影响较小。（3）从静态和动态角度识别了构架薄弱位置,并对薄弱位置动应力进行时频分析。研究表明:这些薄弱位置对构架70～100 Hz左右的侧梁横向弯曲模态、100～200 Hz左右的侧梁垂向弯曲模态和200～240 Hz左右的构架端部变形模态比较敏感;基于实测轴箱振动加速度功率谱反求构架薄弱位置应力谱,发现薄弱位置应力谱可以较好的反映出轴箱振动功率谱主频,且服役状态下钢轨波磨导致的高频激励可传递至构架。（4）对构架薄弱位置进行特征应力谱研究。结果表明:随着车速的增加,薄弱位置动应力幅值和总累计频次增大;随着曲线超高的增加,薄弱位置动应力响应曲线通过特征变强,动应力幅值和总累计频次略微增大;随着曲线半径的增加,薄弱位置动应力响应曲线通过特征变弱,动应力幅值和总累计频次变小。（5）对构架薄弱位置进行疲劳寿命预测。结果显示:曲线半径对构架薄弱位置损伤有一定影响,但并无明显规律;不同波长的钢轨波磨对构架薄弱位置疲劳寿命都有一定的影响,其中波长为60～100 mm的钢轨波磨对构架端部焊缝影响最大;构架端部预测寿命为158.7万公里与地铁车辆构架端部实际运营寿命接近,不满足转向架构架350万公里寿命要求,其余三处薄弱位置均满足350万公里寿命要求。