随着高速列车的迅速发展,车轮失圆问题更显严重,由于轮轨的刚性接触特性,车轮踏面的几何缺陷会加剧轮轨动态作用,产生高频轮轨冲击和振动,对车辆和轨道系统部件产生破坏,从而影响行车舒适性和安全性,增加运输成本。为了研究车轮失圆激扰下的轮轨动力学响应,基于车辆轨道垂向耦合动力学理论,建立用于数值仿真的车辆轨道动力学分析模型,接着系统分析了铁路车轮失圆的特征并对其进行定义分类。结合动力学分析模型,分析计算了各种常见车轮失圆问题所引起的轮轨动力作用特征及其随列车运行速度的变化规律。仿真结果表明,扁疤车轮会引起轮轨作用力的剧烈波动,对轮轨界面形成冲击,旧扁疤引起的垂向冲击力随速度增大而增大,且在高速行车条件下,远大于新扁疤产生的垂向冲击力,应该将旧扁疤模型作为扁疤限值的计算模型。车轮局部不圆会引起轮轨系统周期性附加垂向动力作用,随着波深与速度的增大而增大,且波深比速度的影响更加显著；车轮多边形引起的轮轨垂向力随着波深、多边形阶数、速度的增加而增大,多边形阶数的变化对行车平稳性影响不大,但对轮对和构架的振动有明显影响。进一步地,通过分析京沪线车轮多边形化跟踪测试数据,结合列车运行已有的相关规范(标准),仿真计算分析得出在车速高于250km/h时,扁疤长度应该限值在30mm以内,当车速高于200km/h时,扁疤长度应该限值在35mmm以内；车轮局部不圆波长为500mmm时,车速为250km/h、300km/h、350km/h的车轮不圆顺波深的限值分别约为0.95mm、0.8mm、0.7mm;当车速250km/h时,1、3、6、11阶多边形波深的限值分别为1.5mm、0.5mm、0.2mm、0.1mm。超过上述限度,必须引起高度重视。