高速铁路运行速度快、运量大,长期运行的铁路车辆在轮轨相互作用下产生车轮磨耗,其中某些车轮产生有明显谐波阶次的多边形磨耗,车轮多边形化直接改变轮轨接触关系,对整个车辆轨道系统振动特性造成影响。严重磨耗的多边形车轮会恶化车辆动力学性能,对安全性和舒适性以及车体各个部件的使用寿命造成严重的影响;同时车辆轨道的动力学行为与多边形化车轮产生共振也会加剧车轮多边形化的形成和发展。本文根据实际车轮多边形化数据,建立一个新型车轮多边形数学模型,基于车辆轨道系统动力学和轮轨关系理论,以整车为研究对象,应用动力学软件SIMPACK进行数值仿真。在无车轮偏心和轨道激励理想平直轨道情况下,研究车轮多边形化对高速车辆轨道系统动力学行为影响规律,数值分析研究得到以下成果:车体垂向舒适性低于横向舒适性,低阶多边形对舒适性影响敏感。速度和多边形阶数不变情况下,多边形不圆度从0.1mm增大到1mm,舒适度降低一倍,在临界速度范围内舒适性高于舒适性安全标准,给出200km/h～310km/h运行速度下垂向舒适性最大值的极值阶数,某些阶数会造成车辆结构的共振,可作为工程参考。分析车轮多边形化对车辆系统安全性的影响,脱轨系数在临界速度内不受车辆运行速度的影响,轮轨力随着车轮多边形阶数、不圆度和运行速度的增大而增大,6阶多边形化车轮开始出现轨跳,7阶多边形化车轮轮轨力达到安全限值,11阶多边形化车轮会产生严重的动态轮轨冲击力,并且达到轮轨冲击载荷限值。根据车辆运行动力学安全标准给出运行速度200km/h～310km/h、2～20多边形阶数的车轮多边形化不圆度安全限值,为保证高速车辆安全可靠运行、车轮维修提供一定理论指导。以3阶多边形化车轮存在不同相位差的多种情况为例,选取运行速度250km/h,研究车轮多边形化相位差对车辆安全性和舒适性的影响,得到影响轮轨力、轮对横移量、垂向舒适性最恶劣的情况,对高速铁路正常运营、监测具有一定的工程参考价值。