我国某型200 km/h速度级城际动车组,在某城际线路上服役过程中发生踏面磨耗速率高的问题,并伴有研磨子使用寿命低的现象,从而恶化轮轨型面匹配,降低列车的运行稳定性,大大增加运营维修成本。本文从现场跟踪和数值模拟两个方面,量化上述城际动车组车轮的磨耗特征,建立考虑研磨子―车轮和轮轨作用的车轮磨耗模型,系统分析研磨子作用对车轮磨耗行为的影响,并在此基础上确定不同停车间距下研磨子最佳工作方案。主要工作和结论如下:首先,本文调研研磨子的发展历程及相关研究成果,涉及研磨子材料、加工工艺、力学与使用性能、使用效果及副作用,综述现有车轮磨耗预测模型及所开展的相关研究,指出了研磨子作用方案有待优化的现状,以及现有车轮磨耗预测模型未考虑研磨子所致磨耗的不足。现场试验涉及一列城际动车组（1～4车车轮为LMA型面,5～8车为LM型面）,第一镟修周期采用持续高压作用的高硬度研磨子,第二镟修周期采用间歇低压作用的低硬度研磨子。车轮磨耗特征分析中发现,相同研磨子工作方案下,两种车轮型面的磨耗行为不存在本质差异,但不同研磨子工作方案会对车轮磨耗产生非常大的影响。具体而言,第二镟修周期内的车轮磨耗速率较第一镟修周期大幅降低,LM和LMA名义滚动圆处平均磨耗速率分别从0.200 mm/万km和0.216 mm/万km降至0.101 mm/万km和0.079 mm/万km。基于车轮磨耗跟踪结果,建立一种车轮磨耗速率的估算方法,量化研磨子―车轮接触和轮轨接触对车轮磨耗的贡献,发现LM车轮名义滚动圆处磨耗速率中,研磨子―车轮接触的贡献在第一和二镟修周期内分别为0.122 mm/万km和0.023 mm/万km,而轮轨接触的贡献约为0.078 mm/万km。这意味着研磨子频繁高压作用和材料硬度过大是导致上述城际动车组车轮磨耗速率高的主因。为深入探究研磨子作用对车轮廓形演化的影响,在车辆系统动力学模型基础上,引入研磨子―车轮接触模型和材料磨耗模型,建立考虑研磨子―车轮和轮轨作用的车轮磨耗模型。利用此模型,模拟了上述城际动车组第一镟修周期内的研磨子―车轮接触所致的车轮磨耗和车轮廓形演化。结果显示,仿真的研磨子所致车轮磨耗量与实测结果吻合,呈现出名义滚动圆附近最低而两侧高的磨耗量分布。预测的车轮廓形与实测平均车轮廓形在-50～52 mm范围内吻合良好,例如,名义滚动圆处磨耗速率的试验和预测值分别为0.200 mm/万km和0.209 mm/万km,相差仅4.50%。这说明,所建立的模型可以较为准确地预测城际动车组的车轮磨耗行为。利用上述车轮磨耗模型,系统分析了研磨子工作气压、工作模式和材料硬度等对车轮磨耗的影响。考虑了工作气压在0～0.7 MPa范围内的变化,研磨子出闸压力以均匀方式施加时,低工作气压下,研磨子接触表面与车轮踏面在名义滚动圆左右存在非接触区,该非接触区的范围随着工作气压的增大而逐渐减小,至0.5 MPa气压时,完全消失。出闸压力采用左偏载和右偏载方式施加时,非接触区也随工作气压增大而减小。因此,研磨子所致磨耗在名义滚动圆附近存在一个极小值,两端存在峰值,即磨耗分布呈驼峰状,且最大磨耗量随着工作气压的增大而增加,使得驼峰深度增加。采用0.3 MPa工作气压,对比分析了连续和间歇作用工作模式对车轮磨耗的影响,间歇工作模式下,研磨子以工作20 s,停止工作5 s、10 s、15 s、20 s和25 s周期性作用,发现研磨子所致车轮磨耗随着停止工作时间的增加而显著降低,停止工作时间25 s下的磨耗量较持续作用降低48.99%。针对现场中使用的高硬度和低硬度研磨子材料,利用跟踪测试中确定的相应磨耗速率比,分析了材料硬度对车轮磨耗的影响,发现同一工作气压下,低硬度研磨子所致磨耗比高硬度降低56.59%。研磨子所致车轮磨耗量降低后,车轮廓形演化的主导因素由研磨子―车轮接触变成轮轨接触,主导因素的变化对车轮廓形演化结果产生显著影响。考虑到不同线路上的站间距设置差异,进一步分析了23.98 km、40 km和60 km停车间距下,研磨子作用对车轮磨耗的影响。停车间距扩大,研磨子与车轮接触面轮廓间隙值增大,研磨子工作气压宜增加,抑制该间隙的发展,建议23.98 km停车间距下采用0.30 MPa工作气压,40 km和60 km停车间距下采用0.49 MPa工作气压。从车轮理想磨耗速率的角度,提出了23.98 km、40 km和60 km停车间距下的最佳研磨子工作方案建议。最后,对本论文的主要工作做出总结,并展望未来的研究方向。