运行稳定性是高速车辆的重要动力学指标,是保证车辆安全运行的基本要求。轮轨关系对高速车辆稳定性影响重大。本文结合武广高速铁路实际运行情况,从轮轨磨耗、车轮镟修、钢轨打磨以及轮轨接触几何关系等方面对CRH2-300、CRH3高速动车组的稳定性进行了研究。本文所做的主要工作有:(1)综述了高速车辆稳定性的基本特征以及线性稳定性研究方法和非线性稳定性研究方法,并对非线性临界速度的计算方法进行了总结。(2)概括了CRH2-300以及CRH3高速动车组转向架的特点,建立了单车动力学仿真模型,并对所建立的模型进行了详细的模型验证。(3)对车轮的设计型面、磨耗型面、镟修型面和钢轨设计廓形、打磨廓形的几何特征分别进行综合比较分析,研究不同轮轨匹配时的等效锥度、滚动圆半径差、接触角差、轮轨接触点分布的特点。(4)建立了单轮对运动仿真计算模型,研究不同轮轨关系时的单轮对非线性稳定性。(5)研究了直线、曲线线路上的不同轮轨接触型面、轮轨接触几何关系、轮轨摩擦系数等因素对CRH3横向稳定性的影响。(6)对CRH2-300、CRH3分别使用初始激励和实测轨道不平顺激励的两种方法计算非线性临界速度,得出结论:横移小于3 mm时,等效锥度呈减小趋势的轮轨匹配形成超临界Hopf分岔,出现小振幅的极限环运动,两种非线性临界速度方法计算结果相差较大。使用Benchmark标准车辆模型[58]对该结论进行验证。最后,对车轮凹磨后的CRH3的非线性临界速度及其运动特点进行了简单说明。