车轮踏面损伤是轨道车辆运行过程中最常见的问题之一，特别是随着铁路运输的高速化、重载化，车轮踏面损伤故障越加增多，由于车轮踏面损伤引起的事故也时有发生，因此一直以来车轮踏面损伤都是轨道交通领域研究的重要议题。但由于其损伤机理复杂，影响因素众多，到目前为止离完全解决问题还有很长的距离。在某型货运电力机车的实际运营中发现，在不到两年的时间内超过75%的机车出现轮对踏面剥离现象，初步调查显示为机车非稳态运行下的轮轨滚动接触疲劳造成。
　　针对上述存在的问题，本文以该型货运电力机车为研究对象，以机车牵引过程为研究切入点，借助机车车辆动力学理论、防滑防空转控制理论、轮轨滚动接触理论和有限元方法，通过模型建立、数值仿真等方法，研究在非稳态运行下机车动轮的轮轨接触应力和疲劳寿命评估，从而对改善车轮踏面疲劳损伤提供技术支持。
　　本文首先建立了某型货运电力机车双机牵引的列车动力学模型、防滑防空转控制系统模型，在上述两个模型基础上建立机械-控制系统联合仿真模型，研究在不同轮轨黏着条件下，防滑防空转系统在机车牵引过程中的作用，仿真研究表明，本文建立的基于最优蠕滑率的防滑防空转控制模型不仅能发挥防空转的作用，还能达到最大化利用轮轨黏着力的目的。
　　其次应用联合仿真模型研究牵引过程中的轮轨作用力，仿真结果表明：牵引过程中轮对的横向蠕滑力和横移量均很小，在计算牵引工况下机车动轮的轮轨接触应力和踏面疲劳损伤时，可以忽略横向蠕滑力的影响，仅考虑轮轨将纵向蠕滑力。
　　第三，本文建立轮轨滚动接触有限元模型，以动力学联合仿真结果中的牵引力矩、车轮所受垂向力和轴箱处构架对轮对的纵向悬挂力作为车轮受力边界条件，分析计算牵引工况下机车动轮的应力应变水平，最后应用Miner疲劳累积损伤理论，计算机车动轮在牵引工况下的车轮踏面接触区域内的疲劳损伤值，并以此分别估计机车在制动和惰行工况下的车轮踏面疲劳损伤。研究结果表明：机车车轮的低周疲劳问题主要是由牵引和制动等非稳态过程造成的，对比该型机车实际运营中出现的车轮踏面剥离和损伤情况，仿真分析结果符合实际情况。
　　最后，给出了研究结论和进一步工作的方向。