随着动车、高铁等列车的不断提速,轨道与列车之间的动态作用也随之增强。轮对的磨损速度不断加快。车轮非圆化会降低车辆及轨道各个部件的服役寿命,严重影响列车乘坐的舒适性及安全性。本文针对非圆轮对不平顺激扰下,对等效乘员-列车-轨道系统振动响应特性及乘员的乘坐舒适性展开了如下研究工作:(1)回溯磨耗轮对的形成原因及一些常见的磨耗形式,重点分析了多边形非圆轮对,并对磨耗轮对的物理、数学模型进行了总结;回顾了已有舒适性研究,重点介绍了已有的简单、复杂乘员模型。本文基于传统的10自由度(Degree of Freedom,DOF)列车模型,耦合等效人体7DOF复杂模型以考虑乘员的舒适性,最终建立了31DOF等效人-车-线-桥时变计算模型。并且阐述了在谐波磨耗轮对的作用下,轮轨非线性接触问题的迭代求解过程及动态单元自适应求解算法。(2)借助Visual Studio 2018软件开发平台及Fortran语言,自主编写开发了具有自主知识产权的31自由度等效人-车-线-桥系统动力分析程序VSDAP 2.0版(Vehicle Structure Dynamic Analysis Program 2.0)。采用退化自由度模型与已有13自由度模型对比分析,验证了所建立的31自由度等效人-车模型的合理及有效性;并与现场实测数据对比,验证了自主程序的正确性。(3)利用VSDAP研究在轮对磨耗不平顺激扰下,轮轨接触力、等效人体、车体及线路的振动特性和舒适性,分析了磨耗轮对的阶数、磨耗幅值、列车运行速度对系统振动特性的影响。研究表明,单一地增大某因素,并不会引起列车及人体振动响应的恒定增大。通过大量仿真数据及主效应原理发现,对乘员舒适性的影响最大的是谐波磨耗轮对的波深,阶数其次,行车速度对其影响最低。此外,当谐波磨耗轮对的阶数及振幅较低时,车体的垂向加速度明显低于前端等效人体,所以应该以等效人体来评估乘坐的舒适性而不是车体。本文研究可以为相关的列车轮对磨耗及列车振动响应分析提供一定的理论意义和实用意义。