运动稳定性和曲线通过性能的协调矛盾一直是传统刚性轮对车辆难以解决的问题。独立轮对的左右轮可独立旋转,其车辆在理论上可兼顾两种性能,还有轮轨噪声和磨耗小的优点。然而,独立轮对先天缺失自导向能力,为此,针对独立轮对两轴转向架车辆的主动导向控制问题,开展了如下研究工作:基于蠕滑理论,推导自由独立轮对的动力学公式。对比分析自由独立轮对和刚性轮对的运动特性表明:两者存在相似的运动模态,但前者振荡行为更弱。从力学角度分析,可知独立轮对能通过控制摇头角或左右车轮转角速度,实现主动导向。从作用力的角度划分车轮力导向单元和体耦合导向单元,论述其导向原理。刚性轮对和独立轮对相互组合的两轴转向架动力学分析表明:独立轮对有助于提高运动稳定性。刚性轮对在前,独立轮对在后的车辆曲线通过性能更好,进一步证明了独立轮对两轴转向架车辆在理论上可以兼顾运动稳定性和曲线通过性能。以左右车轮转角速度差之半为反馈量,给出两种主动导向控制方案:主动摇头和主动差转导向控制。基于不同的控制目标,细分为四种控制方案。根据钢轨、车轮和转向架间的作用关系,设计了两种防车轮打滑的输出调节限幅器。采用随机法比选每种控制方案的控制增益。仿真对比了刚性轮对车辆和受优选导向控制的独立轮对两轴转向架车辆的性能参数,结果表明:四种控制方案都可改善IRW车辆的导向性能,但后两者会受一系纵向刚度和轮轨接触关系限制。以左右车轮理想转角速度差之半为控制目标,可提供更好的导向性能。仿真研究缓和曲线长度、曲率半径和轮轨接触关系对受控车辆性能参数的影响,分析改善方法。针对主动差转导向控制方案,给出了根据不同线路环境和车速状态优选控制增益的经验公式,优化控制目标的方向。通过研究控制延迟的影响,得出控制延迟低于0.4 s的主动差转导向控制系统可以满足应用需要。分析不同参数对受控车辆系统稳定性的影响。分析常用的测速方法误差,得出T法测速在低速、不考虑冲击振动等因素影响的条件下对于独立轮对车辆速度反馈控制是可行的。