地铁车轮凹形磨耗（简称凹磨）是一种常见的车轮磨耗形式。严重的地铁车轮凹磨会影响车辆的运行性能,易导致轮轨滚动接触疲劳损伤,增加车辆与线路的维护成本。因此,研究地铁车轮凹磨对轮轨接触关系、车辆动力学性能、轮轨滚动接触疲劳等的影响,对保证车辆安全运行及制定合理的维修策略非常重要。本文针对我国某条地铁线车轮凹磨严重的问题,采用现场测试和数值仿真相结合的方式,开展地铁车轮凹磨的影响研究。主要工作和结论如下:（1）对该地铁线路进行了轮轨廓形测试和轮轨踏面状态调查。发现车轮磨耗以踏面凹磨为主,几乎没有轮缘磨耗,踏面磨耗量超过1 mm后,车轮踏面开始出现凹陷,凹陷量与踏面磨耗量之间呈近似线性关系。该线路运营3年后,钢轨磨耗量较小,以垂直磨耗为主,侧磨较小。在半径400 m、600 m、800 m曲线段上高轨轨距角处滚动接触疲劳损伤较为严重。对车辆进行了振动测试,发现绝大部分区间凹磨车轮的车辆横向平稳性要优于标准型面车轮。（2）建立了某地铁车辆动力学模型,通过实测车辆振动数据验证了模型的准确性,基于插值车轮廓形,分析了车轮凹磨对轮轨接触几何关系及车辆动力学性能的影响。结果表明,随着凹磨发展,轮轨接触点对由均匀分布变得集中到踏面中部、轮缘根部、假轮缘内侧3个区域。凹磨的发展增大了轮对横移时的滚动圆半径差以及等效锥度,降低了车辆的临界速度,但提升了车辆曲线通过性能。针对本文所研究的地铁车辆,凹磨对车辆垂向平稳性几乎没有影响,会提升车辆横向平稳性。（3）基于表面疲劳指数和损伤函数,分析了车轮凹磨对钢轨滚动接触疲劳损伤的影响。车辆通过半径600 m曲线时,在导向轮对的作用下,低轨主要是轨顶的磨耗损伤,高轨主要是轨距角处的疲劳损伤;而非导向轮对的作用则相反,低轨主要是轨顶外侧及轨距角处的疲劳损伤,高轨主要是轨顶处的磨耗损伤,但磨耗及疲劳损伤比导向轮对小很多。车轮凹磨的发展会增大钢轨轨顶磨耗宽度,且使轨距角处的疲劳损伤范围更加集中。对于本文所研究的地铁线路,在插值车轮廓形作用下,半径450～500 m的曲线段,高轨疲劳损伤较为严重;对于半径400 m的曲线段,施加轨侧润滑后,钢轨疲劳损伤相比于没有轨侧润滑时更严重;对于半径400 m、600 m和800 m的曲线,在1/20轨底坡下的钢轨疲劳损伤低于1/40轨底坡,且曲线半径越小,钢轨疲劳损伤减小得越明显;对于半径600 m、800 m的曲线段,凹磨车轮和磨耗轨有较好的匹配性,钢轨疲劳损伤较小。（4）建立了轮轨弹塑性接触三维有限元模型,基于插值车轮廓形,分析了轮对在不同横移量、摇头角工况下,车轮凹磨的发展对轮轨接触斑形状、接触应力及钢轨等效应力的影响。结果表明,摇头角对接触斑状态几乎没有影响,仅使接触斑在纵向位置上有所偏移。车辆通过曲线时,由于车轮凹磨增大轮径差,因此减小了轮对的横移,但仍然会增大接触应力及钢轨的等效应力,使得钢轨最大等效应力由次表层移动到表层,表层材料发生塑性变形,易产生钢轨滚动接触疲劳损伤。针对本文所研究的地铁车辆,根据轮对在3 mm横移量下不同凹陷程度的车轮与钢轨匹配时钢轨等效应力及塑性应变的变化,建议车轮凹磨的镟修阈值为0.75 mm,以减缓钢轨疲劳损伤的发展。