列车轮对踏面擦伤的监测一直是国内外铁道交通领域研究的重点之一。但由于轮对运行环境恶劣,对监测不利的干扰因素很多,目前尚无设备能准确测量踏面擦伤程度。就研究方法而言,大致有如下几种:轨道电路中断时间法,振动监测法,CCD成像法,超声波监测法,应变片法和人工测量法等。本文基于振动监测法,研究并开发列车轮对踏面擦伤监测系统。论文在建立轮轨系统计算模型的基础上,分析了踏面擦伤与轨道冲击力的关系,从而确定通过振动参量来监测轮对踏面的擦伤程度。鉴于传统信号处理方法的局限性,本文提出了基于离散余弦变换和Hilbert-Huang变换的轮对踏面故障特征信息提取方法。为了在实验室能准确模拟轮对踏面、轴承等部件的故障种类,并提取表征轮对故障的特征谱图,论文研制了轮对故障诊断试验装置,该装置主要由机械支撑、电气传动和电气控制三部分组成。机械支撑部分起整个系统的支架作用;电气传动部分包括:传动摩擦轮、传动电机和压缩机;电气控制主要由变频控制器、计算机和控制接口电路组成。基于踏面擦伤信号的特点,论文设计了由传感器、数据采集模块及信号调理电路三部分组成的列车踏面擦伤监测系统。由固定在轴承座上的加速度传感器拾取擦伤信号,经过传感器接口及通道选择电路后,送至由电流/电压转换、耦合方式选择、程控滤波、积分选择、包络解调、抗混滤波及防共振、自动定标和放大等电路组成的信号调理部分,最后由A/D转换后输入DSP(TMS320VC33)中,由它完成振动信号的处理和分析工作。论文在试验部分首先对轮对故障诊断试验装置进行了测试,结果表明该装置可准确再现轮对的各种故障。其次是对踏面擦伤监测系统中的几个重要信号处理电路进行了验证,结果显示这几种电路都能较好达到系统的设计要求,最后用文中提到的三种不同的信号检测方法对踏面擦伤信号进行分析,并比较优劣。试验证明,从FFT变换的频谱图中难以判断踏面是否存在故障。而经过离散余弦包络分析和Hilbert-Huang变换后,频谱图上能清晰地反映踏面擦伤故障特征频率,从而可以有效地识别踏面故障。而且由于算法简单、计算量小,可满足列车轮对踏面擦伤的实时在线监测要求。