我国高速列车运行环境复杂,存在众多威胁行车安全的因素,轮轨作用力是评价车辆运行安全性最直接、有效的手段,因此获取轮轨力信息尤为重要。综合当前轮轨力测量技术的特点,本文应用卡尔曼滤波,研究了基于振动加速度的轮轨力反演技术。主要研究工作如下:(1)介绍了基于卡尔曼滤波的轮轨力反演基础理论。依据线性系统理论,推导了状态空间方程时间离散化公式以及系统能观性判别准则。基于线性最小方差估计理论,推导了卡尔曼滤波方程组,并重点研究了该滤波技术的实时性与最优估计性特点;(2)应用卡尔曼滤波技术对轮轨力反演方法展开研究。首先,研究了单输入系统载荷反演方法,包括滤波器设计、基于加速度反演载荷的理论可行性论证以及滤波参数的选取。之后,将单输入系统发展为多输入系统载荷反演方法。最后,以9自由度半转向架模型为例,在详细的轮轨接触几何与受力分析基础上,对轮轨力反演方法进行论述。研究结果表明:在适当的参数选取下,可通过轮对的垂向与侧滚运动加速度估计左右车轮的轮轨垂向力,而轮轴横向力估计可由轮对的横向加速度实现;(3)研究了基于加速度的整车轮轨力反演方法。首先,建立了整车轮轨力反演模型,包括14自由度轮轴横向力与17自由度轮轨垂向力估计模型。之后,在SIMPACK中建立了整车动力学模型以获取加速度数据,并确定了估计轮轨力所需的加速度测点。最后,验证了轨道随机不平顺、车轮多边形以及车轮扁疤激励下的轮轨力估计效果。研究结果表明:各工况下各轮轨力均可以实现较好的估计。