高铁列车振动作为一种可重复使用的绿色环保震源,对进行地质勘探、地下结构反演等工作有着重要的意义。高铁列车行驶时产生的振动波在地下介质中传播时,由于介质的吸收衰减作用,导致观测到的高铁列车振动信号的振幅、波形等都会发生复杂变化。本文通过在高铁线路附近的空旷场地布置传感器采集高铁列车产生的振动信号数据,对实测高铁列车振动信号采用三种不同的时频分析方法对信号进行处理,通过对比时频分析结果选定改进广义S变换为时频分析方法;对不同行驶状态、不同观测位置的高铁列车振动信号进行分析得到信号时频特征;对高铁列车振动进行矩震级和振动能量计算,推导出振动波球面扩散能量衰减公式;根据振动波衰减原理提出了在改进广义S变换的基础上结合基于褶积原理求取品质因子Q的反Q滤波法,对高铁列车振动信号进行了衰减补偿。本文得出主要结论如下:（1）利用多通道高频数据采集仪观测到京沈高铁不同行驶状态、不同观测位置高铁列车行驶产生的振动信号,通过对实测高铁列车振动信号进行时频分析验证,发现改进广义S变换的具有较高的时频聚集性,信号时间和频率对应关系准确,可以分离同一时间不同的频率分量,较好的展示各频段的信号,对信号频率特征进行定量研究。因此选择改进的广义S变换时频分析方法为本论文研究高铁列车振动信号时频特征的主要方法,并将改进广义S变换结合到反Q滤波法中,对信号后续的衰减补偿取得了较好效果。（2）通过采用改进广义S变换对不同行驶状态以及不同观测位置的高铁列车振动信号进行分析,得出高铁列车振动信号不同行驶状态下优势频率的表现特点以及能量分布规律;对比不同观测位置的信号特征,总结出信号随传播距离的增加高频成分衰减严重,低频成分可以继续有效传播,但振动强度也逐渐减弱,与多普勒效应相符合的传播规律。（3）通过比较高铁列车振动与地震事件的差异性,根据地震震级的三种计算方法（矩震级、体波震级和能量震级）,对实测高铁列车振动信号进行计算得到了现行标准规定下的矩震级计算结果,根据矩震级与振动产生能量的关系,计算得到高铁列车振动产生的能量,为描述高铁列车振动事件的剧烈程度提供了定量描述,在今后长期监测高铁列车振动中,可以作为一项判断高铁安全运营状态的指标。同时,为推导振动能量衰减公式提供了数据支撑,进而得到了振动波球面扩散能量衰减公式。（4）对于高铁列车振动信号的品质因子求取以及衰减补偿处理,本文通过提出基于褶积原理求取品质因子Q与改进广义S变换相结合的反Q滤波方法,对高铁列车振动信号进行衰减补偿,得到了重构的高铁列车振动信号,分析重构后的信号时频特征,结果证明得到了较好的反Q滤波结果,有效地实现了对列车振动信号的衰减补偿。