城市地铁车辆车轮-轨道间振动状态反映着车辆的车轮状态,对轮轨振动信号的探讨研究具有较高的学术价值和现实意义。本论文通过SIMPACK软件建立轨道车辆轮轨模型以获得仿真数据,通过汲取和归纳经典时频方法的研究理论,提出改进的魏格纳-威尔理论对车辆轮轨振动信号进行分析,通过仿真数据与实际数据验证了该理论应用于城轨列车车轮状态监测系统的准确性与先进性。首先,描述城市轨道交通车辆车轮状态监测系统的实际价值和研究近况,总结城轨列车车轮不圆检测现状和非平稳振动信号时频分析国内外研究现状。其次,介绍SIMPACK软件轮轨模块建模过程;简单论述了 SIMPACK软件和其轮轨建模基础;通过分析建模所得轮轨振动加速度模拟信号特征,确定该信号的准确性。然后,介绍了常用非平稳信号时频分析方法。简单介绍了车轮不圆故障,包括车轮扁疤故障和车轮多边形故障的故障表现形式,以及车轮非圆化数学表达式;介绍经典非平稳信号时频分析方法,应用仿真信号比较各时频分析方法的优缺点。再次,着重提出改进的魏格纳-威尔理论的原理。详细介绍时频滤器确定方法,并确定合理的时频滤器参数。通过仿真数据应用改进的魏格纳-威尔时频分析法对车轮扁疤与车轮多边形故障进行判别,并与其它时频方法做对比。最后,以改进的魏格纳-威尔理论为基础并根据列车轮轨振动加速度信号的监测对采集系统的要求,提出了振动加速度信号采集与数据分析处理系统方案。通过系统采集到的经过自适应降噪滤波的实测数据,应用改进的魏格纳-威尔理论进行处理后准确识别出车轮故障,验证了该监测装置的正确性。