轨道交通运输量大、快速便捷、低能耗、高效率,给人们的工作和生活带来了巨大的便利,同时也带来了新的噪声源。由于铁路轨道的不平顺,造成了轮轨冲击载荷,导致轮轨之间形成较大的作用力,容易引起钢轨、车轮等部件的断裂损伤,有可能引发重大事故,威胁人民的生命财产;另一方面,增大的冲击振动,既产生了较大的轮轨噪声,也加速了轨道的磨损。因此,检测轨道不平顺的大小成为了一项重要的工作,设计一个简便的测量设备更是必不可少的。本文首先分析了轨道不平顺的类型、形成原因和对轮轨振动系统的影响,将轨道不平顺看成是一个随机过程,通过对随机过程的统计特征的描述,得出了对轨道不平顺分析的一般方法。分析了两种轨道不平顺度测量方法,一种是在轨道上固定一个基准梁,使用移动探针沿着轨道运动,测量基准梁与轨道顶面之间的相对位置,进而得到轨道顶面不平顺。另一种是令一台小车沿着轨道顶面运动,通过一个加速度传感器采集小车的垂向加速度信号,再将加速度信号转换为位移信号,从而得到轨道顶面不平顺,该方法的优点是被测轨道的长度可以不受限制。通过参考比较当今世界上的现有测量设备,设计了一种基于加速度测量的不平顺测量小车。研究了加速度信号转化为位移信号的方法,一种是将加速度信号直接转化到频域内,通过频域变换得到位移信号;另一种是将加速度信号两次积分再低频滤波得到位移信号。使用MATLAB软件模拟了两种算法,通过比较算法结果,最后得出了将加速度信号两次积分再高通滤波去除低频干扰的方法,该方法可以得到较为准确的轨道不平顺谱。通过对数据采集设备软件与硬件的通信过程的分析,使用Visual Basic语言编写了易于使用的数据采集界面,实现数据采集的功能。结合本实验设计的测量小车,进行试验数据的采集,并结合前面数据处理的方法,得到轨道不平顺谱。本文研究了轨道不平顺的测量模型,并提出数据处理方法并对方法进行验证,同时设计了测量设备,最后得到工程上可以使用的不平顺谱,为以后设备的研制提供了宝贵的经验和指导。