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针对非平稳信号时一频分析中单独使用Cohen核计算二次分布时出现交叉项的实际情况，提出了一种基于EMD和Cohen核的时一频分析方法。首先将信号进行经验模态分解（EMD），然后将分解后的多个固有模态函数（IMF）分别进行Cohen核分布的时一频变换。将仿真信号与理想的仿真结果进行比较，证明此方法能够有效的抑制二次分布中的交叉项。将此方法应用到基于轴箱加速度信号的轨道不平顺分析中，得到的结论与利用轨检车得到的轨道不平顺信息一致，并明显优于常规应用于列车走行部信号分析的频谱分析以及包络线分析方法。此方法对于弥