通过对于现有列车健康监控领域技术与文献的总结,发现现有的货车车载健康监控装置仍有待完善。对于货车健康监控系统而言,供电系统、数据传输系统等仍需优化与完善。对于长大货运列车而言,列车健康监控系统应当同时满足鲁棒性强与低成本的要求。传统的货运列车健康监控往往通过设置道旁检测装置来实现。货车健康监控系统要求在每节车辆上安装尽可能少的设备。为了满足此要求,本论文所设计的货车健康监控系统只在每节货车车体上安装两个三轴加速度传感器,以采集车辆运行中的车体响应信息。文献综述结果表明,健康监控主要分为两类方法:基于模型的健康监控方法(如反演法、卡尔曼滤波器法等)和基于信号的故障检测与分离方法。基于模型的健康监控法通过建立预估模型,对传感器采集的车体响应进行分析,实现实时轮轨作用监控或悬挂参数监控。基于信号的故障检测与分离方法对传感器采集的车体响应直接进行分析,判断车辆运行中所出现的故障。基于模型的健康监控方法需要对车辆悬挂系统进行线性化处理,但这样的线性化处理会造成误差。而基于信号的故障诊断与分离方法需要建立包含所有可能出现故障情况的数据库,建立完善的数据库需要消耗大量的时间。考虑到货运列车编组特性,即列车由相同的车辆编成,承载状态也基本相同,本论文提出了一种“自协助”系统,通过局域信息交互车辆间可共享和比较数据,采用基于互相关性分析分方法进行故障检测,并通过比较相邻车辆状态进行故障诊断。为了生成用于检验本文所提出方法的数据,采用Gensys动力学软件,针对一款40t轴重的重载货车,建立详细的车辆多体动力学模型。模型包括一个车辆、两个摇枕、四个侧架与四个轮对,车辆部件均考虑6个自由度。摇枕弹簧与斜楔摩擦阻尼装置的弹簧均考虑为非线性刚度单元。仿真条件选取小曲线通过工况与全速直线运行工况。选择美国四级轨道不平顺激励以接近该车辆实际运行线路情况。基于所测加速度数据的互相关概念提出了7个故障指示值,通过设置不同的摇枕弹簧故障与斜楔摩擦阻尼装置故障,对两类加速度信号的互相关性进行了验证,包括同一检测点不同方向加速度信号的互相关分析(I类)和车体两端检测点同方向加速度信号的互相关分析(II类)。分析结果表明,在7个故障指示值中,基于车体前后两端的垂向加速度互相关性的故障指示值对于摇枕弹簧故障与斜楔阻尼装置故障最为敏感。尽管所分析的故障工况在动力学模拟中所产生的轮重减载率、脱轨系数等轮轨相互作用指标的变化量不超过10%,但故障指示值的变化却达到300%,本文所提出的方法对早期故障的敏感性和鲁棒性得到的验证。本文还进一步研究了轨道条件的影响,以及今后的工作方向。对于健康监控系统而言,有两个问题存在。第一,在无轨道激励或者轨道不平顺非常低的情况下,车辆的响应非常小甚至可以忽略,车辆故障很难从车体响应进行判断;第二,对于非常恶劣的轨道情况而言,会造成车体严重且复杂的响应状态,导致故障造成的车体响应被掩盖。这两种情况会在后续研究工作中进行讨论与分析。本论文分析表明,在无轨道激励情况下,故障只能通过由曲线造成横向、垂向车体加速度的互相关性的变化进行检测;在有轨道激励情况下,故障可仅通过比较车体前、后两端加速度互相关性进行诊断。