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随着高铁技术的成熟和发展,中国的主要轨道线路已经逐渐被高铁所替代。然而机车速度的不断提高对轨道的平顺性要求更为严格,尤其是轨道高低不平顺,理论研究和工程实践已经证明,轨道高低不平顺是引起机车车辆产生振动、引起轮轨作用力增大、导致行车速度受限的主要因素。目前大多数小型轨道检测设备采用弦测法对轨道高低不平顺进行检测,并基于频率采样法设计相应的FIR逆滤波器来对弦测的畸变波形进行复原,计算量较大,而且忽略了预处理过程对复原精度的影响,导致轨道高低不平顺检测系统的实时性和准确性不高。为了真实反映轨道的高低不平顺情况,本文在中央国有资本经营预算支出项目“钢轨高效轻量化铣磨作业系统产业化”的背景下,研究轨道高低不平顺检测方法和轨道高低不平顺信号的数据处理技术。本文研究内容主要包括：1)搭建轨道高低不平顺数据采集实验平台,获取轨道高低不平顺数据,为后续检测信号的数据处理算法研究提供可靠的实验数据。2)从检测信号的采集、预处理、数字滤波处理等3方面研究了轨道高低不平顺的检测与数据处理方法。在轨道高低不平顺信号的数据预处理过程中,针对信号非线性趋势项,提出了一种基于小波变换的稀疏最优化方法(WT-SO:Wavelet Transform-Sparse Optimization)。该方法通过设置两个边界约束条件,求取l1范数稀疏最优解重构信号趋势项。在检测信号的复原阶段,基于最小二乘法设计FIR逆滤波器复原畸变波形。它只关注于关键频率点处的幅频响应与脉冲响应的对称性,不用考虑相频响应的计算,较频率采样法更为简单方便。3)根据钢轨打磨的测量及评价标准BS EN 13231-3：2006,设计FIR滤波器,将检测信号分解为波长范围在30-100mm,100-300mm,300-1000mm的信号,结合移动波深幅值有效值平均值(RMS:Root mean square)和移动波深幅值峰-峰平均值(PPR:Moving average of peak-to-peak amplitude)评价该段轨道的高低不平顺情况。将轨道高低不平顺检测系统的检测数据与钢轨波磨尺的静态检测数据进行对比,通过比较各波长范围窗内移动波深幅值有效值平均值RMS,验证了检测系统检测结果准确性。