轮轴作为列车与轮轨之间重要的关联部件,其安全性直接关系到列车行驶安全。在行驶过程中,轮轴会受到轮轨激励载荷和车体载荷影响,在载荷长时间作用下,轮轴上会产生疲劳破坏导致轮轴失效。为了保证列车行驶安全,需对轮轴疲劳寿命和可靠性进行分析。本文基于载荷谱数据分析,开展列车轮轴疲劳寿命预估与可靠性分析研究。主要着重点为不同国家标准的载荷计算方法研究、灰度理论方法修正、多级载荷下累积损伤模型修正、基于载荷谱数据特性分析和修正累积损伤模型的轮轴疲劳寿命预估、变幅载荷下轮轴可靠性分析、轮轴过盈配合安全可靠性探究。论文主要从下面几个方面展开研究:(1)根据国内外轮轴设计标准对比研究,确定日本标准垂向载荷计算方法和国内学者提出的横向载荷计算方法为轮轴载荷计算分析方法。修正灰度理论方法,将其运用到轴上各位置处应力计算中,得到轴上各位置处应力区间,通过分析应力区间,确定轮轴上容易发生疲劳破坏的位置。(2)基于Corten-Dolann模型和Manson-Halford方法对疲劳损伤累积方法进行修正,建立考虑载荷加载次序和载荷间相互影响,以及小载荷强化作用的累积损伤模型,并通过两个案例进行验证。(3)利用罗曼诺夫斯基异常值剔除法、非线性小波去噪法、低幅载荷滤除法等方法对载荷谱信号进行前处理。将处理后的载荷谱数据采用雨流计数法绘制均幅频次直方图,通过均幅值直方图拟合均幅值概率分布函数。在对列车行驶工况分析的基础上,根据按里程或分位点外推和参数外推法对载荷数据进行外推。根据外推数据构建轮轴载荷的一维程序载荷谱,并以此来预估轮轴疲劳寿命。(4)基于应力-强度分布模型,通过强度概率分布函数和均幅值二维联合概率密度分布函数推导轮轴的可靠度函数。根据可靠度函数分析轮轴在循环载荷下的可靠性。(5)基于离心力作用下的径向位移函数,建立轮与轴过盈配合接触应力变化模型。探究列车在运动情况下过盈配合接触应力变化和轮轴结合的安全可靠性。本文研究成果,为轮轴疲劳寿命预估与可靠性分析提供新的方法,也为分析离心力下轮轴过盈配合安全性问题提供理论基础。