列车车轴是承担轨道交通车辆重量的重要部件。车轴的安全性能对机车运输营业的安全起至关重要的作用。车轴在长时间轮轨载荷以及车体载荷的作用下,发生疲劳破坏失效将会造成重大经济损失甚至人员伤亡。因此本文对随即机载荷下的列车车轴进行寿命预测与可靠性度计算。主要研究内容如下所示:（1）以列车车轴为研究对象,对动车轴和拖车轴车轴进行受力分析。根据欧盟标准和对车轴载荷进行分析,确定危险截面的位置。估计了横向,纵向和垂向随机载荷之间的比例关系,探索横向和纵向随机载荷对车轴疲劳的影响。（2）对车轴轴颈处采集的载荷信号进行特性分析与程序载荷谱的构建。对车轴随机信号进行预理、外推、分布特性分析、一维和二维程序载荷谱的构建,为列车车轴的寿命预估提供条件。（3）引入误差椭圆对采集的载荷信号进行不确定分析。将加速度载荷信号转化为区间载荷信号,将对外推后的载荷序列进行雨流计数,得到均幅值进行频次统计,拟合得到均幅值的概率分布模型。（4）改进的外推方法。为了模拟出列车行驶的真实路况,模拟出实际道路载荷的多样性和动态性,对中间载荷进行多样性分析。基于原始载荷信号时间序列,将广义帕累托分布应用于改进的超阈值方法中,对区间载荷信号进行时域外推,并对改进前后的载荷分布特性进行对比分析。（5）改进Bootstrap方法对疲劳试验数据进行参数估计。用改进的Bootstrap方法对表面粗糙度数据进行误差分析,得到考虑表面粗糙度,表面粗糙度因子,维氏硬度和抗拉强度的影响,估计列车车轴的S-N曲线族。（6）基于SSI模型的区间可靠度分析。基于SSI模型和灰度算法,考虑列车车轴加工过程中的误差,计算不同粗糙度的列车车轴的可靠度和安全寿命区间,为其耐久进行评价。本文从列车车轴设计角度出发,对列车车轴疲劳寿命进行研究,涵盖危险截面的确定、随机载荷谱的采集、改进的超阈值时域外推、载荷特性分析、区间程序载荷谱编制、改进的Bootstrap对疲劳实验样本参数估计和区间可靠度等关键技术研究,为列车车轴的设计和研发提供技术基础。