轨道不平顺直接影响着列车运营的安全性、平稳性和舒适性,能否实现轨道高平顺性是高速铁路核心问题之一。然而,随着高速铁路服役期的延长,在列车荷载、温度及其它环境因素的耦合作用下,钢轨及轨道结构都不可避免的出现损伤累积,进而导致轨道的几何形状发生改变而引起轨道异常不平顺现象。利用轨检车和动检车虽然可定期地针对钢轨进行几何形位检测和外观检查,但实用性和经济性限制了该类轨道异常检测方法的实时性,另辟途径开展高速铁路轨道异常快速检测与诊断具有重要的工程意义。基于此,本论文尝试以高铁运营车辆的振动信息为媒介实现对高铁轨道结构的快速异常诊断。具体的研究内容如下:(1)采用多体动力学软件建立客车-轨道耦合动力学模型,通过将轨道随机不平顺谱作为轮轨激励获得了车体振动响应,并通过与实测数据、规范限值对比验证了所建立客车-轨道耦合动力学模型的合理性。(2)通过叠加典型轨道异常不平顺波形作为轮轨激励,比较客车在通过不同类型异常轨道不平顺时、不同位置布设传感器测点所测得振动加速度的响应变化规律,初步验证基于车体振动加速度诊断下部轨道结构异常的可行性,确定了车厢前后为振动传感器在车体上的最优布置位置。(3)提出了利用车体振动响应分段统计高阶矩特征快速定位轨道结构异常的方法,并研究了高阶矩阶数、数据分段长度对异常时刻识别效果的影响,验证了通过高阶矩信号的强度大小识别轨道异常程度的可行性。(4)提出了基于车体振动响应小波分析的轨道异常不平顺检测方法,并研究了小波分解层数对异常时刻识别效果的影响,通过对敏感频率层的小波重构信号分析实现了信号异常程度与时长及多类型异常信号的同步识别。(5)以运营高速动车组经过轨道病害路段的车体振动加速度为研究对象,验证了采用基于车体振动响应统计高阶矩和小波重构信号实现轨道结构病害检测的可行性。