随着列车运营速度不断提高，人们对列车运行安全提出了更高要求。轮轨间作用力是用来评价列车运行安全性的重要参数。因此，实时准确的测量轮轨力，并基于监测数据对列车车辆的运行状态进行判断，确保列车的行车安全是非常重要的。虽然目前为止测力轮对方法是最准确、最直接的轮轨力测量方法，但是测力轮对需要打孔，影响了轮轴的使用寿命，使得测力轮对难以在运营车上长期使用。因此，发展一种能够在运营车上长期使用并且准确可靠的轮轨力测量方法，具有极其重大的意义。
　　Kalman滤波方法通过系统方程和测量方程将系统激励和系统响应相关联，可以由易于测量的响应反推激励信号，在结构动力学逆问题求解中得到广泛应用。论文研究了基于卡尔曼滤波的轮轨力间接测量方法，主要完成了以下工作：
　　(1)针对离散状态方程缺乏加速度信息的问题，引入Newmark积分加以改进。推导了卡尔曼滤波求解激励的步骤，理论论述了该方法的可行性。通过对单自由度和多自由度模型施加简谐激励仿真，采集了模型加速度响应，然后根据这些响应推算得到激励信号，验证了方法的可行性。
　　(2)论文研究了影响效率和精度的计算步长取值范围，得到了既满足精度又不影响效率的计算步长取值。研究了模型系统噪声和测量噪声对计算精度的影响，选取了一种适用于多自由度系统的调参方法。
　　(3)构建了地铁车辆整车动力学模型，通过多体动力学仿真得到的轴箱加速度、一系簧垂向位移、转向架摇头角与侧滚角等响应，并由这些响应通过Kalman估计反推得到轮轨作用力。由于加速度易于测量，首先使用车辆在不同轨道谱、不同速度等级仿真的加速度响应作为计算模型的输入，得到了中等相关的垂向力和不准确的横向力，表明只利用加速度响应计算得到的结果不准确。然后再用车辆在不同轨道谱、不同速度等级仿真的位移响应和加速度响应作为计算模型的输入，得到了极强相关性的垂向力与横向力，验证了该方法在车辆安全监测上的可行性。在添加10%噪声的情况下，比较了不同输入响应对计算结果的影响，发现位移响应对计算结果影响较大。最后，在输入相同响应的情况下，比较了不同噪声对计算结果的影响，发现噪声大于等于20%时对横向力计算影响开始变大。