近年来随着列车运行速度的增大、运营时间的增长和运载量的提升,轮轨间相互作用力加剧,动力响应增大,我国铁路部分线路区段钢轨出现波浪形磨耗。钢轨波磨会加剧列车和轨道相关部件的损伤,增加维护费用。同时,波磨的形成和发展会使列车在运行过程中轮轨之间产生强烈的振动噪声,影响车上乘客的舒适度和铁路沿线居民的生活质量;严重时会破坏钢轨结构和车轴结构,危及行车安全。因此,及时发现钢轨存在的波磨问题十分重要。我国铁路钢轨的日常维护中,对钢轨波磨的监测主要是通过技术人员现场观察结合仪器测量来完成,无法在天窗时间内完成对长距离线路的一次性全部测量。目前对于钢轨波磨的动态检测使用最广的是在检测列车上利用振动加速度信号来完成,而利用声学信号对钢轨波磨进行检测却鲜有研究和运用。考虑到声信号运用于检测的优势以及越来越广泛地应用,本文基于高速铁路钢轨波磨声学特性分析,研究开发钢轨波磨声学实时诊断系统。本次论文主要完成了如下工作:（1）对高速铁路钢轨粗糙度和车外噪声特性的关联性开展了测试分析研究。结合高速铁路钢轨粗糙度和车外噪声同步测试,对钢轨粗糙度峰值特征和车外噪声的关系进行了探究,结果表明两者具有较好的关联性,钢轨波磨特征在声信号中具有良好的体现,为实现钢轨波磨声学诊断提供了理论基础和依据。针对车下声学信号非稳态特点,分析了非稳态信号处理方法适用性,提出了诊断系统利用声信号判定钢轨波磨的指标方法。（2）对钢轨波磨声学诊断系统进行整体系统架构、开发平台的选择和系统功能设计。诊断系统由硬件系统和软件系统两个部分组成。对下位机、上位机、声学传感器、加速度传感器和惯性导航元件完成了选型和集成。根据系统功能设计要求,基于LabVIEW平台进行了系统软件的开发。（3）对钢轨波磨声学诊断系统进行现场验证。将该系统在六条地铁线路上运用,通过和地铁公司反馈资料以及现场实地勘察结果进行比对,该系统在地铁线路上对钢轨波磨区段的有效检测率达到83.9%。将该系统运用于高速综合检测列车,对其检测出的波磨区段进行钢轨粗糙度现场测试,与钢轨波磨声学诊断系统判定结果吻合。通过高速铁路和地铁试验数据验证表明:采用研发的钢轨波磨声学诊断系统可有效识别钢轨波磨,具备较大的实际应用价值。本论文共有图75幅,表3个,参考文献59篇。