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钢轨是轨道的重要组成部件,它与列车车轮有着直接的接触,为车轮的滚动提供了平顺、连续的轨面。但随着列车运营年限的增加和运营负载的增大,钢轨会产生各种病害问题,如波浪形磨耗、核伤、剥离掉块、轨头压溃、轨缝低接头以及焊缝病害等,这些病害的检测对于提高车辆运营安全具有重要意义。本文重点研究钢轨波浪形磨耗、轨缝低接头以及高低焊缝等病害的检测与识别,针对以上问题,本文利用SIMPACK软件搭建了车辆-轨道动力学模型,模拟了钢轨波浪形磨耗、轨缝低接头以及高低焊缝等病害,并将拟合的病害分别导入所建的整车动力学模型,应用经典的时频域分析、小波分析以及希尔伯特黄变换分别对基于各种病害的转向架加速度信号进行分析并提取出各种病害的特征,从而实现病害的位置检测以及病害类型的识别,证明了利用车辆转向架加速度信号进行钢轨病害检测与识别的有效性；最后分析了上海地铁1号线的实际运营数据,检测并识别出了波浪形磨耗、轨缝低接头等病害,验证了该方法的可行性及可靠性,这对实现钢轨病害的在途监测及病害类型的识别具有重要的意义。本文的具体研究工作如下。(1)探究了钢轨波浪形磨耗、轨缝低接头以及焊缝病害等典型伤损的产生机理及其严重的危害性,建立了各伤损的几何轮廓拟合模型。(2)研究了国内外现有的关于钢轨波浪形磨耗、轨缝低接头以及高低焊缝等病害的检测方法以及相应的数据处理技术。(3)利用SIMPACK软件设计和搭建了包含各种病害的车辆-轨道动力学仿真模型,具体包括城轨车辆仿真模型的搭建、轮轨接触模型的搭建以及各种病害的拟合仿真,并采集其前转向架振动加速度数据。(4)采用经典的时频分析、小波分析(小波包分解和连续小波变换)和希尔伯特黄变换等分析方法,分别对基于正常状态、波浪形磨耗状态、轨缝低接头状态以及高低焊缝状态的检测信号进行分析及对比,并提取出各种病害的时频特征及固有振动波形,证明了基于运营车辆转向架加速度信号进行钢轨病害检测与识别的有效性。(5)分析了上海地铁1号线上海南站至锦江乐园站0117车的两次实际运营数据,从中检测并识别出了波浪形磨耗、核伤和轨缝低接头等病害,再次验证了利用SIMPACK仿真模型进行钢轨病害检测及识别的可行性和工程实用性。