我国的铁路运输系统经大幅提速后,不仅加快了列车的运行速度,也显著增加了列车的运行密度,目前许多快速区段已无法采用人工方式来维修和养护作业,只能在有限的天窗期内采用大型养路机械对线路进行维修和养护,而利用捣固车对铁路线路进行捣固作业就是其中最主要的养护作业之一。捣固作业提高了道床石碴的密实度,增加了轨道的稳定性,保证了列车的行车安全,各国都把对捣固车的研制放在各种线路机械的首位。随着我国对国外各种捣固车的引进,捣固装置技术的理论研究也不断的发展,主要集中在捣固车的激振原理阐述、结构组成、振幅与振动频率的解释等方面。由于软件仿真及现场原位试验难度较大,同时室内缺少能够模拟现场捣固作业过程的试验设备,国内对于捣固装置技术的研究任然停留在对已有捣固装置的技术参数及结构方面的整理与总结,很少涉及捣固装置的作业机理和捣固装置结构、技术参数的优化。本文针对这一现状,探讨了铁路碎石道碴的特性和捣固作业机理,对捣固作业机理试验装置进行了研究,具体工作如下：论文介绍了铁路碎石道碴的特性以及相关振动捣实理论,并阐述了捣固作业机理。论文确定了试验装置的总体要求及总体构建方案,对捣固作业机理试验装置的试验基坑、车辆载荷加载装置、捣固装置以及检测装置的方案进行了设计,对实验装置的主要参数和性能指标进行了计算,使用SolidWorks软件建立了试验装置的三维模型,并将各零、部件进行装配,得到试验装置的实体模型。论文使用COSMOSMotion软件,针对不同工况,对Ⅰ型和Ⅱ型两种捣固装置的三维模型进行运动学仿真,根据仿真结果对模型尺寸进行了修正。论文使用有限元分析软件ANSYS对列车轮轴载荷分布理论进行验证,验证了车辆载荷加载装置设计的合理性。论文使用有限元分析软件ANSYS对水平移动机构进行动力学分析,包括模态分析、谐响应分析以及瞬态动力学分析。其中模态分析得到了结构两种工况下的前十阶固有频率和振型；谐响应分析确定了结构受到电机干扰力激励时影响最大的固有频率阶数,在这些区域,电机启动时需要快速提高转速通过：瞬态动力学分得到启动阶段结构振幅随时间的变化情况,确定了对应转速产生最大振幅的转速区域,及结构位置,为后续的减振等结构优化工作提供参考依据。