无砟轨道作为高平顺性、高稳定性、高可靠性和少维修的新型轨道结构型式,在我国高速铁路得到了广泛的应用。但正式运行后的铁路,常年暴露在自然环境下,并通过水、温度和列车荷载的影响,不可避免的会伴随着病害的产生,轨道板脱空就是无砟轨道常见的病害之一。虽然轨道板脱空的检测技术很多,但目前尚缺乏一套简单实用、经济有效的技术方法来识别轨道板的脱空。本文通过对瞬态冲击轨道板作用下产生的音频信号分析,建立无砟轨道声场激励模型,提取分析其时频域下特征值和利用模式识别的方法,实现对轨道板脱空的识别,并以试验验证为依托,证明音频信号检测轨道板脱空的可行性。主要研究内容如下:(1)无砟轨道的声场激励模型的建立研究。以声振理论检测为基础,通过对音频信号的传播形式及其在无砟轨道采集的方式,建立无砟轨道的声场激励模型,模拟实际的轨道损伤状况,设置不同的脱空工况,提取音频信号所对应的声压指标,并对检测参数进行分析确立。(2)基于瞬态冲击响应音频信号的轨道板脱空识别特征值的提取。通过对音频信号的采集,从时域、频域和倒频域等不同角度对同一信号进行多种分析,提取出能体现轨道板损伤高敏感的不同特征指标,选取频带能量和共振峰作为轨道板脱空识别的特征值。(3)基于模式识别技术的轨道板脱空识别方法研究。结合轨道板脱空特征值的选取和运用BP神经网络的模式识别方法,对特征值进行网络的训练和分析,识别出轨道板下结构的状况,最终实现轨道板脱空识别的判断。(4)无砟轨道板脱空识别方法试验验证。选取校内实验基地进行轨道板脱空试验,采集音频信号并进行数据处理,提取特征值作出轨道板脱空识别判断。结果表明,基于音频信号的无砟轨道脱空检测的研究是可靠的,并且在经济上和效率上均有提升,尽管该方法目前还不太成熟,但它仍具有一定的理论意义和实际的工程价值。