本发明一种基于有限频域的高速列车垂向悬挂系统的故障检测方法，包括以下步骤：1)采集高速列车垂向悬挂系统的状态方程和输出方程；2)构造误差方程；3)设计一种高速列车垂向悬挂系统的故障检测观测器；4)为了使得高速列车垂向悬挂系统对干扰具有鲁棒性，并对故障具有敏感性，引进H∞范数和H‑指标，同时给出一种迭代算法，保证得到的故障检测观测器增益矩阵L为最优结果；5)通过观察高速列车垂向悬挂系统实际输出向量y(t)和估计输出向量的残差判断是否发生故障；若t1时刻r(t1)≠0，则说明t1时刻发生故障，能及时检测出故障。本发明能够有效地克服高速列车在运行过程中的各种干扰信号，并准确、快速地解决高速列车垂向悬挂系统的低频微小渐变故障的检测问题。