随着铁路建设的迅速发展,尤其是高速铁路网的建成与运营,既有线的维护问题日益凸显,其中一个关键性的问题是保证轨道具备高平顺性的运行表面。目前我国轨道平顺性的检测与控制主要是基于绝对测量的成果,但该技术测量效率低、环境适应性差等缺陷与短暂的天窗期之间存在不可调和的矛盾。本论文分别介绍了渐伸线法调轨、坐标法调轨以及相对测量直接调轨的原理,对比分析了三者之间的优势和劣势,并选择了相对测量直接调轨技术进行现场试验,通过分析试验效果,讨论了目前该技术在实际应用时的优势以及仍存在的不足,针对不足,提出了具体的改进措施。课题的主要内容包括:(1)相对测量直接调轨技术以满足轨道平顺性验收标准作为控制目标,通过图上划撬,指导精调作业。由于避免了外部几何参数的测量,因此其测量效率高、环境适应性好,而且其是以内部几何参数控制内部几何参数,因此量值传递的可靠性更高。然而,该技术是以设计值与实测值之间的偏差作为调整量计算的标准,当轨道发生变形时,该方案并非整体调整量最小的办法,此外,当设计值与实测值之间的偏差超过扣件系统所能允许的调整量时,上述的控制方法也都无法有效平顺轨道。(2)为保证既有线线路整正后可以获得更好的平顺性,寻找以调整量最小为优化目标的铁路实测曲线的优化线形是曲线整正过程关键而又必不可少的一步。为此,提出了一种基于相对测量超高数据和改进霍夫变换(Hough Transform)的辨识新算法,经过稳健估计和滑动平均后,能够快速、精准地辨识出曲线优化线形的四大特征点(ZH点、HY点、YH点、HZ点),在此基础上,以辨识出的HY点和YH点范围内的实测正矢数据为对象,给出辨识后的圆曲线半径R。经过MATLAB的仿真与实例计算证明该辨识方法能够精确、快速、自动地辨识出优化线形的四大特征点位置,并给出实测圆曲线的曲线半径。(3)为了对本文特征点辨识算法的辨识精度做出评价以及判别线路整正时,哪类线路需要根据优化线形进行整道,本文选择了具有代表性的高速铁路正矢作为研究对象,并建立了一种优化线形与设计线形之间的正矢偏差模型,以实测正矢平顺性判决不变(不超限)为条件,提出了平面曲线特征点偏移接受域(即所允许的特征点最大偏移量)理论。研究结果表明:通过将实测线路的特征点辨识误差与特征点偏移接受域比较,可以判断特征点辨识精度是否合适,比较实测线路特征点辨识位置相较于设计线形特征点位置的偏差量是否超过特征点偏移接受域来判断线路的变形是否对轨道整体平顺性的判决造成影响,从而决定是否以优化线形对实测线路进行整道,此外,该理论方法也可以移植到普速、快速线路中,对于评价基于绝对测量数据的特征点辨识精度也具有参考价值。(4)根据上文的算法与理论,开发了铁路平面曲线优化线形关键参数辨识软件,通过导入相对测量实测数据,能够对平面曲线关键参数(四大特征点位置以及圆曲半径R)做出辨识,并对是否以优化线形来对实测线路整道做出判决。本文提出的算法、理论、软件在线路精调作业,天窗期维修作业等场合具有广泛的应用前景。