捣固是铁路工务部门为改善轨道几何不平顺状态采取的最主要、最有效的维修方式。大机捣固作业需要捣固车、动力稳定车等大型养路机械,作业时间较长,养护维修成本较高。随着我国铁路网络的快速形成和发展,线路运输与养护维修之间的矛盾日益凸显,这给铁路管理部门对于减少轨道占用时间、降低维修成本和提高安全性等方面提出了新需求。因此,制定既能满足线路安全运行需求,又能综合考虑轨道占用时间和维修成本的捣固维修计划显得尤为重要。基于以上背景,本文在充分考虑轨道几何不平顺状态劣化过程的异质性与不确定性等特点的基础上,通过构建轨道单元区段的高低不平顺劣化模型和捣固改善量模型,准确预测需要进行捣固维修的时空位置。结合我国铁路部门目前的周期修和故障修捣固维修模式,构建了基于轨道占用时间和养护成本最优的捣固决策优化模型。论文主要工作内容如下:(1)分析了轨道几何不平顺状态预测理论和捣固维修计划编制优化理论的国内外研究现状,结合我国铁路大机捣固维修管理现状,介绍了大型机捣固机械的作业参数、捣固周期、捣固作业组织流程、捣固维修成本构成等内容,为建立基于轨道占用时间和养护成本最优的捣固决策优化模型提供理论支撑。(2)建立了基于轨道占用时间和养护成本最优的捣固决策优化模型。针对轨道单元区段,建立了高低不平顺劣化模型和捣固改善量模型,采用蒙特卡罗仿真来模拟建模过程中的不确定性,预测在规划年限内的高低不平顺发展规律以及需要进行捣固作业的时间。在此基础上,在状态管理标准、作业时间约束、维修能力约束限定的条件下,综合考虑轨道占用时间和养护成本,建立基于轨道占用时间和养护成本最优的捣固决策优化模型,采用禁忌优化算法求解,优化周期修和故障修捣固作业的分配。(3)利用兰新线数据对模型进行案例分析以兰州局管辖内的兰新线K100+000～K200+000线路区段为案例,考虑捣固实际情况,构建规划年限为一年的基于轨道占用时间和养护成本最优的捣固决策优化模型,验证了模型的有效性。