随着社会经济的发展,我国铁路运输量与日俱增,行车速度也越来越快,从而对既有线轨道的维护也提出了更高的要求。然而依靠传统的渐伸线原理进行轨道维护的方法,已越来越不能满足实际生产的要求,所以基于绝对坐标的既有线轨道维护方法开始引起重视并逐步推广。在既有线轨道维护过程中,铁路的线形参数是铁路工务部门进行轨道检测与维护的基准。目前通常是以线路原始设计线形参数作为基准,然而铁路既有线轨道经过多年运营后,轨道位置可能发生了较大的整体性偏移,若以原始设计参数对轨道进行调整,会在一定程度上增加工作量和维护成本,所以这种方法并非是最优方案。因此有必要根据实测轨道数据,对线路线形参数进行优化设计,使优化后的线形参数既能满足设计规范的要求,又能减少工作量,降低维护成本。由于判断轨道实测点所在位置的线形是既有线线形拟合、优化设计的基础,所以本文主要对既有线平面和纵断面线形的自动分段方法、线形参数优化设计和调整量计算三个方面进行了深入研究。主要研究内容及结论包括以下几个方面：1、提出基于斜率变化的平面线形自动分段方法和基于坡度变化的纵断面线形自动分段方法,并经工程实验数据计算验证表明该方法可以自动和较高精度地进行线形分段,从而达到识别轨道实测点所在位置线形的目的。2、在线形分段的基础上研究了既考虑铁路线形设计规范要求,又顾及既有轨道的当前位置,同时满足轨道调整量总体最小的线形优化设计方法。经工程实验数据计算验证分析,表明根据优化的线形参数计算的轨道调整量比直接以设计的线形参数计算的轨道调整量更小。3、推导了根据轨道实测数据和优化线形参数计算任意里程轨道调整量的数学模型。4、研制了铁路既有线线形优化设计软件,该软件实现了既有线平面线形和纵断面线形的自动分段和优化设计,并能计算任意里程的轨道调整量。