铁路轨道是铁路基础设施中需要进行测绘定位的关键要素,铁路轨道被精确测量定位后呈现的数据形式为点云,当前主要采用车载LiDAR系统和轨检仪来采集获取铁路轨道点云数据,其中车载LiDAR系统采集得来的点云数据量大且包含许多无效信息,需要对其进行处理才能提取得到轨道部位的信息,并且受LiDAR系统多种误差来源的影响,导致车载LiDAR点云数据坐标精度较低,而轨检仪能够直接采集获取铁路轨道部位的高精度点云数据,可直接应用于铁路轨道变形分析。铁路轨道点云数据的获取、处理与分析是保障铁路工程运营安全的重要手段,本文围绕基于点云数据的铁路轨道信息提取与应用开展研究,主要内容包括:总结了车载LiDAR系统的主要误差来源,对比分析了车载LiDAR系统与轨检仪测量获取的铁路轨道点云的坐标精度,包括左右轨顶面中线点的平面坐标较差分析和高程较差分析,分析结果显示车载LiDAR点云的坐标与轨检仪测量轨道点云的坐标之间的较差达到厘米级。针对传统的基于曲面拟合点云滤波方法存在的种子点选取不可靠的问题,在种子点选取过程及格网高差阈值计算方面提出了改进措施,提升了滤波方法的准确性及其在铁路场景点云滤波中的适用性;在滤波的基础上,考虑到在铁路场景中铁路轨道自身具备独特的几何结构特征,研究了一种顾及轨道几何特征的轨道信息提取方法,实验及误差分析结果表明,滤波方法能够快速滤除铁路轨道周边诸多无效点云,且较为完整地保留钢轨点云,轨道信息提取方法则实现了左右钢轨点云及轨道中心线的准确提取。基于国内某大跨度斜拉桥主航道铁路轨道的高精度点云数据,分析了铁路轨道在不同测量期次,不同环境温度下的线路中心横向偏差及垂向偏差变化规律,针对传统轨道静态检测中轨向和高低计算方法计算过程复杂、不能直观反映轨道偏移量对轨道平顺性的影响的问题,研究了利用左右轨道点横向偏差和垂向偏差计算轨向和高低的新方法在大桥铁路轨道平顺性分析中的可行性与适用性,根据轨距、水平、扭曲、左右轨向和高低这七项指标计算了轨道质量指数TQI,并与根据动检数据计算的TQI结果进行了对比分析,证明了本文所采用的数据计算与分析方法在保障大跨度斜拉桥铁路工程运营安全中的可行性与可靠性。