轨道不平顺作为轮轨接触的激励源,会直接影响列车运行的平稳性,对其发生、发展、恶化全过程实施科学的监控管理是确保行车平稳、舒适和安全的关键。在轨道管理中,轨道不平顺波长和幅值是衡量的两个重要指标。轨道不平顺从数学上讲,是包含不同波长成分的随机不平顺,不同波长的不平顺对列车运行的影响也不相同。随着速度的提高,由长波不平顺引起的“晃车”问题越来越显著,需要控制的波长范围也越来越长。本文系统总结了国内外轨道长波不平顺检测、管理标准和方法的现状,分析了我国在这方面存在的不足;利用理论仿真和数理统计等分析手段,结合综合检测列车实测数据,研究了主型动车组的敏感波长,研究了轨道长波不平顺与列车动力响应的关联关系;提出了轨道长波不平顺动、静态控制标准和评价方法;并通过优化传感器和长波信号处理,实现了对更长波长不平顺的检测。本文主要工作如下:（1）研究了轨道不平顺特征,建立了可用于轨道不平顺与车辆响应关联分析的车辆-轨道-下部基础耦合动力学模型和基于系统辨识理论的空间状态模型。基于车辆-轨道系统耦合动力学理论,建立高速车辆-轨道-下部基础空间耦合动力分析模型,可以用来计算和分析各系统在轨道高低不平顺激扰下的垂向振动特性。基于系统辨识理论建立了用于研究长波轨向不平顺与车体横向加速度关联关系的状态空间模型,包括算法、传递函数、定阶准则及模型验证方法。利用动检车实测数据对关联模型的传递函数进行了估计,可分析它们之间的关联关系。车辆-轨道-下部基础耦合动力学模型和基于系统辨识理论的空间状态模型的组合应用,可以为系统分析轨道高低和轨向长波不平顺对列车振动的影响提供理论支撑。（2）在分析大量实测动检车响应数据的基础上,结合理论仿真计算,研究确定了主型动车组的敏感波长,提出了不同速度下轨道长波不平顺管理波长。分析了5辆不同动检车在高速条件下的实测数据,并对主型动车组进行最高500km/h速度下的理论仿真分析,得出不平顺敏感波长与车体振动频率存在较好的相关性;利用合理的规律推演和对比,研究得出了不同车型的敏感波长;综合分析提出了不同速度下轨道长波不平顺的管理波长。（3）利用理论仿真和状态空间模型算法,得出了敏感波长下列车在不同速度工况下的车辆动力响应与轨道不平顺幅值的关系。利用理论仿真分析,得出了敏感波长下、不同车速工况下,高低、轨向不同幅值与车辆动态响应的关联关系。实际轨道不平顺大致为谐波形不平顺分布特征,以余弦函数作为输入激励,以敏感波长作为不平顺波长,通过改变轨道不平顺幅值,得出在垂向（高低不平顺）激励下,轮重减载率和车体垂向加速度随着幅值而增大,且其变化趋势基本为线性;在横向（轨向不平顺）激励下,脱轨系数和车体横向加速度随着幅值而增大,且其变化趋势基本为线性。利用状态空间模型分析,通过传递函数及车辆横向敏感波长反演相应的车体横向加速度,车体横向加速度随着幅值而增大,且其变化趋势基本为线性,与动力学模型计算结果相比,利用传递函数计算得到的轨向不平顺幅值较为严格。（4）提出了轨道长波不平顺动态管理标准及评价方法。对高速铁路实测动态数据进行分析,得出70m以下波长轨道不平顺成分对高速铁路轨道长波不平顺评价影响较小,线形的变化主要集中在70-150m带通滤波范围内。因此,提出了新的70～150m带通滤波评价动态轨道长波不平顺的方法,更贴近现场数据分析和养护维修实际。依据得到的车辆动力响应与轨道不平顺幅值关联关系,综合考虑列车安全和舒适性控制标准,提出了70-150m带通长波不平顺动态管理标准建议值（250～350km/h）。（5）提出了轨道长波不平顺静态管理标准及评价方法。在研究对比静态检测和评价方法、弦长设置的基础上,通过分析不同弦长输出与车辆动力响应的匹配性,结合中点弦测法不同弦长的有效测量范围,提出了基于60m中点弦测法的长波不平顺静态评价方法,可满足现场静态长波长不平顺控制。通过仿真和实测数据综合分析,提出了60m中点弦测法的长波不平顺静态管理标准建议值（250～350km/h）,静态长波不平顺按照经常保养、计划维修、临时补修三级标准进行控制。（6）优化了长波不平顺测量和处理技术。基于惯性测量原理和数字滤波理论,优化了长波不平顺测量和处理技术。设计了新的数字式惯性组件,改变了过去分别安装在车体、构架、检测梁等不同位置模式,集成度和精度均得到提升;设计了新的长波信号滤波器,采用三角窗和矩形窗并联的方式,实现最小误差准则条件下的优化FIR滤波器,满足150m高低轨向长波不平顺测试要求。