铁路轨道的高平顺性是列车平稳运行和铁路安全运营的基础。随着我国铁路的快速发展,列车的行车速度不断提升,列车与轨道之间的相互作用也日趋显著,为保证列车行驶的平稳、安全,需要对轨道进行定期维修。铁路线路维修必须根据列车速度、轴重和运量等运营条件的变化不断进行加强和完善。对于普速铁路既有线纵断面线路维修,传统纵断面优化主要是先求得几何最优的变坡点里程、高程、竖曲线半径,并遵循养修作业“宁抬不降”的原则,根据起道量的限制来调整具体的轨道竖面调整量。这类方法只是从几何上对既有线纵断面进行优化,并没有从动力学角度去深究几何优化后线路的动力学性能是否与现在运营实际相匹配。为此,本文主要结合动力学分析方法,针对既有线纵断面几何优化,进行了深入研究,研究的内容主要有以下几个方面。(1)既有线纵断面优化设计变量降维预处理。纵断面优化是双变量问题:变坡点设计高程(或为设计坡度)、坡段长度。为简化几何优化数学模型建模难度,提高模型求解速度,将双变量预先简化为单变量,即变坡点设计高程。相对于传统链式坡的坡段长度处理方式,本文研究以轨面标高相邻实测点的坡度差并结合最小坡段长度的约束来确定变坡点的位置,从而初步确定坡段长度;(2)建立以起道量平方和最小为目标函数,以变坡点设计高程为变量,以坡度、坡度差、起道量的限制值为不等式约束条件的凸二次规划数学模型,运用MATLAB自编程,利用单纯形法寻找初始可行解,进而利用凸二次规划的积极集法实现长线路整段线路优化,得到既有线纵断面几何优化方案;(3)建立既有线车轨动力学仿真模型,采用UM仿真分析软件对既有线纵断面几何优化方案进行仿真计算,通过脱轨系数、轮重减载率、轮轨垂向力、垂向加速度动力学性能评价指标寻找线路纵向振动敏感点,进而调整既有线纵断面优化的轨道竖面调整量,基于既有线纵断面几何优化方案进行线形重构,优化线路实际运营条件。本文基于实测轨面高程数据,通过既有线纵断面几何寻优、动力调优,实现了与运营条件相匹配的纵断面线形重构。