本计划围绕高铁无砟轨道精测、精调的适用方法与技术进行研究。 关于精测方法，研究了绝对测量及其对高铁无砟轨道平顺性控制的作用，结果表明，绝对测量“原理正确”，但不仅存在测量效率低、环境适应性差等适用性问题，理论上其平顺性控制能力也无法满足要求，而其用于评价高铁长波平顺性的150m/300m矢距差校验方法的空间频域特性混乱且存在幅值增益为0的死区。围绕拥有效率、平顺性检测精度和环境适应性优势的相对测量方法，研究了用于消除其里程累积误差的轨枕定位技术，比150m/300m矢距差校验方法物理意义更清晰、频域特性更理想的用于速算长波平顺性的中点弦测“以小推大” 加密采样逐点递推算法，为了实现相对测量线路中线坐标控制和提高长波测量精度的“相对 绝对”复合测量技术，形成了一套适用于无砟轨道平顺性控制的几何状态静态评价方法。 关于精调方法，研究了传统的相对测量调轨算法，结果表明，基于渐伸线原理的绳正法等对数据扰动敏感，存在无法克服的累和问题，不能满足高铁无砟轨道的平顺性作业要求。研究并揭示了绝对测量“坐标法调轨”的本质是“偏差法调轨”和“原位法调轨”，即测量方法必须能够保证线路中线横、垂向偏差与轨枕位置对应且体现准确的线路线形，同时调轨算法必须能够保证将该偏差消除在原位而不向相邻轨枕传递。研究了依据相对测量数据识别线路曲线四大特征点、曲线半径等关键参数和基于奇异滤波及稳健回归的轨道曲线主点定位方法，解决了因里程累积误差或实际曲线特征点位移等所导致的实测、设计曲线失配及其引起的线路中线偏差异常问题，使相对测量具备了应用“偏差法调轨”和“原位法调轨”的必要条件。最后，研究了基于相对测量中点弦测模型的精调量迭代求解问题，可得到累和最小、对线路线形扰动最小、能在不超出高铁无砟轨道扣件可调范围显著改善线路平顺性的最终调整方案。 本计划研究成果已产业化，在大幅提高精测效率、降低精调工作量和成本的同时，使我国无砟轨道TQI控制水平从单纯依赖绝对测量调轨的3.0左右降低至2.0以下，社会效益和经济效益显著。 2100433B

目前无砟轨道的内部几何尺寸的表达与控制主要是通过外部几何尺寸测量来实现，其成本与效率难以平衡。弦测法作为轨道平顺性测量主要方法之一，受限于其幅频特性，理论价值未得到应有的重视。本研究从其以小推大算法出发，就弦测法的长波特性、偏矢测量等问题进行理论研究，为无砟轨道正线及道岔的平顺性有效监测与评价提供解决方案。另，鉴于高铁无砟轨道的特殊结构与高平顺性要求，既有的基于外部几何尺寸的养修技术存在着适用性问题。为此，本研究在全面分析绳正法、坐标法技术特性的基础上，认为开发一种基于轨道平顺性的整正技术，是解决目前效率与精度矛盾的理性选择。该技术的主要特征包括：以恢复高铁无砟轨道的平顺性为目标，通过对轨道平顺性数据建立向量模型，构造迭代解法，获得在惯性坐标系下的整正量的数值解。前期现场试用证明，该方法整体优化轨道平顺性，且无需外部标志物的信息，或能为无砟轨道的平顺性控制提供一套创新的理论与方法。

本书针对影响高速铁路轨道平顺性的检测与评价的若干关键问题，在总结现有轨道几何状态检测与监测技术、轨道刚度检测方法、无缝线路状态监测理论、无砟轨道病害检测方法和高速道岔状态监测技术的基础上，分析了我国高速铁路轨道平顺性检测与监测方面面临的主要挑战；系统研究了轨道静态不平顺的高效检测理论与方法、轨道不平顺的动力学控制理论及评估技术、轨道宽频动刚度的检测理论与方法、基于模态的无砟道床伤损检测理论与方法、影响高速铁路高平顺性的无缝线路断轨与温度力监测技术，及高速道岔钢轨裂纹监测技术等；提出了加强我国高速铁路轨道平顺性检测、监测与评估的若干建议。

随着京津城际高速铁路、武广高速铁路、沪杭高速铁路和京沪高速铁路的相继开通和运营，我国高速铁路无砟轨道技术已逐步实现系列化、现代化和标准化。无砟轨道结构形式在线路上主要有CRTSⅠ型双块式无砟轨道、CRTSⅡ型双块式无砟轨道、CRTSⅠ型板式无砟轨道和CRTSⅡ型板式无砟轨道、CRTSⅢ型板式无砟轨道，在道岔区段主要有长枕埋入式无砟轨道和板式无砟轨道。

高速铁路无砟轨道结构与普通轨道结构一样，由钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔等部分组成。这些力学性质截然不同的材料承受来自列车车轮的作用力，它们的工作是紧密相关的，任何一个轨道零部件性能、强度和结构的变化都会影响其他零部件的工作条件，并对列车运行质量产生直接的影响。因此，轨道结构是一个系统，要用系统论的观点和方法进行研究。钢轨直接承受由机车车辆传来的巨大动力，并传向轨枕；轨枕承受钢轨传来的竖向垂直力、横向和纵向水平力后再将其分布于道床，并保持钢轨正常的几何位置；轮轨间的各种作用力通过轨枕和扣件的隔振、减振和衰减后传递给道床，并将作用力扩散传递于路基。由于列车速度的提高与轨道结构的作用力及速度成正比，高速铁路的轨道必然比普通线路具有更高的安全性、可靠性和平顺性。为保证轨ⅡⅡ道结构的这些要求，轨道各部件的力学性能、使用性能和组成为结构的性能都比普通轨道部件高得多。作为铁路基础设施的轨道结构是一庞大的系统工程，其受力状态极其复杂，运营条件的任何变化都会直接引发受力状态的变化，而作为轨道结构基础的桥梁、路基的状态和性能对轨道结构有决定性影响，因此，作为高速铁路和高速铁路的轨道结构，具备良好的基础并在正常受力条件下运营就显得特别重要。高速铁路一般采用60kg/m钢轨、长度2.6m轨枕、弹性扣件、无砟的轨道结构，大号码道岔，直向过岔速度与区间正线一致，侧向过岔速度与连接的联络线一致，利用标准列车计算桥梁荷载，规定统一的列车速度和轴重，全部采用立体交叉。