为进一步强化高铁在应对自然灾害、周界入侵/异物侵限及外部环境安全等风险时的智能识别、评估预警与主动防控能力，以高铁运行环境安全主动控制理念为指引，提出1种高铁运行环境安全主动感知与预警方法。通过分析高铁运行环境安全主要影响因素的作用机理及时空演化规律，揭示多种风险源对行车安全的扰动机制。在此基础上，设计全时空场景下高铁运行环境安全态势感知方法，涵盖气象灾害精细化预测、多模态融合的周界入侵/异物侵限别和空天地协同的外部环境隐患智能感知，进而构建相应的智能评估预警模型，并制定主动控制及应急处置策略。结果表明：大风精细化态势感知的风速预报准确率达93%；与现有同类智能方法相比，报警信息从系统产生到超视距车载终端显示的传输时延从2.364 s缩短至1.651 s。该方法可为工程化应用提供系统化解决方案，具有良好的工程化应用前景。

为应对铁路客运数据规模激增衍生的数据安全风险，实现敏感信息智能识别与动态防护，提出基于数据知识库的铁路客票敏感数据智能识别技术。通过构建“法律法规—行业标准—企业规范”3级知识库，结合铁路客票历史数据，设计多层次敏感数据智能识别算法，实现对多模态数据中敏感信息的高效精准识别。在此基础上引入图技术，构建数据资产及敏感数据血缘关系图谱，依据数据间流转拓扑关系，完成敏感信息标签在相关数据节点间的高效传播。结果表明：所提技术在结构化数据处理方面，可实现约21.7万条 · s^-1的敏感信息识别效率，约为传统方案的2倍；在非结构化数据处理方面，通过领域知识图谱注入，将敏感实体识别的F₁值提升至91.24%，上下文误判率下降至5.88%；多媒体图片文本提取及敏感信息识别准确率达93.71%。该技术可显著提升铁路客票敏感数据识别的准确性与处理效率。

为探究高速铁路长大隧道音爆时初始压缩波特性，分析其与隧道音爆发生的相关关系，基于某长大隧道实车试验，以音爆产生机理和初始压缩波传播路径为切入点，对比分析音爆前后隧道内初始压缩波气动压力和压力梯度峰值的纵向分布规律，明确音爆发生时动车组速度对峰值的影响，讨论洞口缓冲结构型式和车型对音爆的影响。结果表明：在非线性效应作用下，初始压缩波在传播过程中发生激化导致音爆；对于测试隧道，无论音爆发生与否，初始压缩波气动压力峰值在隧道内均表现为沿纵向先增后减的趋势；音爆发生时，近列车驶出端的初始压缩波压力峰值较驶入端有所提高，以时速340 km为例，列车驶出端测点初始压缩波气动压力正、负峰值和峰峰值较驶入端分别增大了36.53%，11.22%和20.71%；速度提升后音爆发生概率增大，此时列车驶入端至隧道中心段测点初始压缩波气动压力峰值较低速时的变化率更高；音爆发生时，初始压缩波在传播一定距离后压力梯度峰值激增，列车驶出端较驶入端增幅明显，时速340 km时测试隧道内两者相差近9倍；发生音爆时测试隧道内压力梯度峰值与速度的6.5~9.6次方成正比，而未发生音爆时则与速度的3.5~4.6次方成正比；隧道的斜切式缓冲结构较倒切式缓冲结构更有利于避免隧道音爆的发生。

针对服役隧道仰拱结构隆起和轨道板开裂病害的机理分析和整治问题，综合采用现场结构病害特征分析和室内试验相结合的研究方法，探究沪昆铁路某服役隧道仰拱隆起变形和轨道板开裂的病害机理；基于结构开裂病害特征和病害机理分析，提出“施作注浆锚管-基岩注浆-拆除并重构仰拱结构”的综合整治措施；采用该综合整治措施指导背景工程施工，监测并分析施工过程中基岩-仰拱接触应力演化规律。结果表明：基岩遇水膨胀变形是引起仰拱等支护结构局部抬升、结构内力增大和不均匀变形、开裂的主要原因；基岩承载力降低和局部高地应力挤压作用引发的应力集中，以及仰拱结构刚度和受力不均等因素，同样加剧了基岩-仰拱结构的非协调性变形、开裂风险；基岩和重构仰拱间接触应力呈阶段性发展规律，整体表现为先缓慢增大后逐渐收敛并趋于稳定；3个监测断面的基岩-仰拱接触应力均值分别为167.83，169.51和165.82 kPa，可确保隧道结构受力稳定和安全。结合病害机理分析采取的整治措施可有效防控服役隧道仰拱隆起和结构开裂，研究成果为类似工程病害的整治和预防提供了方案设计和工程应用借鉴。

通过三维CFD数值仿真方法，研究400 km · h^-1速度级的CR400动车组在隧道内单车通过及双车交会时，隧道壁面及车体表面横纵方向的气动压力时空分布规律，量化隧道壁面及车体表面负压区域及边界条件。结果表明：隧道内气动压力可与车型及列车速度、隧道长度等参数关联，形成理论模型；不同车型以400 km · h^-1速度单车通过隧道时，作用于隧道壁面气动压力峰值差异有限，相较于CR400BF动车组，CR400AF动车组的气动压力正峰值仅增加1.1%、气动压力负峰值仅增加0.9%；动车组表面气动压力在横、纵方向上均表现出较高的均匀性，单车通过和双车交会时，同一时段下车体表面均基本处于同一压力状态；不同隧道长度下，动车组速度为400 km · h^-1时，单车通过隧道时隧道中心处膨胀波负压与动车组车体自身负压相互叠加，车身承受的气动压力负峰值达-4.60 kPa，隧道内不同位置双车等速交会时，最大负压出现在隧道中心交会工况，气动压力负峰值达-9.68 kPa；隧道中心双车等速交会时，存在导致交会负压区域内负压效应显著加强的不利速度边界。

为明确地铁盾构隧道管片斜螺栓接头受力特性及失效机理，首先，针对依托工程2块相邻管片标准块设计并开展足尺试验，分析斜螺栓管片接头各部分混凝土在承载时的应力应变发展规律，分阶段研究管片接头的破坏过程；然后，建立数值模型，对比数值模拟和足尺试验2种方法下的管片接头破坏过程及特征变化规律，验证所建模型合理性并确定反映各阶段承载力的特征荷载值；最后，分析混凝土强度、接头空隙及螺栓强度对承载性能的影响规律。结果表明：管片斜螺栓接头破坏过程呈现4阶段特征，开裂阶段螺栓为主要承力部件，刚度曲线变化与破坏阶段对应，但螺栓约束作用存在显著的空间衰减特性；接头承载性能在开裂后下降，在外弧面接触后回升，接缝混凝土受压区随内弧面张开角逐渐上移，且斜螺栓在接缝面受力最大、变形显著，混凝土裂缝最先出现在接缝面部位；管片混凝土等级在C50~C60时对接头刚度变化的影响最为显著，接头空隙在3~4 mm时对接头刚度的提升效果最好，此时选取6.8~8.8级螺栓可兼顾经济与承载性能。

由于更高速度铁路车桥动力响应具有显著的随机性，因此为探明时速400 km列车过桥动力响应的特点及概率分布特征，基于虚拟激励法与全过程迭代法建立车桥耦合随机振动模型，并与蒙特卡洛法仿真结果进行对比验证。基于此，分析时速400 km下列车运行安全性与平稳性指标的时频分布规律，并研究不同基频简支梁在更高速度列车作用下的车桥动力响应随机特征。结果表明：车桥响应的功率谱及标准差随时间变化而变化，呈现典型的非平稳特征；桥梁动力系数主要受列车轴式、轴距控制，受不平顺随机激励的影响很小；简支梁共振条件下轮重减载率随速度增大而显著增大，车体振动加速度对简支梁共振响应不敏感；简支梁基频对列车轮重减载率和车体振动加速度影响较小，但轨道不平顺的随机性对桥梁竖向振动加速度与轮重减载率的影响显著。

25 Hz相敏轨道电路存在迂回回路不能用于检查断轨的问题，受此影响现场运营长期未能明确断轨状态下受端电压的变化规律。为排除安全隐患提供理论基础，基于多导体传输线（MTL）建模方法，将25 Hz相敏轨道电路迂回回路上的多个区段等效为1个迂回区段，采用六端网络分析断轨区段和迂回区段的电压和电流关系，通过扼流变压器（IB）和大地形成断轨区段和迂回区段的耦合电路，建立25 Hz相敏轨道电路迂回回路模型，得到MTL方程；基于变压器互感电路原理，分析断轨区段送端和受端IB的电压和电流关系，推导IB边界条件参数矩阵，求解得到25 Hz相敏轨道电路断轨状态下沿线电压和电流，提出基于IB边界条件的解耦算法；在通过实验室和现场验证迂回回路模型和解耦算法正确性的基础上，满足断轨状态下迂回回路受端电压不为0 V的前提，分析IB连接方式、断轨位置、道床漏泄和横向连接距离等不同参数对受端电压的影响。结果表明：在IB全连接区段，断轨位置越靠近区段中部，道床电阻越大，受端电压越高；在送端或受端IB连接断开的区段，断轨位置越靠近IB连接的一端，受端电压越高；道床电阻增大，受端电压先升高后降低；横向连接距离超过2 km后，受端电压几乎不会变化，可将该值设为横向连接距离参考值；断轨状态下受端电压越高越不利于断轨检查，应对IB全连接的区段采用受端电压降为40%、送端或受端IB连接断开的区段采用断开IB连接端单侧钢轨连接线等方式测试断轨检查。

铁路桥梁全生命期成本分析能够为桥梁设计方案的选择提供更为合理的数据支撑。以1座高速铁路桥梁为例，结合桥梁跨度需求，提出索加劲连续刚构桥和拱加劲连续刚构桥2种设计方案，基于概算分析，对2个设计方案的建设成本进行计算；考虑拉索性能时变规律的不确定性，建立计算桥梁运营中拉索、吊杆体系失效概率的时变模型，确定拉索、吊杆更换时间；针对拉索更换和拱肋涂装等维护行为，计算2种设计方案的运维成本，分析资本时间价值对运维成本的影响；考虑全生命期成本分析中数据和计算模型的不确定性，给出2种设计方案全生命期成本的分布区间。结果表明：桥梁运营期间检测、维修、加固成本对全生命期成本有较大影响，提出的全生命期成本分析方法能够有效预测运营期管养时间，为全生命期成本准确估计提供支撑；在全生命期成本分析过程中，需充分考虑建设及运营过程的不确定性及成本的时间价值；对于案例桥梁，从全生命期成本角度来看，索加劲连续刚构桥设计方案更具优势。

为适应现代铁路桥梁抢修的需求，提出一种基于可伸缩斜腹杆的可展式铁路中等跨度抢修梁技术方案。该抢修梁以可展构架单元为基本单元，可通过斜腹杆的伸缩实现折叠与展开，解决既有抢修梁拼组效率和储运空间不能兼顾的技术问题，同时适应普铁、高铁桥梁的抢修要求。建立有限元分析模型和多体动力学模型，对可展铁路抢修梁进行静力学分析和车桥耦合动力响应分析。结果表明：可展铁路抢修梁的应力水平、位移能满足《铁路桥涵设计规范》限值要求，客货共线铁路列车（ZKH）荷载作用下抢修梁各杆件应力最大；斜腹杆布置方式对可展铁路抢修梁的极限承载力具有显著的影响，斜腹杆倒“八”字形布置时极限承载力较高；32 m跨3种桁架配置类型中，重型桁架抢修梁各项动力响应指标较优；轮重减载率是控制列车运行速度的关键因素，高铁列车通过32 m跨度可展铁路抢修梁的限速可控制在120 km · h^-1。