针对高速铁路钢轨轨距角易因过量打磨产生负偏差导致轮轨等效锥度降低，从而影响动车组运行平稳性的问题，提出了一种考虑打磨偏差的钢轨廓形优化方法。首先，以某高速铁路为例，对打磨后实测钢轨廓形的偏差进行统计分析，揭示打磨偏差分布特征，并通过车辆动力学仿真验证负偏差对轮轨匹配性能的不利影响；其次，将实测打磨廓形划分为训练集和验证集，以退化廓形与60N廓形偏差控制在-0.2~+0.2 mm范围内、名义等效锥度不小于0.034为约束条件，以LM_A型车轮与优化廓形匹配的接触应力不高于LM_A-60N组合为优化目标，采用遗传算法对60N廓形的7个特征参数进行优化，获得优化廓形及考虑过量打磨引起负偏差后的退化廓形；最后，通过轮轨接触分析和车辆动力学计算，对优化廓形和退化廓形的性能进行验证，并与标准60N廓形及现场实测的2组打磨廓形进行对比评估。结果表明：在轨距角附近区域（16°~45°），廓形偏差以负偏差为主，主要分布在-0.8~0 mm区间，均值约为-0.4 mm，过量打磨问题较为突出；与标准60N廓形相比，优化钢轨廓形与LM_A型车轮匹配时名义等效锥度提升至0.036，轮轨最大接触应力降低14%，动力学性能相当，车体横向振动加速度有所改善；退化廓形与60N廓形的偏差控制在-0.2~+0.2 mm范围内，名义等效锥度为0.034，满足设计约束条件，有效解决了等效锥度过低的问题；与现场实测的2组打磨廓形相比，退化廓形在动力学性能和接触力学性能方面均表现出显著优势，轮对横向振动加速度降低19%，构架横向振动加速度降低7%，车体横向振动加速度降低13%，轮轨法向最大接触应力降低19%~37%，切向最大接触应力降低33%~41%，平均接触应力显著降低且分布更加集中。钢轨廓形优化方法为现场打磨提供了参考依据，对解决动车组低锥度晃车问题具有指导意义。

沙粒侵入有砟道床会严重威胁其长期稳定性与行车安全。基于风洞试验与粒子图像测速技术，通过系统测量并分析沙粒运动的速度场、方向分布及通量输运的时空演化特征，研究风沙环境中铁路有砟道床周围沙粒的运动规律。结果表明：风沙流在穿越道床-钢轨系统时，其流场结构发生显著改变，呈现明显的速度分层与流动方向重构现象；沙粒运动方向沿程经历集中、偏转、混沌和恢复的典型演化过程，其方向集中度由迎风侧的0.959下降至轨间区域的0.200，并于背风侧回升至0.639；沙粒通量沿程衰减约48%，近地层沉积效应显著，各测量位置中向下运动的沙粒占比普遍高于60%。有砟道床通过能量耗散和筛选作用双重机制影响风沙输运，能量耗散持续削弱气流挟沙能力，筛选作用则促进沙粒在道床内部沉积。

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。

随着我国西部建设的不断推进，对复杂地形条件下桥梁基础承载机理与设计方法的研究日益重要。围绕山区铁路桥梁嵌入式基础的受力特性与结构设计，研究组合荷载作用下边坡岩体的潜在破坏模式，建立斜坡地形条件下嵌入式基础-岩体体系的理论计算模型，揭示基础与边坡岩体之间的相互作用机理；在此基础上，结合极限平衡理论，推导斜坡条件下竖向嵌入式基础与拱座倾斜嵌入式基础的极限承载力计算式，并对忠建河特大桥嵌入式基础的设计合理性进行验证。结果表明：竖向嵌入式基础的主要破坏模式为桩端岩体的整体剪切破坏，随着坡外剪力和弯矩荷载的增大，基础-岩体体系易发生水平剪切破坏；拱座倾斜嵌入式基础的主要破坏模式则为桩端与桩侧的联合破坏，桩基上部区域受荷载变形显著，呈现柔性特征，而下部区域以刚性变形为主；依据验算结果，2类基础的设计参数均满足承载要求。研究成果为山区桥梁基础设计和稳定性分析提供了理论依据与工程参考。

铁路隧底结构在高地下水压力与围岩膨胀作用下易产生隆起变形，从而引发轨道不平顺，影响高速列车的安全平稳运行。为探究铁路隧道内无砟轨道上拱变形规律，基于相似准则构建无砟轨道-隧底结构相似模型，并借助3D打印技术制备相应物理模型，采用特制加载工装对隧底荷载进行模拟与控制。结果表明：在隧底荷载作用下，各结构层表面均受拉，且中心水沟表面受拉最为显著；各结构层的横向应力明显大于纵向应力，使得结构更易沿纵向开裂，与现场实际裂纹分布特征相吻合；施工缝处的变形挤出效应显著，中心水沟这一薄弱环节导致隧道中线的变形量整体高于道床板中线，随着隧底荷载的增加，变形幅值基本上呈线性增长，两者差异进一步拉大；仰拱欠厚与曲率减小均显著加剧隆起变形的产生与传递，其中仰拱厚度的减小导致上拱幅值呈幂函数增大。研究结论为隧底结构隆起病害的控制与结构优化设计提供了一定参考。

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。

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。

为明确可液化场地条件下装配式地铁车站结构的地震破坏机理及抗震性能评价方法，基于长春地铁2号线双丰站工程实例，采用有限差分软件FLAC 3D建立土-结构相互作用三维数值模型，研究不同地震动作用下土体的孔隙水压力演化特征以及装配式地铁车站结构的位移与应力响应规律；结合装配式车站结构的拟静力试验结果，分析其地震损伤演化过程及破坏机理，并提出同时考虑整体层间位移角与榫头张开量的双参数抗震性能评价方法；基于标量地震动强度参数和矢量型地震动强度参数分别开展地震易损性分析。结果表明：当地震峰值加速度PGA≥0.2g（g为重力加速度）时，部分场地土体发生明显液化，且液化初始时刻随地震动强度的增大而明显提前，近结构区域土体的液化程度整体小于远结构区域；液化引起的土体刚度退化与不均匀变形显著改变结构受力路径，结构损伤主要集中于中柱及侧墙榫头连接部位，并呈由中柱端部向侧墙及拱顶、底板连接区逐步扩展的演化特征；即使在低轴压比条件下中柱仍为结构抗震薄弱构件；双参数抗震性能评价标准能更合理地评估其抗震性能，相比传统标量地震动强度指标，矢量型地震动强度参数可更全面反映地震动幅值与频谱特性对结构失效概率的影响，从而获得更合理的易损性评估结果。研究成果可为可液化场地中装配式地铁车站结构的抗震设计与性能评估提供参考。

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。

随着铁路行业快速发展，客运任务持续增加，客站面临日益严峻的客流安全问题。为实时监测客流动态、精细化解析客流多粒度特征，提出1种基于视频分析技术的客站多粒度动态客流评估（MYDC）模型。首先，构建铁路客运站客流数据集；其次，设计基于YOLO和判别式相关滤波（DCF）跟踪算法的旅客客流细粒度特征感知网络，并改进面向客站的自适应人群定位Transformer（CLTR）模型，以捕捉客流整体分布的粗粒度特征；最后，基于客流的物理属性及其微观与宏观特征，构建多注意力时空图卷积网络（MASTGCN），挖掘客流的时空动态趋势，评估站内客流安全风险等级。结果表明：细粒度特征的提取累计误差为6.9%，粗粒度特征的识别精确率为89.1%，客流安全评估模型的召回率为87.5%。该模型可为客流管理提供精准的数据支撑，具有较强的工程应用价值。