随着我国社会主义现代化建设的不断推进,我国既有铁路的客货运输量急剧增加,这对我国铁路轨道的养护提出了更严格的要求,并且既有铁路在持续的高负荷运营下,其实际线位较原始设计线位发生了较大的改变,若继续采用铁路线路原始设计线形作为轨道平纵断面线形的整正依据,将会极大的增加轨道线形整正的工作量,无法在短暂的天窗时间内及时的完成既有铁路轨道线形的整正。鉴于上述问题,本文通过轨道几何状态测量仪采集的轨道线路中线的实测三维坐标对既有铁路轨道平纵断面线形进行拟合,并结合相关规范及线路养护实际需求对轨道平纵断面拟合线形进行优化计算,从而获取到总体调整量最小且线形参数满足相关规范要求的轨道平纵断面优化线形,最后通过优化后的轨道平纵断面线形参数指导轨道线形的整正。基于上述思路,本文围绕既有铁路平纵断面线形的拟合及优化计算相关算法展开了深入研究,主要研究内容与结论有以下几点:1、在利用等长相邻弦方位角及坡度较差变化规律实现铁路平纵断面线形分界特征点位置初步识别的基础上,通过正交最小二乘线形拟合方法完成了铁路平纵断面线形拟合的迭代计算,获取到与当前轨道实测线形相符的拟合线形。2、在平曲线前后夹直线拟合的基础上,以轨道实测点的总体拨道量最小为目标函数,圆曲线半径、缓和曲线长度为优化参数,建立了平面线形优化模型。该模型通过在指定圆曲线半径及缓和曲线长度的迭代区间内按照一定步长进行搜索的方式,获取到总体拨道量最小且线形参数满足要求的平面优化线形。3、在完成复线铁路平面线形优化计算的前提下,介绍了复线铁路线间距的优化计算方法。4、在竖曲线前后夹直线拟合的基础上,以轨道实测点的总体加权起落道量最小为目标函数,竖曲线最小坡段长度、最大坡度、相邻坡段最大坡度差、最小竖曲线半径为限制条件,建立了纵断面线形优化模型。该模型通过引入加权起落道量系数在指定竖曲线半径的迭代区间内按照一定步长进行搜索的方式,获取到总体加权起落道量最小且线形参数满足要求的纵断面优化线形。5、结合本文提出的铁路平纵断面线形拟合及优化计算相关算法,利用C#研制了既有铁路平纵断面线形拟合及优化计算软件,经实例计算验证,该软件能够灵活且正确的完成既有铁路平纵断面线形的分段、拟合及优化计算。