随着铁路运输的高速发展,快速重载列车的普遍开行加剧了轨道状态的恶化,增加线路的维修次数,而逐渐递增的铁路运营里程也大幅度提高了轨道线路养护人员的工作量,这对铁路工务部门提出了严峻的挑战。对轨道不平顺的发展进行预测可以监控轨道质量状态的恶化情况,从而合理安排维修计划、提高科学管理水平,保证线路的安全性和平顺性。因此,预测轨道不平顺的发展规律作为近代轨道力学的基本课题,一直是国内外研究的重点。轨道不平顺的预测从需求上可分为轨道局部不平顺预测和区段整体不平顺预测。本文在综合分析国内外学者对轨道不平顺预测模型研究的基础上,利用轨检车的现场检测数据,以轨道几何不平顺变化特征及构建轨道不平顺预测模型为重点进行了研究,对不同区段分别建立基于高低不平顺最大值的轨道局部不平顺预测模型以及基于高低不平顺区段标准差和轨道质量指数(TQI)的整体不平顺预测模型。本文首先针对现场检测数据存在的里程漂移和毛刺问题,对数据进行预处理,包括里程的校正以及数据平滑处理；然后,分析了高低不平顺区段最大值的变化特征,并且分别对不同区段建立随机指数预测模型,结果表明该模型能较好的描述最大值的发展趋势和随机波动性；其次,采用了线性回归法以及双参数的指数平滑法分别对直线和曲线区段的高低不平顺区段标准差进行预测分析,为了减弱数据本身随机波动的影响,本文提出了一种改进型的双参数指数平滑法,并结合实测值验证其预测效果；最后,对轨道质量指数TQI的变化特征进行分析,明确利用灰色理论进行建模的思路,先后构建了非等间距的GM(1,1)模型以及灰色区间预测模型,并对不同区段建立模型进行预测,结果表明区间预测模型的预测精度更高,拟合的曲线比较符合TQI的发展变化趋势。通过与其他文献中的预测模型相比较,表明本文提出的灰色区间预测模型有比较好的实用性,易于实现程序化的计算。