铁路轨道的平顺性对列车的运行品质具有重要影响,提速线路对轨道平顺性提出了更高要求。目前,对既有提速铁路的线路长波平顺性检测与维护尚缺乏完整有效的方法和手段。论文在分析国内外相关研究现状的基础上,围绕既有提速铁路的线路精密测量与不平顺性维修养护技术进行相关研究,形成了一套基于CPIII精密控制网的线路精密测量、优化重构和精确整正的理论和方法。论文主要研究内容包括：针对提速线路长波平顺性检测要求,提出了基于CPIII精密控制网的提速线路测量方法。建立了全站仪自由设站平差计算模型和CPⅢ控制网点位稳定性检测模型,为线路三维空间坐标的连续精密测量和优化重构提供精确的数据来源。以全站仪设站坐标、棱镜测量数据和轨道内部几何检测数据为依据,构建了基于三维坐标变换的线路中线空间坐标计算模型。针对轨道内部几何参数检测数据中的粗大噪声,采用基于DB1小波基的三尺度小波分解方法对轨道内部几何参数检测信号进行分解,通过3σ准则识别并剔除信号中的高频成分后,对检测信号进行小波重构,从而有效滤除了轨道几何检测数据中的噪声信号。为实现线路平面曲线的优化重构,建立了基于夹直线最小二乘拟合的测点里程与偏距计算模型。构建了以夹直线交点坐标、曲线半径和缓和曲线长为优化目标的线路连续平面曲线重构优化模型,以单一平面曲线重构结果作为初始最优解,采用Powell-PSO混合优化算法实现了连续平面曲线参数的重构优化计算。在线路纵断面优化重构的研究中,引入抬压道量加权系数,以最小抬压道量为优化目标、变坡点里程和变坡点高程为优化变量,构建了纵断面连续纵坡优化模型。以单一纵坡的直线最小二乘重构结果作为初始最优解,采用PSO优化算法,实现了纵断面连续坡段的优化重构。在此基础上设计了竖曲线优化重构模型,采用定步长迭代搜索方法,实现了竖曲线半径的优化。针对提速线路长波、短波平顺性整正要求,依据线路精密测量数据和优化重构结果,提出了适合捣固施工的线路平、纵断面优化整正方案。在此基础上,进一步设计了线路特殊区段(如道岔区段、偏心桥梁区段和钢梁桥区段等)的短波和长波不平顺整正方案。在广深铁路Ⅰ、Ⅱ线K40-K65时速200km/h区段建成了CPⅢ精测精调试验网,对本文工作进行了试验验证。对该试验区段进行了线路绝对坐标精密测量,对线路平、纵断面进行了优化重构,进而利用重构后的线路参数及平、纵断面调整量,设计了满足长波、短波平顺性要求的线路精确整正方案。对大机养护前后的线路平顺性检测数据进行了对比分析,结果表明试验区段的长波和短波的平顺性水平得到了较大的提高,满足提速线路平顺性指标要求。围绕本文工作所进行的工程实践表明：本文提出的有关理论、方法与技术方案对提速线路不平顺检测与整正具有理论指导和工程应用价值。