随着我国轨道交通行业的不断发展,高速铁路技术已达到世界领先水平,运营里程逐年上升。高速铁路在长期服役过程中的运营和维护等方面仍面临挑战,高速列车动态载荷和环境载荷是造成无砟轨道病害的主要原因。为研究轨道结构服役状态对车辆安全行驶的影响,本文基于车辆-轨道-桥梁耦合动力学理论基础,建立了考虑随机不平顺和病害不平顺共同作用下的车辆-轨道-桥梁空间耦合动力学分析模型。研究了轨道服役病害存在状态下车辆、轨道的动态响应指标的变化规律,考虑双块式无砟轨道的轨枕传力特点,在高速铁路运营线路上重点开展了轨枕枕上压力监测试验。最后基于小波包分析了不同病害工况下的枕上压力变化规律,根据枕上压力的小波包能量变化判断病害种类,总结了融合车辆轮重减载率和轨道结构枕上压力的轨道服役病害识别方法以及数值评估方法。主要内容如下:（1）使用UM（Universal machenism）多体动力学软件和ABAQUS有限元软件进行联合仿真,建立了考虑轨道随机不平顺,轨道支点刚度不平顺（轨枕空吊）和轨道复合短波病害（钢轨焊缝）的车辆-轨道-桥梁动力分析模型,并选取合适的结构参数,用于仿真分析在轨道随机不平顺激励下、以及病害存在的状态下车辆和轨道结构的动态响应指标变化规律。（2）研究了不同随机不平顺激励下车辆、轨道结构的动力响应指标变化范围,以及随机不平顺和病害不平顺共同作用下对车辆结构、轨道结构动力响应的影响规律。钢轨焊缝对车辆轮对、钢轨、轨枕等结构的动态响应有较大冲击,在不同焊缝波长、波深工况下轨枕的枕上压力与轮轨垂向力的减载、冲击的瞬时变化趋势具有一致性;轨枕发生空吊时对车辆车体、空吊轨枕的邻侧轨枕有较大影响,并且轨道双侧轨枕空吊对行车安全威胁更大。（3）研究了将光纤光栅传感器埋入双块式无砟轨道的轨枕中实现对枕上压力监测方法的可行性。室内静载试验结果表明,嵌入在轨枕中的传感器性能良好,载荷与轨枕应变之间具有良好的线性关系。通过理论计算和现场试验验证,枕上压力的变化趋势与理论计算的轮载分配比一致,现场测试数据能够清晰地分辨出车轮作用过程,1个轮对的载荷主要由钢轨下的5根轨枕承载、1个转向架的载荷主要由钢轨下的9个轨枕承载。当高速列车以350km/h通过时,应变转化为支点力约为33-35k N,以上研究充分说明了实现枕上压力监测的可行性。（4）研究了基于车辆数据（轮重减载率）和轨道数据（枕上压力）融合评估分析无砟轨道服役状态的方法。首先通过枕上压力的小波包能量判断病害类型,短波病害的小波包能量在高频段变化较大,中波病害在中低频段能量变化较大。且不同类型轨道病害工况下,枕上压力、轮重减载率的共同变化规律,轨枕空吊会造成轮重减载率升高、空吊轨枕邻侧轨枕承受更大冲击、钢轨焊缝会造成轮重减载率、枕上压力瞬时突变。根据轮重减载率安全限制的结果显示,轨枕单侧空吊数量不能超过5根,双侧空吊不能超过3.5对。钢轨焊缝波长大于100mm时,波深不能超过0.15mm。最后,根据病害工况下枕上压力与轮重减载率的线性关系,计算了各工况下枕上压力的安全限值,总结了车地数据融合的无砟轨道服役评估方法,根据轮重减载率的安全限值和枕上压力的安全限值评估轨道服役状态是否影响列车安全行驶。