超高速轨道设施是中国创造的典型代表，超级高铁、真空管道列车等高水平技术引领世界交通科技风潮。对于速度大于2000km/h的超高速轨道交通装备而言，对承载其运行的轨道结构空间位置必然提出了前所未有的高精度要求。超高速轨道几何形位有别于常规高速铁路轨道的地表水平面为基准的直线特征，呈现了以轨道铺设处地球切线作为基准的空间直线特性，如何保证超高速轨道实际几何形位与理论空间位置的极小误差，即轨道平顺性高精度测量与调校控制，进而确定相应的施工工艺，国内外尚无成熟和完整的测控理论，缺乏相应的施工技术，这一系列难题属国际前沿。为了促进超高速轨道技术装备快速和可持续发展，课题组历经6年多，开展超高速轨道平顺性高精度测控关键技术研究与应用，通过构建理论模型及算法，提出了具有自主知识产权的轨道高精度测控技术与施工工艺，实现了从基础研究、工程创新到工程应用的跨越。主要创新内容如下：(1)首创地提出微米级高精度的超高速轨道几何计算模型。针对轨道几何形位空间直线高精度测量难题，创新地提出考虑地球椭球半径的补偿的测量系统球坐标系与轨道三维空间坐标系的坐标转换与求解算法；建立了超高速轨道几何不平顺谱及时域空间反演方法，揭示了轨道几何不平顺变化对超高速轨道设施服役状态的影响机理，突破了超高速轨道几何形位高精度测量及其耦合动力学作用的相关瓶颈问题。(2)发明和研制了超高速轨道平顺性测量与调校设备。针对轨道几何空间直线坐标高精度测控的突出关键问题，首创地提出采用激光跟踪测控进行超高速轨道几何空间直线高精度定位测量的方法，研发了炮限相位仪等调校量测的施工配套专用装置。结合轨道平顺性耦合动力学研究结果，提出超高速轨道几何高精度测控的施工工艺，解决了轨道几何形位微米级线型测控的实际施工难题，轨道几何形位施工精度0.2mm达到国际领先水平。(3)首创地提出超高速无缝轨道钢轨焊接平顺度控制及锁定后应力放散的施工工艺。研发了焊接接头轨颚精磨机等设备，解决了大截面钢轨焊接接头内在质量和外观精度控制的难题，接头平直度达到超高速特种轨道所要求的±0.1mm。针对锁定轨温高、放散线路长、施工组织难度大等施工难题，创新地采用单股分中式滚筒自由放散法进行无缝线路整体应力放散，提出了超高速轨道无缝线路施工组织方法，首次实现了80度大温差条件下超高速轨道无缝线路施工。研究围绕超高速轨道平顺性高精度测控的高端核心技术，获得了一系列原创性成果，经中国中铁股份有限公司科技成果评审，超高速轨道平顺性高精度测控技术达到国际领先水平。该成果已应用于国内某9km超高速轨道铺设施工，试验速度达3672km/h，轨道平顺性各项参数均满足测试要求。核心技术发表高水平论文17篇，申请并授权国家发明专利3项，实用新型专利9项，以及软著1项，已引起国内外相关企业的浓厚兴趣。新技术直接经济收益为7700万元，新增利润385万元，新增税收539万元。