砂轮（磨石）式钢轨打磨是去除钢轨轨头病害、修复廓型的最重要措施之一。磨石理化性能直接对标打磨车打磨效率与钢轨表面质量,进而影响钢轨全寿命周期服役性能。目前,国产钢轨主动打磨磨石存在耐磨性差、打磨效率低、易烧伤钢轨等严重问题且无相应的技术储备;钢轨高速打磨磨石关键技术一直被国外垄断。因此,开展磨石性能调控与评价研究,具有重要的科学意义和重大工程应用价值。鉴于线路钢轨打磨试验具有不可逆且高风险、高投入、长周期等特点,本文开展了现役高速磨石多维度（现场作业、高速台架打磨、缩比磨石）综合性能评价研究,为全尺寸磨石研制提供了理论依据。基于评价结果,构建了磨石多维度评价准则,提出了科学、高效的磨石研发技术路线。同时,系统地研究了磨料属性、材料去除机理、磨石磨损机制,并探索了混合磨料对磨石性能的调控规律与打磨过程材料去除机理。基于研究结果,最终成功构制了高性能全尺寸高速磨石,验证了该评价准则的可行性、科学性、高效性。本文主要结论如下:1.构筑了高速磨石多维度性能评价准则从缩比磨石、磨石台架试验、磨石现场作业水平等三个维度对某现役磨石性能进行综合评价,确定了多维度下磨石性能（磨石强度、磨削性能、打磨后钢轨表面质量）评价准则与具体的评价指标,为自制磨石性能的评价与定向调控提供参考依据。并基于该评价准则,成功调控了磨石结合剂。2.刚玉类磨料的破碎行为与破碎强度锆刚玉（ZA）、电熔棕刚玉（FA）、煅烧棕刚玉（A）、白刚玉（WA）压缩过程中,第四类类破碎（破碎三次及以上）占主导,表明磨料磨削过程中破碎次数多、易形成较多的锋利切削刃。同时,磨料的威布尔特征破碎强度随磨料尺寸的减小而增大。对于同粒度的磨料,ZA强度最高,其次为A,最差为WA。煅烧使FA破碎强度提升了约15.56%。3.钢轨打磨过程材料去除机理不同几何形状磨料切削过程有限元模拟结果显示:球形、椭圆形以及较大负前角的磨料切削过程形成小尺寸磨屑,磨削应力大、磨削温度与能耗高,磨削后钢轨表面质量差。当磨料前角为15°时,可形成连续带状磨屑,且磨削力、磨削温度低,钢轨表面质量好。热-机耦合作用下,钢轨表层材料发生相变形成纳米晶的白层结构,造成钢轨的―预疲劳‖,降低了钢轨表面质量。因此,选用顶锥角较小的尖锐磨料,可以使磨料大概率以正前角切削,从而可以有效降低磨削温度、磨削能耗,提高钢轨表面质量。4.磨石磨损对磨石打磨行为的影响机制（1）磨削效率从高到低依次为锆刚玉磨石（GS-ZA）、煅烧棕刚玉磨石（GS-A）、煅烧白刚玉磨石（GS-WA）;而磨削比从高到低依次为GS-ZA、GS-WA、GS-A。（2）磨石的磨损形式有磨料的磨耗磨损、脱落、破碎、材料粘附,以及结合剂的磨损与磨石堵塞。GS-ZA磨石的主要磨损机制为磨耗磨损;GS-WA主要磨损机制为磨料的破碎和脱落;GS-A主要磨损机理是磨料/结合剂界面裂纹导致的磨料脱落。磨料磨损形式的不同是导致磨石磨削性能差异的主要原因之一。（3）缩比磨石综合性能评价结果显示,锆刚玉磨石综合性能最佳,其次为棕刚玉,最差为白刚玉。5.混合磨料对磨石性能的调控机制（1）对于全锆刚玉磨石,当F16与F30磨料按低配比混合（G-L组）,磨石的打磨量（4.0 g）与磨削比（46.2）最大,且接近缩比磨石对应的评价指标。F16磨料主要表现为磨耗磨损与部分微破碎。F30磨料尺寸小,强度大,打磨过程中难以破碎,主要表现为磨耗磨损和脱落。在F16的ZA磨石中添加尺寸较小的ZA（F30）,提高了磨料浓度,同时使磨石的主要磨削机制逐渐从滑擦、耕犁逐渐转变为切削。磨损行为、磨料浓度、磨削机制等多因素协同调控,使G-L磨石性能大幅提升。（2）当F16的ZA与A按照低比例混合（K-L组）,磨石表现出最大的打磨量（8.1 g,约为评价指标的2倍）和较高的磨削比（37.8）。ZA的磨耗磨损与A的脱落使磨石的磨损与自锐性达到高度协调,从而使磨石磨削比、打磨量大幅提升。6.成功制备了高性能高速磨石基于本文研究结果,设计制备了全尺寸混合磨料（种类、粒度）G3磨石。台架实验结果显示,自制磨石各项性能均接近甚至优于评价指标,表明自制混合磨料磨石在高速台架试验维度具有与现役磨石相当的综合性能,进一步证明本文磨石研发技术路线的可行性、高效性与科学性。