钢轨打磨是目前公认的治理钢轨病害、延长钢轨使用寿命的有效方法,采用打磨车定期地对钢轨进行打磨,可有效地消除钢轨表面不平顺、轨头表面缺陷,将轨头轮廓修复至最佳廓形,减缓钢轨表面缺陷发展、提高钢轨表面平滑度、降低轮轨噪声、延长钢轨使用寿命。本文对钢轨自动化打磨涉及的关键技术进行了研究,主要研究内容及研究结果如下:(1)采用轮轨接触最小法向间隙的方法设计了钢轨打磨的目标廓形,并进行了轮轨接触应力分析。接触应力分析结果表明,目标廓形能够有效降低轮轨接触应力;在分析打磨模式工作机理的基础上,提出了一种打磨模式的编制策略。(2)设计了打磨装置的机械结构,并对打磨角度调整机构的设计做了详细分析。设计的角度调整机构能够实现轨头内侧67°至轨头外侧45°范围内的调整。(3)采用异步电机矢量控制的方法实现了打磨电机转速的控制,保证打磨过程中砂轮转速的恒定。(4)采用Smith预估控制器克服打磨过程中钢轨不平顺及振动因素产生的干扰,保证磨削力的恒定。采用负载转矩观测器和基于小波神经网络的系统在线辨识模型改造Smith预估控制器的反馈回路,以提高控制器的控制精度。通过Simulink仿真分析系统的控制效果,仿真结果表明:相比PID控制,本文设计的控制器能够实现阶跃输入的无超调、无振荡的快速跟踪响应;另外,控制器对外界强干扰的抑制作用明显,整个控制过程中反映磨削力波动情况的打磨电机主轴电流的波动幅度很小,获得了良好的磨削力恒定控制效果。