铁路重载运输产生剧烈的轮轨相互作用,导致曲线地段钢轨侧磨、压溃、鱼鳞伤和波磨等病害十分普遍,钢轨维护与病害整治的成本很高。国外应用经验表明,通过钢轨非对称打磨,实现钢轨廓型优化是有效抑制曲线地段钢轨病害发生发展速率、延长钢轨使用寿命的方法之一,但国内相关研究与试验极少。本文在国内首次围绕钢轨非对称打磨技术,就以下几个方面开展了理论分析与试验研究。1.基于轮轨接触理论,推导了动、静态轮轨接触几何关系与接触力的计算方法,建立了旨在进行钢轨廓型优化分析的轮轨接触关系模型。2.考虑轮轨动态接触关系,建立了空间轮轨系统动力学模型,推导了相应的振动方程,编制了仿真计算程序,可用于研究曲线钢轨廓型变化对车辆的运行安全性、平稳性、钢轨磨损、轨道动力性能的影响等。3.建立了钢轨廓型优选的原则和方法,实例分析表明,该方法可进行多方案比选并确定最佳的目标廓型。4.基于高速摄影和机器视觉原理,研制了“轮轨接触可视化检测装置”,可用于轮轨接触状态的在线测试。5.采用钢轨廓型优化方法指导了客货混跑铁路曲线地段的钢轨非对称打磨试验,就钢轨廓型、轮轨接触状态、光带分布状况等进行了试验研究,利用轮轨系统动力学进行了客货列车动力学仿真,测试结果与理论分析获得了较好的一致性。6.打磨试验及理论研究表明,小半径欠超高地段新轨采用非对称打磨可有效减小货车的轮轨相互作用,磨耗轨可采用非对称打磨或标准廓型恢复性打磨；非对称打磨对客车平稳性有少量影响,对安全性无明显影响。