随着列车运量和轴重的提高,我国重载铁路钢轨、车轮的磨耗和伤损产生速度不断加快。这不仅大幅增加了工务维修养护工作量、车辆维修的车轮镟修量,还时刻威胁着铁路的行车安全、影响列车的正常运行。开展重载铁路钢轨伤损机理和防控措施的研究,对改善轮轨接触关系、延长钢轨使用寿命具有十分重要的意义。本论文以重载铁路钢轨伤损问题为研究对象,从轮轨蠕滑机理、轮轨接触几何关系出发,结合车辆-轨道耦合动力学方法和大量的现场试验对钢轨的伤损机理进行了研究,提出了具体解决方法。取得的主要结果和结论如下:（1）建立了重载铁路车辆-轨道耦合动力学理论模型,基于轮轨滚动半径差ΔRRD2和ΔRRD3研究了轮轨蠕滑产生及影响机理。分析了重载曲线地段钢轨伤损产生原因,并给出措施建议。建立了重载车辆-轨道耦合动力学模型,可详细研究各参数对轮轨接触和蠕滑的影响,并通过非线性临界速度、直曲线通过性能等动力学计算以及轮轨蠕滑计算验证了模型的准确性。调研总结了我国重载铁路典型的钢轨伤损,主要包括:钢轨侧磨和钢轨滚动接触疲劳等。探讨了车辆运行中轮轨蠕滑的产生机理,分别研究了ΔRRD2和ΔRRD3两个参数的变化对于轮轨蠕滑的影响。结合仿真计算和实验研究,对各种可能的解决方案进行了分析,建议提高轮轨强度、优化设计轮轨廓形、轮缘和轨距角处润滑、外轨设置适当的欠超高。（2）提出了重载铁路钢轨廓形打磨设计理论和设计方法,形成了基于轮轨蠕滑最小化的适合重载铁路的整套钢轨打磨技术,并对采用打磨廓形后的钢轨进行了性能试验,验证了所提方法能够有效延长钢轨服役寿命。对大秦线的钢轨磨损及损坏状况进行了全面调查,测量了实验线路钢轨廓形,基于大量现场实测数据,建立了钢轨打磨廓形数据库,进行了轮轨等效锥度、接触位置等接触分析,并基于静态结果和现场试验,提出了钢轨打磨廓形的设计理论和设计方法,形成了适用于重载铁路的整套钢轨打磨技术,该技术在多个试验段进行了应用,取得了延长使用寿命的预期目的。此外,还对采用了打磨廓形的钢轨进行了试验,从钢轨的拉伸、冲击、残余应力等方面验证了通过总重由标准规定的9亿吨延长到15亿吨以上的钢轨仍具有与新轨相近的性能,使用中未出现钢轨性能失效问题,与未打磨的钢轨相比,其伤损率显著降低,表明钢轨打磨廓形技术能够有效延长钢轨服役寿命。（3）研究了钢轨摩擦控制机理,提出了实际情况中内外轨摩擦系数的合理取值,优化了钢轨全面摩擦控制技术,并应用于典型工点。分析内外钢轨摩擦系数在不同范围内变化时,轮轨横向力、磨耗功、轮轨蠕滑率、脱轨系数等性能指标的变化,并在此基础上提出了实际情况中内外轨摩擦系数的合理取值,为钢轨润滑提供了理论依据并优化了钢轨全面摩擦控制技术,根据宝天线上进行的相关钢轨摩擦控制试验,验证了该技术线路的可行性和有效性。