列车提速和铁路运量增大等导致钢轨病害严重。这些病害缩短了钢轨的使用寿命,增加了运营成本,影响了行车安全,因此去除这些病害极其重要。钢轨打磨是实现该目标的重要手段,然而目前国内对钢轨打磨技术研究不足,具体表现为:在钢轨打磨现场,技术人员根据经验从国外提供的固有打磨模式中选择或者人工制定打磨模式进行打磨作业。这种打磨方式效率低,且容易造成打磨量过大或不足,因此研究并改进钢轨打磨方法,实现更有效和更精确的打磨工艺具有重要意义。本文以GMC-96x钢轨打磨车为研究对象,提出基于测量廓形与目标廓形间面积信息的钢轨打磨方法,并实现钢轨打磨系统软件。虽然钢轨打磨方法以标准60kg/m钢轨廓形进行分析,但只要选择对应的目标廓形该方法就能应用于60kg/m、75kg/m和50kg/m钢轨的打磨作业。论文的主要研究工作如下:(1)研究测量廓形与目标廓形对齐方法,提出基于测量廓形与目标廓形的侧面和顶面区域面积信息的精确对齐方法和评价对齐结果的手段。(2)研究磨削面积信息提取与计算方法。在测量廓形相邻点间距离不同时,分别计算磨削面积误差。提出先使用三次样条插值减小测量廓形相邻点间距离,再计算磨削面积的方法,以提高磨削面积信息的计算精度。(3)分析影响钢轨打磨质量的因素,并研究磨削面积信息与打磨参数信息的关系。根据相同功率和打磨车速度情况下,不同偏转角度磨石的磨削面积不同,对磨削区域进行划分。提出试验打磨模式计算方法,并通过对比同一点试验打磨前和打磨后的钢轨廓形信息,计算不同区域单个磨石的基准磨削面积信息。对比和分析磨削面积与单个磨石的基准磨削面积,并根据磨削面积信息与打磨参数信息的关系,计算打磨遍数、打磨车速度、磨石数量、磨石偏转角度和磨石磨削功率。(4)钢轨打磨模式计算时未考虑钢轨表面的粗糙度和打磨面宽度,打磨后钢轨表面的粗糙度和打磨面宽度可能不合格,因此提出使用抛光模式改善打磨后钢轨表面的粗糙度和打磨面宽度,并提出制定抛光模式的方法。提出评价打磨后廓形与目标廓形一致性的方法,分析并制定钢轨打磨作业流程。(5)实现基于面积信息的钢轨打磨系统软件,并对系统各模块主要功能进行验证。从钢轨外观和测量的廓形数据方面对京广高速线上行k1090+580处钢轨打磨质量进行分析,并对钢轨打磨系统软件在武汉大型养路机械运用检修段线磨一队近2年的打磨作业试用情况进行分析,结果表明:提出的基于面积信息的钢轨打磨方法实现了钢轨精确打磨,打磨质量符合验收标准,满足运用要求,打磨质量合格率在95%以上,在实际打磨作业中切实有效、可行。本文有如下创新点:(1)提出一种基于测量廓形与目标廓形的侧面和顶面区域面积信息的对齐方法,提高了对齐精度。提出评价对齐结果精度的手段,用于判断对齐后的廓形能否用于指导钢轨打磨作业。(2)测量的钢轨廓形相邻点间距离过大时,磨削面积计算误差大,提出先使用三次样条插值减小廓形相邻点间距离,再计算磨削面积的方法。该方法提高了磨削面积信息计算精度。(3)基于测量廓形与目标廓形间磨削面积信息,提出一种计算打磨遍数、打磨车速度、磨石数量、磨石偏转角度和磨石磨削功率的方法。该方法提高了钢轨打磨精度和打磨模式编制效率,实现了钢轨打磨模式计算的国产化和自主化。