铁路运输与其他运输方式之间最大区别在于铁路运输采用了特殊的轮轨系统,而轮轨系统的服役性能也直接决定了铁路运输的安全性和经济性。近年来,随着我国铁路运营速度和车辆运输能力的增长,钢轨在服役过程中出现了磨耗、滚动接触疲劳、波磨等病害,不仅影响了列车行车安全,也导致铁路运输经济效益损失。目前普速铁路钢轨在部分直线区段存在异常交替侧磨现象,同时在部分小半径区段出现异常侧磨现象,一定程度上影响了铁路运输秩序。本文针对直线钢轨和曲线钢轨异常磨耗现象,分别调研了上海铁路局京沪线、昆明局南昆线、沈阳局通霍线以及成都局成昆线,总结了钢轨表面状态和磨耗特征,并采集了钢轨和线路条件等数据。调研结果显示,直线地段钢轨出现接触频次较低且无明显规律的交替侧磨现象,而曲线钢轨出现上股钢轨异常侧磨的现象。钢轨的异常磨耗现象主要是由于轮轨关系不良导致的。以京沪线为例,在SIMPACK软件中分别建立机车、客车和货车动力学模型,通过仿真分析手段为钢轨异常磨耗的机理及治理措施提供依据。以实测轮轨廓形作为输入分析车辆运行安全性,并从轮轨关系的角度分析直线异常侧磨机理。分析结果表明,直线轨距角接触现象不会对车辆运行安全性造成影响,轨距角接触现象由少量车轮在轨距角接触引起,可以通过钢轨打磨手段改变钢轨廓形,从而降低钢轨异常病害发生概率的目的。钢轨打磨可改善钢轨廓形状态,进而改善其与轮对的接触几何关系,因此是解决钢轨病害的重要手段。本文详细介绍了钢轨打磨的原理、钢轨打磨方案的设计和打磨作业的要求。在钢轨打磨作业完成后,跟踪测试了小半径曲线和大半径曲线的病害治理效果,并分析了钢轨打磨对钢轨表面状态、磨耗速率、轨道动力学性能和轨控指标的影响。结果表明钢轨打磨都对钢轨运用产生了积极的影响,钢轨侧磨和垂磨速率降低,轮轨动力学性能有明显改善,高低和轨向等指标有不同程度减小。