钢轨高速打磨是近年来发展起来的新型钢轨打磨方式,其打磨作业速度可达60-80km/h。比起传统的钢轨打磨方式,该方式在去除滚动接触疲劳裂纹,提高钢轨寿命,降低噪声水平,以及作业时间安排等方面具有独特的优势。由于高速打磨机理与普通打磨的机理完全不同,为了研制高速打磨列车,必须掌握高速打磨机理。然而,在国内外的公开文献中,尚无法找到高速打磨机理的研究资料。本文就高速打磨机理展开了系统的研究,并利用研究所得到的高速打磨机理设计生产了高速打磨试验车。本论文首先通过高速打磨试验台研究打磨作业参数、磨石参数、环境等因素对高速打磨作业效果的影响。并结合对高速打磨磨石主要参数和成分分析,利用高速打磨试验台进行高速打磨磨石的研制和生产工艺改进。研究发现,打磨作业速度、打磨压力、磨石偏转角度、磨石参数以及环境因素均会对高速打磨效果产生一定的影响；高速打磨作业时需要综合考虑打磨作业参数对磨石受力、钢轨打磨量、磨石磨损率、打磨后钢轨表面粗糙度等打磨效果指标的影响,然后选择合适的打磨作业参数；在选择磨石参数时同样需要综合考虑磨石参数对磨石自锐性、磨石寿命、钢轨打磨量以及钢轨表面粗糙度值的影响。并经过反复试制,研制出可以用于现场打磨的高速打磨磨石。在对高速打磨进行试验研究之后,结合试验研究成果合理地设计了高速打磨试验车的切削方式、作业参数、牵引方式等,并设计了相应的机械结构和液压系统。由于打磨小车在作业过程中受到磨石与钢轨间相互作用力的干扰,为了研究打磨小车走行的安全性,参照设计的打磨车结构参数,建立了打磨小车动力学模型。并将试验研究得到的磨石受力等参数输入动力学模型,验算在不同作业状态、不同打磨速度下的安全性,为打磨试验实车上线打磨提供技术支撑。通过高速打磨小车动力学研究发现,不同作业模式参数对打磨小车动力学性能都会造成一定的影响,但都不会对高速打磨小车的行车安全造成威胁。最后,生产并装配了所设计的高速打磨试验车。运用该试验车在试验线路上进行了现场打磨作业试验研究,研究主要包括打磨速度以及打磨压力对高速打磨效果的影响。发现适当提高打磨速度可以提高钢轨打磨量,降低改善钢轨钢轨的表面光洁度以及纵向不平顺,但是会增加磨石的磨损速率,因此需要通过协调钢轨打磨量和磨石寿命来选择合适的打磨速度；增加打磨压力有利于提高钢轨打磨量,但是会增加磨石的磨损速率,降低钢轨表面光洁度；经过高速被动式打磨后,钢轨表面不存在具有特征长度的周期性磨痕。试验结果表明,本研究所设计的高速打磨试验车可以达到良好打磨效果。