随着交通强国战略的实施和经济改革的深化,对铁路运输能力有了更高需求,因此重载铁路不断朝着重载化的和高速化方向发展。随着车辆轴重增加以及运输速度的提高,钢轨磨耗问题也愈发严重,钢轨磨耗损伤是限制钢轨使用寿命的重要因素,尤其是小半径曲线处的钢轨磨耗问题。相关学者也提出过很多减磨措施,其中通过钢轨廓形打磨可以有效地改善轮轨接触关系,减小钢轨磨耗,但是缺少对不同优化时机下钢轨廓形优化的适用性研究,钢轨廓形优化的效果的可持续性和经济性是评价钢轨适用性优劣的重要指标。本文的研究目标是对钢轨廓形优化的适用性分析,确保钢轨廓形优化措施可持续性介入,最大程度地延长钢轨使用寿命,减少钢轨养护维修成本。主要的研究内容如下:通过动力学仿真软件UM,构建了C80重载车辆-轨道耦合动力学模型;基于Archard磨耗计算模型理论建立了钢轨磨耗预测模型;通过对初始工况条件下钢轨金属损失速率和侧磨速率的分析研究,将钢轨服役寿命划分为四个阶段,得到了钢轨廓形优化的时机。通过磨耗分布规律,确定钢轨廓形的优化时机后,利用蚁群理论建立钢轨廓形非线性数学优化模型。以钢轨廓形圆弧参数为自变量,钢轨通过总重最大作为优化目标,建立了钢轨廓形优化模型,运用蚁群算法求解得出该线路条件下最优钢轨廓形,该廓形可以延长钢轨10.6%的服役寿命。针对不同的磨耗阶段,利用均匀性较优的拉丁超立方抽样选取不同磨耗阶段的优化廓形介入时机,通过对不同时机下钢轨廓形优化的适用性分析发现,在不同钢轨服役阶段介入优化措施后,金属损失速率和侧磨速率都有不同程度的优化,且越早介入钢轨廓形优化措施,其优化效果越明显,通过多次介入该措施,发现在持续性优化打磨后,金属损失速率和侧磨速率均可以持续性保持在低水平状态,达到延长钢轨服役寿命和增加经济效益的目的。最后,对钢轨廓形优化打磨的适用性和经济性进行了研究,研究表明,在小半径曲线上,当钢轨在达到轻伤标准前钢轨廓形优化措施依然具有可实施性,说明钢轨廓形优化措施对延长钢轨服役寿命具有可实施性,并且对钢轨廓形多次优化的经济性进行了充分的分析,结果表明,在经过三次钢轨廓形优化措施后,可以使其服役寿命延长16.26%,在总长度为9 345 m的曲线线路上可以带来746.07万元的经济效益,实现了钢轨廓形可持续性的优化,得到了通过多次钢轨廓形优化可以实现钢轨服役寿命的最大化,优化时机应处于每个钢轨服役区间的前期的结论。