钢轨打磨是国内外铁路部门公认有效的钢轨养护手段,其通过去除钢轨表面材料来达到消除钢轨损伤,修复钢轨廓形的目的。作为一种新型钢轨打磨技术,钢轨砂带打磨技术因具有弹性磨削、高效磨削、灵活磨削等特点而被运用到实际工程应用中。随着人们生活水平的提高,对效率的追求以及安全环保意识不断增强,为提高钢轨砂带打磨作业效率,降低火灾风险,本文围绕钢轨砂带打磨过程,对接触轮以不同位置和姿态作业时与钢轨之间的接触关系展开研究,并以此为基础开展钢轨砂带打磨工艺参数生成算法的研究。本文涉及的主要研究内容如下:首先,根据钢轨打磨作业方法,定义了接触轮相对于钢轨的位置与姿态,围绕钢轨打磨材料去除过程,基于赫兹接触理论与半赫兹接触理论,得到了不同扭转角度下接触斑在钢轨横截面与接触轮纵截面的投影长度的变化规律,发现接触轮扭转后会提高砂带的使用率;建立了涉及曲率匹配关系的接触轮与钢轨之间的接触模型,并在此基础上建立了接触轮以不同位姿进行打磨作业时的材料去除模型。其次,根据钢轨砂带打磨的实际作业情况,建立了接触轮与钢轨的仿真计算模型,基于有限单元法对理论模型进行验证分析,对比探讨了在不同的偏转角、扭转角以及打磨压力下,位于钢轨表面的接触区域边界分布规律与接触应力大小的变化趋势,结果表明理论模型具有很好的预测精度,同时为开展钢轨打磨工艺参数的研究提供基础。再次,通过钢轨砂带打磨实验对理论接触模型在不同打磨对象下的适用性进行了验证分析。结果表明,理论接触模型具有一定的合理性,能够针对具有不规则廓形的钢轨完成打磨光带宽度预测。最后,基于上述方法建立的接触轮以不同位姿进行钢轨打磨作业时的材料去除模型,考虑接触轮的先后顺序排布对钢轨廓形创成的影响,结合“天窗”时间与安全需要,借助粒子群算法生成了满足打磨需求的钢轨砂带打磨工艺参数组合,并利用钢轨打磨质量评价指标验证了所生成工艺参数的有效性与科学性。