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本论文基于铁道部的重点课题——《大型养路机械关键技术研究——钢轨打磨列车打磨控制技术研究》(课题编号2010G008-C)。随着铁路高速重载趋势的发展,钢轨打磨列车的作用日益重要。本文以GMC96型钢轨打磨列车为研究对象,对钢轨打磨作业过程中的数据采集与处理、打磨模式中的打磨头的分布与打磨量的计算进行深入的分析和研究,并且开发了钢轨打磨模式软件,为钢轨打磨作业提供更多种、更优化、更高效的打磨模式。主要研究内容如下：1.为了准确的描述钢轨的轮廓形状,采用B样条曲线的正算反算对采集的数据点进行加密处理；为了保证曲线、曲面重构的高效性和光顺性,采用沿圆弧等分的方法来实现对采集数据的精简,保证数据点在曲率较大处分布密集,曲率较小处分布稀疏,实现了数据的精简。2.对非均匀B样条曲线、曲面相关算法进行了研究。采用MATLAB编程实现了非均匀B样条曲线、曲面的正算、反算、导矢等算法。对精简后的数据,在MATLAB7.0环境下生成钢轨横断面的曲线、曲面图。并且对钢轨纵向不平顺进行分析,在打磨前可以通过波形磨耗的深度来确定打磨的遍数,在打磨后可以对打磨质量进行评价。3.通过对GMC96型钢轨打磨列车的现场跟车和调研,完成对打磨模式19、模式2和模式13的工艺参数采集,并且推算出每种打磨模式下打磨角度和打磨压力所对应的打磨量,为下一步打磨量的计算以及打磨头的分布设计提供实验和数据支持。4.以GMC96型钢轨打磨列车为研究对象,确定了打磨头的角度分布范围为-70°～+15°,以打磨精度和打磨深度的打磨准则来约束打磨头的分布。针对打磨头的分布,一方面从几何角度考虑,根据我国的铁路状况以及打磨后的钢轨表面粗糙度的要求(<Ra10)来确定打磨头的分布；另一方面从打磨量与打磨角度、打磨压力的关系来考虑,通过钢轨轮廓面与截平面求交获得打磨前后钢轨横断面曲线,采用微积分方法计算打磨量,进而确定了打磨头的分布。5.采用MATLAB的GUI功能,开发了钢轨打磨模式软件,提供适合我国铁路状况的打磨模式,并且可以对打磨效果进行分析评价。