中國鐵道科學研究院2014年度科技成果簡介

中國鐵道科學研究院堅持“行業服務為立院之本，成果轉化為興院之策”的建院方針，以“打造行業主力院府，引領鐵路科技發展”為奮斗目標，貫徹落實鐵路行業發展規劃，圍繞鐵路發展重點領域和重大關鍵技術，充分發揮綜合技術優勢，在科技創新等方面取得了顯著成績。中國鐵道科學研究院2014年共主持和參加創造了各類科技成果73項，其中通過技術鑒定2項(參加)，通過部級技術評審(審查)44項(主持)，通過院、局級技術審查22項(主持)，通過國家項目驗收5項。

為了做好科技成果的交流、推廣及應用開發，使之盡快地為鐵路運輸、生產及國家建設服務，本刊將以連載的形式從中選擇主要的科技成果陸續簡要介紹。

1　鐵路簡支梁橋球型鋼支座試驗研究

針對地震動峰值加速度超過0.25 g以上地區鐵路簡支梁橋減隔震的需求，研究并確定球型鋼支座的設計原則、設計參數和參考標準以及合理的構造。通過對國內外常用滑板材料的試驗比對，使用改性超高分子量聚乙烯板作為球型支座的滑板材料；該材料與常規的滑板材料相比，具有有容許應力高、摩擦系數小、磨耗率低、溫度適應性強、使用壽命長、性價比高等優點。球型鋼支座的平面摩擦副和球面摩擦副均采用不銹鋼板與滑板形成偶對，具有摩擦系數低、磨損率低、且能保持長久不變形的特點。通過方案比選，確定采用傳力明確、構造緊湊、部件受力均勻、整體性好的側向限位結構型式的球型鋼支座。提出了球型鋼支座的生產工藝要求，編制了《鐵路簡支梁橋球型鋼支座暫行技術條件》，并對關鍵部件的制造和部件檢測制定了相應的工藝流程和實施細則；對試制產品的原材料及成品進行了系統的試驗以及經濟效益和社會效益的分析。該支座通過摩擦阻力消耗能量，延長橋梁的振動周期，從而達到減隔震的目的；在保護梁體和基礎的同時，可減小橋墩與基礎的結構尺寸，明顯降低工程造價，且使用壽命長，日常養護維修費用少，節約成本。球型鋼支座已應用于蘭新、杭長、合福、沈丹等客運專線鐵路。研究成果于2014年10月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

2　鐵路橋梁用三向測力支座

結合高速鐵路軌道技術國家重點實驗室、大秦鐵路、朔黃鐵路、巴準鐵路的使用需求，在充分考慮三向測力支座對現有橋梁通用性和對梁端轉角、線路坡度、基礎沉降適應性的基礎上，研究鐵路橋梁用三向測力支座的選型并進行結構設計；通過試驗分析、性能比選，對測力支座所需的鋼件、滑板、橡膠等材料進行選擇；研制的測力系統包括傳感器和數據采集系統，能夠從豎、縱、橫三個方向對橋梁的受力進行測試。試驗室試驗和實橋應用表明，三向測力支座的結構合理，測力精確(測量精度在5%以內)、穩定耐用，安全可靠，能夠充分滿足橋梁承載、測力的使用要求，已被成功應用于大秦

鐵路、朔黃鐵路、巴準鐵路和山西中南通道等的鐵路橋梁工程項目。研究成果于2014年10月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

3　高速鐵路CRTS Ⅲ型板式無砟軌道技術系統研究

在前期各型無砟軌道建設、運營實踐及時速200 km等級城際鐵路的CRTS Ⅲ型板式無砟軌道技術基礎上，以盤營客運專線為依托，系統開展了時速300 km及以上高速鐵路的CRTS Ⅲ型板式無砟軌道靜動力特性、軌道結構及接口技術、室內外試驗及長期監測技術、工程材料、軌道板制造技術、軌道結構施工關鍵技術、養護維修技術、結構耐久性和技術經濟性等方面的研究，提出了荷載效應計算方法，優化了結構設計參數，首次揭示了溫度梯度與列車荷載耦合作用下軌道結構的受力和變形規律；系統形成了高速鐵路CRTS Ⅲ型板式無砟軌道的設計、制造、施工、養護維修等成套技術；自主創新了自密實混凝土配制和灌注技術，實現了規模化和工程化的創新目標，研發了無砟軌道的布板和精調軟件及制造、施工和檢測成套裝備，編制了有關軌道板、自密實混凝土、土工布隔離層、彈性緩沖墊層和嵌縫材料的暫行技術條件，以及無砟軌道施工指南及工程施工質量驗收等相關技術標準。高速鐵路CRTS Ⅲ型板式無砟軌道已應用于盤營、沈丹、成綿樂，眉樂段西寶、鄭徐等線路，鋪設里程已超過1 000 km。研究成果于2014年9月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

4　先張法預應力體系無砟軌道結構系統試驗研究

在總結、分析國內外先張法預應力混凝土構件的設計和制造技術基礎上，提出了先張法預應力軌道板結構設計思路，依托CRTSⅠ、Ⅲ型板式無砟軌道系統，進行了雙向先張、單向先張預應力軌道板和普通鋼筋混凝土軌道板的結構承載能力和耐久性等對比分析，優選雙向先張預應力軌道板進行深化研究；根據軌道板雙向預應力結構的特點，提出了矩陣單元

制造方案，通過張拉桿、連接器等工裝設備和預應力筋張拉、放張等關鍵工序的試驗研究，首次形成了雙向先張預應力軌道板規模化生產工藝；結合軌道板試制，完成了張拉力均勻性、絲位偏差、放張順序等工藝性試驗和成品軌道板的靜載、疲勞和耐久性等系列試驗；開展了預應力鋼筋端部設置錨固板以減小預應力傳遞長度的試驗研究，并基于雙向先張預應力軌道板結構的特點，研發了快速封錨技術。結合在西寶客專CRTSⅢ型先張板式無砟軌道試驗段的綜合試驗，開展不同線下基礎軌道結構的實車試驗，系統驗證了先張法預應力體系無砟軌道結構對高速行車條件的適應性。先張法預應力軌道板已應用于西寶、沈丹客專CRTSⅢ型和哈齊客專CRTSⅠ型先張板式無砟軌道試驗段工程的建設。研究成果于2014年9月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

5動車組前瞻性技術及方案研究

在梳理我國既有4種動車組技術平臺總體性能的基礎上，制訂時速350 km中國標準動車組的頂層指標、總體技術條件和子系統技術條件，為研制時速350 km中國標準動車組樣車提供依據。中國標準動車組要求實現互聯互通，即不同廠家生產的相同速度等級動車組能夠重聯運營，不同速度等級動車組能夠相互救援。中國標準動車組采用正向設計，擁有自主知識產權，首次設置接近預警系統、地震預警裝置、防脫線安全防護裝置和耐碰撞車體等安全裝置或措施；采用4動4拖編組方式，引入動力單元設計概念，可靈活實現4輛、8輛或12輛等不同數量的編組方式；列車網絡控制系統采用兩級總線的TCN列車網絡，同時首次設置以太網用于診斷和維護等；動車組轉向架采用模塊化設計，統一車輪直徑，以實現輪對互換，采用分體式軸箱以便于檢修和快速更換輪對；制動系統采用制動力統一管理，統一減速度特性曲線，要求最大化

利用再生制動以有效減少基礎制動磨耗；牽引系統由2個相對獨立的基本動力單元組成，統一牽引和再生制動特性曲線；在無火回送時具備自發電功能，向充電機、空調、主空壓機等負載供電；動車組輔助供電采用交流輸出母線并網供電方式，供電制式為三相AC380 V/50 Hz；輔助變流器從牽引變流器中間直流電路取電，具有過分相不間斷供電的功能；動車組高壓系統優先采用高壓箱整體密閉結構，車頂高壓外絕緣采用185 kV，以適應我國動車組的運行環境；動車組采用統一的車體斷面、車鉤連接；受電弓和空調采用下沉式安裝，以提高整車的氣動性能；統一司乘界面和旅客界面(如統一定員，統一司機室(含操縱臺)、乘務員室和機械師室布局等)，統一車門、車窗、閘片、座椅、PIS系統、車輪、車軸等重要零部件，統一動車組的可靠性、可用性指標和修程修制，以有效降低運用和維護成本。研究成果于2014年1月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

6　CJ1型城際動車組基礎制動裝置自主化研制

根據《CJ1型城際動車組技術條件》，研制了由制動夾鉗單元、制動盤和閘片等組成的制動裝置。通過計算機仿真及1∶1制動動力臺架試驗，確定了高速制動盤的結構、材料化學成分、力學性能。試驗結果表明，所研制的制動盤及閘片具有結構合理、散熱好、熱容量高、耐熱疲勞性能優良、使用壽命長的特點，試驗過程中制動盤沒有產生熱斑、明顯劃痕、溝槽等現象；制動夾鉗裝置的結構設計合理，倍率計算得當，遠程控制動作靈活，各項技術指標滿足CJ1型動車組的要求，具備裝車運用條件。研究成果于2014年3月通過了中國鐵路總公司科技管理部及運輸局共同組織的技術評審。

7　機車車載安全防護系統(6A系統)——中央處理平臺及六個子系統技術條件修訂

根據機車車載安全防護系統(6A系統)的實際裝車和運用情況，對鐵運[2012]227號《中央處理平臺及六個子系統暫行技術條件》進行補充和修訂，以指導6A系統產品的生產制造、試驗、檢驗、運用、維護和認證等工作。進一步完善了6A系統中央處理平臺和各子系統的功能，增加了與CMD系統通信、能耗記錄與統計、司機室音頻記錄、乘務員狀態提醒及預警等功能；進一步推進了6A系統接口的簡統化、標準化，如規范了視頻監控子系統的存儲、播放格式，實現了不同廠商生產的6A系統視頻監控產品之間的互存互播；明確了6A系統地面數據處理系統的功能，為6A系統的運用、維修和管理提供依據；進一步明確了6A系統各子系統的試驗和認證要求，規范了6A系統及子系統供應商的準入資質。研究成果于2014年4月通過了中國鐵路總公司科技管理部和運輸局共同組織的技術評審。

8　CAB型機車制動系統

通過對國外機車制動系統技術以及和諧機車制動系統的運用狀況、乘務員操作方式、故障統計、運用維護手段的深入調查和分析，研究制定了CAB型機車制動控制系統的整體技術框架。系統按照功能要求采用模塊化結構設計和智能節點分布式控制，不依賴于某一節點，即使單個或數個模塊出現故障，制動系統仍能工作；電空控制單元由3個智能模塊、1個機械模塊和電源模塊共5個模塊組成，并采用板式安裝，不但減輕了重量，也便于維護和檢修；采用計算機控制技術和網絡通訊技術傳輸制動指令；集成了后備制動功能，當列車管控制模塊或制動系統出現故障時可轉入系統后備模式；優化了無火回送的操作，總風缸不排風，不用隔離停放制動，無需手動緩解；無緊急制動先導排風閥，從而減少了故障點；借助鐵科院機輛所的機車制動系統試驗平臺，開展了制動控制策略的試驗研究，制動控制策略包括常用制動和緩解控制、緊急制動作用方式、制動系統故障安全導向原則及列車斷鉤保護、部件或系統功能冗余等。研究成果于2014年9月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

9　TSRS-YH型臨時限速服務器

臨時限速服務器是CTCS—2/CTCS—3列控系統中的關鍵設備，它具有存儲、校驗、拆分、下達、撤銷及取消臨時限速命令的功能，還提供臨時限速命令設置時機的輔助提示。TSRS-YH型臨時限速服務器系統主要由邏輯處理主機、通信機、維修機、電源和網絡設備組成。系統采用二乘二取二的安全冗余結構，并遵循結構化、模塊化、分層次的原則進行設計。邏輯處理主機采用了具有獨立一致型校驗和拒絕機制的二取二安全冗余技術，系內二取二比較由主、從2個CPU以及采用失效-安全設計的獨立比較器各自進行，相互獨立的2個CPU采用不對稱的方式在任務級的協調機制下同步運行，各自分別對運算結果的一致性進行比較和安全性處理。采用A、B雙機對等、互為主備、無擾切換、手動優先，雙機在結構上盡量獨立，以避免因單機故障而切換時對使用功能的影響，并在故障處理時有效減小或避免對工作系產生的不良影響，有利于故障的快速恢復，提升系統的可用性。采用標準的RSSP-Ⅰ及RSSP-Ⅱ安全通信協議，實現與CTC/TCC/RBC/相鄰TSRS等其他信號系統的數據安全傳輸；在系統內部各層次的通信中普遍采用了傳輸數據安全側編碼、時間戳校驗、雙地址碼校驗、定時定長定變持續重復發送和信源編碼等信息安全技術，并嚴格遵循檢錯而不糾錯的原則，任何檢出的異常都將導致傳輸數據被置為安全側。研制的TSRS-YH型臨時限速服務器工程化樣機通過了獨立第三方評估機構的SIL4級安全評估，通過了原鐵道部專家組進行的室內和現場測試，于2014年5月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

10　鐵路電務管理信息系統ATP車載設備管理子系統

立足我國鐵路ATP車載設備的運用及檢修業務，按照總公司、鐵路局兩級系統建設，三級應用的模式，開發完成全路統一的總公司、鐵路局兩級鐵路電務管理信息系統ATP車載設備管理子系統，以滿足總公司、局、電務段、車間工區的業務需求，實現既有多種類型ATP車載設備的信息化管理，并適應不同ATP車載設備的維修流程和生產組織模式，高效管理ATP車載設備及運用維護數據，達到“作業高效率、管理現代化、決策科學化”的要求。該系統涵蓋履歷管理、運用檢修管理、故障管理、高級檢修管理、備品備件管理、型式管理、技術資料管理和報表管理等八大功能；運用該系統能夠建立完整的ATP車載設備及其關鍵配件的履歷庫，規范化管理ATP車載設備的硬件更換和軟件升級，實現ATP車載設備檢修計劃、作業流程、實績作業的信息化管理，提供全路ATP車載設備檢修狀態的查詢、統計和分析。研究成果于2014年6月通過了中國鐵路總公司運輸局組織的技術評審，并在鐵路總公司、北京局和沈陽局完成試用。