中國鐵道科學研究院2017年度科技成果簡介

1 豎曲線不等跨混凝土連續梁頂推施工關鍵技術

針對南水北調對西郊線橋梁跨越環境要求高、實施難度大的特點，通過關鍵部位受力規律分析、設計制造參數優化研究、混凝土梁澆筑及養護工藝研究、全過程監測配套技術研究等一系列工作，提出了豎曲線不等跨混凝土連續梁建造及頂推關鍵技術。在關鍵部位受力規律分析的基礎上，優化了不等跨頂推主梁邊跨比、導梁剛度、長度、線質量關鍵參數的合理取值區間，指導主梁及導梁結構設計，通過采取切線法制造鋼導梁、設計同步落梁的裝置、完善預應力混凝土梁制造工藝等措施，實現了豎曲線不等跨混凝土連續梁建造及頂推，為其他同類工程提供了依據和技術支持。該成果成功應用于南水北調明渠單位橋梁建設，解決了諸多施工難點，不僅節約施工成本660萬元，還有效保護了本地環境和水資源，減輕了工業主單位工期的壓力，安全、環保、優質地完成了施工任務，經濟、社會和環保效益顯著。項目于2017年通過了北京市住房和城鄉建設委員會組織的技術評審。

2 CAB-A型機車空氣制動系統

制動系統是機車的關鍵技術之一，是機車及列車安全運營的根本保障，其性能不僅直接決定了列車的運行安全，也是提高列車運行品質和效率的重要因素。CAB-A型機車空氣制動系統按功能進行模塊化結構布局、機電一體化集成設計、基于網絡通訊并輔以計算機控制技術，實現了我國機車制動系統及關鍵技術的突破。產品成果符合當今中國鐵路自主創新技術發展要求，整體系統和部件完全自主化設計，具有多個創新點，系統采用的技術理念達到甚至超過了引進國外先進機車制動系統的水平。系統針對中國鐵路機車運用現場開發設計，既適用于在干線上運行的貨運、客運及調車機車，包括交流傳動電力機車和內燃機車，也適用于動力集中動車組的動力車和控制車，可與我國現有的機車、車輛制動系統匹配使用，完全滿足我國鐵路機車運用要求。在設計上充分考慮了當前和諧機車制動系統的運用情況，在系統原理、操作簡統化、安全冗余等方面均有全新思路和創新。采用模塊化結構設計、板式安裝，有利于日常維護運營和保養；采用計算機控制技術、分布式網絡控制技術，實現了系統自診斷、操作信息化及維護智能化；人機操作界面和習慣與現有交流傳動機車一致，氣路接口和電氣接口能夠滿足相關技術規范的要求，保證了系統互換性；遵循故障導向安全原則，保證列車的運行安全；系統及主要模塊采用冗余設計，并集成了電空后備制動控制功能，提高系統的可靠性；優化了無火回送的操作及設置，簡化了乘務員的操作流程。建立以CAB-A機車空氣制動系統為平臺，預留了列車電控空氣制動技術及機車無線遠程動力分布(同步操縱)技術接口，提升了系統運用其它技術的擴展性。CAB-A型機車制動系統及關鍵部件的成功研制，標志著我國已掌握了機車空氣制動系統的模塊化設計技術、機電一體化技術、制動控制技術、監測診斷技術、故障導向安全技術、制動系統制造及試驗技術等關鍵技術，是國產機車制動技術的重大突破，打破了國際上行業巨頭企業的技術壟斷，為中國鐵路總公司推進機車標準制動機的工作奠定了基礎，提升了中國鐵路機車制動系統的整體水平，對于我國機車制動技術的發展具有里程碑似的重要意義。研制的CAB-A型機車空氣制動系統已完成在HXD3CA機車上裝車和20萬km的運用考核，并已完成4臺在時速160公里動力集中電動車組動力車上裝車。項目于2017年11月通過了中國鐵路總公司科信部和機輛部共同組織的技術評審。

3 高速鐵路路基基床結構與變形控制技術

項目總結提煉了“高速鐵路不同等級不同環境條件下路基結構設計優化研究(2014G003-A)”、“高速鐵路軟土路基樁網結構體系沉降分析及對策研究(2015G006-D)”和“基于運行實踐的高速鐵路基床表層對策研究(2013G009-G)”等研究成果，研究了路基基床結構設計系統及動態檢定技術體系、鐵路路基填料分類分組及壓實質量控制技術體系、高速鐵路路基樁-網(筏)結構沉降控制理論方法與技術體系、高速鐵路路基變形觀測及評估技術體系以及高速鐵路路基病害分類方法及養護維修技術。其主要創新點體現在以下幾個方面：(1)首次提出了針對高速鐵路路基基床微小應變特征的基床應力應變分析計算方法、控制基床累積應變閾值的確定方法和考慮道床侵蝕的基床表層承載能力設計檢算方法，制定了基床動態檢定標準；(2)提出了基于顆粒形狀、細粒含量、顆粒級配、液塑限指標的鐵路路基填料逐級分類分組體系，制定了鐵路路基填料顆粒級配類型劃分標準；(3)提出了樁頂與墊層相互作用的樁-網結構加筋墊層失效模式、判定準則及設計計算方法，構建了路基-墊層(筏板)-剛性樁復合地基聯合作用的樁-網(筏)復合地基沉降計算方法和樁間土拋物線型地基反力模型與固結度簡易計算方法；(4)提出了高速鐵路沉降變形觀測及預測分析的技術條件、控制標準和評估方法，制定了高速鐵路路基病害類型分類方法及路基維護技術標準，為保障高速鐵路路基長期穩定提供了重要的技術依據。高速鐵路路基工程關鍵技術研究成果成功應用于高速鐵路建設，已分別納入《高速鐵路設計規范》、《鐵路路基設計規范》、《鐵路工程沉降變形觀測與評估技術規程》、《高速鐵路工程動態驗收技術規范》等規范，形成了完善的自主知識產權路基工程技術標準體系。項目于2017年8月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

4 高速鐵路地震預警監測系統

根據地震臺站實時測定的地震動參數和由地震初至信息快速估算的地震基本參數確定地震影響范圍及警報等級，在破壞性地震波到達之前，向地震影響范圍內的本地及異地鐵路發布地震緊急處置信息，聯動觸發相關系統對運行的列車采取有效的緊急處置措施，并對預警信息真實性進行判別后自動發布誤報解除信息或通過人工操作進行地震警報解除。高速鐵路地震預警監測系統采用2級架構,由鐵路局中心系統和現場監測設備構成。技術創新點主要包括：(1)首次實現了跨線、跨區域、跨局的地震現地和異地預警與緊急處置；(2)針對我國高速鐵路技術體系，創造性地提出并首次實現了通過現場監測設備聯動觸發牽引供電系統斷電、通過現場監測設備聯動觸發列控系統控車、基于GSM-R網絡向車載地震緊急處置裝置發送緊急處置信息觸發列車制動的多重快速控車措施；(3)創新提出了基于地震影響區域內地震動強度的地震警報分級處置策略，首次提出并實現了對地震誤報事件的識別和自動解除，在保證運輸安全的前提下最大程度的減輕地震事件對列車運行秩序的影響。通過福廈線、成灌線、大西線現場試驗和試用考核，表明高速鐵路地震預警監測系統各項功能、性能滿足《高速鐵路地震預警監測系統暫行技術條件》要求。項目于2017年8月通過了中國鐵路總公司科技管理部和中國地震局科技司共同組織的技術評審。