中國鐵道科學研究院集團有限公司2018年度科技成果簡介(續(xù)一)

5 客貨共線鐵路T梁和箱梁全壽命周期技術(shù)經(jīng)濟分析研究

項目開展了客貨共線鐵路橋梁應(yīng)用情況調(diào)研、T梁和箱梁技術(shù)對比分析、T梁和箱梁建設(shè)成本經(jīng)濟分析、T梁和箱梁運營維護成本分析，完成了箱梁主體結(jié)構(gòu)和附屬設(shè)施的深化優(yōu)化，分析優(yōu)化對經(jīng)濟性的影響等工作，綜合分析了客貨共線鐵路T梁和箱梁的全壽命周期技術(shù)經(jīng)濟性，給出了客貨共線鐵路常用跨度簡支梁橋采用合理梁型的建議，形成了鐵路簡支梁橋全壽命技術(shù)經(jīng)濟分析技術(shù)。研究表明，客貨共線鐵路簡支箱梁具有整體受力性能好、結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡潔、現(xiàn)場工序和作業(yè)量少、運營維護簡單等特點，并具備列車脫軌防護能力，綜合技術(shù)指標優(yōu)良。根據(jù)客貨共線鐵路橋梁運營維護情況，簡支箱梁全壽命周期成本低于簡支T梁。綜合考慮技術(shù)發(fā)展和全壽命周期成本，新建客貨共線鐵路宜優(yōu)先采用簡支箱梁結(jié)構(gòu)。項目的技術(shù)創(chuàng)新點體現(xiàn)在：提出了基于全壽命周期的T梁和箱梁技術(shù)經(jīng)濟分析方法，在考慮建設(shè)成本差別的同時，還考慮了運營期間的維護量及維護成本，在人力成本提升的背景下，使用整體性好的簡支箱梁將降低客貨共線鐵路橋梁的全壽命成本，提升其技術(shù)經(jīng)濟性。箱梁深化研究成果應(yīng)用于客貨共線簡支箱梁通用參考圖編制中，T梁與箱梁全壽命對比結(jié)果可為客貨共線鐵路建設(shè)提供技術(shù)支撐。項目于2018年11月通過了中國鐵路總公司科技與信息化部組織的技術(shù)評審。

6 高寒地區(qū)高速鐵路路基凍脹綜合防治技術(shù)試驗

項目主要研究內(nèi)容包括：(1)驗證了季節(jié)性凍土區(qū)高速鐵路路基凍深單向凍結(jié)、雙向融化規(guī)律，凍脹“四階段”的發(fā)展規(guī)律；(2)提出了路基凍脹變形控制標準中需要引入波長進行控制的管理理念，明確了路基凍脹變形-軌面平順性的傳遞關(guān)系，對路基凍脹控制標準進行了劃分；(3)提出了高寒地區(qū)高速鐵路自密實瀝青混凝土封閉層技術(shù)指標，研發(fā)了符合該技術(shù)指標的新型自密實瀝青混凝土，提出了哈齊客專路基瀝青防水封閉層試驗段方案，等等。技術(shù)創(chuàng)新點包括：(1)掌握了低細粒含量粗粒土凍脹主要影響因素及凍脹特性，首次提出了高滲透性、低持水性、弱凍脹性的滲透性級配碎石填料及其基床防凍脹結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的技術(shù)條件；進一步將級配碎石劃分為防水性級配碎石和透水性級配碎石，完善了我國級配碎石的功能定位和劃分。(2)采用多尺度分析和三維重構(gòu)技術(shù)，運用CT掃描和新型超聲波測量裝置，揭示了水泥摻量和級配碎石組成對其抗凍脹特性的作用機理和影響機制，提出了相應(yīng)的摻水泥級配碎石防凍脹結(jié)構(gòu)及質(zhì)量控制標準；彌補了嚴寒地區(qū)高速鐵路摻水泥級配碎石設(shè)計理論和現(xiàn)場質(zhì)量控制的不足。(3)掌握了保溫材料的長期熱、力學性能，獲得了循環(huán)列車荷載作用下保溫結(jié)構(gòu)的動變形和塑性變形規(guī)律，提出了無砟軌道路基保溫結(jié)構(gòu)的技術(shù)條件。(4)創(chuàng)新了級配碎石生產(chǎn)制備工藝及級配碎石填筑后細顆粒檢測方法；本項目首次提出了在集料生產(chǎn)端須加入水洗或風選環(huán)節(jié)，拌合和碾壓完后采用濕篩法對細粒含量進行檢測，有效解決了填料生產(chǎn)、制備、碾壓過程中的細粒含量的控制問題。(5)首次提出了嚴寒地區(qū)高速鐵路路基防水封閉的大流態(tài)自密實瀝青混凝土的生產(chǎn)、施工和質(zhì)量控制成套技術(shù)，有效解決了防水封閉層的低溫開裂和結(jié)構(gòu)縫的施作難題，大大提升了路基防水封閉層的服役性能。研究成果已廣泛應(yīng)用于我國嚴寒季凍區(qū)8 000 km以上，高速鐵路設(shè)計、建造及運營維護中，支撐了季凍區(qū)高鐵安全運營。項目于2018年11月通過了中國鐵路總公司科技與信息化部組織的技術(shù)評審。

7 鐵路鋼梁用HFFP復合材料橋枕及配套扣件

項目在總結(jié)國內(nèi)外復合材料軌枕研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，通過多種設(shè)計方案和足尺模型對比試驗，選定連續(xù)玻璃纖維增強發(fā)泡聚氨酯復合材料制作復合材料橋枕。研究了原材料的選擇和配比，以高密度發(fā)泡聚氨酯為基體材料、以連續(xù)玻璃纖維為增強材料，采用了低羥值低官能度的混合型聚醚多元醇和偶聯(lián)劑等。在現(xiàn)有連續(xù)拉擠生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，研究了延長加熱時間、增加壓力等技術(shù)的可行性，并研制了新型連續(xù)玻璃纖維自動化浸潤設(shè)備。利用選定的材料和工藝試生產(chǎn)高密度連續(xù)纖維增強發(fā)泡聚氨酯復合材料橋枕(簡稱HFFP復合材料橋枕)樣品。對試制的樣品進行了材料的物理和力學性能、成品的力學性能等共19項技術(shù)參數(shù)的檢驗，據(jù)此確定了技術(shù)指標。根據(jù)橋枕的實際受力情況，采用簡化計算方法對其進行了力學分析。最后分析了其經(jīng)濟性。主要技術(shù)創(chuàng)新點包括：(1)鐵路鋼梁用HFFP復合材料橋枕；(2)MQ-1型扣件。自2016年10月以來，新研制的鐵路鋼梁用HFFP復合材料橋枕及配套MQ-1型扣件產(chǎn)品陸續(xù)應(yīng)用在哈爾濱局富嫩線K87橋和牙林線35號橋，濟南局邯濟線濼口黃河鐵路大橋、膠新線K177橋和K177橋、京滬三線K483橋、太原局石太線180號橋、蘭州局隴海線K1734橋和K1562橋，累計使用HFFP復合材料橋枕330多根、MQ-1型扣件870多套。項目評審后，鐵路鋼梁用HFFP復合材料橋枕及配套MQ-1型扣件將逐步替代我國既有鐵路鋼梁上木橋枕和K型分開式扣件，并可推廣應(yīng)用于道岔區(qū)間、受酸或堿腐蝕嚴重的普通線路區(qū)間。項目于2018年12月通過了中國鐵路總公司工電部組織的技術(shù)評審。

8 普速鐵路軌道幾何動靜態(tài)關(guān)系及管理標準值研究

項目主要研究內(nèi)容包括：(1)收集不同路局管轄下不同速度等級線路軌道幾何動靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)，按照線路速度等級分類，研究不同速度等級線路，動靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)的相關(guān)性及差異；(2)建立多體動力學仿真模型，研究三角坑基長對軌道平順性評價的影響，結(jié)合普速線路列車軸距，選定合理的三角坑基長，在此基礎(chǔ)上，研究三角坑幅值對車體動力響應(yīng)的影響，提出合理的三角坑動態(tài)管理建議值；(3)統(tǒng)計普速線路實測大軌距超限情況，并利用動力學仿真模型，研究動態(tài)軌距擴大量，進而確定最大軌距允許值，提出我國普速鐵路大軌距動態(tài)管理建議值；(4)基于上述對三角坑及大軌距的研究，完善我國普速鐵路軌道幾何動態(tài)管理，結(jié)合上述不同速度等級普速線路動靜態(tài)軌道幾何差異值研究，提出我國普速線路軌道幾何靜態(tài)管理建議值，并與國外管理值進行對比，分析我國普速線路軌道幾何管理值與國外的差異性及適用性。主要創(chuàng)新點包括：(1)現(xiàn)有軌道動態(tài)檢測采用慣性檢測系統(tǒng)，而靜態(tài)檢測采用弦測法，2種方法存在原理上的差別，收集普速線路動、靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)，并將動態(tài)檢測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成弦測原理下的數(shù)據(jù)與靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)進行對比，得出動、靜態(tài)軌道不平順的波形和幅值重復性較好；(2)通過對相同檢測原理下動、靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)幅值差異進行統(tǒng)計分析，得出不同速度等級線路動、靜態(tài)檢測幅值差異及關(guān)聯(lián)性；(3)以現(xiàn)行車輛、軌道參數(shù)為基礎(chǔ)，提出了適用于現(xiàn)行普速鐵路的三角坑、大軌距控制標準；(4)以現(xiàn)有普速線路動態(tài)管理標準為基礎(chǔ)，結(jié)合不同速度等級線路動、靜態(tài)幅值的差異性，并考慮一定的安全余量，提出了不同速度等級線路靜態(tài)管理標準建議值。項目于2018年10月通過了中國鐵路總公司鐵路工務(wù)技術(shù)中心組織的技術(shù)評審。

9 高速鐵路綜合巡檢車

項目主要研究內(nèi)容包括：高速鐵路綜合巡檢車基于視覺檢測技術(shù)和協(xié)同控制技術(shù)，可在最高160 km·h-1速度下對鐵路主要固定設(shè)施外觀狀態(tài)圖像及限界數(shù)據(jù)進行同步采集和統(tǒng)一存儲，對固定設(shè)施圖像中鋼軌表面?zhèn)麚p、扣件異常、接觸網(wǎng)懸掛裝置零部件結(jié)構(gòu)異常、軌腰塞釘外觀異常、應(yīng)答器外觀異常等典型缺陷進行智能識別，并支持多專業(yè)巡檢數(shù)據(jù)的綜合處理和場景化關(guān)聯(lián)展示，實現(xiàn)對鐵路工務(wù)、供電和電務(wù)專業(yè)主要固定設(shè)施外觀狀態(tài)和限界進行綜合巡檢。技術(shù)創(chuàng)新點包括：(1)首次研制完成了可對鐵路工務(wù)、供電和電務(wù)專業(yè)主要固定設(shè)施外觀狀態(tài)進行同步動態(tài)自動化巡檢的大型裝備，實現(xiàn)了綜合巡檢系統(tǒng)與車體一體化設(shè)計，可在160 km·h-1速度條件下對鐵路固定設(shè)施進行動態(tài)巡檢；(2)首創(chuàng)基于深度學習的鐵路固定設(shè)施外觀狀態(tài)典型缺陷智能識別技術(shù)，依托巡檢圖像數(shù)據(jù)集，提出了基于結(jié)構(gòu)約減優(yōu)化的深度網(wǎng)絡(luò)模型和基于雙子網(wǎng)絡(luò)的目標變化檢測框架，實現(xiàn)了對若干線路典型缺陷的高精度識別；(3)研究形成了高速鐵路線路設(shè)施巡檢數(shù)據(jù)綜合分析技術(shù)，可對多專業(yè)巡檢數(shù)據(jù)進行綜合處理和融合分析，支持同里程空間斷面綜合巡檢數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)展示；(4)研究形成了動態(tài)、夜視等復雜條件下對鐵路固定設(shè)施相關(guān)設(shè)備進行高清成像技術(shù)，實現(xiàn)了多個子系統(tǒng)的采集集中控制、多專業(yè)巡檢數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)以及圖像視頻數(shù)據(jù)的綜合處理和場景化顯示。高速鐵路綜合巡檢車改變了巡檢作業(yè)模式，有效提升線路巡檢作業(yè)效率，具有顯著的實用價值，將產(chǎn)生良好的社會經(jīng)濟效益。項目于2018年11月通過了中國鐵路總公司科技與信息化部組織的技術(shù)評審。