中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司2018年度科技成果簡(jiǎn)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(jì)分析研究

項(xiàng)目開(kāi)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(duì)比分析、T梁和箱梁建設(shè)成本經(jīng)濟(jì)分析、T梁和箱梁運(yùn)營(yíng)維護(hù)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(duì)經(jīng)濟(jì)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(jì)性，給出了客貨共線鐵路常用跨度簡(jiǎn)支梁橋采用合理梁型的建議，形成了鐵路簡(jiǎn)支梁橋全壽命技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析技術(shù)。研究表明，客貨共線鐵路簡(jiǎn)支箱梁具有整體受力性能好、結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)潔、現(xiàn)場(chǎng)工序和作業(yè)量少、運(yùn)營(yíng)維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，并具備列車(chē)脫軌防護(hù)能力，綜合技術(shù)指標(biāo)優(yōu)良。根據(jù)客貨共線鐵路橋梁運(yùn)營(yíng)維護(hù)情況，簡(jiǎn)支箱梁全壽命周期成本低于簡(jiǎn)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(jiǎn)支箱梁結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)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(jì)分析方法，在考慮建設(shè)成本差別的同時(shí)，還考慮了運(yùn)營(yíng)期間的維護(hù)量及維護(hù)成本，在人力成本提升的背景下，使用整體性好的簡(jiǎn)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(jì)性。箱梁深化研究成果應(yīng)用于客貨共線簡(jiǎn)支箱梁通用參考圖編制中，T梁與箱梁全壽命對(duì)比結(jié)果可為客貨共線鐵路建設(shè)提供技術(shù)支撐。項(xiàng)目于2018年11月通過(guò)了中國(guó)鐵路總公司科技與信息化部組織的技術(shù)評(píng)審。

6 高寒地區(qū)高速鐵路路基凍脹綜合防治技術(shù)試驗(yàn)

項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容包括：(1)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)中需要引入波長(zhǎng)進(jìn)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(duì)路基凍脹控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了劃分；(3)提出了高寒地區(qū)高速鐵路自密實(shí)瀝青混凝土封閉層技術(shù)指標(biāo)，研發(fā)了符合該技術(shù)指標(biāo)的新型自密實(shí)瀝青混凝土，提出了哈齊客專(zhuān)路基瀝青防水封閉層試驗(yàn)段方案，等等。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)包括：(1)掌握了低細(xì)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(jí)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(jìn)一步將級(jí)配碎石劃分為防水性級(jí)配碎石和透水性級(jí)配碎石，完善了我國(guó)級(jí)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(yùn)用CT掃描和新型超聲波測(cè)量裝置，揭示了水泥摻量和級(jí)配碎石組成對(duì)其抗凍脹特性的作用機(jī)理和影響機(jī)制，提出了相應(yīng)的摻水泥級(jí)配碎石防凍脹結(jié)構(gòu)及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)；彌補(bǔ)了嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路摻水泥級(jí)配碎石設(shè)計(jì)理論和現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制的不足。(3)掌握了保溫材料的長(zhǎng)期熱、力學(xué)性能，獲得了循環(huán)列車(chē)荷載作用下保溫結(jié)構(gòu)的動(dòng)變形和塑性變形規(guī)律，提出了無(wú)砟軌道路基保溫結(jié)構(gòu)的技術(shù)條件。(4)創(chuàng)新了級(jí)配碎石生產(chǎn)制備工藝及級(jí)配碎石填筑后細(xì)顆粒檢測(cè)方法；本項(xiàng)目首次提出了在集料生產(chǎn)端須加入水洗或風(fēng)選環(huán)節(jié)，拌合和碾壓完后采用濕篩法對(duì)細(xì)粒含量進(jìn)行檢測(cè)，有效解決了填料生產(chǎn)、制備、碾壓過(guò)程中的細(xì)粒含量的控制問(wèn)題。(5)首次提出了嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路路基防水封閉的大流態(tài)自密實(shí)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(kāi)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(guó)嚴(yán)寒季凍區(qū)8 000 km以上，高速鐵路設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，支撐了季凍區(qū)高鐵安全運(yùn)營(yíng)。項(xiàng)目于2018年11月通過(guò)了中國(guó)鐵路總公司科技與信息化部組織的技術(shù)評(píng)審。

7 鐵路鋼梁用HFFP復(fù)合材料橋枕及配套扣件

項(xiàng)目在總結(jié)國(guó)內(nèi)外復(fù)合材料軌枕研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)多種設(shè)計(jì)方案和足尺模型對(duì)比試驗(yàn)，選定連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)發(fā)泡聚氨酯復(fù)合材料制作復(fù)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(qiáng)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(zhǎng)加熱時(shí)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(dòng)化浸潤(rùn)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(qiáng)發(fā)泡聚氨酯復(fù)合材料橋枕(簡(jiǎn)稱(chēng)HFFP復(fù)合材料橋枕)樣品。對(duì)試制的樣品進(jìn)行了材料的物理和力學(xué)性能、成品的力學(xué)性能等共19項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的檢驗(yàn)，據(jù)此確定了技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)橋枕的實(shí)際受力情況，采用簡(jiǎn)化計(jì)算方法對(duì)其進(jìn)行了力學(xué)分析。最后分析了其經(jīng)濟(jì)性。主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)包括：(1)鐵路鋼梁用HFFP復(fù)合材料橋枕；(2)MQ-1型扣件。自2016年10月以來(lái)，新研制的鐵路鋼梁用HFFP復(fù)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(hào)橋，濟(jì)南局邯濟(jì)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(hào)橋、蘭州局隴海線K1734橋和K1562橋，累計(jì)使用HFFP復(fù)合材料橋枕330多根、MQ-1型扣件870多套。項(xiàng)目評(píng)審后，鐵路鋼梁用HFFP復(fù)合材料橋枕及配套MQ-1型扣件將逐步替代我國(guó)既有鐵路鋼梁上木橋枕和K型分開(kāi)式扣件，并可推廣應(yīng)用于道岔區(qū)間、受酸或堿腐蝕嚴(yán)重的普通線路區(qū)間。項(xiàng)目于2018年12月通過(guò)了中國(guó)鐵路總公司工電部組織的技術(shù)評(píng)審。

8 普速鐵路軌道幾何動(dòng)靜態(tài)關(guān)系及管理標(biāo)準(zhǔn)值研究

項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容包括：(1)收集不同路局管轄下不同速度等級(jí)線路軌道幾何動(dòng)靜態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)，按照線路速度等級(jí)分類(lèi)，研究不同速度等級(jí)線路，動(dòng)靜態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)的相關(guān)性及差異；(2)建立多體動(dòng)力學(xué)仿真模型，研究三角坑基長(zhǎng)對(duì)軌道平順性評(píng)價(jià)的影響，結(jié)合普速線路列車(chē)軸距，選定合理的三角坑基長(zhǎng)，在此基礎(chǔ)上，研究三角坑幅值對(duì)車(chē)體動(dòng)力響應(yīng)的影響，提出合理的三角坑動(dòng)態(tài)管理建議值；(3)統(tǒng)計(jì)普速線路實(shí)測(cè)大軌距超限情況，并利用動(dòng)力學(xué)仿真模型，研究動(dòng)態(tài)軌距擴(kuò)大量，進(jìn)而確定最大軌距允許值，提出我國(guó)普速鐵路大軌距動(dòng)態(tài)管理建議值；(4)基于上述對(duì)三角坑及大軌距的研究，完善我國(guó)普速鐵路軌道幾何動(dòng)態(tài)管理，結(jié)合上述不同速度等級(jí)普速線路動(dòng)靜態(tài)軌道幾何差異值研究，提出我國(guó)普速線路軌道幾何靜態(tài)管理建議值，并與國(guó)外管理值進(jìn)行對(duì)比，分析我國(guó)普速線路軌道幾何管理值與國(guó)外的差異性及適用性。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括：(1)現(xiàn)有軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)采用慣性檢測(cè)系統(tǒng)，而靜態(tài)檢測(cè)采用弦測(cè)法，2種方法存在原理上的差別，收集普速線路動(dòng)、靜態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)，并將動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成弦測(cè)原理下的數(shù)據(jù)與靜態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出動(dòng)、靜態(tài)軌道不平順的波形和幅值重復(fù)性較好；(2)通過(guò)對(duì)相同檢測(cè)原理下動(dòng)、靜態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)幅值差異進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出不同速度等級(jí)線路動(dòng)、靜態(tài)檢測(cè)幅值差異及關(guān)聯(lián)性；(3)以現(xiàn)行車(chē)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(biāo)準(zhǔn)；(4)以現(xiàn)有普速線路動(dòng)態(tài)管理標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，結(jié)合不同速度等級(jí)線路動(dòng)、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(jí)線路靜態(tài)管理標(biāo)準(zhǔn)建議值。項(xiàng)目于2018年10月通過(guò)了中國(guó)鐵路總公司鐵路工務(wù)技術(shù)中心組織的技術(shù)評(píng)審。

9 高速鐵路綜合巡檢車(chē)

項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容包括：高速鐵路綜合巡檢車(chē)基于視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)和協(xié)同控制技術(shù)，可在最高160 km·h-1速度下對(duì)鐵路主要固定設(shè)施外觀狀態(tài)圖像及限界數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集和統(tǒng)一存儲(chǔ)，對(duì)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(jìn)行智能識(shí)別，并支持多專(zhuān)業(yè)巡檢數(shù)據(jù)的綜合處理和場(chǎng)景化關(guān)聯(lián)展示，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路工務(wù)、供電和電務(wù)專(zhuān)業(yè)主要固定設(shè)施外觀狀態(tài)和限界進(jìn)行綜合巡檢。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)包括：(1)首次研制完成了可對(duì)鐵路工務(wù)、供電和電務(wù)專(zhuān)業(yè)主要固定設(shè)施外觀狀態(tài)進(jìn)行同步動(dòng)態(tài)自動(dòng)化巡檢的大型裝備，實(shí)現(xiàn)了綜合巡檢系統(tǒng)與車(chē)體一體化設(shè)計(jì)，可在160 km·h-1速度條件下對(duì)鐵路固定設(shè)施進(jìn)行動(dòng)態(tài)巡檢；(2)首創(chuàng)基于深度學(xué)習(xí)的鐵路固定設(shè)施外觀狀態(tài)典型缺陷智能識(shí)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(biāo)變化檢測(cè)框架，實(shí)現(xiàn)了對(duì)若干線路典型缺陷的高精度識(shí)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(duì)多專(zhuān)業(yè)巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)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(dòng)態(tài)、夜視等復(fù)雜條件下對(duì)鐵路固定設(shè)施相關(guān)設(shè)備進(jìn)行高清成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)子系統(tǒng)的采集集中控制、多專(zhuān)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(chǎng)景化顯示。高速鐵路綜合巡檢車(chē)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(shí)用價(jià)值，將產(chǎn)生良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。項(xiàng)目于2018年11月通過(guò)了中國(guó)鐵路總公司科技與信息化部組織的技術(shù)評(píng)審。