重載列車技術(shù)應(yīng)用熱點(diǎn)分析

王大龍 WANG Da-long

（國(guó)能朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司，滄州 062350）

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，鐵路作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，科技水平得到較大的提升。2018年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》，指出要優(yōu)化運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，發(fā)展提升鐵路貨運(yùn)[1]。因此，重載列車是交通運(yùn)輸?shù)闹匾l(fā)展方向。本研究旨在以文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，通過(guò)繪制科學(xué)知識(shí)圖譜的方式系統(tǒng)、整體地分析我國(guó)重載列車技術(shù)的研究熱點(diǎn)、研究現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)，以期為國(guó)內(nèi)重載列車技術(shù)的研究發(fā)展方向提供一定的參考。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

以中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)作為文獻(xiàn)來(lái)源，檢索條件為（主題=重載列車OR題名=重載列車），檢索時(shí)間為2002年至今，人工剔除會(huì)議通知、學(xué)位論文、字段缺失等文獻(xiàn)，以Refworks格式導(dǎo)出，最終共納入865篇文獻(xiàn)（圖1）。

1.2 分析方法

本文采用美國(guó)德雷塞爾大學(xué)（Drexel University）陳超美博士開(kāi)發(fā)的一款可視化科學(xué)知識(shí)圖譜繪制軟件CiteSpace.5.8.R2進(jìn)行分析。設(shè)定時(shí)間跨度為2002-2022年，以1年為一個(gè)時(shí)間切片（Time Slicing），演算時(shí)每個(gè)時(shí)間切片內(nèi)的對(duì)象數(shù)量N值設(shè)定為50，對(duì)作者、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞等進(jìn)行提取并分析，讀取知識(shí)可視化圖譜。

2 結(jié)果

2.1 研究現(xiàn)狀

一定時(shí)期內(nèi)的發(fā)文數(shù)量可以反映該領(lǐng)域研究的發(fā)展趨勢(shì)，如圖2所示，從2002年以來(lái)，重載列車領(lǐng)域的相關(guān)文章數(shù)量在整體上呈上升趨勢(shì)。2014年發(fā)文量最多，為66篇，2003年，2006年，2010，2012年的發(fā)文量相較于前一年有所減少，但基本保持著穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)。根據(jù)Excel的線性預(yù)測(cè)，在重載列車技術(shù)領(lǐng)域的研究與時(shí)間趨勢(shì)成正相關(guān)，R2=0.7439，R2的取值范圍為0到1，預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)重載列車技術(shù)的相關(guān)研究將繼續(xù)增加。

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入CiteSpace軟件后，選中“Author”作為節(jié)點(diǎn)，手動(dòng)調(diào)整后，生成作者合作網(wǎng)絡(luò)知識(shí)圖譜，見(jiàn)圖3。圖中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)作者，節(jié)點(diǎn)之間的連線說(shuō)明了作者的合作關(guān)系，代表兩位或兩位以上作者合著同一篇文章，圖中的字體越大說(shuō)明發(fā)文越多，連線越多說(shuō)明合作越強(qiáng)。共有553位學(xué)者參與了重載列車技術(shù)的研究，表1列出了在該領(lǐng)域發(fā)文量大于8篇的作者及作者所在的機(jī)構(gòu)，其中大連交通大學(xué)的魏偉參與發(fā)表了31篇相關(guān)的研究論文，排名第一，并與胡楊、張軍等人組成了一個(gè)合作團(tuán)體。

表1 重載列車技術(shù)研究領(lǐng)域中發(fā)文數(shù)大于8篇的作者

2.2 研究熱點(diǎn)

關(guān)鍵詞凝練了文章的核心內(nèi)容，通過(guò)對(duì)文章關(guān)鍵詞的提取，可以總結(jié)、分析特定領(lǐng)域中的研究主題，探索研究熱點(diǎn)。在本研究中，采用最小生成樹(shù)算法（Minimum Spanning Tree，MST）對(duì)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行剪裁，從而降低網(wǎng)絡(luò)的密度，提高圖譜可讀性，并將同義關(guān)鍵詞進(jìn)行合并。如圖4所示，作為研究主題，關(guān)鍵詞重載列車出現(xiàn)的頻率最高，表2列出了出現(xiàn)頻率排名前10的關(guān)鍵詞，有重載運(yùn)輸、大秦線、萬(wàn)噸列車等。其中具有較高中介中心性的關(guān)鍵詞代表了它在網(wǎng)絡(luò)中的橋梁作用，連接了不同的專業(yè)領(lǐng)域[2]。

表2 重載列車技術(shù)研究領(lǐng)域中出現(xiàn)頻率最高的10個(gè)關(guān)鍵詞

2.3 研究前沿

關(guān)鍵詞的突變檢測(cè)可探測(cè)出特定學(xué)科內(nèi)研究領(lǐng)域興趣的驟增程度，表3為突變強(qiáng)度最大的10個(gè)關(guān)鍵詞，分別是大秦線、動(dòng)力響應(yīng)等。動(dòng)力響應(yīng)、縱向沖動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、自動(dòng)駕駛的突變持續(xù)至今，說(shuō)明近年來(lái)重載列車技術(shù)中的這幾個(gè)領(lǐng)域是研究的前沿。

表3 重載列車技術(shù)研究領(lǐng)域中突變強(qiáng)度最大的10個(gè)關(guān)鍵詞

3 討論

3.1 重載列車技術(shù)研究的發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)年發(fā)文量的分布，可以將我國(guó)重載列車技術(shù)研究的發(fā)展分為兩個(gè)階段：第一階段（2002年至2014年），第二階段（2015年至今）。自2004年《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》實(shí)施以來(lái)，我國(guó)鐵路發(fā)展取得了顯著成效的成效[3]。第一階段的發(fā)文量穩(wěn)步增長(zhǎng)，相關(guān)領(lǐng)域的熱度持續(xù)增加，在2014年達(dá)到頂峰。從2015年開(kāi)始，研究論文的數(shù)量略有下降，但總體來(lái)看，該領(lǐng)域的研究將會(huì)繼續(xù)保持著遞增趨勢(shì)。

從作者和機(jī)構(gòu)的分布情況來(lái)看，重載列車技術(shù)文獻(xiàn)的大部分高產(chǎn)機(jī)構(gòu)是交通大學(xué)和有限公司。同一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的合作較為緊密，但不同團(tuán)隊(duì)之間缺乏合作。機(jī)構(gòu)之間形成的合作網(wǎng)絡(luò)較為局限，缺少跨院校的合作交流，不利于機(jī)構(gòu)的學(xué)術(shù)資源引進(jìn)。

3.2 研究熱點(diǎn)與趨勢(shì)

865 篇文獻(xiàn)中，頻繁出現(xiàn)的關(guān)鍵詞除了重載列車、重載運(yùn)輸，還有大秦線、縱向動(dòng)力學(xué)。開(kāi)行重載列車是提高大秦線的運(yùn)能重要方式之一，但重載列車存在著貨物重量大、列車的編組多、列車速度快、制動(dòng)力大等一系列問(wèn)題[4]。眾多的學(xué)者對(duì)重載列車的縱向動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了深入研究。馬大煒?lè)治隽擞绊懥熊囘\(yùn)行過(guò)程中的各種影響縱向力的主要因素，并提出了計(jì)算列車最大縱向力的簡(jiǎn)化計(jì)算方法[5]。趙旭寶建立了列車空氣制動(dòng)與縱向動(dòng)力學(xué)聯(lián)合仿真系統(tǒng)，根據(jù)緩沖器的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，分析了阻抗特性變化對(duì)重載萬(wàn)噸列車縱向沖動(dòng)的影響規(guī)律[6]。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于縱向列車縱向動(dòng)力學(xué)的研究主要集中于理論模型計(jì)算、動(dòng)力學(xué)分析等方面。為了確保列車的安全運(yùn)行，還需要開(kāi)展更多對(duì)該領(lǐng)域的深入研究。

當(dāng)前我國(guó)重載列車大多采用摩擦式車鉤連接，在2萬(wàn)噸重載列車所承受的縱向沖動(dòng)作用下，摩擦式車鉤容易發(fā)生橫向失穩(wěn)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響重載列車的安全運(yùn)行[7]。因此，作為一項(xiàng)研究熱點(diǎn)，有學(xué)者對(duì)重載列車的車鉤力進(jìn)行了研究，分析了影響車鉤力的因素和特性[8，9]。

近年來(lái)，旨在提升運(yùn)量、節(jié)約成本、降低司機(jī)工作強(qiáng)度的重載列車自動(dòng)駕駛控制技術(shù)研究引起了較多的關(guān)注。我國(guó)部分學(xué)者對(duì)自動(dòng)駕駛關(guān)鍵技術(shù)[10]、自動(dòng)駕駛縱向動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)進(jìn)行了研究[11]。隨著自動(dòng)駕駛試驗(yàn)的完善和相關(guān)研究的深入，重在運(yùn)輸中司機(jī)控車難度大、工作強(qiáng)度高的問(wèn)題有望解決。

除了自動(dòng)駕駛控制技術(shù)，動(dòng)力響應(yīng)也是重載列車技術(shù)研究的前沿方向之一。由于在實(shí)際中運(yùn)營(yíng)時(shí)間的不斷積累和維護(hù)工作不到位等原因，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力響應(yīng)過(guò)大[12]。丁祖德基于數(shù)值模擬方法，研究了基巖軟化和基底脫空條件下隧道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性[13]，李自強(qiáng)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)動(dòng)力特征、荷載解析解、結(jié)構(gòu)計(jì)算模型、疲勞損傷預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了研究[14]，為揭示重載作用下隧道底部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)特性提供了重要的依據(jù)。

4 結(jié)論

本文利用CiteSpace可視化工具，對(duì)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中重載列車技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)研究論文進(jìn)行分析，探索了2002年以來(lái)重載列車技術(shù)研究領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)?；谏傻目茖W(xué)知識(shí)圖譜，可以較客觀地認(rèn)為，重載列車技術(shù)的研究發(fā)展在得到了大幅度提升，具體表現(xiàn)在年發(fā)文量的增多，作者和機(jī)構(gòu)之間的合作在一定程度上開(kāi)展，但仍然還在不斷探索中，且存在著諸多挑戰(zhàn)。需要國(guó)家政策的支持，加強(qiáng)重載運(yùn)輸?shù)慕M織管理，組織科研力量，完善重載列車的配套技術(shù)。