中國(guó)鐵道科學(xué)研究院2017年度科技成果簡(jiǎn)介

1 豎曲線不等跨混凝土連續(xù)梁頂推施工關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)南水北調(diào)對(duì)西郊線橋梁跨越環(huán)境要求高、實(shí)施難度大的特點(diǎn)，通過關(guān)鍵部位受力規(guī)律分析、設(shè)計(jì)制造參數(shù)優(yōu)化研究、混凝土梁澆筑及養(yǎng)護(hù)工藝研究、全過程監(jiān)測(cè)配套技術(shù)研究等一系列工作，提出了豎曲線不等跨混凝土連續(xù)梁建造及頂推關(guān)鍵技術(shù)。在關(guān)鍵部位受力規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了不等跨頂推主梁邊跨比、導(dǎo)梁剛度、長(zhǎng)度、線質(zhì)量關(guān)鍵參數(shù)的合理取值區(qū)間，指導(dǎo)主梁及導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過采取切線法制造鋼導(dǎo)梁、設(shè)計(jì)同步落梁的裝置、完善預(yù)應(yīng)力混凝土梁制造工藝等措施，實(shí)現(xiàn)了豎曲線不等跨混凝土連續(xù)梁建造及頂推，為其他同類工程提供了依據(jù)和技術(shù)支持。該成果成功應(yīng)用于南水北調(diào)明渠單位橋梁建設(shè)，解決了諸多施工難點(diǎn)，不僅節(jié)約施工成本660萬元，還有效保護(hù)了本地環(huán)境和水資源，減輕了工業(yè)主單位工期的壓力，安全、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)地完成了施工任務(wù)，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)保效益顯著。項(xiàng)目于2017年通過了北京市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)組織的技術(shù)評(píng)審。

2 CAB-A型機(jī)車空氣制動(dòng)系統(tǒng)

制動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)車的關(guān)鍵技術(shù)之一，是機(jī)車及列車安全運(yùn)營(yíng)的根本保障，其性能不僅直接決定了列車的運(yùn)行安全，也是提高列車運(yùn)行品質(zhì)和效率的重要因素。CAB-A型機(jī)車空氣制動(dòng)系統(tǒng)按功能進(jìn)行模塊化結(jié)構(gòu)布局、機(jī)電一體化集成設(shè)計(jì)、基于網(wǎng)絡(luò)通訊并輔以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)的突破。產(chǎn)品成果符合當(dāng)今中國(guó)鐵路自主創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展要求，整體系統(tǒng)和部件完全自主化設(shè)計(jì)，具有多個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，系統(tǒng)采用的技術(shù)理念達(dá)到甚至超過了引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的水平。系統(tǒng)針對(duì)中國(guó)鐵路機(jī)車運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)開發(fā)設(shè)計(jì)，既適用于在干線上運(yùn)行的貨運(yùn)、客運(yùn)及調(diào)車機(jī)車，包括交流傳動(dòng)電力機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車，也適用于動(dòng)力集中動(dòng)車組的動(dòng)力車和控制車，可與我國(guó)現(xiàn)有的機(jī)車、車輛制動(dòng)系統(tǒng)匹配使用，完全滿足我國(guó)鐵路機(jī)車運(yùn)用要求。在設(shè)計(jì)上充分考慮了當(dāng)前和諧機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)用情況，在系統(tǒng)原理、操作簡(jiǎn)統(tǒng)化、安全冗余等方面均有全新思路和創(chuàng)新。采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、板式安裝，有利于日常維護(hù)運(yùn)營(yíng)和保養(yǎng)；采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、分布式網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自診斷、操作信息化及維護(hù)智能化；人機(jī)操作界面和習(xí)慣與現(xiàn)有交流傳動(dòng)機(jī)車一致，氣路接口和電氣接口能夠滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，保證了系統(tǒng)互換性；遵循故障導(dǎo)向安全原則，保證列車的運(yùn)行安全；系統(tǒng)及主要模塊采用冗余設(shè)計(jì)，并集成了電空后備制動(dòng)控制功能，提高系統(tǒng)的可靠性；優(yōu)化了無火回送的操作及設(shè)置，簡(jiǎn)化了乘務(wù)員的操作流程。建立以CAB-A機(jī)車空氣制動(dòng)系統(tǒng)為平臺(tái)，預(yù)留了列車電控空氣制動(dòng)技術(shù)及機(jī)車無線遠(yuǎn)程動(dòng)力分布(同步操縱)技術(shù)接口，提升了系統(tǒng)運(yùn)用其它技術(shù)的擴(kuò)展性。CAB-A型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)及關(guān)鍵部件的成功研制，標(biāo)志著我國(guó)已掌握了機(jī)車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、制動(dòng)控制技術(shù)、監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)、故障導(dǎo)向安全技術(shù)、制動(dòng)系統(tǒng)制造及試驗(yàn)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，是國(guó)產(chǎn)機(jī)車制動(dòng)技術(shù)的重大突破，打破了國(guó)際上行業(yè)巨頭企業(yè)的技術(shù)壟斷，為中國(guó)鐵路總公司推進(jìn)機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)機(jī)的工作奠定了基礎(chǔ)，提升了中國(guó)鐵路機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的整體水平，對(duì)于我國(guó)機(jī)車制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展具有里程碑似的重要意義。研制的CAB-A型機(jī)車空氣制動(dòng)系統(tǒng)已完成在HXD3CA機(jī)車上裝車和20萬km的運(yùn)用考核，并已完成4臺(tái)在時(shí)速160公里動(dòng)力集中電動(dòng)車組動(dòng)力車上裝車。項(xiàng)目于2017年11月通過了中國(guó)鐵路總公司科信部和機(jī)輛部共同組織的技術(shù)評(píng)審。

3 高速鐵路路基基床結(jié)構(gòu)與變形控制技術(shù)

項(xiàng)目總結(jié)提煉了“高速鐵路不同等級(jí)不同環(huán)境條件下路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化研究(2014G003-A)”、“高速鐵路軟土路基樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系沉降分析及對(duì)策研究(2015G006-D)”和“基于運(yùn)行實(shí)踐的高速鐵路基床表層對(duì)策研究(2013G009-G)”等研究成果，研究了路基基床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)檢定技術(shù)體系、鐵路路基填料分類分組及壓實(shí)質(zhì)量控制技術(shù)體系、高速鐵路路基樁-網(wǎng)(筏)結(jié)構(gòu)沉降控制理論方法與技術(shù)體系、高速鐵路路基變形觀測(cè)及評(píng)估技術(shù)體系以及高速鐵路路基病害分類方法及養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)。其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)首次提出了針對(duì)高速鐵路路基基床微小應(yīng)變特征的基床應(yīng)力應(yīng)變分析計(jì)算方法、控制基床累積應(yīng)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(shè)計(jì)檢算方法，制定了基床動(dòng)態(tài)檢定標(biāo)準(zhǔn)；(2)提出了基于顆粒形狀、細(xì)粒含量、顆粒級(jí)配、液塑限指標(biāo)的鐵路路基填料逐級(jí)分類分組體系，制定了鐵路路基填料顆粒級(jí)配類型劃分標(biāo)準(zhǔn)；(3)提出了樁頂與墊層相互作用的樁-網(wǎng)結(jié)構(gòu)加筋墊層失效模式、判定準(zhǔn)則及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，構(gòu)建了路基-墊層(筏板)-剛性樁復(fù)合地基聯(lián)合作用的樁-網(wǎng)(筏)復(fù)合地基沉降計(jì)算方法和樁間土拋物線型地基反力模型與固結(jié)度簡(jiǎn)易計(jì)算方法；(4)提出了高速鐵路沉降變形觀測(cè)及預(yù)測(cè)分析的技術(shù)條件、控制標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)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(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為保障高速鐵路路基長(zhǎng)期穩(wěn)定提供了重要的技術(shù)依據(jù)。高速鐵路路基工程關(guān)鍵技術(shù)研究成果成功應(yīng)用于高速鐵路建設(shè)，已分別納入《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》、《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》、《鐵路工程沉降變形觀測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》、《高速鐵路工程動(dòng)態(tài)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》等規(guī)范，形成了完善的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)路基工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。項(xiàng)目于2017年8月通過了中國(guó)鐵路總公司科技管理部組織的技術(shù)評(píng)審。

4 高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

根據(jù)地震臺(tái)站實(shí)時(shí)測(cè)定的地震動(dòng)參數(shù)和由地震初至信息快速估算的地震基本參數(shù)確定地震影響范圍及警報(bào)等級(jí)，在破壞性地震波到達(dá)之前，向地震影響范圍內(nèi)的本地及異地鐵路發(fā)布地震緊急處置信息，聯(lián)動(dòng)觸發(fā)相關(guān)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行的列車采取有效的緊急處置措施，并對(duì)預(yù)警信息真實(shí)性進(jìn)行判別后自動(dòng)發(fā)布誤報(bào)解除信息或通過人工操作進(jìn)行地震警報(bào)解除。高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用2級(jí)架構(gòu),由鐵路局中心系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備構(gòu)成。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)主要包括：(1)首次實(shí)現(xiàn)了跨線、跨區(qū)域、跨局的地震現(xiàn)地和異地預(yù)警與緊急處置；(2)針對(duì)我國(guó)高速鐵路技術(shù)體系，創(chuàng)造性地提出并首次實(shí)現(xiàn)了通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備聯(lián)動(dòng)觸發(fā)牽引供電系統(tǒng)斷電、通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備聯(lián)動(dòng)觸發(fā)列控系統(tǒng)控車、基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)向車載地震緊急處置裝置發(fā)送緊急處置信息觸發(fā)列車制動(dòng)的多重快速控車措施；(3)創(chuàng)新提出了基于地震影響區(qū)域內(nèi)地震動(dòng)強(qiáng)度的地震警報(bào)分級(jí)處置策略，首次提出并實(shí)現(xiàn)了對(duì)地震誤報(bào)事件的識(shí)別和自動(dòng)解除，在保證運(yùn)輸安全的前提下最大程度的減輕地震事件對(duì)列車運(yùn)行秩序的影響。通過福廈線、成灌線、大西線現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和試用考核，表明高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各項(xiàng)功能、性能滿足《高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》要求。項(xiàng)目于2017年8月通過了中國(guó)鐵路總公司科技管理部和中國(guó)地震局科技司共同組織的技術(shù)評(píng)審。