重載列車技術應用熱點分析

王大龍 WANG Da-long

（國能朔黃鐵路發展有限責任公司，滄州 062350）

0 引言

近年來，隨著我國經濟社會的不斷發展，鐵路作為國民經濟的關鍵基礎設施，科技水平得到較大的提升。2018年，國務院印發《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》，指出要優化運輸結構，發展提升鐵路貨運[1]。因此，重載列車是交通運輸的重要發展方向。本研究旨在以文獻計量學方法，通過繪制科學知識圖譜的方式系統、整體地分析我國重載列車技術的研究熱點、研究現狀和未來趨勢，以期為國內重載列車技術的研究發展方向提供一定的參考。

1 研究方法

1.1 數據來源

以中國知網（CNKI）數據庫平臺作為文獻來源，檢索條件為（主題=重載列車OR題名=重載列車），檢索時間為2002年至今，人工剔除會議通知、學位論文、字段缺失等文獻，以Refworks格式導出，最終共納入865篇文獻（圖1）。

1.2 分析方法

本文采用美國德雷塞爾大學（Drexel University）陳超美博士開發的一款可視化科學知識圖譜繪制軟件CiteSpace.5.8.R2進行分析。設定時間跨度為2002-2022年，以1年為一個時間切片（Time Slicing），演算時每個時間切片內的對象數量N值設定為50，對作者、機構、關鍵詞等進行提取并分析，讀取知識可視化圖譜。

2 結果

2.1 研究現狀

一定時期內的發文數量可以反映該領域研究的發展趨勢，如圖2所示，從2002年以來，重載列車領域的相關文章數量在整體上呈上升趨勢。2014年發文量最多，為66篇，2003年，2006年，2010，2012年的發文量相較于前一年有所減少，但基本保持著穩定增長的趨勢。根據Excel的線性預測，在重載列車技術領域的研究與時間趨勢成正相關，R2=0.7439，R2的取值范圍為0到1，預計國內重載列車技術的相關研究將繼續增加。

將數據導入CiteSpace軟件后，選中“Author”作為節點，手動調整后，生成作者合作網絡知識圖譜，見圖3。圖中的每個節點代表一個作者，節點之間的連線說明了作者的合作關系，代表兩位或兩位以上作者合著同一篇文章，圖中的字體越大說明發文越多，連線越多說明合作越強。共有553位學者參與了重載列車技術的研究，表1列出了在該領域發文量大于8篇的作者及作者所在的機構，其中大連交通大學的魏偉參與發表了31篇相關的研究論文，排名第一，并與胡楊、張軍等人組成了一個合作團體。

表1 重載列車技術研究領域中發文數大于8篇的作者

2.2 研究熱點

關鍵詞凝練了文章的核心內容，通過對文章關鍵詞的提取，可以總結、分析特定領域中的研究主題，探索研究熱點。在本研究中，采用最小生成樹算法（Minimum Spanning Tree，MST）對關鍵詞共現網絡進行剪裁，從而降低網絡的密度，提高圖譜可讀性，并將同義關鍵詞進行合并。如圖4所示，作為研究主題，關鍵詞重載列車出現的頻率最高，表2列出了出現頻率排名前10的關鍵詞，有重載運輸、大秦線、萬噸列車等。其中具有較高中介中心性的關鍵詞代表了它在網絡中的橋梁作用，連接了不同的專業領域[2]。

表2 重載列車技術研究領域中出現頻率最高的10個關鍵詞

2.3 研究前沿

關鍵詞的突變檢測可探測出特定學科內研究領域興趣的驟增程度，表3為突變強度最大的10個關鍵詞，分別是大秦線、動力響應等。動力響應、縱向沖動、現場試驗、自動駕駛的突變持續至今，說明近年來重載列車技術中的這幾個領域是研究的前沿。

表3 重載列車技術研究領域中突變強度最大的10個關鍵詞

3 討論

3.1 重載列車技術研究的發展現狀

根據年發文量的分布，可以將我國重載列車技術研究的發展分為兩個階段：第一階段（2002年至2014年），第二階段（2015年至今）。自2004年《中長期鐵路網規劃》實施以來，我國鐵路發展取得了顯著成效的成效[3]。第一階段的發文量穩步增長，相關領域的熱度持續增加，在2014年達到頂峰。從2015年開始，研究論文的數量略有下降，但總體來看，該領域的研究將會繼續保持著遞增趨勢。

從作者和機構的分布情況來看，重載列車技術文獻的大部分高產機構是交通大學和有限公司。同一個研究團隊內部的合作較為緊密，但不同團隊之間缺乏合作。機構之間形成的合作網絡較為局限，缺少跨院校的合作交流，不利于機構的學術資源引進。

3.2 研究熱點與趨勢

865 篇文獻中，頻繁出現的關鍵詞除了重載列車、重載運輸，還有大秦線、縱向動力學。開行重載列車是提高大秦線的運能重要方式之一，但重載列車存在著貨物重量大、列車的編組多、列車速度快、制動力大等一系列問題[4]。眾多的學者對重載列車的縱向動力學進行了深入研究。馬大煒分析了影響列車運行過程中的各種影響縱向力的主要因素，并提出了計算列車最大縱向力的簡化計算方法[5]。趙旭寶建立了列車空氣制動與縱向動力學聯合仿真系統，根據緩沖器的運動機理，分析了阻抗特性變化對重載萬噸列車縱向沖動的影響規律[6]。目前國內關于縱向列車縱向動力學的研究主要集中于理論模型計算、動力學分析等方面。為了確保列車的安全運行，還需要開展更多對該領域的深入研究。

當前我國重載列車大多采用摩擦式車鉤連接，在2萬噸重載列車所承受的縱向沖動作用下，摩擦式車鉤容易發生橫向失穩現象，嚴重影響重載列車的安全運行[7]。因此，作為一項研究熱點，有學者對重載列車的車鉤力進行了研究，分析了影響車鉤力的因素和特性[8，9]。

近年來，旨在提升運量、節約成本、降低司機工作強度的重載列車自動駕駛控制技術研究引起了較多的關注。我國部分學者對自動駕駛關鍵技術[10]、自動駕駛縱向動力學仿真技術進行了研究[11]。隨著自動駕駛試驗的完善和相關研究的深入，重在運輸中司機控車難度大、工作強度高的問題有望解決。

除了自動駕駛控制技術，動力響應也是重載列車技術研究的前沿方向之一。由于在實際中運營時間的不斷積累和維護工作不到位等原因，會導致動力響應過大[12]。丁祖德基于數值模擬方法，研究了基巖軟化和基底脫空條件下隧道結構的動力特性[13]，李自強對隧道結構動力特征、荷載解析解、結構計算模型、疲勞損傷預測方法進行了研究[14]，為揭示重載作用下隧道底部結構的動力響應特性提供了重要的依據。

4 結論

本文利用CiteSpace可視化工具，對CNKI數據庫中重載列車技術領域相關研究論文進行分析，探索了2002年以來重載列車技術研究領域的發展動態。基于生成的科學知識圖譜，可以較客觀地認為，重載列車技術的研究發展在得到了大幅度提升，具體表現在年發文量的增多，作者和機構之間的合作在一定程度上開展，但仍然還在不斷探索中，且存在著諸多挑戰。需要國家政策的支持，加強重載運輸的組織管理，組織科研力量，完善重載列車的配套技術。