中國鐵道科學(xué)研究院2017年度科技成果簡介

1 豎曲線不等跨混凝土連續(xù)梁頂推施工關(guān)鍵技術(shù)

針對南水北調(diào)對西郊線橋梁跨越環(huán)境要求高、實施難度大的特點，通過關(guān)鍵部位受力規(guī)律分析、設(shè)計制造參數(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，通過采取切線法制造鋼導(dǎo)梁、設(shè)計同步落梁的裝置、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，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)、社會和環(huán)保效益顯著。項目于2017年通過了北京市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會組織的技術(shù)評審。

2 CAB-A型機(jī)車空氣制動系統(tǒng)

制動系統(tǒng)是機(jī)車的關(guān)鍵技術(shù)之一，是機(jī)車及列車安全運營的根本保障，其性能不僅直接決定了列車的運行安全，也是提高列車運行品質(zhì)和效率的重要因素。CAB-A型機(jī)車空氣制動系統(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、基于網(wǎng)絡(luò)通訊并輔以計算機(jī)控制技術(shù)，實現(xiàn)了我國機(jī)車制動系統(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，具有多個創(chuàng)新點，系統(tǒng)采用的技術(shù)理念達(dá)到甚至超過了引進(jìn)國外先進(jìn)機(jī)車制動系統(tǒng)的水平。系統(tǒng)針對中國鐵路機(jī)車運用現(xiàn)場開發(fā)設(shè)計，既適用于在干線上運行的貨運、客運及調(diào)車機(jī)車，包括交流傳動電力機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車，也適用于動力集中動車組的動力車和控制車，可與我國現(xiàn)有的機(jī)車、車輛制動系統(tǒng)匹配使用，完全滿足我國鐵路機(jī)車運用要求。在設(shè)計上充分考慮了當(dāng)前和諧機(jī)車制動系統(tǒng)的運用情況，在系統(tǒng)原理、操作簡統(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、板式安裝，有利于日常維護(hù)運營和保養(yǎng)；采用計算機(jī)控制技術(shù)、分布式網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，實現(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，保證列車的運行安全；系統(tǒng)及主要模塊采用冗余設(shè)計，并集成了電空后備制動控制功能，提高系統(tǒng)的可靠性；優(yōu)化了無火回送的操作及設(shè)置，簡化了乘務(wù)員的操作流程。建立以CAB-A機(jī)車空氣制動系統(tǒng)為平臺，預(yù)留了列車電控空氣制動技術(shù)及機(jī)車無線遠(yuǎn)程動力分布(同步操縱)技術(shù)接口，提升了系統(tǒng)運用其它技術(shù)的擴(kuò)展性。CAB-A型機(jī)車制動系統(tǒng)及關(guān)鍵部件的成功研制，標(biāo)志著我國已掌握了機(jī)車空氣制動系統(tǒng)的模塊化設(shè)計技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、制動控制技術(shù)、監(jiān)測診斷技術(shù)、故障導(dǎo)向安全技術(shù)、制動系統(tǒng)制造及試驗技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，是國產(chǎn)機(jī)車制動技術(shù)的重大突破，打破了國際上行業(yè)巨頭企業(yè)的技術(shù)壟斷，為中國鐵路總公司推進(jìn)機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)制動機(jī)的工作奠定了基礎(chǔ)，提升了中國鐵路機(jī)車制動系統(tǒng)的整體水平，對于我國機(jī)車制動技術(shù)的發(fā)展具有里程碑似的重要意義。研制的CAB-A型機(jī)車空氣制動系統(tǒng)已完成在HXD3CA機(jī)車上裝車和20萬km的運用考核，并已完成4臺在時速160公里動力集中電動車組動力車上裝車。項目于2017年11月通過了中國鐵路總公司科信部和機(jī)輛部共同組織的技術(shù)評審。

3 高速鐵路路基基床結(jié)構(gòu)與變形控制技術(shù)

項目總結(jié)提煉了“高速鐵路不同等級不同環(huán)境條件下路基結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化研究(2014G003-A)”、“高速鐵路軟土路基樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系沉降分析及對策研究(2015G006-D)”和“基于運行實踐的高速鐵路基床表層對策研究(2013G009-G)”等研究成果，研究了路基基床結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)及動態(tài)檢定技術(shù)體系、鐵路路基填料分類分組及壓實質(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及評估技術(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)。其主要創(chuàng)新點體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)首次提出了針對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)計檢算方法，制定了基床動態(tài)檢定標(biāo)準(zhǔn)；(2)提出了基于顆粒形狀、細(xì)粒含量、顆粒級配、液塑限指標(biāo)的鐵路路基填料逐級分類分組體系，制定了鐵路路基填料顆粒級配類型劃分標(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)計計算方法，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)合地基沉降計算方法和樁間土拋物線型地基反力模型與固結(jié)度簡易計算方法；(4)提出了高速鐵路沉降變形觀測及預(yù)測分析的技術(shù)條件、控制標(biāo)準(zhǔn)和評估方法，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)計規(guī)范》、《鐵路路基設(shè)計規(guī)范》、《鐵路工程沉降變形觀測與評估技術(shù)規(guī)程》、《高速鐵路工程動態(tài)驗收技術(shù)規(guī)范》等規(guī)范，形成了完善的自主知識產(chǎn)權(quán)路基工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。項目于2017年8月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術(shù)評審。

4 高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)

根據(jù)地震臺站實時測定的地震動參數(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等級，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)動觸發(fā)相關(guān)系統(tǒng)對運行的列車采取有效的緊急處置措施，并對預(yù)警信息真實性進(jìn)行判別后自動發(fā)布誤報解除信息或通過人工操作進(jìn)行地震警報解除。高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)采用2級架構(gòu),由鐵路局中心系統(tǒng)和現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備構(gòu)成。技術(shù)創(chuàng)新點主要包括：(1)首次實現(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)針對我國高速鐵路技術(shù)體系，創(chuàng)造性地提出并首次實現(xiàn)了通過現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備聯(lián)動觸發(fā)牽引供電系統(tǒng)斷電、通過現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備聯(lián)動觸發(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)地震動強(qiáng)度的地震警報分級處置策略，首次提出并實現(xiàn)了對地震誤報事件的識別和自動解除，在保證運輸安全的前提下最大程度的減輕地震事件對列車運行秩序的影響。通過福廈線、成灌線、大西線現(xiàn)場試驗和試用考核，表明高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)各項功能、性能滿足《高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》要求。項目于2017年8月通過了中國鐵路總公司科技管理部和中國地震局科技司共同組織的技術(shù)評審。