中国铁道科学研究院集团有限公司2018年度科技成果简介(续一)

5 客货共线铁路T梁和箱梁全寿命周期技术经济分析研究

项目开展了客货共线铁路桥梁应用情况调研、T梁和箱梁技术对比分析、T梁和箱梁建设成本经济分析、T梁和箱梁运营维护成本分析，完成了箱梁主体结构和附属设施的深化优化，分析优化对经济性的影响等工作，综合分析了客货共线铁路T梁和箱梁的全寿命周期技术经济性，给出了客货共线铁路常用跨度简支梁桥采用合理梁型的建议，形成了铁路简支梁桥全寿命技术经济分析技术。研究表明，客货共线铁路简支箱梁具有整体受力性能好、结构构造简洁、现场工序和作业量少、运营维护简单等特点，并具备列车脱轨防护能力，综合技术指标优良。根据客货共线铁路桥梁运营维护情况，简支箱梁全寿命周期成本低于简支T梁。综合考虑技术发展和全寿命周期成本，新建客货共线铁路宜优先采用简支箱梁结构。项目的技术创新点体现在：提出了基于全寿命周期的T梁和箱梁技术经济分析方法，在考虑建设成本差别的同时，还考虑了运营期间的维护量及维护成本，在人力成本提升的背景下，使用整体性好的简支箱梁将降低客货共线铁路桥梁的全寿命成本，提升其技术经济性。箱梁深化研究成果应用于客货共线简支箱梁通用参考图编制中，T梁与箱梁全寿命对比结果可为客货共线铁路建设提供技术支撑。项目于2018年11月通过了中国铁路总公司科技与信息化部组织的技术评审。

6 高寒地区高速铁路路基冻胀综合防治技术试验

项目主要研究内容包括：(1)验证了季节性冻土区高速铁路路基冻深单向冻结、双向融化规律，冻胀“四阶段”的发展规律；(2)提出了路基冻胀变形控制标准中需要引入波长进行控制的管理理念，明确了路基冻胀变形-轨面平顺性的传递关系，对路基冻胀控制标准进行了划分；(3)提出了高寒地区高速铁路自密实沥青混凝土封闭层技术指标，研发了符合该技术指标的新型自密实沥青混凝土，提出了哈齐客专路基沥青防水封闭层试验段方案，等等。技术创新点包括：(1)掌握了低细粒含量粗粒土冻胀主要影响因素及冻胀特性，首次提出了高渗透性、低持水性、弱冻胀性的渗透性级配碎石填料及其基床防冻胀结构和相应的技术条件；进一步将级配碎石划分为防水性级配碎石和透水性级配碎石，完善了我国级配碎石的功能定位和划分。(2)采用多尺度分析和三维重构技术，运用CT扫描和新型超声波测量装置，揭示了水泥掺量和级配碎石组成对其抗冻胀特性的作用机理和影响机制，提出了相应的掺水泥级配碎石防冻胀结构及质量控制标准；弥补了严寒地区高速铁路掺水泥级配碎石设计理论和现场质量控制的不足。(3)掌握了保温材料的长期热、力学性能，获得了循环列车荷载作用下保温结构的动变形和塑性变形规律，提出了无砟轨道路基保温结构的技术条件。(4)创新了级配碎石生产制备工艺及级配碎石填筑后细颗粒检测方法；本项目首次提出了在集料生产端须加入水洗或风选环节，拌合和碾压完后采用湿筛法对细粒含量进行检测，有效解决了填料生产、制备、碾压过程中的细粒含量的控制问题。(5)首次提出了严寒地区高速铁路路基防水封闭的大流态自密实沥青混凝土的生产、施工和质量控制成套技术，有效解决了防水封闭层的低温开裂和结构缝的施作难题，大大提升了路基防水封闭层的服役性能。研究成果已广泛应用于我国严寒季冻区8 000 km以上，高速铁路设计、建造及运营维护中，支撑了季冻区高铁安全运营。项目于2018年11月通过了中国铁路总公司科技与信息化部组织的技术评审。

7 铁路钢梁用HFFP复合材料桥枕及配套扣件

项目在总结国内外复合材料轨枕研究现状和发展趋势的基础上，通过多种设计方案和足尺模型对比试验，选定连续玻璃纤维增强发泡聚氨酯复合材料制作复合材料桥枕。研究了原材料的选择和配比，以高密度发泡聚氨酯为基体材料、以连续玻璃纤维为增强材料，采用了低羟值低官能度的混合型聚醚多元醇和偶联剂等。在现有连续拉挤生产工艺的基础上，研究了延长加热时间、增加压力等技术的可行性，并研制了新型连续玻璃纤维自动化浸润设备。利用选定的材料和工艺试生产高密度连续纤维增强发泡聚氨酯复合材料桥枕(简称HFFP复合材料桥枕)样品。对试制的样品进行了材料的物理和力学性能、成品的力学性能等共19项技术参数的检验，据此确定了技术指标。根据桥枕的实际受力情况，采用简化计算方法对其进行了力学分析。最后分析了其经济性。主要技术创新点包括：(1)铁路钢梁用HFFP复合材料桥枕；(2)MQ-1型扣件。自2016年10月以来，新研制的铁路钢梁用HFFP复合材料桥枕及配套MQ-1型扣件产品陆续应用在哈尔滨局富嫩线K87桥和牙林线35号桥，济南局邯济线泺口黄河铁路大桥、胶新线K177桥和K177桥、京沪三线K483桥、太原局石太线180号桥、兰州局陇海线K1734桥和K1562桥，累计使用HFFP复合材料桥枕330多根、MQ-1型扣件870多套。项目评审后，铁路钢梁用HFFP复合材料桥枕及配套MQ-1型扣件将逐步替代我国既有铁路钢梁上木桥枕和K型分开式扣件，并可推广应用于道岔区间、受酸或碱腐蚀严重的普通线路区间。项目于2018年12月通过了中国铁路总公司工电部组织的技术评审。

8 普速铁路轨道几何动静态关系及管理标准值研究

项目主要研究内容包括：(1)收集不同路局管辖下不同速度等级线路轨道几何动静态检测数据，按照线路速度等级分类，研究不同速度等级线路，动静态检测数据的相关性及差异；(2)建立多体动力学仿真模型，研究三角坑基长对轨道平顺性评价的影响，结合普速线路列车轴距，选定合理的三角坑基长，在此基础上，研究三角坑幅值对车体动力响应的影响，提出合理的三角坑动态管理建议值；(3)统计普速线路实测大轨距超限情况，并利用动力学仿真模型，研究动态轨距扩大量，进而确定最大轨距允许值，提出我国普速铁路大轨距动态管理建议值；(4)基于上述对三角坑及大轨距的研究，完善我国普速铁路轨道几何动态管理，结合上述不同速度等级普速线路动静态轨道几何差异值研究，提出我国普速线路轨道几何静态管理建议值，并与国外管理值进行对比，分析我国普速线路轨道几何管理值与国外的差异性及适用性。主要创新点包括：(1)现有轨道动态检测采用惯性检测系统，而静态检测采用弦测法，2种方法存在原理上的差别，收集普速线路动、静态检测数据，并将动态检测数据转换成弦测原理下的数据与静态检测数据进行对比，得出动、静态轨道不平顺的波形和幅值重复性较好；(2)通过对相同检测原理下动、静态检测数据幅值差异进行统计分析，得出不同速度等级线路动、静态检测幅值差异及关联性；(3)以现行车辆、轨道参数为基础，提出了适用于现行普速铁路的三角坑、大轨距控制标准；(4)以现有普速线路动态管理标准为基础，结合不同速度等级线路动、静态幅值的差异性，并考虑一定的安全余量，提出了不同速度等级线路静态管理标准建议值。项目于2018年10月通过了中国铁路总公司铁路工务技术中心组织的技术评审。

9 高速铁路综合巡检车

项目主要研究内容包括：高速铁路综合巡检车基于视觉检测技术和协同控制技术，可在最高160 km·h-1速度下对铁路主要固定设施外观状态图像及限界数据进行同步采集和统一存储，对固定设施图像中钢轨表面伤损、扣件异常、接触网悬挂装置零部件结构异常、轨腰塞钉外观异常、应答器外观异常等典型缺陷进行智能识别，并支持多专业巡检数据的综合处理和场景化关联展示，实现对铁路工务、供电和电务专业主要固定设施外观状态和限界进行综合巡检。技术创新点包括：(1)首次研制完成了可对铁路工务、供电和电务专业主要固定设施外观状态进行同步动态自动化巡检的大型装备，实现了综合巡检系统与车体一体化设计，可在160 km·h-1速度条件下对铁路固定设施进行动态巡检；(2)首创基于深度学习的铁路固定设施外观状态典型缺陷智能识别技术，依托巡检图像数据集，提出了基于结构约减优化的深度网络模型和基于双子网络的目标变化检测框架，实现了对若干线路典型缺陷的高精度识别；(3)研究形成了高速铁路线路设施巡检数据综合分析技术，可对多专业巡检数据进行综合处理和融合分析，支持同里程空间断面综合巡检数据的关联展示；(4)研究形成了动态、夜视等复杂条件下对铁路固定设施相关设备进行高清成像技术，实现了多个子系统的采集集中控制、多专业巡检数据关联以及图像视频数据的综合处理和场景化显示。高速铁路综合巡检车改变了巡检作业模式，有效提升线路巡检作业效率，具有显著的实用价值，将产生良好的社会经济效益。项目于2018年11月通过了中国铁路总公司科技与信息化部组织的技术评审。