中国铁道科学研究院2017年度科技成果简介

1 竖曲线不等跨混凝土连续梁顶推施工关键技术

针对南水北调对西郊线桥梁跨越环境要求高、实施难度大的特点，通过关键部位受力规律分析、设计制造参数优化研究、混凝土梁浇筑及养护工艺研究、全过程监测配套技术研究等一系列工作，提出了竖曲线不等跨混凝土连续梁建造及顶推关键技术。在关键部位受力规律分析的基础上，优化了不等跨顶推主梁边跨比、导梁刚度、长度、线质量关键参数的合理取值区间，指导主梁及导梁结构设计，通过采取切线法制造钢导梁、设计同步落梁的装置、完善预应力混凝土梁制造工艺等措施，实现了竖曲线不等跨混凝土连续梁建造及顶推，为其他同类工程提供了依据和技术支持。该成果成功应用于南水北调明渠单位桥梁建设，解决了诸多施工难点，不仅节约施工成本660万元，还有效保护了本地环境和水资源，减轻了工业主单位工期的压力，安全、环保、优质地完成了施工任务，经济、社会和环保效益显著。项目于2017年通过了北京市住房和城乡建设委员会组织的技术评审。

2 CAB-A型机车空气制动系统

制动系统是机车的关键技术之一，是机车及列车安全运营的根本保障，其性能不仅直接决定了列车的运行安全，也是提高列车运行品质和效率的重要因素。CAB-A型机车空气制动系统按功能进行模块化结构布局、机电一体化集成设计、基于网络通讯并辅以计算机控制技术，实现了我国机车制动系统及关键技术的突破。产品成果符合当今中国铁路自主创新技术发展要求，整体系统和部件完全自主化设计，具有多个创新点，系统采用的技术理念达到甚至超过了引进国外先进机车制动系统的水平。系统针对中国铁路机车运用现场开发设计，既适用于在干线上运行的货运、客运及调车机车，包括交流传动电力机车和内燃机车，也适用于动力集中动车组的动力车和控制车，可与我国现有的机车、车辆制动系统匹配使用，完全满足我国铁路机车运用要求。在设计上充分考虑了当前和谐机车制动系统的运用情况，在系统原理、操作简统化、安全冗余等方面均有全新思路和创新。采用模块化结构设计、板式安装，有利于日常维护运营和保养；采用计算机控制技术、分布式网络控制技术，实现了系统自诊断、操作信息化及维护智能化；人机操作界面和习惯与现有交流传动机车一致，气路接口和电气接口能够满足相关技术规范的要求，保证了系统互换性；遵循故障导向安全原则，保证列车的运行安全；系统及主要模块采用冗余设计，并集成了电空后备制动控制功能，提高系统的可靠性；优化了无火回送的操作及设置，简化了乘务员的操作流程。建立以CAB-A机车空气制动系统为平台，预留了列车电控空气制动技术及机车无线远程动力分布(同步操纵)技术接口，提升了系统运用其它技术的扩展性。CAB-A型机车制动系统及关键部件的成功研制，标志着我国已掌握了机车空气制动系统的模块化设计技术、机电一体化技术、制动控制技术、监测诊断技术、故障导向安全技术、制动系统制造及试验技术等关键技术，是国产机车制动技术的重大突破，打破了国际上行业巨头企业的技术垄断，为中国铁路总公司推进机车标准制动机的工作奠定了基础，提升了中国铁路机车制动系统的整体水平，对于我国机车制动技术的发展具有里程碑似的重要意义。研制的CAB-A型机车空气制动系统已完成在HXD3CA机车上装车和20万km的运用考核，并已完成4台在时速160公里动力集中电动车组动力车上装车。项目于2017年11月通过了中国铁路总公司科信部和机辆部共同组织的技术评审。

3 高速铁路路基基床结构与变形控制技术

项目总结提炼了“高速铁路不同等级不同环境条件下路基结构设计优化研究(2014G003-A)”、“高速铁路软土路基桩网结构体系沉降分析及对策研究(2015G006-D)”和“基于运行实践的高速铁路基床表层对策研究(2013G009-G)”等研究成果，研究了路基基床结构设计系统及动态检定技术体系、铁路路基填料分类分组及压实质量控制技术体系、高速铁路路基桩-网(筏)结构沉降控制理论方法与技术体系、高速铁路路基变形观测及评估技术体系以及高速铁路路基病害分类方法及养护维修技术。其主要创新点体现在以下几个方面：(1)首次提出了针对高速铁路路基基床微小应变特征的基床应力应变分析计算方法、控制基床累积应变阈值的确定方法和考虑道床侵蚀的基床表层承载能力设计检算方法，制定了基床动态检定标准；(2)提出了基于颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、液塑限指标的铁路路基填料逐级分类分组体系，制定了铁路路基填料颗粒级配类型划分标准；(3)提出了桩顶与垫层相互作用的桩-网结构加筋垫层失效模式、判定准则及设计计算方法，构建了路基-垫层(筏板)-刚性桩复合地基联合作用的桩-网(筏)复合地基沉降计算方法和桩间土抛物线型地基反力模型与固结度简易计算方法；(4)提出了高速铁路沉降变形观测及预测分析的技术条件、控制标准和评估方法，制定了高速铁路路基病害类型分类方法及路基维护技术标准，为保障高速铁路路基长期稳定提供了重要的技术依据。高速铁路路基工程关键技术研究成果成功应用于高速铁路建设，已分别纳入《高速铁路设计规范》、《铁路路基设计规范》、《铁路工程沉降变形观测与评估技术规程》、《高速铁路工程动态验收技术规范》等规范，形成了完善的自主知识产权路基工程技术标准体系。项目于2017年8月通过了中国铁路总公司科技管理部组织的技术评审。

4 高速铁路地震预警监测系统

根据地震台站实时测定的地震动参数和由地震初至信息快速估算的地震基本参数确定地震影响范围及警报等级，在破坏性地震波到达之前，向地震影响范围内的本地及异地铁路发布地震紧急处置信息，联动触发相关系统对运行的列车采取有效的紧急处置措施，并对预警信息真实性进行判别后自动发布误报解除信息或通过人工操作进行地震警报解除。高速铁路地震预警监测系统采用2级架构,由铁路局中心系统和现场监测设备构成。技术创新点主要包括：(1)首次实现了跨线、跨区域、跨局的地震现地和异地预警与紧急处置；(2)针对我国高速铁路技术体系，创造性地提出并首次实现了通过现场监测设备联动触发牵引供电系统断电、通过现场监测设备联动触发列控系统控车、基于GSM-R网络向车载地震紧急处置装置发送紧急处置信息触发列车制动的多重快速控车措施；(3)创新提出了基于地震影响区域内地震动强度的地震警报分级处置策略，首次提出并实现了对地震误报事件的识别和自动解除，在保证运输安全的前提下最大程度的减轻地震事件对列车运行秩序的影响。通过福厦线、成灌线、大西线现场试验和试用考核，表明高速铁路地震预警监测系统各项功能、性能满足《高速铁路地震预警监测系统暂行技术条件》要求。项目于2017年8月通过了中国铁路总公司科技管理部和中国地震局科技司共同组织的技术评审。