中国铁道科学研究院2017年度科技成果简介(续四)

30高速铁路线路几何状态演变规律及线路谱表征

国家重点基础研究发展计划(973)“高速铁路基础结构动态性能演变及服役安全基础研究”之课题5“高速铁路线路几何状态演变规律及线路谱表征”是基于高速综合检测列车、静态观测获得的我国高速铁路轨道状态数据，结合理论分析和室内实尺模型试验，研究分析我国高速铁路轨道不平顺演变特性，建立高速铁路轨道状态演化预测模型，掌握基础变形和轨道不平顺的空间映射关系，构建适合我国高速铁路的轨道不平顺谱表达式，为制定中国高速铁路轨道不平顺谱标准和轨道状态安全维护提供理论基础和科学依据。主要创新点包括：(1)提出了自动识别钢轨波磨、焊接接头等短波不平顺的方法和标准，解决了钢轨短波不平顺的动态检测和评判问题；(2)通过高速综合检测列车、巡检车和静态观测获得我国高铁路轨道状态数据，研究了我国高速铁路轨道不平顺演变特性，建立了高速铁路轨道状态演化预测模型，掌握了基础变形和轨道不平顺的空间映射关系，构建了适合我国高速铁路的轨道不平顺谱表达式；(3)形成了《高速铁路无砟轨道不平顺谱》和《高速铁路有砟轨道不平顺谱》标准，填补了高速铁路轨道谱空白，为完善轨道不平顺状态养护维修规程提供理论基础和技术支撑，形成了高速铁路无砟轨道和有砟轨道不平顺谱标准。2016年度中国铁路总公司铁路基础设施检测中心利用综合检测列车的车辆动态响应检测系统对全国高速铁路进行了2遍的覆盖检测，累计检测50 192公里，覆盖38条高速线路。共找到132个疑似波磨区段，长度和达39.105公里。相关路局据此进行了现场复测，结果表明发现的问题与现场实际情况有较好地对应性，对于及时发现和整修病害提供了重要依据。首次提出的《高速铁路无砟轨道不平顺谱》标准和《高速铁路有砟轨道不平顺谱》标准，是我国高速铁路技术体系的重要组成部分，为高速铁路轨道状态的质量评定、养护维修规程提供了理论基础和技术支撑，填补了我国高速铁路轨道谱的标准空白。相关成果在京沪高铁350 km·h-1运营检测评估以及全国高铁日常检测质量分析中发挥了重要作用。项目于2017年9月通过了科学技术部组织的技术评审。

31基于非结构化环境感知的高铁基础设施安全态势评估和故障诊断关键技术及应用

国家重点基础研究发展计划(973)“非结构化环境下的智能感知基础理论与关键技术”之课题6“基于非结构化环境感知的高铁基础设施安全态势评估和故障诊断关键技术及应用”聚焦于高铁安全评估与故障监测的国家重大需求，发展并运用创新的非结构化环境智能感知理论和方法，研究基于非结构化环境感知的高铁基础设施安全态势评估和故障诊断关键技术, 研发高铁安全态势评估与故障诊断系统，并在高铁基础设施安全状态监控中得到应用。主要创新点包括：(1)提出了高速铁路轨道环境信息的获取方法和技术、高动态范围实时图像增强算法、用于护栏缺损检测的铁路环境全景图拼接技术、基于深度学习技术的目标定位与识别算法、接触网主导电回路状态的有效识别和预警技术、接触网高清成像检测技术，在国内首次应用到铁路综合巡检系统，并安装在探伤车、巡检车、地铁以及最新研制综合巡检车上，中国铁路总公司发布了《高速综合巡检车技术条件》；(2)提出了基于变参数域和短时高斯线性调频基的自适应信号分解算法，可为制定铁路轨道车辆状态安全评估标准提供参考依据。提出了基于多节点的思想并利用稀疏主成分分析的方法建立轮轨力载荷辨识数据模型，可以配备在更多的运营列车上日常检测，研究水平已达到国际先进水平，研究成果申报了1项国家发明专利；(3)提出了基于轮轨力和T2统计量的轨道质量状态评估方法，是1种基于大数据的轨道质量状态评估方法。提出了基于能量权系数库的GEI主因素预测方法可有效预知车辆—轨道系统的动态响应匹配效果，深化了轨道几何和车体响应检测数据在轨道状态评价和维修中的应用。提出了基于LVQ的轨道单元状态的综合评判模型，以及轨道几何检测数据的脉冲噪声滤波方法及装置、轨道几何检测数据的非脉冲异常数据滤波方法及装置。首次提出了基于C4.5决策树的CTCS-3级列控系统降级故障自动诊断算法，建立了降级故障表示模型和诊断流程，得到中国铁路总公司和铁路局的认可。首次建立了接触网运行质量区段评价体系，提出了接触网运行质量指数CQI的计算方法，填补了接触网整体质量定量评价的空白。中国铁路总公司运输局发布的新版《供电系统专业管理评价办法》(运供设备函[2016]283号)，接触网运行质量指数CQI作为一个评价因子参与设备质量评价，有效服务了高速铁路接触网运用维护管理。高速运行场景下的线路环境及接触网状态视觉感知技术研究成果已应用于国家发改委支持研制的高速铁路综合巡检车。中国铁路总公司组织的大西客专开展试运用考核，切实解决了现场应用问题。项目于2017年9月通过了科学技术部组织的技术评审。