中国铁道科学研究院2014年度科技成果简介

中国铁道科学研究院坚持“行业服务为立院之本，成果转化为兴院之策”的建院方针，以“打造行业主力院府，引领铁路科技发展”为奋斗目标，贯彻落实铁路行业发展规划，围绕铁路发展重点领域和重大关键技术，充分发挥综合技术优势，在科技创新等方面取得了显著成绩。中国铁道科学研究院2014年共主持和参加创造了各类科技成果73项，其中通过技术鉴定2项(参加)，通过部级技术评审(审查)44项(主持)，通过院、局级技术审查22项(主持)，通过国家项目验收5项。

为了做好科技成果的交流、推广及应用开发，使之尽快地为铁路运输、生产及国家建设服务，本刊将以连载的形式从中选择主要的科技成果陆续简要介绍。

1　铁路简支梁桥球型钢支座试验研究

针对地震动峰值加速度超过0.25 g以上地区铁路简支梁桥减隔震的需求，研究并确定球型钢支座的设计原则、设计参数和参考标准以及合理的构造。通过对国内外常用滑板材料的试验比对，使用改性超高分子量聚乙烯板作为球型支座的滑板材料；该材料与常规的滑板材料相比，具有有容许应力高、摩擦系数小、磨耗率低、温度适应性强、使用寿命长、性价比高等优点。球型钢支座的平面摩擦副和球面摩擦副均采用不锈钢板与滑板形成偶对，具有摩擦系数低、磨损率低、且能保持长久不变形的特点。通过方案比选，确定采用传力明确、构造紧凑、部件受力均匀、整体性好的侧向限位结构型式的球型钢支座。提出了球型钢支座的生产工艺要求，编制了《铁路简支梁桥球型钢支座暂行技术条件》，并对关键部件的制造和部件检测制定了相应的工艺流程和实施细则；对试制产品的原材料及成品进行了系统的试验以及经济效益和社会效益的分析。该支座通过摩擦阻力消耗能量，延长桥梁的振动周期，从而达到减隔震的目的；在保护梁体和基础的同时，可减小桥墩与基础的结构尺寸，明显降低工程造价，且使用寿命长，日常养护维修费用少，节约成本。球型钢支座已应用于兰新、杭长、合福、沈丹等客运专线铁路。研究成果于2014年10月通过了中国铁路总公司科技管理部组织的技术评审。

2　铁路桥梁用三向测力支座

结合高速铁路轨道技术国家重点实验室、大秦铁路、朔黄铁路、巴准铁路的使用需求，在充分考虑三向测力支座对现有桥梁通用性和对梁端转角、线路坡度、基础沉降适应性的基础上，研究铁路桥梁用三向测力支座的选型并进行结构设计；通过试验分析、性能比选，对测力支座所需的钢件、滑板、橡胶等材料进行选择；研制的测力系统包括传感器和数据采集系统，能够从竖、纵、横三个方向对桥梁的受力进行测试。试验室试验和实桥应用表明，三向测力支座的结构合理，测力精确(测量精度在5%以内)、稳定耐用，安全可靠，能够充分满足桥梁承载、测力的使用要求，已被成功应用于大秦

铁路、朔黄铁路、巴准铁路和山西中南通道等的铁路桥梁工程项目。研究成果于2014年10月通过了中国铁路总公司科技管理部组织的技术评审。

3　高速铁路CRTS Ⅲ型板式无砟轨道技术系统研究

在前期各型无砟轨道建设、运营实践及时速200 km等级城际铁路的CRTS Ⅲ型板式无砟轨道技术基础上，以盘营客运专线为依托，系统开展了时速300 km及以上高速铁路的CRTS Ⅲ型板式无砟轨道静动力特性、轨道结构及接口技术、室内外试验及长期监测技术、工程材料、轨道板制造技术、轨道结构施工关键技术、养护维修技术、结构耐久性和技术经济性等方面的研究，提出了荷载效应计算方法，优化了结构设计参数，首次揭示了温度梯度与列车荷载耦合作用下轨道结构的受力和变形规律；系统形成了高速铁路CRTS Ⅲ型板式无砟轨道的设计、制造、施工、养护维修等成套技术；自主创新了自密实混凝土配制和灌注技术，实现了规模化和工程化的创新目标，研发了无砟轨道的布板和精调软件及制造、施工和检测成套装备，编制了有关轨道板、自密实混凝土、土工布隔离层、弹性缓冲垫层和嵌缝材料的暂行技术条件，以及无砟轨道施工指南及工程施工质量验收等相关技术标准。高速铁路CRTS Ⅲ型板式无砟轨道已应用于盘营、沈丹、成绵乐，眉乐段西宝、郑徐等线路，铺设里程已超过1 000 km。研究成果于2014年9月通过了中国铁路总公司科技管理部组织的技术评审。

4　先张法预应力体系无砟轨道结构系统试验研究

在总结、分析国内外先张法预应力混凝土构件的设计和制造技术基础上，提出了先张法预应力轨道板结构设计思路，依托CRTSⅠ、Ⅲ型板式无砟轨道系统，进行了双向先张、单向先张预应力轨道板和普通钢筋混凝土轨道板的结构承载能力和耐久性等对比分析，优选双向先张预应力轨道板进行深化研究；根据轨道板双向预应力结构的特点，提出了矩阵单元

制造方案，通过张拉杆、连接器等工装设备和预应力筋张拉、放张等关键工序的试验研究，首次形成了双向先张预应力轨道板规模化生产工艺；结合轨道板试制，完成了张拉力均匀性、丝位偏差、放张顺序等工艺性试验和成品轨道板的静载、疲劳和耐久性等系列试验；开展了预应力钢筋端部设置锚固板以减小预应力传递长度的试验研究，并基于双向先张预应力轨道板结构的特点，研发了快速封锚技术。结合在西宝客专CRTSⅢ型先张板式无砟轨道试验段的综合试验，开展不同线下基础轨道结构的实车试验，系统验证了先张法预应力体系无砟轨道结构对高速行车条件的适应性。先张法预应力轨道板已应用于西宝、沈丹客专CRTSⅢ型和哈齐客专CRTSⅠ型先张板式无砟轨道试验段工程的建设。研究成果于2014年9月通过了中国铁路总公司科技管理部组织的技术评审。

5动车组前瞻性技术及方案研究

在梳理我国既有4种动车组技术平台总体性能的基础上，制订时速350 km中国标准动车组的顶层指标、总体技术条件和子系统技术条件，为研制时速350 km中国标准动车组样车提供依据。中国标准动车组要求实现互联互通，即不同厂家生产的相同速度等级动车组能够重联运营，不同速度等级动车组能够相互救援。中国标准动车组采用正向设计，拥有自主知识产权，首次设置接近预警系统、地震预警装置、防脱线安全防护装置和耐碰撞车体等安全装置或措施；采用4动4拖编组方式，引入动力单元设计概念，可灵活实现4辆、8辆或12辆等不同数量的编组方式；列车网络控制系统采用两级总线的TCN列车网络，同时首次设置以太网用于诊断和维护等；动车组转向架采用模块化设计，统一车轮直径，以实现轮对互换，采用分体式轴箱以便于检修和快速更换轮对；制动系统采用制动力统一管理，统一减速度特性曲线，要求最大化

利用再生制动以有效减少基础制动磨耗；牵引系统由2个相对独立的基本动力单元组成，统一牵引和再生制动特性曲线；在无火回送时具备自发电功能，向充电机、空调、主空压机等负载供电；动车组辅助供电采用交流输出母线并网供电方式，供电制式为三相AC380 V/50 Hz；辅助变流器从牵引变流器中间直流电路取电，具有过分相不间断供电的功能；动车组高压系统优先采用高压箱整体密闭结构，车顶高压外绝缘采用185 kV，以适应我国动车组的运行环境；动车组采用统一的车体断面、车钩连接；受电弓和空调采用下沉式安装，以提高整车的气动性能；统一司乘界面和旅客界面(如统一定员，统一司机室(含操纵台)、乘务员室和机械师室布局等)，统一车门、车窗、闸片、座椅、PIS系统、车轮、车轴等重要零部件，统一动车组的可靠性、可用性指标和修程修制，以有效降低运用和维护成本。研究成果于2014年1月通过了中国铁路总公司科技管理部组织的技术评审。

6　CJ1型城际动车组基础制动装置自主化研制

根据《CJ1型城际动车组技术条件》，研制了由制动夹钳单元、制动盘和闸片等组成的制动装置。通过计算机仿真及1∶1制动动力台架试验，确定了高速制动盘的结构、材料化学成分、力学性能。试验结果表明，所研制的制动盘及闸片具有结构合理、散热好、热容量高、耐热疲劳性能优良、使用寿命长的特点，试验过程中制动盘没有产生热斑、明显划痕、沟槽等现象；制动夹钳装置的结构设计合理，倍率计算得当，远程控制动作灵活，各项技术指标满足CJ1型动车组的要求，具备装车运用条件。研究成果于2014年3月通过了中国铁路总公司科技管理部及运输局共同组织的技术评审。

7　机车车载安全防护系统(6A系统)——中央处理平台及六个子系统技术条件修订

根据机车车载安全防护系统(6A系统)的实际装车和运用情况，对铁运[2012]227号《中央处理平台及六个子系统暂行技术条件》进行补充和修订，以指导6A系统产品的生产制造、试验、检验、运用、维护和认证等工作。进一步完善了6A系统中央处理平台和各子系统的功能，增加了与CMD系统通信、能耗记录与统计、司机室音频记录、乘务员状态提醒及预警等功能；进一步推进了6A系统接口的简统化、标准化，如规范了视频监控子系统的存储、播放格式，实现了不同厂商生产的6A系统视频监控产品之间的互存互播；明确了6A系统地面数据处理系统的功能，为6A系统的运用、维修和管理提供依据；进一步明确了6A系统各子系统的试验和认证要求，规范了6A系统及子系统供应商的准入资质。研究成果于2014年4月通过了中国铁路总公司科技管理部和运输局共同组织的技术评审。

8　CAB型机车制动系统

通过对国外机车制动系统技术以及和谐机车制动系统的运用状况、乘务员操作方式、故障统计、运用维护手段的深入调查和分析，研究制定了CAB型机车制动控制系统的整体技术框架。系统按照功能要求采用模块化结构设计和智能节点分布式控制，不依赖于某一节点，即使单个或数个模块出现故障，制动系统仍能工作；电空控制单元由3个智能模块、1个机械模块和电源模块共5个模块组成，并采用板式安装，不但减轻了重量，也便于维护和检修；采用计算机控制技术和网络通讯技术传输制动指令；集成了后备制动功能，当列车管控制模块或制动系统出现故障时可转入系统后备模式；优化了无火回送的操作，总风缸不排风，不用隔离停放制动，无需手动缓解；无紧急制动先导排风阀，从而减少了故障点；借助铁科院机辆所的机车制动系统试验平台，开展了制动控制策略的试验研究，制动控制策略包括常用制动和缓解控制、紧急制动作用方式、制动系统故障安全导向原则及列车断钩保护、部件或系统功能冗余等。研究成果于2014年9月通过了中国铁路总公司科技管理部组织的技术评审。

9　TSRS-YH型临时限速服务器

临时限速服务器是CTCS—2/CTCS—3列控系统中的关键设备，它具有存储、校验、拆分、下达、撤销及取消临时限速命令的功能，还提供临时限速命令设置时机的辅助提示。TSRS-YH型临时限速服务器系统主要由逻辑处理主机、通信机、维修机、电源和网络设备组成。系统采用二乘二取二的安全冗余结构，并遵循结构化、模块化、分层次的原则进行设计。逻辑处理主机采用了具有独立一致型校验和拒绝机制的二取二安全冗余技术，系内二取二比较由主、从2个CPU以及采用失效-安全设计的独立比较器各自进行，相互独立的2个CPU采用不对称的方式在任务级的协调机制下同步运行，各自分别对运算结果的一致性进行比较和安全性处理。采用A、B双机对等、互为主备、无扰切换、手动优先，双机在结构上尽量独立，以避免因单机故障而切换时对使用功能的影响，并在故障处理时有效减小或避免对工作系产生的不良影响，有利于故障的快速恢复，提升系统的可用性。采用标准的RSSP-Ⅰ及RSSP-Ⅱ安全通信协议，实现与CTC/TCC/RBC/相邻TSRS等其他信号系统的数据安全传输；在系统内部各层次的通信中普遍采用了传输数据安全侧编码、时间戳校验、双地址码校验、定时定长定变持续重复发送和信源编码等信息安全技术，并严格遵循检错而不纠错的原则，任何检出的异常都将导致传输数据被置为安全侧。研制的TSRS-YH型临时限速服务器工程化样机通过了独立第三方评估机构的SIL4级安全评估，通过了原铁道部专家组进行的室内和现场测试，于2014年5月通过了中国铁路总公司科技管理部组织的技术评审。

10　铁路电务管理信息系统ATP车载设备管理子系统

立足我国铁路ATP车载设备的运用及检修业务，按照总公司、铁路局两级系统建设，三级应用的模式，开发完成全路统一的总公司、铁路局两级铁路电务管理信息系统ATP车载设备管理子系统，以满足总公司、局、电务段、车间工区的业务需求，实现既有多种类型ATP车载设备的信息化管理，并适应不同ATP车载设备的维修流程和生产组织模式，高效管理ATP车载设备及运用维护数据，达到“作业高效率、管理现代化、决策科学化”的要求。该系统涵盖履历管理、运用检修管理、故障管理、高级检修管理、备品备件管理、型式管理、技术资料管理和报表管理等八大功能；运用该系统能够建立完整的ATP车载设备及其关键配件的履历库，规范化管理ATP车载设备的硬件更换和软件升级，实现ATP车载设备检修计划、作业流程、实绩作业的信息化管理，提供全路ATP车载设备检修状态的查询、统计和分析。研究成果于2014年6月通过了中国铁路总公司运输局组织的技术评审，并在铁路总公司、北京局和沈阳局完成试用。