重载列车技术应用热点分析

王大龙 WANG Da-long

（国能朔黄铁路发展有限责任公司，沧州 062350）

0 引言

近年来，随着我国经济社会的不断发展，铁路作为国民经济的关键基础设施，科技水平得到较大的提升。2018年，国务院印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，指出要优化运输结构，发展提升铁路货运[1]。因此，重载列车是交通运输的重要发展方向。本研究旨在以文献计量学方法，通过绘制科学知识图谱的方式系统、整体地分析我国重载列车技术的研究热点、研究现状和未来趋势，以期为国内重载列车技术的研究发展方向提供一定的参考。

1 研究方法

1.1 数据来源

以中国知网（CNKI）数据库平台作为文献来源，检索条件为（主题=重载列车OR题名=重载列车），检索时间为2002年至今，人工剔除会议通知、学位论文、字段缺失等文献，以Refworks格式导出，最终共纳入865篇文献（图1）。

1.2 分析方法

本文采用美国德雷塞尔大学（Drexel University）陈超美博士开发的一款可视化科学知识图谱绘制软件CiteSpace.5.8.R2进行分析。设定时间跨度为2002-2022年，以1年为一个时间切片（Time Slicing），演算时每个时间切片内的对象数量N值设定为50，对作者、机构、关键词等进行提取并分析，读取知识可视化图谱。

2 结果

2.1 研究现状

一定时期内的发文数量可以反映该领域研究的发展趋势，如图2所示，从2002年以来，重载列车领域的相关文章数量在整体上呈上升趋势。2014年发文量最多，为66篇，2003年，2006年，2010，2012年的发文量相较于前一年有所减少，但基本保持着稳定增长的趋势。根据Excel的线性预测，在重载列车技术领域的研究与时间趋势成正相关，R2=0.7439，R2的取值范围为0到1，预计国内重载列车技术的相关研究将继续增加。

将数据导入CiteSpace软件后，选中“Author”作为节点，手动调整后，生成作者合作网络知识图谱，见图3。图中的每个节点代表一个作者，节点之间的连线说明了作者的合作关系，代表两位或两位以上作者合著同一篇文章，图中的字体越大说明发文越多，连线越多说明合作越强。共有553位学者参与了重载列车技术的研究，表1列出了在该领域发文量大于8篇的作者及作者所在的机构，其中大连交通大学的魏伟参与发表了31篇相关的研究论文，排名第一，并与胡杨、张军等人组成了一个合作团体。

表1 重载列车技术研究领域中发文数大于8篇的作者

2.2 研究热点

关键词凝练了文章的核心内容，通过对文章关键词的提取，可以总结、分析特定领域中的研究主题，探索研究热点。在本研究中，采用最小生成树算法（Minimum Spanning Tree，MST）对关键词共现网络进行剪裁，从而降低网络的密度，提高图谱可读性，并将同义关键词进行合并。如图4所示，作为研究主题，关键词重载列车出现的频率最高，表2列出了出现频率排名前10的关键词，有重载运输、大秦线、万吨列车等。其中具有较高中介中心性的关键词代表了它在网络中的桥梁作用，连接了不同的专业领域[2]。

表2 重载列车技术研究领域中出现频率最高的10个关键词

2.3 研究前沿

关键词的突变检测可探测出特定学科内研究领域兴趣的骤增程度，表3为突变强度最大的10个关键词，分别是大秦线、动力响应等。动力响应、纵向冲动、现场试验、自动驾驶的突变持续至今，说明近年来重载列车技术中的这几个领域是研究的前沿。

表3 重载列车技术研究领域中突变强度最大的10个关键词

3 讨论

3.1 重载列车技术研究的发展现状

根据年发文量的分布，可以将我国重载列车技术研究的发展分为两个阶段：第一阶段（2002年至2014年），第二阶段（2015年至今）。自2004年《中长期铁路网规划》实施以来，我国铁路发展取得了显著成效的成效[3]。第一阶段的发文量稳步增长，相关领域的热度持续增加，在2014年达到顶峰。从2015年开始，研究论文的数量略有下降，但总体来看，该领域的研究将会继续保持着递增趋势。

从作者和机构的分布情况来看，重载列车技术文献的大部分高产机构是交通大学和有限公司。同一个研究团队内部的合作较为紧密，但不同团队之间缺乏合作。机构之间形成的合作网络较为局限，缺少跨院校的合作交流，不利于机构的学术资源引进。

3.2 研究热点与趋势

865 篇文献中，频繁出现的关键词除了重载列车、重载运输，还有大秦线、纵向动力学。开行重载列车是提高大秦线的运能重要方式之一，但重载列车存在着货物重量大、列车的编组多、列车速度快、制动力大等一系列问题[4]。众多的学者对重载列车的纵向动力学进行了深入研究。马大炜分析了影响列车运行过程中的各种影响纵向力的主要因素，并提出了计算列车最大纵向力的简化计算方法[5]。赵旭宝建立了列车空气制动与纵向动力学联合仿真系统，根据缓冲器的运动机理，分析了阻抗特性变化对重载万吨列车纵向冲动的影响规律[6]。目前国内关于纵向列车纵向动力学的研究主要集中于理论模型计算、动力学分析等方面。为了确保列车的安全运行，还需要开展更多对该领域的深入研究。

当前我国重载列车大多采用摩擦式车钩连接，在2万吨重载列车所承受的纵向冲动作用下，摩擦式车钩容易发生横向失稳现象，严重影响重载列车的安全运行[7]。因此，作为一项研究热点，有学者对重载列车的车钩力进行了研究，分析了影响车钩力的因素和特性[8，9]。

近年来，旨在提升运量、节约成本、降低司机工作强度的重载列车自动驾驶控制技术研究引起了较多的关注。我国部分学者对自动驾驶关键技术[10]、自动驾驶纵向动力学仿真技术进行了研究[11]。随着自动驾驶试验的完善和相关研究的深入，重在运输中司机控车难度大、工作强度高的问题有望解决。

除了自动驾驶控制技术，动力响应也是重载列车技术研究的前沿方向之一。由于在实际中运营时间的不断积累和维护工作不到位等原因，会导致动力响应过大[12]。丁祖德基于数值模拟方法，研究了基岩软化和基底脱空条件下隧道结构的动力特性[13]，李自强对隧道结构动力特征、荷载解析解、结构计算模型、疲劳损伤预测方法进行了研究[14]，为揭示重载作用下隧道底部结构的动力响应特性提供了重要的依据。

4 结论

本文利用CiteSpace可视化工具，对CNKI数据库中重载列车技术领域相关研究论文进行分析，探索了2002年以来重载列车技术研究领域的发展动态。基于生成的科学知识图谱，可以较客观地认为，重载列车技术的研究发展在得到了大幅度提升，具体表现在年发文量的增多，作者和机构之间的合作在一定程度上开展，但仍然还在不断探索中，且存在着诸多挑战。需要国家政策的支持，加强重载运输的组织管理，组织科研力量，完善重载列车的配套技术。