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基于3D打印技术的扣件弹条性能研究

铁道建筑 2025年

作者：刘畅蔡世生王袁硕徐宏超刘炳彤中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京铁科首钢轨道技术股份有限公司

为扣件弹条的制造寻求新方式，通过调研3D打印技术及扣件弹条当前服役状况，本文研究了3D打印弹条制造流程和材料性能，开展了3D打印弹条的静力学及模态分析，并探究3D打印弹条的力学拉伸、微观形貌及组织、打印成型尺寸精度、弹程、扣... 详细信息

为扣件弹条的制造寻求新方式，通过调研3D打印技术及扣件弹条当前服役状况，本文研究了3D打印弹条制造流程和材料性能，开展了3D打印弹条的静力学及模态分析，并探究3D打印弹条的力学拉伸、微观形貌及组织、打印成型尺寸精度、弹程、扣压力、模态等性能参数。结果表明：采用18Ni300材料的3D打印弹条抗拉强度高，固有频率高，尺寸精度高，可以为解决线路中弹条断裂问题、完成扣件系统中金属弹性零部件的优化及制造提供依据。

关键词：扣件弹条试验研究 3D打印材料性能静力学分析模态分析

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涂层防护对低真空暴露混凝土性能的影响规律

硅酸盐学报 2025年

作者：程冠之林红威李咏昊庄扬波韩松韩冰李大林中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所高速铁路轨道系统全国重点实验室北京交通大学土木建筑工程学院

低真空管道是超高速低真空磁悬浮交通系统的核心运行平台，内部环境具有极低气压、交变气流、极低湿度等环境特点。采用涂层对混凝土进行防护是保证管道内混凝土安全服役的有效措施之一。为研究低真空环境下涂层防护对混凝土质量损失、... 详细信息

低真空管道是超高速低真空磁悬浮交通系统的核心运行平台，内部环境具有极低气压、交变气流、极低湿度等环境特点。采用涂层对混凝土进行防护是保证管道内混凝土安全服役的有效措施之一。为研究低真空环境下涂层防护对混凝土质量损失、力学强度与微观结构等的影响规律，对经常压养护和真空暴露的涂层防护C50混凝土开展质量损失、力学强度和涂料附着强度测试，并通过扫描电子显微镜(SEM)和背散射电子(BSE)图像观察涂层表面以及硬化水泥浆体的微观形貌和物相。结果表明：低真空环境下氟碳涂层体系能有效抑制低真空环境下混凝土内部自由水的散失，涂层防护混凝土的质量损失率明显小于无涂层混凝土。在常压和低真空环境下，涂层均可显著提升混凝土弯拉强度，但对抗压强度表现出了一定的不利影响。无论是否采用涂层防护，早龄期低真空暴露均对混凝土抗压及弯拉强度不利。此外，有涂层硬化水泥浆体试样的孔隙率相较于无涂层试样降低了18.1%，说明涂层能够抑制低真空环境对硬化浆体内部结构的不利影响，使硬化浆体的孔隙率降低。随着混凝土龄期增长，常压及真空环境中涂层附着强度均缓慢增大。经真空暴露后，涂层附着强度略有提升。

关键词：混凝土低真空环境涂层防护质量损失强度

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高速铁路多列车运行态势推演方法

自动化学报 2025年

作者：王荣笙袁志明闫璐吕宜生丁舒忻中国铁道科学研究院集团有限公司科学技术信息研究所中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所高速铁路与城轨交通系统技术国家工程研究中心高速铁路行车调度实验室中国铁道科学研究院集团有限公司科技和信息化部中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室

多列车运行态势是列车调度员和司机分别调整运行图和列车驾驶策略的关键信息和重要依据,表征各列车在未来运行各位置处的速度、加速度、通过时刻等信息.然而,由于高铁信号系统的交互信息利用率较低,列车调度员和司机只能凭经验推演多列... 详细信息

多列车运行态势是列车调度员和司机分别调整运行图和列车驾驶策略的关键信息和重要依据,表征各列车在未来运行各位置处的速度、加速度、通过时刻等信息.然而,由于高铁信号系统的交互信息利用率较低,列车调度员和司机只能凭经验推演多列车运行态势,基于此给出的运行图和列车驾驶策略的自动化程度较低,影响了铁路运营效率.为此,针对多列车运行态势推演问题,构建多列车运行态势推演系统架构及模型.以单列车运行态势的离线推演和在线推演方法为基础,提出多列车运行态势微观推演方法,以及基于虚拟编队模式的多列车运行态势宏观实时推演方法.仿真结果表明,微观推演方法能在420 s内计算多列车超速防护曲线和运行图调整的安全下界.宏观推演方法针对任意临时限速场景,都能在7 s内为列车调度员和司机分别实时提供列车运行调整方案和辅助驾驶策略,有效降低了铁路人员的工作强度,提升了高铁运营效率和应急处置能力.

关键词：高速铁路多列车运行态势列车运行调整列车速度曲线优化高速铁路调度控制一体化

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基于落轴冲击试验的扣件减振性能评估方法

铁道建筑 2025年

作者：张欢贺志文肖俊恒王志伟陈晨崔树坤李彦山北京铁科首钢轨道技术股份有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所高速铁路轨道系统全国重点实验室

为了准确模拟现场激励，对比现场动力学测试数据与落轴冲击试验数据，确定落轴的轴重和落高为重要试验参数；根据测试轨道板和基础的垂向振动加速度响应等振动数据，振动传递、衰减等特性，确定了扣件减振性能评估方法及评估参数。分析... 详细信息

为了准确模拟现场激励，对比现场动力学测试数据与落轴冲击试验数据，确定落轴的轴重和落高为重要试验参数；根据测试轨道板和基础的垂向振动加速度响应等振动数据，振动传递、衰减等特性，确定了扣件减振性能评估方法及评估参数。分析了铺设不同扣件时钢轨至轨道板的振动传递率、传递函数对数幅值、振动传递损失等减振性能评估参数；结合轨道板和基础振动加速度级及垂向振动分频振级总级值的评价指标，以普通扣件为参照，对比了两类减振扣件的减振效果。结果表明：钢轨至轨道板振动传递率和传递函数对数幅值基本与扣件刚度正相关，钢轨至轨道板传递损失与扣件刚度基本呈负相关趋势；为消除激励方式和下部基础对试验评价的影响，并考虑与现场实车测试结果的一致性，采用室内落轴冲击试验评估扣件减振性能时宜选用轨道板振动加速度级进行减振性能评估。

关键词：城市轨道交通减振性能试验研究扣件落轴冲击轨道板振动加速度级

面向纵连板式轨道温度应力释放的板间接缝优化研究

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北京交通大学学报 2025年

作者：何安刘钰王君义林锦镇徐旸赵国堂西南交通大学土木工程学院西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所中国国家铁路集团有限公司

采用弹性材料换填纵连板式轨道宽接缝两侧，可有效释放高温天气中结构内部聚积的过大温度应力，降低板间接缝发生热胀失稳病害的风险，保障高速行车安全。本文提出了纵连板式轨道板间接缝优化方法，建立了桥上纵连板式轨道结构热损伤计... 详细信息

采用弹性材料换填纵连板式轨道宽接缝两侧，可有效释放高温天气中结构内部聚积的过大温度应力，降低板间接缝发生热胀失稳病害的风险，保障高速行车安全。本文提出了纵连板式轨道板间接缝优化方法，建立了桥上纵连板式轨道结构热损伤计算模型，分析了换填接缝的弹性材料宽度和弹模匹配方案，研究了接缝等效弹模对轨道结构温度应力、温度变形、接缝损伤和层间损伤的影响规律，提出了接缝等效弹模的合理建议值。结果表明：换填接缝的弹性材料宽度相同时，材料弹模越小，轨道结构纵向温度应力释放越大，接缝垂向变形降低量、纵向变形、接缝受压损伤和层间损伤越大；板间接缝等效弹模建议取值为28400 MPa，对应的换填宽接缝两侧弹性材料总宽度为50 mm，弹性模量为17324 MPa；相比于原轨道结构的接缝，采用弹性材料换填宽接缝两侧后，纵连板式轨道结构纵向温度应力降低了14.2%，接缝受压损伤和层间损伤分别减少了7.4%和3.2%，接缝垂向变形减少了2.8%。

关键词：轨道工程纵连板式轨道板间接缝温度应力释放接缝受压损伤层间损伤

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铁路桥梁物化阶段碳排放计算及影响因素分析

安全与环境学报 2025年

作者：鲍学英薛春燕李子龙吕向茹兰州交通大学土木工程学院中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所

为实现铁路桥梁减碳目标，降低桥梁物化阶段碳排放量，建立铁路桥梁物化阶段碳排放计算模型，提出一种基于随机森林算法的碳排放影响因素分析模型。首先，明确碳排放计算时空边界，采用碳排放系数法计算铁路桥梁物化阶段碳排放量，识别... 详细信息

为实现铁路桥梁减碳目标，降低桥梁物化阶段碳排放量，建立铁路桥梁物化阶段碳排放计算模型，提出一种基于随机森林算法的碳排放影响因素分析模型。首先，明确碳排放计算时空边界，采用碳排放系数法计算铁路桥梁物化阶段碳排放量，识别其碳排放影响因素，明确因素之间的相互关系；其次，通过随机森林算法对影响因素进行重要性排序，采用滑动窗口序贯向前选择法降维，确定关键影响因素；最后，针对关键因素采取相关碳减排措施以有效控制铁路桥梁的碳排放。研究结果表明：该铁路桥梁建材生产阶段碳排放在桥梁建设总碳排放中占比最大，为84%；关键影响因素为材料种类、桥梁工程量、桥梁类型、原材料需求量、材料生产工艺、运输方式；针对关键影响因素提出了利用可再生材料、选择符合低碳标准的桥梁类型等主要的碳减排措施，以实现铁路桥梁工程的低碳发展目标。研究成果可为铁路桥梁建设碳减排提供参考。

关键词：环境工程学物化阶段碳排放计算模型影响因素随机森林算法碳减排措施

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钢轨波磨检测原理、方法及装置研究进展

机械工程学报 2025年

作者：肖宏王阳刘秀波崔旭浩张智海金锋北京交通大学土木建筑工程学院北京交通大学轨道工程北京市重点实验室中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京工业大学桥梁工程安全与韧性全国重点实验室长安大学公路学院中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所

对钢轨波磨的检测原理进行了系统梳理，总结其优缺点与适用范围，阐述依据不同检测原理的检测方法，综述常见的波磨静态和动态检测装置及新一代检测、监测装置的研发进展，并展望波磨检测的研究方向。研究结果表明：钢轨波磨检测原理可... 详细信息

对钢轨波磨的检测原理进行了系统梳理，总结其优缺点与适用范围，阐述依据不同检测原理的检测方法，综述常见的波磨静态和动态检测装置及新一代检测、监测装置的研发进展，并展望波磨检测的研究方向。研究结果表明：钢轨波磨检测原理可分为弦测法、惯性基准法、信号重构法、机器视觉法与时序建模法五类。弦测法具有传递函数不为1的固有缺陷，波长越短幅值振荡越剧烈，可使用组合弦模型测量波磨。惯性基准法依据惯性原理，传感器可安装在轴箱、构架以及车体等多个位置，低速下惯性传感器的响应越来越小，噪声与趋势项成分逐渐占据主导。信号重构法利用数字信号处理技术分解轴箱加速度、构架加速度、轮轨噪声及车内噪声信号等多源数据，从中提取关于波磨的有效信息。机器视觉法基于图像处理和模式识别技术，使计算机能够感知、理解和解释钢轨图像中的内容，主要包括基于图像处理、基于激光摄像和基于三维点云重构三种方法测量波磨。时序建模法将波磨识别转换为分类或回归问题，通过机器学习、深度学习技术建立波磨与振动、噪声等响应的映射关系，从而实现对波磨的检测。钢轨波磨的检测、监测装置朝着智能化、集成化和小型化的便携测量方向发展。

关键词：钢轨波磨检测原理检测装置机器视觉深度学习

基于轨出电压暂态特征的轨道电路分路不良识别

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西南交通大学学报 2025年

作者：王小敏熊旭洲杨勇杨武东江磊西南交通大学信息科学与技术学院四川省列车运行控制技术工程研究中心中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所

针对ZPW-2000A轨道电路分路不良问题，考虑分路电阻与分路不良的关系，提出一种基于轨出电压暂态特征分析的轨道电路分路不良智能识别方法。首先，采用变分模态分解（VMD）算法提取轨出电压的暂态信号，并利用海洋捕食者算法自适应优化... 详细信息

针对ZPW-2000A轨道电路分路不良问题，考虑分路电阻与分路不良的关系，提出一种基于轨出电压暂态特征分析的轨道电路分路不良智能识别方法。首先，采用变分模态分解（VMD）算法提取轨出电压的暂态信号，并利用海洋捕食者算法自适应优化VMD参数，得到模态分量；其次，对模态分量进行互信息筛选和重构得到轨出电压的暂态特征向量；最后，提出基于高效通道注意力机制的改进深度残差收缩网络，采集不同分路电阻对应的轨出暂态特征进行网络训练和分路电阻识别，根据识别结果和轨道继电器状态联合判断分路不良情况。结果表明，本文方法根据列车进入和出清区间时的轨出电压暂态特征，能够在补偿电容故障干扰和噪声干扰下实现轨道电路分路不良识别及预警，识别准确率达到98%；通过搭建ZPW-2000A实物仿真平台验证方法的有效性。

关键词： ZPW-2000A轨道电路分路不良变分模态分解深度学习

高速铁路钢轨波磨对车辆和扣件动态响应的影响

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铁道建筑 2025年

作者：张金安博伦梁雪江管曙刚李英奇杜吉康李晨光中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所中国铁路北京局集团有限公司工务部中国铁路上海局集团有限公司工务部

本文调研了高速铁路钢轨波磨引发扣件弹条断裂的典型危害，归纳总结了高速铁路钢轨波磨特征。通过建立车辆-无砟轨道刚柔耦合动力学模型，研究了高速铁路钢轨波磨对车辆和扣件动态响应的影响，并分析了扣件弹条断裂的原因。结果表明：... 详细信息

本文调研了高速铁路钢轨波磨引发扣件弹条断裂的典型危害，归纳总结了高速铁路钢轨波磨特征。通过建立车辆-无砟轨道刚柔耦合动力学模型，研究了高速铁路钢轨波磨对车辆和扣件动态响应的影响，并分析了扣件弹条断裂的原因。结果表明：随着波深的增大，轮轨垂向力和轮重减载率均呈现出明显增大的变化趋势；不同速度、波长及波深工况下，钢轨波磨引起的车辆动态响应的峰值均主要集中出现在频率800 Hz左右，该频率与W1型弹条固有频率较为接近，容易产生共振诱发扣件弹条断裂；在速度400 km/h、波长140 mm及波深0.08 mm条件下，钢轨波磨引起的扣件动态响应会出现多个谐波峰值，对应的频率基本均为795 Hz及其倍数，与W1型弹条固有频率十分接近，产生共振引发扣件弹条断裂，从而缩短扣件弹条的疲劳寿命。

关键词：高速铁路钢轨波磨动态响应仿真分析扣件弹条断裂弹条固有频率共振