中國鐵道科學研究院在全院廣大科技人員和全體職工的共同努力下，在上級領導部門的直接關懷和路內外有關單位的大力協(xié)作和支持下， 2015年共主持和參加創(chuàng)造了各類科技成果72項，其中通過部級技術評審(審查)60項，通過院、局級技術審查10項，國家項目驗收成果5項。

為了做好科技成果的交流推廣及應用開發(fā)，使之盡快地為鐵路運輸生產(chǎn)及國家建設服務，本刊將以連載的形式從中選擇其中主要的科技成果陸續(xù)簡要介紹。

1CRH3C型動車組牽引控制系統(tǒng)自主化替代研究

通過對自主化CRH3C型動車組牽引控制系統(tǒng)的功能需求分析、硬件接口分析、性能參數(shù)分析，完成了該系統(tǒng)的方案設計、軟硬件詳細設計、硬件制造、軟件開發(fā)、實驗室測試、軟件裝車例行測試等全部工作，并裝車進行考核，單車的安全運行里程超過64萬km。在運用考核過程中，自主化牽引控制系統(tǒng)工作正常，沒有出現(xiàn)影響行車安全的故障，表明該系統(tǒng)的功能、性能和技術指標滿足350 km·h-1速度等級動車組技術的要求，達到了國外同類產(chǎn)品的技術水平，實現(xiàn)了與原型產(chǎn)品的對等替換。自主化的CRH3C型動車組牽引控制系統(tǒng)突破了國外公司的技術封鎖，掌握了高速動車組牽引控制系統(tǒng)的核心技術。研究成果于2015年1月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

2CRH3C型動車組列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)自主化替代研究

列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)作為高速動車組神經(jīng)中樞系統(tǒng)，承擔列車的監(jiān)視、控制、診斷與保護任務，是動車組的核心系統(tǒng)和關鍵技術。在CRH3型動車組平臺的基礎上，研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的350 km·h-1速度等級列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。主要研究內容包括：列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)集成技術，動車組的整車控制邏輯、診斷邏輯與系統(tǒng)冗余設計技術，列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)硬件、軟件的開發(fā)，列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)測試平臺，列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)測試及調試技術。

自主開發(fā)的硬件包括中央控制單元(含網(wǎng)關)、人機接口顯示屏、溫度采集模塊、C型輸入輸出模塊、輸入輸出工作站、MVB中繼器、遠程無線傳輸裝置。自主開發(fā)的軟件包括溫度采集模塊嵌入式軟件、C型輸入輸出模塊嵌入式軟件、輸入輸出站底層通信軟件、通信數(shù)據(jù)庫軟件、MVB中繼器嵌入式軟件、中央控制單元應用軟件、通信數(shù)據(jù)庫軟件、人機接口顯示屏應用軟件、診斷數(shù)據(jù)庫軟件。

自主化CRH3C型動車組的列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)經(jīng)過了功能需求分析、接口分析、故障導向安全分析、方案設計、軟硬件詳細設計、硬件制造、軟件編碼、實驗室軟硬件聯(lián)調測試、裝車例行測試、正線動靜態(tài)測試和載客運行考核，考核結果表明自主化列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的功能、性能和技術指標與CRH3型動車組原型產(chǎn)品相同，可實現(xiàn)對等替代；自主化CRH3型動車組網(wǎng)絡控制系統(tǒng)在硬件設計制造、動車組控制與診斷軟件設計開發(fā)、仿真平臺測試與驗證、單車與列車調試技術等

一系列網(wǎng)絡系統(tǒng)集成技術、核心與關鍵技術上取得了突破，打破了國外公司的技術壟斷和限制，滿足時速350 km動車組技術指標要求。CRH3型動車組自主化列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)與國內外同類產(chǎn)品相比處于先進水平行列。研究成果于2015年1月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

3CRH3C型動車組輔助變流器自主化替代研究

在深入研究CRH3型動車組輔助變流器性能和主要技術指標的基礎上，本著自主開發(fā)、對等替代的原則，針對CRH3C型動車組開展單輔和雙輔變流器以及控制器、功率模塊、交流電壓傳感器、直流電壓傳感器和隔離變壓器等關鍵部件的研發(fā)。輔助變流器的箱體選用國內生產(chǎn)的高強度、耐低溫、具有耐候性的低碳合金鋼和耐候鋼，整體性能高于引進箱體。自主化輔助變流器采用從牽引變流器中間直流環(huán)節(jié)取電、DC/AC三相逆變電路、隔離變壓器+濾波器的強迫風冷散熱以及并網(wǎng)的設計方案。為了提高系統(tǒng)的實時性、便于軟件處理、提供網(wǎng)絡接口和提高數(shù)據(jù)傳輸速度的目的，設計了由輸入子系統(tǒng)、輸出子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)等組成的控制器，實現(xiàn)對輔助變流器的控制以及多個輔助變流器輸出的并網(wǎng)控制。輔助變流器功率模塊的設計采用了6500V/400A IGBT的模塊化方案，驅動板采用數(shù)字驅動，可以靈活調整驅動參數(shù)、優(yōu)化驅動效果。三相輸出變壓器的原邊采用三角形接法，副邊為星形接法。隔離變壓器不僅起到了降壓隔離的作用，同時其漏感與濾波電容組成LC濾波電路，從而將變壓器原邊的PWM調制波轉換成標準的正弦波。自主研制的CRH3C型動車組單輔和雙輔變流器和關鍵部件已在CRH3C動車組上完成了30萬km的運行考核，各設備運行狀態(tài)良好，達到了國外同類產(chǎn)品技術水平。研究成果于2015年1月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

4CRH3C型動車組牽引變流器自主化替代研究

CRH3C型動車組牽引變流器的主電路由2個四象限整流器、帶二次濾波電路的中間環(huán)節(jié)電壓電路、過壓限制器、短路器以及1個輸出脈寬調制逆變器組成。該牽引變流器采用兩電平電路結構、IGBT功率模塊和水冷散熱的設計方案。功率模塊設計有邏輯保護板和IGBT驅動板；其中，邏輯保護板具有IGBT的監(jiān)控、反饋、脈沖處理等功能，驅動板可實現(xiàn)并聯(lián)IGBT的驅動。功率器件的電氣連接采用復合功率母排的連接方式，以降低系統(tǒng)雜散電感和線路阻抗，從而提高兩并聯(lián)回路的均流性和系統(tǒng)可靠性。CRH3C型動車組的牽引變流器和關鍵部件已完成30萬km的運行考核，達到了國外同類產(chǎn)品技術水平。研究成果于2015年1月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

5高速鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土制備工藝及施工工藝深化研究

根據(jù)對CRTS Ⅲ型板式無砟軌道自密實混凝土常見問題的調研和分析，建立了問題庫軟件；提出了基于多元膠凝組分、全尺度粒度匹配和適當增黏與引氣技術的高穩(wěn)健性低膠凝材料制備方法；通過研究材料特性對自密實混凝土性能的影響，提出了基于不同地方材料品質的自密實混凝土的制備和生產(chǎn)技術；研究并提出了一般工況和特殊工況下自密實混凝土大規(guī)模施工工藝及關鍵參數(shù)和通用化模板與工裝設備；通過缺陷模擬、灌板驗證和工程實測，提出了用沖擊回波法對現(xiàn)場自密實混凝土層實體的缺陷(離縫、灌注不滿和空洞)進行快速檢測的方法；通過對自密實混凝土損耗降低技術的系統(tǒng)研究，創(chuàng)新性地提出了基于移動攪拌站的自密實混凝土生產(chǎn)、施工工藝。在室內，采用用水量敏感度法、柱狀離析法和靜態(tài)穩(wěn)定性法評價自密實混凝土的穩(wěn)定性；在工程現(xiàn)場，采用坍落擴展度法和砂漿層厚度針入度法對現(xiàn)場自密實混凝土拌和物的質量進行快速檢測和評定。編制了《高速鐵路CRTS Ⅲ型板式無砟軌道自密實混凝土》(送審稿)和《高速鐵路CRTS Ⅲ型板式無砟軌道自密實混凝土施工指南》(建議稿)。研究成果于2015年2月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

6大型養(yǎng)路機械防碰撞技術研究

針對清篩機污土帶作業(yè)的特點，提出了以無線測距與無線遙控技術為主的技術方案，研究開發(fā)了清篩機污土帶輔助避障裝置，滿足了清篩機施工現(xiàn)場需求。結合大型養(yǎng)路機械施工機組區(qū)間作業(yè)的特點，開展了大型養(yǎng)路機械車車間防碰撞技術的研究，提出了以無線測距技術為主、衛(wèi)星定位技術為輔的檢測方案，研制了車間距離監(jiān)測裝置，可以對作業(yè)車前后車輛的間距進行檢測和預警提示，避免車輛間碰撞事故的發(fā)生?；诤撩撞ɡ走_測距技術以及高效、高性能的數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷算法，實現(xiàn)對施工人員的定位。激光測距與編碼技術相結合，研究檢測大型養(yǎng)路機械與鐵路設施間距離的技術，為操作員和駕駛員提供作業(yè)車周圍的虛擬環(huán)境和障礙分布；并基于機器視覺理論，結合仿射幾何原理，建立了鐵路配砟車對鐵路設施進行識別和定量檢測的數(shù)學模型。通過實驗檢測，有效地驗證了系統(tǒng)的可用性和有效性。研究成果于2015年1月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

7大西客專曲線調超高扣件

在總結國內外曲線欠超高允許值的基礎上，仿真分析高速鐵路不同欠超高條件下行車的舒適性與安全性，以及超高調整方案，研制出無砟軌道曲線調超高扣件。該扣件不需要調整無砟軌道板的高程即可實現(xiàn)曲線調超高量的調整，滿足了列車通過曲線時速度提高的需要。該扣件的最大調超高量為60 mm，最大允許欠超高120 mm。通過室內試驗驗證了該扣件的組裝靜剛度和組裝疲勞性能滿足要求。通過現(xiàn)場實車試驗，驗證了該扣件能夠滿足現(xiàn)場實車試驗提速至385 km·h-1的要求。相關成果在大西客專高速綜合試驗段上應用，具有較好的技術經(jīng)濟性，并且填補了我國高速鐵路無砟軌道調整超高的空白。研究成果于2015年通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

8客貨共線鐵路12號無砟道岔技術

以滿足我國鐵路對客貨共線無砟道岔的需求為目的，設計、試制了客貨共線12號無砟單開道岔。該道岔主要適用于27 t軸重及以下客貨共線的無砟軌道線路，其允許通過速度為：直向重載貨物列車(牽引質量8 000 t及以上或27 t軸重)100 km·h-1，其他貨物列車120 km·h-1；客車直向200 km·h-1，側向45 km·h-1。該道岔前長16 592 mm，后長26 608 mm，總長43 200 mm；導曲線采用相離40.8 mm、半徑為350 m的單圓曲線側線線形；曲線尖軌采用直曲組合線型，基本軌工作邊刨切5 mm；采用可動心軌轍叉，翼軌采用60TY鋼軌制造，心軌為拼裝結構，采用60AT1鋼軌制造；轉轍器、可動心軌采用兩點分動外鎖閉牽引點牽引；采用預埋鐵座式扣件系統(tǒng)，其中Ⅱ型彈條扣壓鋼軌，W1型彈條扣壓鐵墊板，鐵墊板下設20 mm厚硫化彈性橡膠墊層并預設4 mm調高塑料墊板?？奂到y(tǒng)的剛度為30～40 kN·mm-1；岔區(qū)采用軌枕埋入式無砟軌道系統(tǒng)，岔枕頂寬270 mm，底寬300 mm，高140 mm。研究成果填補了我國鐵路以貨運為主、客貨共線無砟道岔的技術空白，于2015年3月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

9曲線用鋼軌伸縮調節(jié)器替換技術研究

調研了國內外高速鐵路應用曲線鋼軌伸縮調節(jié)器的現(xiàn)狀，基于高速鐵路道岔鐵墊板結構的優(yōu)點，采用硫化墊板工藝和在鐵墊板上設置鋼套和緩沖調距塊，實現(xiàn)曲線上正矢調整。在設計上，有砟軌道曲線用調節(jié)器的靜剛度為50 kN·mm-1，

而無砟軌道曲線調節(jié)器的靜剛度為25 kN·mm-1，調節(jié)器范圍內軌頂?shù)撵o剛度與區(qū)間長鋼軌的靜剛度一致，以確保列車通過時鋼軌的垂向平順度。試制的曲線用鋼軌伸縮調節(jié)器已在大西客專進行試用，服役狀態(tài)良好，填補了我國鐵路在該領域的空白。研究成果于2015年3月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

10CTCS2+ATO列控系統(tǒng)ATO及CCS設備

通過系統(tǒng)需求分析，研究制定了基于C2+ATO的城際鐵路列控系統(tǒng)的技術方案，成功研發(fā)了城際鐵路列控系統(tǒng)的地面及車載系統(tǒng)設備，包括地面通信控制服務器(CCS)、車載ATO系統(tǒng)、擴展單元(ECU)以及無線通信單元(RTU)，并針對200C ATP系統(tǒng)進行了適應性修改。搭建了基于C2+ATO應用的城際軌道交通信號系統(tǒng)仿真試驗平臺，在該平臺上集成了基于C2+ATO的城際軌道交通信號系統(tǒng)，進行了C2+ATO的城際軌道交通信號系統(tǒng)實驗室功能測試及互聯(lián)互通測試。2015年7月至9月，在莞惠試驗段進行的城際鐵路列控系統(tǒng)車載設備及地面CCS設備現(xiàn)場測試表明,設備運行穩(wěn)定、可靠。研究成果于2015年10月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

11CTCS智能運維系統(tǒng)試驗方案

CTCS智能運維系統(tǒng)(簡稱運維系統(tǒng))是為“中國標準高速動車組及高鐵關鍵裝備研發(fā)試驗工程項目”配套研發(fā)的高鐵信號智能化運維系統(tǒng)。該運維系統(tǒng)利用采集到的地面和車載信號系統(tǒng)信息，建立地面、車載一體化綜合運維平臺。采用智能分析和故障診斷技術，對采集到的地面及車載信號系統(tǒng)信息進行關鍵數(shù)據(jù)比對和信號邏輯分析，實現(xiàn)設備故障的預警，防患于未然。運維系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)自動發(fā)起運維處理的規(guī)范流程，做到消息找人，實現(xiàn)設備狀態(tài)修。運維系統(tǒng)在進行日常和應急處置時能夠協(xié)同人員、設備、器材、通信等，實現(xiàn)多種元素無縫融合，提升設備的維護效率和維護水平。研究成果于2015年10月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。

12高速鐵路綜合接地系統(tǒng)回流指標的研究

利用聯(lián)調聯(lián)試測試得的大樣本數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計分析，得到不同類型線路實測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特征值(如均值、方差等)和累計概率分布曲線。根據(jù)牽引網(wǎng)基礎理論建立了高速鐵路綜合接地系統(tǒng)測試斷面回流分析模型，通過理論計算與實測曲線的對比，驗證計算了曲線的符合性和正確性。提出了對高鐵線路和牽引變電(或AT、分區(qū))所綜合接地系統(tǒng)工程的質量進行考核的指標參數(shù)；對于實測得出的回流比例數(shù)據(jù)，從統(tǒng)計學角度依其偏離大樣本均值的程度分為優(yōu)良、合格和較差3個質量等級，填補了現(xiàn)階段聯(lián)調聯(lián)試相關試驗評判依據(jù)的空缺。通過建模計算，比較了不同測試斷面和不同取值時刻點的優(yōu)劣，進而確定最佳測試斷面和最佳取值時刻，提出了綜合接地系統(tǒng)回流指標的測量方法。研究成果于2015年3月通過了中國鐵路總公司科技管理部組織的技術評審。