赵有明
【摘 要】高速铁路基础设施服役状态检测技术的研究是提高我国高速铁路服役品质和基础设施养护维修水平的基础,对我国高速铁路发展和长期安全运营具有重要意义.本文系统地介绍了我国高速铁路基础设施服役状态检测技术的最新研究成果及试验应用情况,包括高速铁路线上线下设施、牵引变电设备、接触网等基础设施服役状态监测与检测技术和装备,数据接入网技术和综合分析评估系统.此外,归纳了研究取得的基于超声导波的钢轨绝对应力及完整性监测评估技术等关键技术突破和基于多源数据整合的高速铁路检测与监测系统等主要创新点.建议进一步探讨高速铁路基础设施检测与监测系统的推广应用及在我国高速铁路大范围应用的模式.%Detection technology of service state of high speed railway infrastructure in our country is an important foundation for improving the high speed railway service quality and infrastructure maintenance level,which has important significance to China high speed railway development and long-term safe operation. This paper introduced the latest research results and test application of high speed railway infrastructure service state detec
tion technology, including high speed railway online and offline facilities,traction substation equipment and contact net,data access network technology and the comprehensive analysis and evaluation system. This paper also concluded key technology such as the rail absolute stress based on ultrasonic guided wave and the integrity monitoring and evaluation technology,and main innovation points including high speed railway detection and monitoring system based on multi source data integration,which suggests that further exploration should be made for the wide application pattern of detection and monitoring system in China high speed railway.
中高收入者明年起年终奖要多交个税【期刊名称】《铁道建筑》
【年(卷),期】2015(000)010
【总页数】6页(P1-6)
【关键词】高速铁路;线上设施;线下设施;牵引变电;接入网;系统集成
巩俐老公个人资料【作 者】赵有明
【作者单位】中国铁道科学研究院,北京 100081
【正文语种】中 文
【中图分类】U238;U216.3;U226.5
fangzuming高速铁路始于1964年开通的日本东海道新干线，此后法国、德国、意大利、西班牙、瑞典、韩国、荷兰等国也相继建成了高速铁路。中国的高速铁路建设正处于快速发展阶段，预计到2015年底，中国高铁总里程将达到19 000 km，运营里程约占世界高铁运营里程的50% 。中国已经拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网［1］。
目前高速铁路轨道形式分为有砟轨道和无砟轨道两大类。无砟轨道结构具有变形小、结构可靠度高、承载能力强、日常维修量少、使用寿命长等特点，逐渐成为高速铁路的发展趋势。在高速铁路检测与养护维修方面，国外采用以车载检查和地面监测相结合的方式，我国高速铁路主要采用动态综合检测列车对基础设施进行周期性检测［2］。
高速铁路露天服役、运营速度高、天窗时间短、受周期疲劳荷载作用等突出特点，决定了高速铁路服役行为的特殊性以及确保高速铁路百年使用寿命的困难性。我国高速铁路建设
速度快、结构形式多样、运营时间较短，基础设施服役状态的地面监测技术和装备无法满足高速铁路快速发展需求。为实现高速铁路全寿命周期内安全运营的目标，系统地开展高速铁路基础设施服役状态检测技术的研究十分必要［3］。2011年科技部立项开展高速铁路基础设施服役状态检测技术研究，列入国家高技术研究发展计划(863计划)现代交通技术领域高速铁路重大关键技术及装备研制重大项目中。该课题由中国铁道科学研究院牵头，联合北京交通大学、中铁电气化局集团有限公司、西南交通大学、浙江大学、天津凯发电气股份有限公司等单位历时3年共同完成。本文介绍该课题取得的主要研究成果。
图1是我国高速铁路基础设施服役状态检测的体系架构。高速铁路基础设施的检测主要包括了动态检测、固定监测和人工静态检查3种形式。现场数据被传输到地面数据分析处理中心，中心对基础设施状态的检测数据进行状态评判、趋势预测并给出维护策略，为总公司、路局、站段用户提供服务。图1中白部分为我国已经开展研究的部分，灰的部分是本课题和今后需要进一步研究的内容，如线路的钢轨应力、完整性、磨耗、轨道刚度、线路异物、沉降、边坡稳定性、及牵引供电设备的状态检测等。本课题的研究成果可完善我国高速铁路基础设施服役状态检测体系［4］。
2.1 钢轨纵向应力在线监测技术
在研究半解析有限元的原理和方法的基础上，对钢轨的多种模态进行了分析，利用超声导波实现了对无缝线路钢轨纵向应力的监测，取得了如下成果:
拍一拍后面怎么加字搞笑1)应用了二维有限元离散的半解析有限元技术。通过该方法首次求解得到了我国高速铁路普遍采用的CHN60钢轨中超声导波的频散曲线，并通过半解析有限元方法实现了超声导波应力敏感度分析、激励响应分析。这些理论分析及求解的实现，为进一步研究CHN60钢轨中超声导波的特性并将之应用于应力检测系统奠定了理论基础。
2)得到适合应力检测的最优模态。通过半解析有限元方法得到的多个理论分析结果，基于频率、应力敏感度、振型、激励位置偏离度、模态辨识度这5个因子，提出了选取最优导波模态的指标模型。通过该模型可以快速选取最适于我国高速铁路无缝线路应力检测的超声导波模态，从而实现了理论分析到工程应用的技术转化。
怎么追自己喜欢的人3)超声导波速度精确测量算法。主要包括激励波形控制算法、信号检测及处理算法、互相关等速度测量算法，实现了导波信号的接收、处理和超声导波速度的精确测量。
4)设计了导波激励和信号处理系统。根据半解析有限元得出的频散曲线和选取出的最优模
态，设计了超声导波高压激励模块、信号处理和接收模块、无线传输模块、数据存储模块，实现了导波信号的激励与接收、导波速度测量、数据的无线传输和存储，实现了对无缝线路钢轨的应力检测。
5)掌握了超声导波速度与温度及应力间的变化关系。通过在环行铁道进行的大量现场试验，掌握了超声导波速度与环境温度之间的对应关系，基于大型钢轨拉压试验平台，获取了不同应力作用下导波速度的变化规律。以上数据的获取，为继续研究我国无缝线路所有型号钢轨内部温度应力与导波速度的对应关系，建立完整的样本数据库奠定了理论基础。
2.2 钢轨位移与爬行在线监测技术
考虑到现场复杂测量条件，研发了基于非接触测量技术的钢轨位移爬行在线监测系统和装备，建立了消除钢轨温度变化影响的温度补偿算法，实现了钢轨位移绝对值测量，并在室内进行验证，在大西高铁进行了现场监测应用。主要成果如下:
1)基于现场测量条件，提出了基于非接触测量技术的钢轨位移爬行在线监测系统的整体方
案。采用非接触式测量技术，该装置的测量单元主体利用磁致扭转波作为信号传输媒质，且波检测器只对旋转波特别灵敏，抗干扰性强，能在铁路现场长期工作。
2)实现了钢轨位移绝对值测量。测量单元主体接通电源后，即可确定位置磁铁的位置，工务部门维修铁路、断电对测量精度不造成任何影响。因此，本装置可以方便、稳定、有效地安装在铁路沿线，长期监测钢轨纵向位移量，进行钢轨纵向应力分析，从而避免胀轨断轨的发生。
3)完成了传感器的温度性能、振动性能和电磁干扰的测试，设计了基于卡尔曼滤波和“温度—位移”二维补偿曲面的温度补偿算法，实现温度补偿和位移修正;设计了优化的传感器钢轨夹来减小振动的影响。
2.3 钢轨完整性在线监测技术
研究了基于超声导波技术的钢轨完整性实时监测技术。采用超声导波作为敏感信号，通过导波信号的有无来判断钢轨是否完全断裂，通过导波信号的非正常衰减来判断钢轨裂缝等缺陷的发生。在理论研究的基础上研制了35 kHz超声导波探头，在远端接收信号时，能够
提取微小信号并进行断轨判断。对信号发送与接收方式进行了创新性的设计，从而保证了系统的稳定性与准确性。进行了实验室条件以及现场条件下2 km区间的功能测试及稳定性测试。试验证明，该系统能够稳定地运行，准确地检测发射端的稳定信号，并能够分辨不同发射端的信号。
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