铁道建筑 2015年第10期 Railway engineering 文章编号:1003-1995(2015)10-0001-06 高速铁路基础设施服役状态检测技术 赵有明 (中国铁道科学研究院,北京100081) 摘要:高速铁路基础设施服役状态检测技术的硏究是提髙我囯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囯高速铁路基 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。建议进一步探讨髙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。 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 中图分类号:U238;U216.3;U226.5文献标识码:ADO1:10.3969/j.isn.1003-1995.2015.10.01 高速铁路始于1964年开通的日本东海道新干线,研究,列入国家高技术研究发展计划(863计划)现代 此后法国、德国、意大利、西班牙、瑞典、韩国、荷兰等国交通技术领域高速铁路重大关键技术及装备研制重大 也相继建成了高速铁路。中国的高速铁路建设正处于项目中。该课题由中国铁道科学硏究院牵头,联合北 快速发展阶段,预计到2015年底,中国高铁总里程将京交通大学、中铁电气化局集团有限公司、西南交通大 达到19000km,运营里程约占世界高铁运营里程的学、浙江大学、天津凯发电气股份有限公司等单位历时 50%。中国已经拥有全世界最大规模以及最高运营速3年共同完成。本文介绍该课题取得的主要研究 度的高速铁路网 成果 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 1高速铁路基础设施服役状态检测体系 载能力强、日常维修量少、使用寿命长等特点,逐渐成 图1是我国高速铁路基础设施服役状态检测的体 为高速铁路的发展趋势。在高速铁路检测与养护维修系架构。高速铁路基础设施的检测主要包括了动态检 方面,国外采用以车载检查和地面监测相结合的方式,测、固定监测和人工静态检査3种形式。现场数据被 我国高速铁路主要采用动态综合检测列车对基础设施传输到地面数据分析处理中心,中心对基础设施状态 进行周期性检测凹。 的检测数据进行状态评判、趋势预测并给出维护策略, 高速铁路露天服役、运营速度高、天窗时间短、受为总公司、路局、站段用户提供服务。图1中白色部分 周期疲劳荷载作用等突出特点,决定了高速铁路服役为我国已经开展研究的部分,灰色的部分是本课题和 行为的特殊性以及确保高速铁路百年使用寿命的困难今后需要进一步硏究的内容,如线路的钢轨应力、完整 性。我国高速铁路建设速度快、结构形式多样、运营时性、磨耗、轨道刚度、线路异物、沉降、边坡稳定性、及牵 间较短,基础设施服役状态的地面监测技术和装备无引供电设备的状态检测等。本课题的研究成果可完善 法满足高速铁路快速发展需求。为实现高速铁路全寿我国高速铁路基础设施服役状态检测体系口 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。2011年2线上基础设施服役状态检测技术 科技部立项开展高速铁路基础设施服役状态检测技术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 收稿日期 修回日期:2015-09-20 钢轨的多种模态进行了分析,利用超声导波实现了对 基金项目国家高技术研究发展计划(863计划)课题(2011 AAlIAI02)无缝线路钢轨纵向应力的监测,取得了如下成果 作者简介:赵有明(1965—),男,研究员,硕士 1)应用了二维有限元离散的半解析有限元技术书 2015 年第 10 期 铁 道 建 筑 Railway Engineering 文章编号: 1003-1995( 2015) 10-0001-06 高速铁路基础设施服役状态检测技术 赵有明 ( 中国铁道科学研究院，北京 100081) 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。 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 中图分类号: U238; U216． 3; U226． 5 文献标识码: A DOI: 10． 3969 /j． issn． 1003-1995． 2015． 10． 01 收稿日期: 2015-09-10; 修回日期: 2015-09-20 基金项目: 国家高技术研究发展计划( 863 计划) 课题( 2011AA11A102) 作者简介: 赵有明( 1965— ) ，男，研究员，硕士。 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。 1 高速铁路基础设施服役状态检测体系 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 中白色部分 为我国已经开展研究的部分，灰色的部分是本课题和 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 线上基础设施服役状态检测技术 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: 1) 应用了二维有限元离散的半解析有限元技术。 1