科技进步类高速铁路无砟轨道服役性能提升关键技术研究

1、2017年四川省科技进步奖科技进步类“高速铁路无砟轨道服役性能提升关键技术研究”公示内容推荐类别：四川省科技进步奖-科技进步类项目名称:高速铁路无砟轨道服役性能提升关键技术研究推荐单位：中铁二院工程集团有限责任公司推荐单位意见:该项目针对我国高速铁路无砟轨道的伤损状况，通过与多家单位合作，产、学、研相结合，建立了无砟轨道伤损分类方法，探索了无砟轨道伤损的产生机理；探明了无砟轨道状态演变对其服役性能的影响规律；建立了无砟轨道服役性能评价方法与评价指标，提出了无砟轨道疲劳耐久性寿命预测方法；从材料、结构设计、施工、养护维修方面提出了提升无砟轨道服役性能的综合技术措施，并编制了相应的技术指南，大幅提

2、升了高速铁路无砟轨道的长期服役性能。该项目取得了授权发明专利10项，实用新型专利8项，发表相关学术论文35篇，培养研究生10人。提出的提升无砟轨道服役性能的多项技术措施等在遂渝、成绵乐、成渝、成贵等高速铁路无砟轨道上成功应用，显著降低了工程投资、提高了施工效率、节省了无砟轨道养护维修费用，近三年已产生直接经济效益达11214.4万元，其潜在的经济效益和社会效益极其显著。本项目满足申请省科技进步奖一等奖条件，推荐该项目申请省科技进步奖一等奖。项目简介:本项目所属学科领域为交通运输工程、土木建筑工程等，属于交叉学科项目。高速铁路无砟轨道服役性能是保证列车运行安全性和平稳性的基础，是养护维修的重点和

3、难点。然而，由于我国高速铁路无砟轨道结构类型多、材料范围广、服役环境复杂，无砟轨道在长期服役过程中不可避免地存在不同程度的伤损。如轨道板/道床板开裂、水泥乳化沥青砂浆缺损、掉块，轨道板与 CA 砂浆层离缝、双块式轨枕空吊等。随着无砟轨道伤损的发展，严重时甚至可能影响行车安全，因此，高速铁路无砟轨道服役性能的提升对保证列车运行的安全、平稳和舒适性具有重要意义。目前，我国高速铁路的运营里程已达到1.9万公里，而根据我国最新的中长期铁路网规划，截至 2030 年，我国高速铁路的运营里程将达到 3.8 万公里左右，保证高速铁路无砟轨道的服役寿命十分繁重。因此，高速铁路无砟轨道服役性能提升技术已成为保证

4、我国高速铁路无砟轨道服役寿命、运营安全亟需解决的基础性课题之一。在技术研究方面，本项目通过跨学科、多单位联合攻关，历经三年，开展了高速铁路无砟轨道服役性能提升关键技术研究，建立了我国高速铁路无砟轨道服役性能提升的控制理论与关键技术体系。包括：总结了我国无砟轨道系统的伤损类型和性质，建立了无砟轨道伤损分类方法，探索了无砟轨道伤损的产生机理；建立了含伤损的无砟轨道静、动力学模型，探明了无砟轨道状态演变对其服役性能的影响规律；建立了无砟轨道服役性能评价方法与评价指标，提出了无砟轨道疲劳耐久性寿命预测方法；从材料、结构设计、施工、养护维修方面提出了提升无砟轨道服役性能的综合技术措施，并编制了相应的技术

5、指南，为高速铁路无砟轨道服役性能提升提供了理论与技术支撑。相关研究成果水平达到国际先进水平。在工程应用方面，研究成果在遂渝线无砟轨道综合试验段、成绵乐客运专线、成渝客运专线、成贵铁路等高速铁路无砟轨道上成功应用。指导了遂渝线无砟轨道综合试验段无砟轨道的养护维修，降低了养护维修成本；指导了成绵乐客运专线、成渝客运专线无砟轨道的结构优化与施工，提高了施工效率，现场反映无砟轨道运营状态良好；利用该项目的研究成果，近三年累计产生直接经济效益 11214.4 万元。随着应用的推广，其潜在的经济效益和社会效益极其显著。本项目研究成果发表学术论文 35 篇，其中 SCI 检索 5 篇，EI 检索 25 篇，

6、获得授权发明专利 10 项，实用新型专利 8 项，编制相关技术指南一套，培养了硕士研究生 10 人，提高了我国在高速铁路无砟轨道服役性能的认识水平，完善了我国无砟轨道的理论体系。客观评价：1、成果鉴定意见（见附件 2-01附件 2-05）2016 年 8 月 8 日，四川省科技厅在成都组织召开了高速铁路无砟轨道服役性能提升关键 技术研究项目科技成果鉴定会，鉴定意见如下：（1）提交的资料符合鉴定要求。（2）针对我国高速铁路无砟轨道的伤损状况，开展了高速铁路无砟轨道服役性能提升关 键技术研究，建立了无砟轨道服役性能评价方法与评价指标，提出了提升无砟轨道服役性能 的技术措施。（3）主要研究成果及创新

7、点1）基于结构层次法建立了无砟轨道伤损分类方法，研究阐明了无砟轨道典型伤损的产生 和发展机理；2）通过理论研究和试验测试，探明了无砟轨道服役状态变化对轨道结构性能的影响规律；3）首次建立了无砟轨道服役性能评价方法与评价指标，提出了无砟轨道耐久性预测方法；4）从结构设计、施工、材料、养护维修等方面，提出了提升无砟轨道服役性能的综合技 术措施，编制了技术指南。（4）研究成果已成功应用于遂渝线无砟轨道综合试验段、成绵乐及成渝客运专线无砟轨道，效果显著。综上所述，研究成果填补了提升无砟轨道服役性能综合技术的空白，对我国高速铁路无砟 轨道建设和发展具有重要意义，整体技术达到国际先进水平。2、科技查新报告

8、（见附件 2-06附件 2-10） 经四川省科学技术信息研究所查新后，总体结论认为：该“高速铁路无砟轨道服役性能提升关键技术研究”所具有的查新点（涵盖该项目的主要技术创新），除课题组研究之外，在国 内外文献检索范围内未见相同研究的文献报道。3、应用单位评价（见附件 3-02附件 3-04）（1）成都铁路局涪陵工务段利用该课题提出的无砟轨道服役性能提升综合技术措施，指导了遂渝线无砟轨道综合试验段全线的无砟轨道养护维修工作，显著减少养护维修中人力、物力的投入。（2）中交第二航务工程局有限公司第五工程分公司利用该课题提出的无砟轨道结构优化措施和施工工艺，指导了成渝客运专线双块式无砟轨道的建设，成渝铁

9、路客运专线于 2015 年 12 月 26 日开通运营，运营状态良好。（3）中铁十一局集团第四工程有限公司利用该课题提出的无砟轨道结构优化措施和施工工艺，指导了成渝客运专线双块式无砟轨道的建设，目前开通运营的成渝客运专线运营状态良好。推广应用情况：本课题以高速铁路无砟轨道为研究对象，开展高速铁路无砟轨道服役性能提升技术研究，课 题研究成果可以在无砟轨道的设计、施工、养护维修中应用。1、指导无砟轨道养护维修的应用情况 遂渝线无砟轨道综合试验段是我国第一条整区段铺设的无砟轨道试验段，试验段全长17.4km，试验段所采用的无砟轨道形式包含双块式无砟轨道、单元板式无砟轨道和纵连板式 无砟轨道等。自 2

10、007 年开通运营以来，遂渝线无砟轨道综合试验段出现了水泥乳化沥青砂浆层缺损掉块、双块式轨枕松动等典型伤损。自 2013 年以来，运用高速铁路无砟轨道服役性能提升技术提出的养护维修措施指导遂渝线无砟轨道的养护维修，截至 2016 年，近三年节省养护维修费用 104.4 万元。2、指导无砟轨道结构设计优化与施工的应用情况 本项目提出的结构设计优化措施、施工工艺在成绵乐客运专线、成渝铁路客运专线、成贵铁路上得到应用。近三年来，应用该课题的研究成果指导高速铁路无砟轨道结构设计和施工， 累计创造直接经济效益 11110.0 万元。主要知识产权证明目录：知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权

11、日期证书编号权利人发明人发明专利板式无砟轨道减振构造中国ZL201010141947.62012-05-30962633中铁二院工程集团有限责任公司，中国中铁股份有限公司朱颖，颜华，刘辉，潘自立，李保友，田春香，曹保，何晓敏，杨明辉，林红松，韩义涛，李粮余，汪盈盈发明专利板式无砟轨道混凝土挡肩的修复方法及钻孔装置中国ZL201310354565.52016-02-171956144西南交通大学杨荣山，任娟娟，王平，刘学毅，赵坪锐，郭利康，刘克飞，徐光鑫，蔡世昱发明专利一种板式无砟轨道维修结构及其维修方法中国ZL201210391049.52015-07-011710623中铁二十三局集团轨道交

12、通工程有限公司林晓波，潘微旺，喻丕金，张长春，胡志勇，黎开证，谭斌，郑红兵，王玉策，钱振地发明专利一种无砟轨道板抬升支架中国ZL201310377511.02016-03-202000704西南交通大型任娟娟，杨荣山，王平，刘学毅，赵坪锐，郭利康，柳恒，张四放发明专利钢轨扣件纵向阻力的测试装置及方法中国ZL201310440155.22015-10-281827994西南交通大学杨荣山，任娟娟，王平，刘学毅，赵坪锐，郭利康，蔡世昱，林红松发明专利凹槽切割机、轨枕修复用凹槽切割机及铁路轨枕修复方法中国ZL201310260226.02015-08-261767026西南交通大学，中国铁路总公司任

13、娟娟，王平，杨荣山，赵坪锐，刘学毅，郭利康，蔡世昱，刘克飞，徐坤，李潇发明专利一种小型高速无砟轨道修复设备的锁定机构中国ZL201310154602.82015-06-101690407昆明中铁大型养路机械集团有限公司常士家，胡斌，谢江生，刘刚，孔雪平，赵雪玉，聂荣，陈安叶，吴新丰，袁燕萍发明专利一种双向先张预应力混凝土轨道板及其生产方法中国ZL201410387371.X2016-02-241960577中铁二十三局集团轨道交通工程有限公司，中铁二十三局集团有限公司，郑西铁路客运专线有限责任公司，中国铁路工程总公司林晓波，钱振地，税卓平，李兵选，李军，宋宗波，张长春，李其恒，王玉策发明专利一

14、种高速铁路板式无砟轨道填充层修补方法中国ZL201110347968.82013-10-301293283西南交通大学曾晓辉，王平，叶跃忠，李固华，肖杰灵，陈嵘，杨彦克，潘绍伟发明专利一种高速铁路无砟轨道结构修补用超早强注浆材料中国ZL201110347875.52013-05-081191705西南交通大学曾晓辉，王平，叶跃忠，李固华，陈嵘，肖杰灵，杨彦克，潘绍伟主要完成人情况表姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位对本项目技术创造性贡献曾获科技奖励情况朱颖1总经理教授级高级工程师中铁二院工程集团有限责任公司中铁二院工程集团有限责任公司科研组织策划，研究指导；提出课题研究方向和总体研究思路

15、，达到目标及技术经济指标。组织完成了高速铁路无砟轨道伤损情况调研，建立了无砟轨道伤损分类方法，为第1、2、3、4项科技创新做出了创造性贡献。四川省科技进步一等奖杨荣山2无副教授西南交通大学土木工程学院西南交通大学土木工程学院课题组副组长，参与完成了无砟轨道状态演变机理研究、无砟轨道状态变化对服役性能影响的试验研究，为高速铁路无砟轨道系统服役性提升提供了理论和试验支撑，为第2、4项科技创新做出了创造性贡献。四川省科技进步一等奖林红松3所长高工中铁二院工程集团有限责任公司中铁二院工程集团有限责任公司负责无砟轨道伤损分类及典型伤损机理研究，组织了高速铁路无砟轨道系统耐久性试验，对无砟轨道典型伤损机理

16、进行了系统研究，参与完成了高速铁路无砟轨道服役性能提升技术研究，编写了相关研究报告，为第1、2、4项科技创新做出了创造性贡献。无刘学毅4党委书记教授西南交通大学土木工程学院西南交通大学土木工程学院负责高速铁路无砟轨道状态变化对其服役性能的影响研究，探明了高速铁路无砟轨道服役状态演变机理，为无砟轨道服役性能提升提供了理论支撑。参与了高速铁路无砟轨道服役性能提升技术研究，为第2、4项科技创新做出了创造性贡献四川省科技进步一等奖钱振地5无教授级高工中铁二十三局集团有限公司中铁二十三局集团有限公司参与完成了高速铁路无砟轨道耐久性室内试验，承担了高速铁路无砟轨道伤损维修的现场整治，成功指导了无砟轨道典型

17、伤损的养护维修工作，为第2、4项科技创新做出了创造性贡献。四川省科技进步三等奖颜华6总工教授级高工中铁二院工程集团有限责任公司中铁二院工程集团有限责任公司负责高速铁路无砟轨道服役性能评价方法与指标研究，建立了高速铁路无砟轨道服役性能评价指标与评价方法，并提出了无砟轨道疲劳耐久性寿命预测方法，为无砟轨道服役性能提升提供了理论支撑。参与了高速铁路无砟轨道服役性能提升技术研究，为第3、4项科技创新做出了创造性贡献。四川省科技进步三等奖姚力7副总工教授级高工中铁二院工程集团有限责任公司中铁二院工程集团有限责任公司负责无砟轨道典型伤损试验研究，针对无砟轨道的轨道板与CA砂浆层离缝、双块式轨枕空吊等典型伤

18、损，开展室内试验研究，探明无砟轨道伤损对其服役性能的影响规律，指导了高速铁路无砟轨道的养护维修、结构设计优化，为第2、4项科技创新做出了创造性贡献。无潘自立8副总工教授级高工中铁二院工程集团有限责任公司中铁二院工程集团有限责任公司负责高速铁路无砟轨道服役性能提升综合技术措施研究，从材料、设计、施工和养护维修等方面提出了提升无砟轨道服役性能的综合技术措施，指导了高速铁路无砟轨道的养护维修、结构设计优化，对应完成了第4项科技创新的研究工作。四川省科技进步三等奖谢江生9副总工教高中国铁建高新装备股份有限公司中国铁建高新装备股份有限公司负责无砟轨道养护维修装备设计与研发，研发了高速铁路无砟轨道养护维修

19、成套机具，成功在高速铁路无砟轨道典型伤损的养护维修中应用，能显著提高施工效率，为高速铁路无砟轨道服役性能提升提供了支撑，对应完成了第4项科技创新的研究工作。无税卓平10科长高工中铁二十三局集团有限公司中铁二十三局集团有限公司参与高速铁路无砟轨道服役性能提升综合技术措施研究，从施工工艺方面提出了提升无砟轨道服役性能的技术措施，对应完成了第4项科技创新的研究工作。四川省科技进步三等奖完成人合作关系说明1与第二完成人杨荣山的合作关系说明：于2011年1月至2014年1月期间，项目负责人与杨荣山围绕高速铁路无砟轨道服役性能提升关键技术开展了合作研究。朱颖等人组织了无砟轨道的典型伤损调研及伤损类型总结与

20、分类，及伤损原因探索，进一步确认了无砟轨道伤损产生原因及发展机理，并负责将相关成果应用于遂渝线无砟轨道综合试验段的养护维修。2与第三完成人林红松的合作说明项目负责人与林红松均为中铁二院工程集团有限责任公司的员工，针对高速铁路无砟轨道，长期开展合作研究。在项目负责人的指导下，林红松负责无砟轨道系统耐久性试验，与此同时，负责无砟轨道伤损机理的系统研究，编写相关研究报告，并负责将合作研究成果在中铁二院集体有限公司无砟轨道设计中推广应用，申请了相关专利。3与第四完成人刘学毅的合作说明于2011年1月至2014年1月期间，项目负责人与杨荣山围绕高速铁路无砟轨道服役性能提升关键技术开展了合作研究。刘学毅在

21、项目负责人的研究基础上，开展高速铁路无砟轨道状态变化对其服役性能影响的理论研究，探明了高速铁路无砟轨道服役状态演变机理。4与第五完成人钱振地的合作说明双方于2011年1月至2014年1月期间，围绕高速铁路无砟轨道耐久性试验，现场养护维修整治开展合作研究。钱振地主要负责实施组织高速铁路无砟轨道耐久性试验场地建设，高速铁路无砟轨道养护维修方法及现场应用，同时并负责将合作研究成果在相关线路中推广应用。5与第六完成人颜华的合作说明项目负责人与颜华均为中铁二院工程集团有限责任公司的员工，针对无砟轨道，长期进行合作研究。在该项目研究过程中，负责提供了研究思路和技术方案，颜华主要负责高速铁路无砟轨道服役性能

22、评价指标与评价方法。并合作申请了相关专利。6与第七合作完成人的合作说明项目负责人与姚力均为中铁二院工程集团有限责任公司员工，针对高速铁路无砟轨道，长期进行合作研究。在该项目研究过程中，朱颖主要负责技术方案实施及无砟轨道损伤调研、分类、总结，在此基础上，指导姚力开展无砟轨道典型损伤试验研究，针对无砟轨道的典型伤损开展室内试验，探明无砟轨道损伤对其服役性能的影响，并负责将相关研究成果在高速铁路无砟轨道中推广应用。7与第八完成人的合作说明项目负责人与潘自立均为中铁二院工程集团有限责任公司员工，针对高速铁路无砟轨道，长期进行合作研究。在该项目研究过程中，朱颖主要从项目技术方案提供指导，潘自立主要负责从

23、设计方面提出提升无砟轨道服役性能的技术措施，从而指导无砟轨道的优化设计，合作申请了相关专利。8与第九完成人的合作说明于2011年1月至2014年1月期间，项目负责人与谢江生围绕高速铁路无砟轨道养护及维修机具开展了合作研究。在该项目的研究过程中，在项目负责人的组织下，谢江生主要负责无砟轨道养护维修装备设计与开发，研发了高速铁路无砟轨道养护维修成套机具，并负责将研究成果在高速铁路无砟轨道典型伤损的养护维修中推广应用。9与第十完成人的合作说明双方于2011年1月至2014年1月期间，围绕无砟轨道服役性能提升技术措施开展研究。在项目负责人的组织下，稅卓平从施工工艺方面提出了提升无砟轨道服役性能的技术措施，并负责在现场推广应用。主要完成单位及创新推广贡献序号单位名称创新推广贡献1中铁二院工程集团有限责任公司中铁二院工程集团有限责任公司全面主持课题的研究工作，策划制定研究大纲，提出本项目科技创新目标及内容，推广科研成果的应用，其主要贡献如下：（1）组织完成了高速铁路无砟轨道伤损调研及伤损分类；（2