翟婉明, 趙春發(fā)

(西南交通大學(xué)牽引動力國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川 成都 610031)

現(xiàn)代軌道交通工程科技前沿與挑戰(zhàn)

翟婉明, 趙春發(fā)

(西南交通大學(xué)牽引動力國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川 成都 610031)

圍繞現(xiàn)代軌道交通的四大重點(diǎn)領(lǐng)域:高速鐵路、重載鐵路、城市軌道交通和磁懸浮交通，介紹了當(dāng)前國內(nèi)外最新發(fā)展動態(tài)，特別是我國軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀及其在國際上所處的地位與水平.結(jié)合軌道交通工程學(xué)科發(fā)展趨勢與應(yīng)用需求，分析了軌道交通工程建設(shè)與運(yùn)營過程中涉及系統(tǒng)安全性、運(yùn)營可靠性和環(huán)境適應(yīng)性等方面的主要技術(shù)瓶頸，指出了高速鐵路、重載鐵路、城市軌道交通和磁懸浮交通領(lǐng)域當(dāng)前值得關(guān)注的前沿科學(xué)問題和技術(shù)挑戰(zhàn)，為今后深入開展軌道交通科學(xué)技術(shù)研究(特別是針對處于快速發(fā)展期的中國軌道交通科技研究)提供有益參考.

鐵道工程;軌道交通;發(fā)展動態(tài);科技前沿;技術(shù)挑戰(zhàn);述評

鐵路是國家重要基礎(chǔ)設(shè)施和交通運(yùn)輸?shù)拇髣用}，世界各國都高度重視鐵路交通的發(fā)展.特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國在高速鐵路、重載鐵路、城市軌道交通和磁懸浮交通四大領(lǐng)域發(fā)展迅猛，取得了舉世矚目的重大成就.軌道交通的迅猛發(fā)展，縮短了人們的時(shí)空距離，改善了人們的生活方式，極大地促進(jìn)了社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展.

軌道交通的發(fā)展，不僅帶動了信息、材料、能源、制造等領(lǐng)域高新技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，還促進(jìn)了制造業(yè)、建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、能源工業(yè)、旅游業(yè)等行業(yè)的繁榮發(fā)展；同樣，這些領(lǐng)域和行業(yè)的理論創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步亦促進(jìn)了鐵路的大發(fā)展.當(dāng)前，軌道交通不僅延續(xù)著半個(gè)世紀(jì)以來的高速化、重載化、電氣化的技術(shù)革新之路，而且新時(shí)期綠色、環(huán)保、智能、可持續(xù)等社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念，還使得公眾對軌道交通安全、舒適、環(huán)保、可靠的期望不斷提高，迫使鐵路運(yùn)輸必需持續(xù)吸收和利用高新科技成果，不斷提高軌道交通工程建設(shè)與運(yùn)營水平.

例如，我國高速鐵路服役環(huán)境與國外差別顯著，跨越了高原、沙漠、凍脹土、濕陷性黃土、軟土等特殊地質(zhì)條件區(qū)域，動車組經(jīng)常長距離穿越高寒、濕熱、多雨、大風(fēng)等極端氣候區(qū)域.在我國高速鐵路大規(guī)?！霸O(shè)計(jì)建造”階段，通過大量科技研究已很好地解決了諸多工程建設(shè)難題.但在我國高速鐵路轉(zhuǎn)入長期“運(yùn)營維護(hù)”階段后，如何在復(fù)雜環(huán)境氣候條件下保持動車組優(yōu)良的工作狀態(tài),如何維持不同地質(zhì)條件下多種結(jié)構(gòu)型式線路的高平順性和高穩(wěn)定性,是新時(shí)期事關(guān)我國高速鐵路長期安全運(yùn)營的主要科學(xué)技術(shù)挑戰(zhàn).又如，近年來我國城市軌道交通進(jìn)入飛速發(fā)展期，截止2015年底，中國城軌交通運(yùn)營里程超過3 600 km，在建線路超過4 000 km，如此規(guī)模的快速建設(shè)，必將面臨各種復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的工程施工安全問題、運(yùn)營線路的變形沉降問題、地鐵環(huán)境振動問題和輕軌噪聲問題等，需要持續(xù)開展系統(tǒng)性研究.

總之，當(dāng)前我國軌道交通發(fā)展仍面臨著諸多的工程難題與挑戰(zhàn)，亟需厘清其中的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題，把握前沿發(fā)展方向，規(guī)劃布局并推進(jìn)關(guān)鍵基礎(chǔ)理論和技術(shù)研究，從而更好地支撐軌道交通事業(yè)的健康快速發(fā)展.本文將分別針對高速鐵路、重載鐵路、城市軌道交通和磁懸浮交通四大領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀與動態(tài)，探討與分析軌道交通工程科技前沿與挑戰(zhàn)，特別是結(jié)合我國軌道交通發(fā)展中遇到的實(shí)際問題，提出一些值得重點(diǎn)關(guān)注的研究方向，為新時(shí)期軌道交通科學(xué)技術(shù)研究提供參考.

1 軌道交通工程發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 高速鐵路發(fā)展現(xiàn)狀

世界高速鐵路大致經(jīng)歷了探索初創(chuàng)、擴(kuò)大發(fā)展和快速發(fā)展3個(gè)階段，其中，前兩個(gè)階段以日本和歐洲的高速鐵路發(fā)展為代表，第3個(gè)階段以中國高速鐵路的快速崛起為代表[1-4].迄今為止，全球已運(yùn)營的高速鐵路線路里程已超過3萬km.

1964年，世界上第一條高速鐵路日本東海道新干線開通運(yùn)營，全程515.4 km，列車最高運(yùn)行速度210 km/h；隨后日本大力發(fā)展新干線，截止2016年3月，日本有8條投入運(yùn)營的新干線，最高運(yùn)營速度320 km/h，營業(yè)里程合計(jì)2 765 km.法國TGV高速列車試驗(yàn)速度屢創(chuàng)世界紀(jì)錄，1981年建成歐洲第一條高速鐵路——巴黎至里昂東南線，全程417 km；法國共有7條投入運(yùn)營的高速鐵路，營業(yè)里程合計(jì)2 036 km.1991年德國建成本國第一條高速鐵路，目前投入運(yùn)營的新建高速鐵路有5條，營業(yè)里程合計(jì)949 km，最高運(yùn)營速度320 km/h；德國還改建了部分既有鐵路，新建和改建高速鐵路線路總長約1 560 km.

近年來，中國高速鐵路發(fā)展突飛猛進(jìn)，逐漸成為世界高速鐵路的領(lǐng)跑者.自2008年開通第一條時(shí)速350 km的京津城際高速鐵路以來，我國陸續(xù)建成世界上等級最高的高速鐵路——京滬高速鐵路，世界上首條高寒高速鐵路——哈大高速鐵路，世界上最長的高速鐵路——京廣高速鐵路(全長2 298 km)等.截至2015年底，中國已基本建成“四橫四縱”高速鐵路骨干網(wǎng)，高速鐵路營業(yè)里程達(dá)1.9萬km，居世界第一位，占世界高速鐵路總里程的60%以上.最近國家“十三五”規(guī)劃又指出：將加快完善高速鐵路網(wǎng)，至2020年高速鐵路營業(yè)里程將達(dá)到3萬km，覆蓋80%以上的大城市.中國高速鐵路已經(jīng)成為閃亮的國家名片，2015年我國分別與俄羅斯、印尼達(dá)成協(xié)議，合作修建莫斯科—喀山高速鐵路和雅加達(dá)—萬隆高速鐵路.可以預(yù)見，具有建設(shè)成本低、建設(shè)周期短、綜合優(yōu)勢明顯的中國高速鐵路，必將伴隨著“一帶一路”戰(zhàn)略走出國門，在世界范圍內(nèi)得到更為廣泛的應(yīng)用.

伴隨著世界高速鐵路的快速增長，高速列車試驗(yàn)速度也不斷攀升.2007年4月，法國TGV試驗(yàn)列車最高速度達(dá)到574.8 km/h，創(chuàng)下輪軌鐵路試驗(yàn)速度世界紀(jì)錄.2008年6月，我國CRH3型高速動車組在京津城際鐵路上跑出了394.3 km/h的最高試驗(yàn)速度；2010年9月，CRH380A型高速動車組在滬杭高速鐵路運(yùn)行試驗(yàn)中，將最高試驗(yàn)速度紀(jì)錄改寫為416.6 km/h；同年12月，CRH380A在京滬高速鐵路的試驗(yàn)速度達(dá)到486.1 km/h，刷新中國紀(jì)錄的同時(shí)，也成為世界鐵路運(yùn)營列車試驗(yàn)的第一速度.

1.2 重載鐵路發(fā)展現(xiàn)狀

重載貨運(yùn)是鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，對各國境內(nèi)及國際間的貨物流通、資源配置發(fā)揮著重要作用.在一些地域廣闊、礦藏豐富，煤炭、礦石等大宗貨物運(yùn)輸占較大比重的國家，如美國、南非、澳大利亞、加拿大、中國等，重載鐵路技術(shù)凸顯出巨大的優(yōu)勢.重載鐵路以其牽引重量大、運(yùn)輸效率高的特點(diǎn)越來越受到重視，近年來發(fā)展頗為迅速.

重載鐵路的發(fā)展始于20世紀(jì)50年代，到現(xiàn)今已具備龐大規(guī)模[5-7].美國是開展重載運(yùn)輸較早的國家，其重載線路里程約16萬km，列車由120～150節(jié)車輛組成，總重在1.4～1.6萬t，標(biāo)準(zhǔn)軸重32.5 t.南非重載線路集中在Richards Bay煤炭線和Sichen-Saldanha鐵礦石出口線，合計(jì)全長不足1 500 km，但貨物運(yùn)輸總量卻占整個(gè)鐵路網(wǎng)絡(luò)貨運(yùn)量的62%，長大編組列車的軸重達(dá)到了30 t.加拿大鐵路里程約5.7萬km，列車牽引質(zhì)量在1.3～1.6萬t，貨車軸重為33 t.澳大利亞擁有窄軌、寬軌等重載鐵路超過2.5萬km，列車平均軸重35 t，最大軸重高達(dá)40 t.在高速鐵路發(fā)達(dá)的國家，如德國和法國，近年來也相繼開行重載列車.此外，巴西、印度、瑞典等國家也擁有一定里程的重載線路.

我國擁有大秦線和朔黃線兩條已長期運(yùn)營的重載鐵路，近年來兩條線路上分別試驗(yàn)開行了3萬t級重載列車和30 t軸重重載列車[8-9].在重載鐵路新線建設(shè)方面，我國也取得了較大進(jìn)展，2014年批復(fù)新建蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運(yùn)通道，線路全長1 806 km，列車牽引質(zhì)量為1萬t；同年底，我國第一條設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為30 t軸重的山西中南部通道重載鐵路建成通車，線路長度1 260 km.我國鐵路重載運(yùn)輸提出的發(fā)展目標(biāo)及要求是：專用線按軸重30 t標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，既有線采用27 t軸重.目前，27 t軸重通用貨車、30 t軸重專用貨車已開始試運(yùn)行.

1.3 城市軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀

城市軌道交通具有運(yùn)量大、效率高、能耗低、集約化、乘坐方便、安全舒適等特點(diǎn)，是解決城市交通擁堵問題、實(shí)現(xiàn)城市空間布局調(diào)整及城市均衡發(fā)展的重要途徑[10-11].城市軌道交通類型繁多，按車輛類型、運(yùn)送范圍及技術(shù)參數(shù)等特征，可分為地鐵、輕軌、單軌、有軌電車、磁浮交通、自動導(dǎo)向軌道和市域快速軌道系統(tǒng).按照修建方式，主要分為地面線、高架線和地下線3種.

城市軌道交通的誕生已有150多年的歷史，但國際上大規(guī)模修建城市軌道交通系統(tǒng)始于20世紀(jì)70年代，紐約、倫敦、巴黎、東京、莫斯科等大城市早已建成發(fā)達(dá)的地鐵設(shè)施，目前世界上有50多個(gè)國家的150多座城市開通了地鐵，線路總長超過1萬km[12-13].我國城市軌道交通建設(shè)起步晚，但發(fā)展迅猛.中國城市軌道交通協(xié)會的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示:截止2015年底，我國開通運(yùn)營城市軌道交通的城市共計(jì)26座，運(yùn)營線路共計(jì)116條，線路總長為3 612 km；其中，地鐵2 658 km，占線路總長的73.6%；市域快軌412 km，占線路總長的11.4%；輕軌239 km，占線路總長的6.6%；有軌電車161 km，占線路總長的4.5%；單軌、磁浮和APM線共142 km，占線路總長的4%.

2015年底，我國上海和北京已開通運(yùn)營的軌道交通線路分別達(dá)到677 km和631 km，其中，兩者的地鐵運(yùn)營里程均超過500 km，位居世界前兩位.此外，我國有40多座城市正在進(jìn)行城市軌道交通規(guī)劃與建設(shè)，在建規(guī)模世界第一.國家“十三五”規(guī)劃還提出：完善優(yōu)化超大、特大城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)，加快300萬以上人口城市軌道交通成網(wǎng)，新增城市軌道交通運(yùn)營里程約3 000 km.預(yù)計(jì)到2020年，我國將有50余座城市開通運(yùn)營城市軌道交通，運(yùn)營里程超過6 000 km，這標(biāo)志著我國已經(jīng)進(jìn)入了城市軌道交通急速、全面發(fā)展的新時(shí)期.

1.4 磁懸浮交通發(fā)展現(xiàn)狀

磁懸浮列車與軌道之間無直接機(jī)械接觸,不受傳統(tǒng)輪軌系統(tǒng)粘著極限的限制，具有振動小、噪聲低、加速快、線路適應(yīng)性強(qiáng)等技術(shù)特點(diǎn).20世紀(jì)60年代以來，德、日、美、英、中、韓等國相繼開展磁浮列車技術(shù)研究，目前國際上已形成較成熟的常導(dǎo)電磁型和低溫超導(dǎo)磁懸浮交通技術(shù)體系[14-15].

德國Transrapid(TR)是最具代表性的高速常導(dǎo)磁浮列車系統(tǒng)，至今共研發(fā)了9代車型.2003年，采用TR08技術(shù)的上海高速磁浮示范線開通運(yùn)營，最高運(yùn)營速度430 km/h，是目前世界上唯一一條高速磁浮交通商業(yè)運(yùn)營線.日本經(jīng)過40余年的研究，共研制出7代低速常導(dǎo)磁浮列車[16]，2005年開通運(yùn)營8.9 km長TKL磁浮線，是世界上首條低速磁浮交通運(yùn)營線，列車最高時(shí)速100 km.20世紀(jì)80年代末，韓國開始低速常導(dǎo)磁浮列車技術(shù)研究，相繼推出兩代實(shí)用型磁浮列車[17]；2014年5月，韓國建成6.1 km長仁川國際機(jī)場磁浮線，今年2月正式投入商業(yè)運(yùn)營，列車最高時(shí)速110 km.20世紀(jì)80年代，我國西南交通大學(xué)、國防科技大學(xué)等在國內(nèi)率先開展了中低速磁浮列車研究，成功研制出4～5代車型.我國中低速磁浮交通已進(jìn)入應(yīng)用推廣階段，近年來分別在上海臨港、唐山機(jī)車廠和株洲機(jī)車廠建成中低速磁浮交通工程試驗(yàn)線.2015年底，國內(nèi)首條中低速磁懸浮交通商業(yè)線——全長18.5 km的長沙磁浮線建成并開始試運(yùn)行.我國北京也正在修建中低速磁浮線(S1線)，一期工程全長10.2 km，預(yù)計(jì)2016年底建成通車.

日本還致力于研發(fā)高速低溫超導(dǎo)磁浮列車，至今已開發(fā)6代低溫超導(dǎo)磁浮車，建成18.4 km長山梨試驗(yàn)線[18].2015年4月，日本L0系超導(dǎo)磁浮列車試驗(yàn)速度達(dá)到603 km/h，創(chuàng)造出地面交通速度新的世界紀(jì)錄.近年來，中國、德國、日本、巴西等還開展了高溫超導(dǎo)磁浮技術(shù)研究，高溫超導(dǎo)磁浮車輛可靜懸于軌道上方，懸浮間隙20～40 mm，是未來超高速真空管道運(yùn)輸?shù)暮蜻x懸浮制式.我國高溫超導(dǎo)磁浮技術(shù)研究處于國際領(lǐng)先，2000年西南交通大學(xué)研制成功世界首臺高溫超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)車[19]，2013年建成高溫超導(dǎo)磁懸浮測試環(huán)線.

2 軌道交通工程科技前沿與面臨的挑戰(zhàn)

2.1 高速鐵路工程科技前沿與挑戰(zhàn)

隨著我國高速鐵路運(yùn)營里程和運(yùn)營時(shí)間的增長，一些工程問題逐漸暴露出來，如車輪多邊形磨耗嚴(yán)重，部分路段軌道板出現(xiàn)裂紋、離縫以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)異常沉降等，有些問題已對高速行車安全形成隱患，迫切需要采取合理的防控措施.

要解決這些工程問題，面臨著艱巨的科學(xué)技術(shù)挑戰(zhàn)，至少包括高速動車組關(guān)鍵部件振動失效和疲勞損傷問題、高速條件下輪軌磨耗問題、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)動態(tài)性能演變及損傷問題等.另外，針對表現(xiàn)突出的典型工程問題，在研究確定合理的防控技術(shù)措施之后，需要盡快建立和完善中國高速鐵路運(yùn)營維護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和安全保障技術(shù)體系，從而全面提升我國高速鐵路設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營維護(hù)水平.

2.1.1 高速鐵路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)性能演化

我國高速鐵路沿線地質(zhì)、水文、氣候條件復(fù)雜，線路建設(shè)周期短，開通運(yùn)營時(shí)間短，養(yǎng)護(hù)維修經(jīng)驗(yàn)相對缺乏，運(yùn)營線上基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的劣化已進(jìn)入顯現(xiàn)期，部分路段結(jié)構(gòu)局部傷損嚴(yán)重，如不及時(shí)進(jìn)行控制，今后可能很難抑制其加速惡化態(tài)勢.

現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果表明，無砟軌道已出現(xiàn)諸多結(jié)構(gòu)性傷損與破壞(見圖1)，主要有軌道板、底座或支承層裂紋，砂漿充填層碎裂，道床板與支承層、軌道板與砂漿充填層之間粘結(jié)失效破壞，扣件彈條斷裂等.部件損傷和層間聯(lián)結(jié)失效降低了軌道的穩(wěn)定性和承載能力，而且雨水的侵入還將急劇增大裂紋尖端應(yīng)力水平，促進(jìn)混凝土材料的鈣溶蝕，從而加快了軌道結(jié)構(gòu)材料和部件的劣化，對軌道結(jié)構(gòu)服役性能和行車安全產(chǎn)生不可忽視的影響[20].

因此，當(dāng)前最緊迫的任務(wù)是建立和完善我國高速鐵路無砟軌道線路維修標(biāo)準(zhǔn).而合理確定相關(guān)管理規(guī)程及指標(biāo)限值，需要研究無砟軌道結(jié)構(gòu)疲勞載荷表征、結(jié)構(gòu)失效機(jī)理與演變規(guī)律等，從而在軌道結(jié)構(gòu)傷損評估與預(yù)防技術(shù)、運(yùn)用安全性評價(jià)指標(biāo)與方法等方面取得突破性進(jìn)展.

(a)道床板裂紋(b)層間離縫(c)砂漿充填層碎裂(d)底座裂縫

圖1 高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)傷損
Fig.1 Damages of high-speed railway track structures

路基、橋梁和隧道的變形與沉降會引起軌道結(jié)構(gòu)變形，并表現(xiàn)為軌面幾何不平順和結(jié)構(gòu)“動力型”不平順，進(jìn)而通過輪軌動力作用影響列車安全舒適運(yùn)行[21-24].圖2是中國鐵道科學(xué)研究院在京津城際高速鐵路武清段監(jiān)測得到的軌道沉降對比曲線.

圖2 京津城際鐵路武清段軌道沉降對比曲線Fig.2 Comparison of track settlements of Wuqing section on Beijing-Tianjin intercity railway

圖2的結(jié)果表明，2011年9月至2013年3月，該區(qū)間發(fā)生了19.6～27.5 mm的差異沉降，逼近扣件的最大調(diào)高量30.0 mm，最大絕對沉降量達(dá)206.5 mm.監(jiān)測結(jié)果還顯示，京津城際高速鐵路亦莊沉降區(qū)段相鄰橋墩的沉降差達(dá)到近20.0 mm，大大超出我國5.0 mm的限值標(biāo)準(zhǔn).可見，我國高速鐵路運(yùn)營線上個(gè)別路段的基礎(chǔ)沉降問題相當(dāng)嚴(yán)重，目前雖未出現(xiàn)行車安全問題，但基礎(chǔ)沉降仍會隨著時(shí)間的推移而增大，因此，研究基礎(chǔ)沉降的演變趨勢及其對行車性能的影響，合理確定相應(yīng)的維護(hù)和管理限值，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義.最近，筆者所在課題組就此問題進(jìn)行了初步探索，研究表明，僅從車輛運(yùn)行安全性及平穩(wěn)性指標(biāo)單方面來看，我國32 m標(biāo)準(zhǔn)簡支箱梁橋的相鄰橋墩沉降差限值可達(dá)23.6 mm[24]，至少說明暫行規(guī)范具有調(diào)整空間.

過大的結(jié)構(gòu)變形和基礎(chǔ)沉降增加了線路維修難度和維護(hù)工作量，而且降低旅客乘車舒適性，嚴(yán)重時(shí)危及行車安全，列車不得不降速或停止通行，這會造成惡劣的社會經(jīng)濟(jì)影響.在此方面我國前期研究未予足夠重視，當(dāng)前需要加強(qiáng)對高速鐵路基礎(chǔ)沉降的全面觀測，加快研究列車荷載、水、溫度等對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)變形與累積沉降的影響，弄清基礎(chǔ)沉降與軌面不平順的映射關(guān)系、基礎(chǔ)沉降與行車安全性和平穩(wěn)性的關(guān)系等，并確定變形和沉降控制指標(biāo)和管理限值.另一方面，我國中西部和沿海地區(qū)高速鐵路的速度等級不同，從行車安全性和乘車舒適性角度，研究確定不同速度等級高速鐵路的基礎(chǔ)沉降控制標(biāo)準(zhǔn)限值，也是一件有意義的科學(xué)任務(wù).

此外，鋼軌的波浪形磨耗、剝離原因相當(dāng)復(fù)雜，對高速列車行車安全危害大，是困擾鐵路運(yùn)輸?shù)氖澜缧噪y題.研究鋼軌波浪形磨耗、接觸疲勞損傷機(jī)理及其控制技術(shù)措施(如鋼軌打磨、換軌周期等)，仍具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，這其中針對不同線路條件的高速鐵路鋼軌打磨標(biāo)準(zhǔn)值得深入研究.

2.1.2 高速鐵路運(yùn)營維護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系

我國高速鐵路運(yùn)營時(shí)間短，尚未形成完整的運(yùn)營維護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系.運(yùn)營維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)對任何國家的高速鐵路安全運(yùn)營均至關(guān)重要，尤其是對于擁有如此大規(guī)模高速鐵路的中國來說更顯重要，是實(shí)現(xiàn)高速鐵路安全穩(wěn)定運(yùn)營的根本保障.當(dāng)前我們面臨的挑戰(zhàn)是盡快建立一套屬于中國高速鐵路的運(yùn)營維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系.

高速鐵路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)運(yùn)營維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系包括諸多方面的內(nèi)容，例如：針對車輪不圓和多邊形磨耗的鏇輪標(biāo)準(zhǔn)、軌道幾何不平順安全維護(hù)控制限值、鋼軌波浪形磨耗打磨深度閾值、鋼軌焊縫不平順安全限值、鋼軌表面剝離限值、軌道結(jié)構(gòu)層間離縫維護(hù)準(zhǔn)則等等，而這些限值(標(biāo)準(zhǔn))的確定都離不開大量的基礎(chǔ)研究與實(shí)踐積累，特別是基于高速列車-軌道-橋梁耦合系統(tǒng)動力學(xué)的分析研究工作[25-29]，任重道遠(yuǎn)，需要今后一段時(shí)間內(nèi)加以重點(diǎn)研究.

2.1.3 高速鐵路環(huán)境保護(hù)技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速鐵路面臨的環(huán)境保護(hù)問題愈發(fā)嚴(yán)峻，主要包括噪聲、環(huán)境振動和電磁輻射.其中，高速鐵路噪聲問題尤為突出，而現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明，高速鐵路引起的地面振動問題并不突出[30-31].我國高速動車組的運(yùn)行平穩(wěn)性和乘坐舒適性明顯優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，即使列車速度由250 km/h提高到350 km/h，其運(yùn)行平穩(wěn)性變化甚小[32]，但高速鐵路噪聲水平隨速度的增加而迅速上升，且降噪難度大、成本高，是公認(rèn)的國際性難題.事實(shí)上，國際上系統(tǒng)開展鐵路噪聲研究已有50余年的歷史，在理論模型、預(yù)測方法和控制技術(shù)方面均取得不少研究成果[33-43]，但綜合使用多種技術(shù)措施后的降噪效果仍不能很好滿足越來越嚴(yán)格的工程應(yīng)用需求，有時(shí)還不得不降低敏感路段列車通行速度.

高速鐵路噪聲中空氣動力噪聲和輪軌噪聲占主導(dǎo)作用.國內(nèi)外研究表明[33]，鐵路輪軌滾動噪聲的聲功率大約以速度v的3次方增長，相應(yīng)的聲壓級以30lgv增長；而氣動噪聲的聲功率增速更快，甚至呈速度的6～8次方增長(見圖3[33]).圖4進(jìn)一步給出了不同列車運(yùn)行速度(200～350 km/h)下車外噪聲頻譜的變化情況[33].通常認(rèn)為，當(dāng)列車速度低于300 km/h時(shí)，輪軌噪聲在高速鐵路總噪聲中占主導(dǎo)地位，因此，了解輪軌高頻振動特性及其輻射機(jī)理，從聲源上降低輪軌噪聲是十分重要的.目前更多的工作是圍繞車輞和輻板形狀、結(jié)構(gòu)與材料以及輪軌型面等方面進(jìn)行降噪設(shè)計(jì)，今后應(yīng)該全面地考慮輪軌粗糙度、鋼軌短波不平順、動態(tài)輪軌接觸以及車線耦合作用等對輪軌噪聲的綜合影響，從系統(tǒng)工程的角度探尋輪軌降噪新方法和新技術(shù).

圖3還表明，當(dāng)速度超過350 km/h之后，高速列車的氣動噪聲將超過輪軌噪聲，在高速鐵路總噪聲中起主導(dǎo)作用.因此，今后若要進(jìn)一步提高高速列車的運(yùn)營速度，突破350 km/h甚至400 km/h，列車降噪將面臨巨大的挑戰(zhàn).最近，Thompson[33]在高速列車氣動噪聲研究述評文章中，詳細(xì)回顧了國外的最新研究進(jìn)展，指出了高速列車氣動噪聲理論分析、數(shù)值預(yù)測和試驗(yàn)研究的若干方向，很有參考價(jià)值.總而言之，盡管國內(nèi)外已開展了大量的高速列車氣動噪聲研究，但對更高速度的運(yùn)營目標(biāo)而言，如何能夠大幅度降低急速增長的氣動噪聲，將面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn).

圖3 高速鐵路(距線路中心25 m處)噪聲測試結(jié)果Fig.3 Measured noise results at 25m from high-speed railway track centerline

圖4 不同運(yùn)行速度條件下高速鐵路噪聲譜Fig.4 Spectra of noise at 25m from high-speed railway track centerline under different train speeds

另一方面，國際上對弓網(wǎng)氣動噪聲的研究不多，近年來逐漸得到重視，未來會有較大的技術(shù)改善空間.弓網(wǎng)噪聲中的氣動噪聲、火花噪聲和滑動噪聲與弓網(wǎng)材料、弓頭外形和弓網(wǎng)壓力等直接相關(guān)，還受到車輛振動的影響，其機(jī)理和降噪技術(shù)研究涉及空氣動力學(xué)、摩擦學(xué)、電磁學(xué)等多個(gè)學(xué)科，是有挑戰(zhàn)意義的研究方向.此外，在高速鐵路主動、被動降噪方面，聲屏障、吸音板、橡膠減振墊等措施的降噪率和可靠性并不令人滿意，還有提升空間，例如，礦棉材料的插板式聲屏障容易出現(xiàn)滑脫和腐化，使用一段時(shí)間后的降噪效果不理想，探索高速鐵路降噪新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝仍大有可為.

過大的電磁輻射對人體健康有影響，也會對日常生活中的電視、無線電廣播等設(shè)施產(chǎn)生影響，是近年來公眾關(guān)注的熱門話題.高速列車從27.5 kV的接觸網(wǎng)上獲取電能以驅(qū)動列車行進(jìn)，在弓網(wǎng)接觸部位會有電弧以及局部放電產(chǎn)生，會對周圍環(huán)境輻射高頻電磁波[44-45].國內(nèi)外現(xiàn)場測試結(jié)果表明，高速動車組電磁輻射各項(xiàng)指標(biāo)均小于國際權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)限值.但為了消除公眾的疑慮，我國仍需進(jìn)一步研究高速鐵路電磁輻射評估和干擾防護(hù)技術(shù)，盡早形成完整、完善的動車組電磁環(huán)境設(shè)計(jì)與應(yīng)用評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系.

2.1.4 高速鐵路運(yùn)營安全保障技術(shù)體系

安全問題永遠(yuǎn)是高速鐵路的首要話題，必須予以足夠的關(guān)注.特別是7.23事故以來，鐵路安全問題更是得到國內(nèi)外廣泛關(guān)注[46]，我國應(yīng)當(dāng)逐步建立與完善針對各種地域與復(fù)雜環(huán)境條件下的中國高速鐵路安全預(yù)警與保障技術(shù)體系，這是擺在我們面前的一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù).

高速鐵路的安全管理問題應(yīng)從三方面進(jìn)行研究，分別為施工管理、運(yùn)營管理以及災(zāi)害預(yù)警.我國已積累了豐富的高速鐵路建設(shè)與施工經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)前需要完善適合我國國情、綜合考慮質(zhì)量和成本的高速鐵路安全管理體系.但是，我國在高速鐵路運(yùn)營管理和災(zāi)害預(yù)警方面落后于施工管理，這也符合世界各國高速鐵路發(fā)展的基本規(guī)律，當(dāng)前應(yīng)及時(shí)總結(jié)我國高速鐵路運(yùn)營實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，大力支持相關(guān)基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究.例如，高速鐵路通信信號管理及指揮調(diào)度是決定高速鐵路運(yùn)行安全的關(guān)鍵因素，為了保證高速鐵路運(yùn)營安全，應(yīng)杜絕人為因素導(dǎo)致的安全問題.從本質(zhì)上提高通信信號和指揮調(diào)度系統(tǒng)的技術(shù)冗余性、容錯性以及智能化水平，是今后需要重點(diǎn)關(guān)注的方向.

地震、強(qiáng)風(fēng)、雷電、泥石流等突發(fā)性自然災(zāi)害都會對高速列車運(yùn)行安全性產(chǎn)生極大的影響，應(yīng)當(dāng)依靠現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)避免或最大限度地減少人員傷亡事故的發(fā)生.日本等發(fā)達(dá)國家經(jīng)過多年的實(shí)踐研究，已經(jīng)針對相關(guān)災(zāi)害形成了預(yù)警系統(tǒng)[47-48].我國高速鐵路發(fā)展時(shí)間尚短，對這些災(zāi)害的預(yù)警機(jī)制和技術(shù)研究不多，還未引起足夠重視，而對于災(zāi)害形勢嚴(yán)峻、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大的中國高速鐵路，建立完備可靠的監(jiān)測與預(yù)警、應(yīng)急處理與救援、恢復(fù)與重建的高速鐵路應(yīng)急安全保障系統(tǒng)，是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的系統(tǒng)工程.

2.2 重載鐵路科技前沿與挑戰(zhàn)

長編組、大軸重重載列車在提高鐵路運(yùn)能的同時(shí)，對機(jī)車車輛和軌道結(jié)構(gòu)的安全服役帶來了極為嚴(yán)峻的考驗(yàn).由于軸重提高帶來的輪軌磨耗和疲勞傷損問題，軌道結(jié)構(gòu)和線路狀態(tài)惡化問題，以及牽引重量增大導(dǎo)致的斷鉤事故和列車縱向沖動等，嚴(yán)重影響到重載運(yùn)輸安全與效率，是世界重載鐵路發(fā)達(dá)國家普遍面臨的工程難題[6-7].

應(yīng)該說，我國重載鐵路技術(shù)與世界先進(jìn)水平仍有一定差距，而我國重載鐵路又具有“速、密、重”并舉的中國特色，在牽引重量、運(yùn)輸密度及行車速度上均逼近或超過國外記錄.目前我國基本掌握軸重30 t和牽引重量3萬t重載運(yùn)輸成套技術(shù)，處于全面趕超世界領(lǐng)先水平的關(guān)鍵時(shí)期.因此，我國重載鐵路的進(jìn)一步發(fā)展，需要重點(diǎn)突破一些長期困擾世界重載鐵路運(yùn)輸發(fā)展的瓶頸技術(shù).

2.2.1 重載鐵路輪軌磨耗問題

輪軌磨耗和疲勞傷損是重載鐵路運(yùn)輸?shù)耐怀鲭y題，它嚴(yán)重影響車輛及軌道結(jié)構(gòu)使用壽命，并對列車運(yùn)行安全造成影響.圖5是我國朔黃鐵路某曲線段鋼軌側(cè)磨和損傷照片.

(a)外軌側(cè)磨(b)內(nèi)軌剝離掉塊

圖5 重載鐵路曲線鋼軌側(cè)磨和剝離掉塊
Fig.5 Wear and desquamate of rails on heavy haul railway curve

現(xiàn)場測試分析表明，朔黃鐵路小半徑曲線外側(cè)鋼軌的側(cè)磨十分嚴(yán)重，嚴(yán)重地段側(cè)磨量常常接近20 mm，內(nèi)側(cè)鋼軌易于出現(xiàn)魚鱗狀剝落掉塊.要預(yù)防這些問題的出現(xiàn)或減緩其惡化發(fā)展，首先需要解決復(fù)雜的重載輪軌關(guān)系問題.例如，軸重大幅提升以后，輪軌接觸幾何狀態(tài)發(fā)生了顯著的變化，輪軌多點(diǎn)接觸和共形接觸不可避免[49-52]，如何處理和應(yīng)對這種復(fù)雜接觸狀態(tài)對輪軌作用、輪軌磨耗與傷損的不利影響，是對高負(fù)荷作用下輪軌接觸關(guān)系與合理匹配問題提出的基礎(chǔ)性研究挑戰(zhàn).

鋼軌及車輪的磨耗與輪軌型面、輪軌表面硬度、輪軌接觸狀態(tài)、軌道結(jié)構(gòu)、線路參數(shù)等眾多因素有關(guān).因此，簡單地處理輪軌關(guān)系是不夠的，應(yīng)從重載車輛-軌道相互作用耦合系統(tǒng)的角度出發(fā)，構(gòu)建綜合考慮輪軌動力學(xué)、輪軌接觸力學(xué)、輪軌材料、輪軌摩擦及傷損模式等主要方面的輪軌相互作用整體系統(tǒng)，用系統(tǒng)論的方法研究輪軌作用行為[25].采用這種系統(tǒng)論的方法，探討大軸重條件下輪軌型面的適應(yīng)性及其改進(jìn)的可行性，提出減輕重載輪軌相互作用、降低磨耗及損傷、提高輪軌使用壽命的新型輪軌匹配技術(shù)，是非常有意義的研究工作.

鋼軌打磨是國際上延長重載鋼軌使用壽命的通用做法，國內(nèi)外已有較多應(yīng)用，但怎么打磨、打磨深度多少、打磨成何種形狀等,至今并沒有一套成熟的理論和方法.圖6是基于輪軌動態(tài)相互作用分析得到的朔黃重載鐵路小半徑曲線段鋼軌的非對稱型面預(yù)打磨方案實(shí)例.應(yīng)用實(shí)踐證明其實(shí)際減磨效果良好[6，53]，為延長重載鐵路曲線段鋼軌使用壽命提供了新思路.可見，綜合運(yùn)用輪軌接觸理論和輪軌系統(tǒng)動力學(xué)理論，研究適合于我國重載鐵路運(yùn)營條件的鋼軌打磨技術(shù)，從而逐步建立我國重載鋼軌打磨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，是今后需要重點(diǎn)關(guān)注的研究方向.

(a) 外側(cè)鋼軌型面打磨方案

(b) 內(nèi)側(cè)鋼軌型面打磨方案圖6 重載鐵路小半徑曲線鋼軌非對稱打磨型面的設(shè)計(jì)Fig.6 Design of asymmetric profiles for rail grinding on small radius curves of heavy haul railway

2.2.2 長大重載列車縱向沖動問題

牽引和制動是重載鐵路技術(shù)革新過程中所面臨的兩個(gè)重大科技難題，其中的一個(gè)關(guān)鍵問題是要解決列車縱向沖動問題.重載列車鮮明的特點(diǎn)在于“重”和“長”，目前我國已成功運(yùn)行總重達(dá)3萬t、總長約4 km的重載列車.巨大的重量、幾千米的列車長度使重載列車在牽引、運(yùn)行及制動過程中不可避免地產(chǎn)生強(qiáng)烈的縱向沖擊行為，巨大的車間作用力勢必對列車結(jié)構(gòu)可靠性和列車運(yùn)行安全性造成嚴(yán)重威脅[54-56].因此，解決好長大重載列車的縱向沖擊問題，對我國重載鐵路發(fā)展至關(guān)重要.

由于重載列車編組形式的多樣性和線路條件的復(fù)雜性等，多種因素耦合作用下長大列車的縱向沖擊行為十分復(fù)雜.其中，長大坡道、曲線段的長大列車縱向沖動尤為復(fù)雜，對列車制動特性、車鉤緩沖器特性以及司機(jī)操縱方式等提出了很高的要求，稍有不慎，就有可能導(dǎo)致斷鉤等重大安全事故.面臨的主要科學(xué)挑戰(zhàn)有：不同列車編組、不同車輛配置、不同運(yùn)行工況及不同線路條件下組成列車的車輛間的縱向沖擊行為和作用機(jī)理，以及鉤緩系統(tǒng)特性、空氣制動波傳遞特性以及列車操縱形式等對列車縱向沖擊的影響規(guī)律等[57-63].同樣，為解決好長大列車縱向沖動問題，在長大列車制動技術(shù)、車間聯(lián)接技術(shù)、列車操縱控制技術(shù)等方面均需要加大研究深度，從而為長大重載列車的安全運(yùn)行保駕護(hù)航.

2.2.3 重載鐵路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)損傷問題

重載鐵路因其運(yùn)量大、軸重大，嚴(yán)重加劇了軌道結(jié)構(gòu)的傷損，對軌道結(jié)構(gòu)提出了更為苛刻的要求.大軸重重載鐵路軌道主要存在如下問題：鋼軌的疲勞核傷、焊接接頭傷損、彈條斷裂、軌枕環(huán)裂、縱裂、道床板結(jié)及翻漿嚴(yán)重等.圖7給出了幾種典型的重載軌道結(jié)構(gòu)劣化與破損現(xiàn)象，這些問題都會影響軌道結(jié)構(gòu)的服役性能，并最終威脅重載列車運(yùn)行安全.發(fā)展輪軌低動力作用技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施強(qiáng)化技術(shù)，是發(fā)展大軸重重載鐵路運(yùn)輸需要面對的挑戰(zhàn).

目前，國內(nèi)外重載鐵路線路結(jié)構(gòu)強(qiáng)化主要集中在軌道結(jié)構(gòu)部件和橋隧結(jié)構(gòu)上[56,64-68]，如研發(fā)軌下

(a)軌枕和扣件折損(b)枕下膠墊壓潰(c)道床臟污(d)道床翻漿冒泥

圖7 重載鐵路軌道結(jié)構(gòu)劣化
Fig.7 Degradation of heavy haul railway track structure

膠墊以及道砟墊、新型軌枕和扣件等，但對重載鐵路道床和路基強(qiáng)化技術(shù)研究相對較少.實(shí)際上，重載鐵路運(yùn)營實(shí)踐表明，道床或路基病害是造成線路結(jié)構(gòu)變形和破損的根本原因之一.因此，重載鐵路發(fā)展需要在道床和路基狀態(tài)檢測、評估與維護(hù)方面取得更大的進(jìn)展，而重載鐵路有砟道床的散粒體特性、隱蔽路基土工物特性，加大了這項(xiàng)研究工作的難度與挑戰(zhàn)性.

另一方面，單獨(dú)對重載鐵路軌道結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行優(yōu)化，有時(shí)并不能取得理想的效果，因?yàn)槟硞€(gè)部件的局部強(qiáng)化可能引發(fā)出其它部件或系統(tǒng)的新問題.因此，從車輛、軌道、路基或橋梁、隧道整體系統(tǒng)的層面上進(jìn)行優(yōu)化和匹配，提出重載鐵路線路結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新理論和新方法，實(shí)現(xiàn)重載列車和軌道性能的匹配設(shè)計(jì)，是重載鐵路技術(shù)研究的新趨勢.

2.3 城市軌道交通科技前沿與挑戰(zhàn)

我國城市軌道交通運(yùn)營規(guī)模和在建規(guī)模均十分龐大，正在從以建設(shè)為主向“建養(yǎng)”并重轉(zhuǎn)化，軌道交通施工安全問題和運(yùn)營安全問題時(shí)有顯現(xiàn)，安全事故較為頻繁發(fā)生.例如，我國多個(gè)城市軌道交通施工中遇到過塌陷、滲水、爆炸、火災(zāi)等事故，地鐵運(yùn)營線上出現(xiàn)了列車追尾、供電系統(tǒng)跳閘斷電、信號錯誤、火災(zāi)等事故.這些事故的發(fā)生說明我國城市軌道交通發(fā)展還面臨著諸多的工程技術(shù)難題.

2.3.1 復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下地鐵的施工安全

城市軌道交通建設(shè)兼具隧道工程、市政工程、公路工程等施工特點(diǎn)，同時(shí)又存在體量大、工期緊、工程地質(zhì)條件復(fù)雜、周邊環(huán)境復(fù)雜、工藝工法多樣、質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)高等特殊性，因此，施工建設(shè)過程中的安全問題顯得尤為重要.

城市軌道交通多為地下工程，我國幅員遼闊，各地的大地構(gòu)造、地形地貌、水文氣象等基礎(chǔ)條件不同，地質(zhì)現(xiàn)象眾多，導(dǎo)致各地城軌施工的地質(zhì)條件具有明顯的復(fù)雜性和差異性，且伴隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，留給城軌交通的修建空間正不斷壓縮，大深度、急曲線、復(fù)雜立交、多重交叉等困難情況不斷涌現(xiàn)[69-71].這對城市軌道交通的施工工法、施工裝備、施工狀態(tài)監(jiān)測與控制等提出了巨大挑戰(zhàn).為了避免施工坍塌、沼氣釋放、滲水等現(xiàn)象的發(fā)生，保障施工安全，需要明確掌握當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)特征及周邊環(huán)境特征，針對不同的施工條件合理選擇施工工法，深化施工過程中相關(guān)力學(xué)理論研究，包括散體力學(xué)、流固耦合理論等，并結(jié)合實(shí)際情況不斷改進(jìn)、完善現(xiàn)有的施工技術(shù)設(shè)備及施工力學(xué)理論.

另外，大城市建設(shè)密度普遍較高，城市軌道交通的施工環(huán)境越來越苛刻，建設(shè)過程中不可避免地出現(xiàn)近接既有鐵路、下穿站場、毗鄰古建筑等情況.近接施工面臨著復(fù)雜的工程挑戰(zhàn)，例如，如何在抵御既有結(jié)構(gòu)影響(如鐵路行車荷載、貨車動力作用等)的前提下，減小對既有結(jié)構(gòu)本身的干擾，防止既有結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜、變形、破損等[72-74].又如，為保護(hù)近接結(jié)構(gòu)不受影響，城市軌道交通工程對施工變形控制提出了極為嚴(yán)苛的要求，尤其是下穿高速鐵路線時(shí)，需要同時(shí)滿足無砟軌道的變形要求和高速列車的舒適性要求，常常面臨著毫米級的變形控制技術(shù).因此，明確近接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和要求，建立合理、細(xì)致的施工力學(xué)模型，提出有針對性的施工變形控制技術(shù)及其指標(biāo)限值，對保護(hù)城市軌道交通施工近接結(jié)構(gòu)十分重要，也是頗具科學(xué)性的基礎(chǔ)研究工作.

2.3.2 地下結(jié)構(gòu)服役性能劣化

城市軌道交通地下結(jié)構(gòu)的變形、沉降和傷損，短期內(nèi)影響列車運(yùn)行平穩(wěn)性，長期發(fā)展就有可能產(chǎn)生大的結(jié)構(gòu)病變，誘發(fā)重大工程災(zāi)害，引發(fā)重大安全事故.特別是近年來我國城市軌道交通建設(shè)快，開通運(yùn)營的新線多，地下結(jié)構(gòu)的安全服役面臨考驗(yàn)，其安全運(yùn)營與維護(hù)面臨巨大挑戰(zhàn).

受土層差異、臨近建筑施工加卸載、地基水土流失等因素的影響，城市軌道交通在服役期間受到長期線路變形的困擾[75-77].例如，上海地鐵1、2號線運(yùn)營不久后結(jié)構(gòu)即發(fā)生了大范圍的沉降，且沉降一直在持續(xù)發(fā)展；又如，自2006年6月至2013年6月，南京地鐵1號線西延線某區(qū)段最大累積沉降差高達(dá)240 mm(見圖8)，因而不得不對地基進(jìn)行十分困難的加固處理.今后，我國長三角地區(qū)投入運(yùn)營的地鐵線路越來越多，地鐵隧道的長期沉降問題將日益突出.隧道結(jié)構(gòu)過大的不均勻沉降會導(dǎo)致軌道不平順超標(biāo)，輪軌動力作用加劇，影響旅客乘車舒適性，甚至危及行車安全；而且，運(yùn)營地鐵隧道天窗時(shí)間短、維修空間小，在運(yùn)營期間進(jìn)行沉降治理極為困難.可見，為確保地鐵運(yùn)營安全，加強(qiáng)隧道結(jié)構(gòu)變形與沉降的檢測，掌握地鐵線路狀態(tài)演變機(jī)制和規(guī)律，確定合理的控制指標(biāo)限值，研發(fā)相應(yīng)的修復(fù)與控制技術(shù)，是非常緊迫的重要任務(wù).

圖8 南京地鐵1號線西延線上行線累計(jì)沉降變化曲線Fig.8 Accumulative settlement curves of west extension line of Nanjing metro line 1

地下結(jié)構(gòu)服役期內(nèi)，混凝土隧道普遍存在結(jié)構(gòu)性能劣化現(xiàn)象，主要病害有結(jié)構(gòu)開裂、水滲漏和結(jié)構(gòu)腐蝕劣化等，如圖9所示.這些問題在國內(nèi)外老舊線和新開通地鐵線上都曾出現(xiàn)過，而且已見一些關(guān)于腐蝕開裂原因及改進(jìn)技術(shù)方面的探索研究[78-80].我國由于地鐵大規(guī)模建設(shè)較晚，運(yùn)營時(shí)間較短，對此問題還不夠重視，因此，加強(qiáng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)全壽命周期設(shè)計(jì)與管理，前瞻性地開展地鐵隧道抗老化技術(shù)和修復(fù)技術(shù)研究，對我國地鐵安全健康服役十分重要.

地下結(jié)構(gòu)劣化除了會引起地鐵運(yùn)營安全、服役壽命問題之外，根據(jù)美國土木工程協(xié)會提出的五倍定律，如果維修不及時(shí)，服役期土木結(jié)構(gòu)的維修費(fèi)用將以其建造費(fèi)的5倍級數(shù)增長，因此預(yù)防控制很重要.解決城市軌道交通結(jié)構(gòu)服役問題的關(guān)鍵科學(xué)問題和技術(shù)突破點(diǎn)在于，要明確結(jié)構(gòu)性能的演化機(jī)制，開發(fā)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)識別與評估技術(shù)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形的快速修復(fù)及控制.

(a)邊墻裂縫及滲漏(b)環(huán)向貫穿裂縫(c)頂部縱向裂縫(d)道床裂縫及滲漏

圖9 地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害實(shí)例
Fig.9 Examples of structure damages in a metro tunnel

2.3.3 城市軌道交通環(huán)境振動與噪聲控制

隨著人們環(huán)保意識的日益增強(qiáng)，對城市軌道交通引起的環(huán)境振動和噪聲的重視程度也越來越高，高要求的減振降噪成為城市軌道交通發(fā)展面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn).以北京地鐵為例，高峰時(shí)段內(nèi)同時(shí)有490列編組車在地下運(yùn)行，再疊加日益增加的路面交通量，導(dǎo)致市區(qū)距離行車道100 m以內(nèi)區(qū)域的環(huán)境振動水平在短期內(nèi)提高了近20 dB，對臨近人員的工作生活、毗鄰研究機(jī)構(gòu)精密儀器的正常使用和附近歷史文物古建筑的保護(hù)產(chǎn)生不良影響[81].

城市軌道交通引起的振動噪聲與諸多因素有關(guān)，如車輛狀況、行車速度、線路及軌道條件、鋪設(shè)方式、地質(zhì)條件、敏感目標(biāo)的類型及其與線路的距離等[82-84].因此，其減振降噪應(yīng)該從系統(tǒng)的角度綜合整治.但近年來的軌道交通工程設(shè)計(jì)中，往往一旦涉及振動噪聲問題，就在“軌道減振”上做文章，使減振軌道的鋪設(shè)比例逐年上升.然而，減振軌道并非萬能，有時(shí)反而會引起新的問題，比如導(dǎo)致鋼軌出現(xiàn)異常波浪形磨耗.即便是減振性能較好的鋼彈簧浮置板軌道，對于衰減緩慢、傳播距離遠(yuǎn)、對建筑和人體影響較大的地鐵低頻振動的減弱效果也并不理想[85-86]，想要擴(kuò)大其隔振頻帶，提高減振效率，不能一味地增厚浮置板，而需要在掌握其動力特性的基礎(chǔ)上，針對不同的使用環(huán)境，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).城市軌道交通減振降噪宜從源頭入手，針對具體場合與應(yīng)用要求，遵循以下技術(shù)路線開展系統(tǒng)研究：掌握軌道交通的振源特性和傳播途徑及規(guī)律，采用合理的振動噪聲預(yù)測理論與方法，結(jié)合必要的現(xiàn)場試驗(yàn)，發(fā)展高效的減振降噪技術(shù).

此外，一些新型軌道交通如跨座式單軌交通、空中懸掛式軌道交通和直線電機(jī)軌道交通等，雖然它們引起的環(huán)境振動和噪聲要小于傳統(tǒng)輪軌交通，但也應(yīng)積極開展各自有針對性的減振降噪技術(shù)研究，最大限度地發(fā)揮它們的優(yōu)越性.

2.3.4 城市軌道交通通信信號可靠性

盡管軌道交通的安全性和可靠性要遠(yuǎn)高于其它城市交通方式，但近年來各城市軌道交通系統(tǒng)中因通信信號問題而引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生.例如，2011年9月27日，上海地鐵10號線因信號設(shè)備故障，采用人工調(diào)度的方式，導(dǎo)致隧道內(nèi)列車追尾；2011年11月，深圳地鐵多次出現(xiàn)列車緊急制動(停運(yùn))事件.可見，通信信號系統(tǒng)作為列車運(yùn)行控制的核心裝備，其安全性和可靠性與城市軌道交通運(yùn)行安全息息相關(guān)，而目前我國城市軌道交通已有相當(dāng)規(guī)模的運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)，其運(yùn)行控制更顯重要，也更加復(fù)雜.因此，發(fā)展高安全、高可靠的通信信號系統(tǒng)，是擺在我們面前的重要任務(wù)[87-89].

我國軌道交通信號系統(tǒng)的研究、開發(fā)起步晚，前期工程建設(shè)中大量使用了國外核心裝備.近年來，隨著我國城市軌道交通技術(shù)的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)自主開發(fā)的城市軌道交通信號系統(tǒng)開始得到應(yīng)用，但在信號系統(tǒng)的互聯(lián)互通、自動化、全天候、全生命周期可靠性等方面，全面實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破還相當(dāng)艱巨，也是我國城市軌道交通發(fā)展中面臨的一項(xiàng)科技挑戰(zhàn).

2.4 磁懸浮交通科技前沿與挑戰(zhàn)

目前常導(dǎo)磁浮交通的工程應(yīng)用規(guī)模很小，其推廣應(yīng)用不僅受到不兼容輪軌網(wǎng)絡(luò)的制約，而且需要持續(xù)創(chuàng)新來提高技術(shù)成熟度，降低系統(tǒng)建造和運(yùn)營成本.在超導(dǎo)磁浮交通方面，日本低溫超導(dǎo)方案尚未在其他國家得到應(yīng)用，而高溫超導(dǎo)磁浮交通技術(shù)還缺乏實(shí)質(zhì)性的研究進(jìn)展，今后需要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論和技術(shù)應(yīng)用研究.

磁浮交通相較于輪軌交通具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，比較適合于超高速(500 km/h以上)長途客運(yùn)，也符合綠色城市軌道交通的發(fā)展趨勢，我國可將其作為一種戰(zhàn)略性、前沿性產(chǎn)業(yè)進(jìn)行長遠(yuǎn)規(guī)劃，持續(xù)推進(jìn)磁浮交通技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展.

2.4.1 常導(dǎo)磁浮車輛的懸浮穩(wěn)定性及車軌耦合共振

常導(dǎo)磁浮列車通過主動控制電磁鐵電流動態(tài)維持10 mm左右的懸浮間隙，但電磁懸浮本質(zhì)上是不穩(wěn)定的，當(dāng)車輛、軌道梁、懸浮控制系統(tǒng)的動力學(xué)參數(shù)匹配不合理時(shí)，容易誘發(fā)車軌耦合共振.例如，日本HSST低速磁浮車曾發(fā)生過強(qiáng)烈的車軌耦合共振而導(dǎo)致磁浮列車運(yùn)行試驗(yàn)失敗[90-91].上海高速磁浮線也曾發(fā)生磁浮車輛起浮或下落時(shí)車軌之間強(qiáng)烈共振，其原因是上海高速磁浮車較德國原型車在結(jié)構(gòu)上略有改變，導(dǎo)致車輛懸浮穩(wěn)定性變差，后來通過調(diào)整懸浮控制器參數(shù)使問題得以解決.

磁浮車軌耦合共振主要發(fā)生在車輛靜懸于軌道梁或低速通過道岔及維修基地鋼梁時(shí)，工程上通過提高軌道梁剛度或阻尼緩解其振動響應(yīng)，一般不對懸浮控制系統(tǒng)、車輛轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，這增加了磁浮線路建造成本，本質(zhì)上并沒有改善磁浮車輛適應(yīng)不同線路結(jié)構(gòu)的能力[91-96].顯然，常導(dǎo)磁浮交通車軌耦合共振問題是其推廣應(yīng)用的痛點(diǎn)，日本、德國、韓國和中國雖有多年的研究，但目前仍是常導(dǎo)磁浮交通發(fā)展面臨的首要技術(shù)難題.其技術(shù)突破點(diǎn)在于：充分考慮車輛走行部和軌道梁的動態(tài)相互作用，探尋可適應(yīng)不同線路結(jié)構(gòu)的電磁懸浮控制技術(shù)，從根本上提高懸浮控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性.此外，常導(dǎo)磁浮車輛走行部和軌道上部結(jié)構(gòu)是車軌耦合共振的物理界面，至今國內(nèi)外同類車輛均采用了相似的結(jié)構(gòu)形式，十余年來甚少變化，對其開展結(jié)構(gòu)優(yōu)化與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，用以提高轉(zhuǎn)向架機(jī)械解耦能力和軌道結(jié)構(gòu)的整體性，避免車軌系統(tǒng)發(fā)生共振，也是常導(dǎo)磁浮交通技術(shù)發(fā)展的方向之一.

2.4.2 低振動長壽命磁浮道岔技術(shù)

常導(dǎo)磁浮列車環(huán)抱軌道運(yùn)行，從結(jié)構(gòu)上避免了列車脫軌，但對磁浮道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了難題.常導(dǎo)磁浮道岔采用了鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)梁或分段鉸接式鋼梁，一方面要求道岔轉(zhuǎn)轍靈活，這就要求梁的橫向剛度小，另一方面要求列車平穩(wěn)過岔，勢必要求其豎、橫向剛度越大越好，這兩者之間的矛盾導(dǎo)致道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(包括橫向推進(jìn)及定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等)困難.圖10是上海高速磁浮線的五跨鋼結(jié)構(gòu)道岔梁結(jié)構(gòu)圖.由圖10可見，磁浮道岔完全不同于傳統(tǒng)鐵路道岔，由于鋼結(jié)構(gòu)梁阻尼小、中低頻模態(tài)豐富等因素，磁浮車輛在岔區(qū)靜懸失穩(wěn)、低速過岔耦合共振問題在工程中并未得到徹底解決[97-101].

圖10 上海高速磁浮線五跨連續(xù)梁道岔Fig.10 Turnout with 5-span continuous beam on Shanghai high-speed maglev line

圖11是高速磁浮車輛在道岔梁第三跨跨中起浮、靜懸、落車過程中的跨中振動加速度響應(yīng)測試結(jié)果[99]，豎向最大振動加速度高達(dá)16.8 m/s2.如此劇烈的車岔耦合振動不僅危及行車安全，還會導(dǎo)致道岔梁動應(yīng)力(應(yīng)變)過大，降低道岔疲勞壽命與耐久性.

(a) 右側(cè)翼緣垂向

(b) 右側(cè)翼緣橫向圖11 磁浮車輛在道岔梁上靜懸時(shí)的跨中振動加速度實(shí)測結(jié)果Fig.11 Measured results of beam vibration acceleration at mid-span during the static levitation of maglev vehicle stayed on turnout

針對這類問題，需要加強(qiáng)磁浮列車-道岔梁耦合振動機(jī)理研究，分析不同工況下道岔梁的荷載與應(yīng)力-應(yīng)變特征，并在此基礎(chǔ)上探索車岔耦合振動控制技術(shù)，開展低振動長壽命磁浮道岔結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，這對我國中低速磁浮交通技術(shù)的應(yīng)用推廣具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.

2.4.3 真空管道磁浮交通的基礎(chǔ)科學(xué)問題

國外很早就提出了真空管道交通的概念，但迄今為止沒有實(shí)質(zhì)性的工程科技研究進(jìn)展.高溫超導(dǎo)磁懸浮具有自穩(wěn)定(無需主動懸浮控制)、懸浮間隙較大等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是超高速真空管道交通的候選懸浮制式[102-106].西南交通大學(xué)在此方面開展了前期研究工作，2014年在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)建成真空管道磁懸浮車輛原型測試平臺(圖12)，可望用于真空管道高溫超導(dǎo)磁浮技術(shù)初步原理性實(shí)驗(yàn)，但如何建立真空管道高速(特別是超高速)磁浮車輛實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),才是真正進(jìn)入超高速真空管道交通研究之關(guān)鍵，目前還存在大量的基礎(chǔ)科學(xué)問題有待研究.

首先，超高速運(yùn)動場中超導(dǎo)體的物理與力學(xué)特性是目前尚需深入研究的基本科學(xué)問題.雖然已有研究表明低速準(zhǔn)靜態(tài)條件下高溫超導(dǎo)懸浮與導(dǎo)向是穩(wěn)定可靠的，但在超高速運(yùn)動、高頻振動環(huán)境下超導(dǎo)體是否穩(wěn)定,超高速運(yùn)行時(shí)熱-力-磁耦合是否會引起超導(dǎo)體失超或承載力變化,要回答以上問題至少需要在以下方面取得研究進(jìn)展：運(yùn)動速度對超導(dǎo)體感應(yīng)電流和捕獲磁通的影響機(jī)制；超導(dǎo)體電磁-熱-力多物理場耦合作用機(jī)理；高速運(yùn)動場中懸浮導(dǎo)向力與超導(dǎo)材料物性的關(guān)系等.

其次，真空管道內(nèi)磁浮列車超高速運(yùn)行狀態(tài)下的動力學(xué)安全性、乘坐舒適性等是真空管道交通工程應(yīng)用必須解決的問題，這需要深入研究超高速條件下車-磁-軌-管-氣耦合作用機(jī)制，了解超高速運(yùn)行時(shí)車-磁-軌-管-氣振動形態(tài)和懸浮導(dǎo)向間隙變化規(guī)律，以及軌道結(jié)構(gòu)幾何不平順、永磁導(dǎo)軌磁場不均勻性等對列車超高速運(yùn)行動力性能的影響規(guī)律等.

圖12 真空管道高溫超導(dǎo)磁浮交通原理性實(shí)驗(yàn)裝置Fig.12 Experimental facility for evacuated tube transport with high temperature superconducting maglev vehicle

總之，超高速真空管道磁浮交通研究還處于概念設(shè)計(jì)和原理車實(shí)驗(yàn)階段，其實(shí)用化技術(shù)開發(fā)和工程化應(yīng)用在世界范圍內(nèi)都將是巨大挑戰(zhàn).

3 結(jié)束語

本文系統(tǒng)闡述了軌道交通四大重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展的最新動態(tài)，緊密結(jié)合我國軌道交通工程實(shí)際，重點(diǎn)討論了軌道交通建設(shè)和運(yùn)營過程中存在的突出問題、面臨的挑戰(zhàn)以及應(yīng)對措施和方法.當(dāng)前及今后亟需重點(diǎn)關(guān)注的核心科學(xué)問題和技術(shù)挑戰(zhàn)總結(jié)如下：

(1)在高速鐵路領(lǐng)域，針對我國高速鐵路由大規(guī)?！霸O(shè)計(jì)建造”階段轉(zhuǎn)入長期“運(yùn)營維護(hù)”階段后所面臨的安全穩(wěn)定運(yùn)營維護(hù)之挑戰(zhàn)，需要研究關(guān)注的核心科學(xué)問題是高速動車組與承載基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)性能演變及疲勞可靠性，近期需要重點(diǎn)研究環(huán)境與高速動荷載作用下高速鐵路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部件性能劣化與損傷機(jī)理、無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿充填層鈣溶蝕機(jī)理、基礎(chǔ)沉降變形與軌面幾何形態(tài)的空間映射關(guān)系及其對高速行車安全平穩(wěn)性的影響與控制等等.鋼軌波浪形磨耗在高速鐵路中同樣存在，而且危害更大，其成因仍然屬于世界性科學(xué)難題，一直是期待突破的焦點(diǎn).此外，高速鐵路安全、經(jīng)濟(jì)、合理的運(yùn)營速度究竟是多少,涉及到運(yùn)行安全性、乘車舒適性、運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境可持續(xù)性等諸多因素，這也是中國鐵路應(yīng)該面對的挑戰(zhàn).

(2)在重載鐵路領(lǐng)域，鋼軌磨耗(特別是側(cè)面磨耗)是一個(gè)突出問題，需要從非線性輪軌接觸關(guān)系的源頭開展基礎(chǔ)研究，進(jìn)而尋求重載鐵路輪軌型面合理匹配設(shè)計(jì)的技術(shù)突破；重載列車軸重不斷提高而帶來的列車對線路動力作用加強(qiáng)、軌道部件疲勞傷損加劇和線路變形惡化等是重載鐵路面臨的另一難題，需要深入研究的核心科學(xué)問題是重載鐵路機(jī)車車輛與線路結(jié)構(gòu)的動態(tài)相互作用機(jī)制，其技術(shù)突破點(diǎn)是輪軌低動力作用技術(shù).

(3)在城市軌道交通領(lǐng)域，存在的挑戰(zhàn)之一是地鐵運(yùn)營線路的變形與控制，涉及到結(jié)構(gòu)性能演化機(jī)制、結(jié)構(gòu)狀態(tài)診斷識別、結(jié)構(gòu)變形修復(fù)等關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題；另一挑戰(zhàn)是長期困擾并影響世界各大城市居民生活的城市軌道交通引起的環(huán)境振動與噪聲問題，涉及的科學(xué)問題是列車誘發(fā)環(huán)境振動的振源特性及振動在復(fù)雜工程環(huán)境中的傳播規(guī)律，其技術(shù)挑戰(zhàn)在于尋找針對不同環(huán)境及應(yīng)用需要的軌道交通綜合減振降噪技術(shù).

(4)在磁懸浮交通領(lǐng)域，高、低速常導(dǎo)磁浮交通技術(shù)推廣應(yīng)用中所面臨的挑戰(zhàn)是車輛的穩(wěn)定懸浮控制、長壽命低振動道岔梁等瓶頸技術(shù)的突破，涉及到的關(guān)鍵科學(xué)問題有磁浮車輛-軌道(道岔)耦合振動機(jī)制及其控制等；在磁懸浮交通的戰(zhàn)略性前沿方向——時(shí)速1 000 km以上超高速真空管道磁浮交通，尚未系統(tǒng)開展面向工程應(yīng)用的實(shí)質(zhì)性基礎(chǔ)科學(xué)研究，其中將面臨很多科學(xué)挑戰(zhàn)，例如，超高速運(yùn)動場中高頻、高荷載作用下高溫超導(dǎo)體的物理與力學(xué)特性，又如，超高速條件下車-磁-軌-管-氣動力相互作用機(jī)制等；而一旦進(jìn)入工程應(yīng)用，又會面臨大量前所未有的技術(shù)挑戰(zhàn)，例如，真空管道的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及長大管道的低真空保持技術(shù)，又如，軌道結(jié)構(gòu)幾何不平順及永磁導(dǎo)軌磁場不均勻性對列車超高速運(yùn)行安全性與乘車舒適性的影響，等等.

致謝：感謝陳再剛副研究員對本文初稿的整理以及與王開云研究員的有益討論；第一作者的博士研究生陳兆瑋、張大偉、張徐和郭宇協(xié)助完成了大量文獻(xiàn)搜集與整理工作，付出了辛勤勞動，一并表示感謝!

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翟婉明(1963—)，博士，中國科學(xué)院院士.現(xiàn)為西南交通大學(xué)首席教授、博士生導(dǎo)師、校學(xué)術(shù)委員會主任，兼任國務(wù)院學(xué)位委員會學(xué)科評議組成員、成都市科協(xié)主席、西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)主編、國際軌道交通學(xué)報(bào)International Journal of Rail Transportation(英國)主編.長期從事軌道交通工程動力學(xué)與振動研究，開拓了鐵路大系統(tǒng)動力學(xué)研究新領(lǐng)域，創(chuàng)建了機(jī)車車輛-軌道耦合動力學(xué)理論體系，提出了機(jī)車車輛與線路動力性能最佳匹配設(shè)計(jì)原理及方法，主持研究建立了高速列車-軌道-橋梁動力相互作用理論及安全評估技術(shù).獲得國家科技進(jìn)步一等獎、二等獎，中國青年科學(xué)家獎，何梁何利科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎，長江學(xué)者成就獎一等獎，以及全國五一勞動獎?wù)?

E-mail:wmzhai@home.swjtu.edu.cn

趙春發(fā)(1973—)，博士，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃和四川省杰出青年科學(xué)基金入選者，西南交通大學(xué)牽引動力國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員，博士生導(dǎo)師.主要從事鐵路車輛與軌道系統(tǒng)動力學(xué)、軌道性能劣化與傷損及磁懸浮車輛與線路技術(shù)研究，主持和參加國家自然科學(xué)基金、國家973計(jì)劃、國家863技術(shù)和國家支撐計(jì)劃等國家級科研課題10余項(xiàng)，曾獲國家科技進(jìn)步一等獎、四川省科技進(jìn)步一等獎、霍英東青年教師獎和茅以升鐵道科技獎，國家自然科學(xué)基金委員會“十二五”學(xué)科戰(zhàn)略規(guī)劃撰寫組專家，中國科學(xué)院學(xué)部“軌道交通工程”學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究項(xiàng)目專家.

E-mail: cfzhao@swjtu.edu.cn

(中文編輯:唐 晴 英文編輯:周 堯)

Frontiers and Challenges of Sciences and Technologies in Modern Railway Engineering

ZHAIWanming,ZHAOChunfa

(State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)

The article reviews the most recent developments in China and abroad in four key fields of modern railway engineering: high-speed railway, heavy-haul railway, urban rail transit and maglev transport, with particular emphasis on the status and position of Chinese railways in the world. Focusing on the safety, reliability and environmental suitability of railway transportation system, key frontier problems and challenges of sciences and technologies in the domains of high-speed railway, heavy-haul railway, urban rail transit and maglev transport are pointed out, respectively, which provides valuable references for future researches, and is especially helpful for the rapid development of Chinese high-speed railways and urban rail transits.

railway engineering; rail transit; development trend; frontier of science and technology; technology challenge; review

2016-04-18

國家973計(jì)劃資助項(xiàng)目(2013CB036200); 國家自然科學(xué)基金-高鐵聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目(U1234209); 中國科學(xué)院學(xué)部“軌道交通工程”學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究項(xiàng)目

翟婉明,趙春發(fā). 現(xiàn)代軌道交通工程科技前沿與挑戰(zhàn)[J]. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào),2016,51(2): 209-226.

0258-2724(2016)02-0209-18

10.3969/j.issn.0258-2724.2016.02.001

U238; U239

A