京沪高铁无砟轨道服役状态智能感知与安全运维关键技术

京沪高速铁路股份有限公司

 

京沪高铁连接环渤海和长江三角洲两大经济区，北京南站到上海虹桥站最快运行时间仅为4小时18分钟，是当今世界运营时速最快的高速铁路。截至2025年2月5日，已连续安全运营4969天。为保障京沪高铁无砟轨道的安全服役，项目组经过十余年的科技攻关，形成了京沪高铁无砟轨道服役状态智能感知与安全运维关键技术系列创新成果。

    一、主要科技创新

揭示复杂运营条件下CRTS Ⅱ型纵连板式无砟轨道层间及后浇锚固系统性能演变规律。获得纵连板式无砟轨道层间界面力—位移本构关系，阐明无轨道多层体系温度场非均匀分布特征，揭示非均匀温度场与高频列车荷载作用下无砟轨道层间性能演化规律；率先解析无砟轨道层间界面退化本构关系与黏结失效之间的关联关系；建立考虑层间效应的连续—半连续—单元多层体系伸缩效应分析模型，探明多层长纵连体系后浇锚固系统应力集聚效应，为京沪高铁无砟轨道服役状态感知与安全运营提供了基础理论支撑。

研发无砟轨道毫米级变形与离缝智能检测技术及装备。开发无砟轨道结构变形分析系统，实现基于动态检测数据的无砟轨道里程自动校正、毫米级变形识别与胀板趋势分析；攻克强噪环境无砟轨道变形识别难题，创新了基于视觉测量的无砟轨道变形非接触式测量系统，复杂工况轨道变形检测精度达到1 mm；研发无砟轨道层间离缝高精度快速检测装备，结合北斗定位技术实现层间离缝精确定位，满足工务部门上道巡检需求，实现轨道板变形和离缝智能感知。

发明适应我国高铁运营组织特点的无砟轨道稳定性保持关键技术。提出CRTS Ⅱ型板式无砟轨道服役状态分级评价方法，形成了基于端部纵向弹性填充、竖向植筋锚固的轨道应力疏控方法与局部单元化整治技术；发明不锯轨、不揭板、不伤钢筋的无砟轨道板下隐蔽层劣化混凝土破除装备，提出基于高压水射流的劣化混凝土逐层逆向排渣“微创”维修工艺，工作效率提升5倍以上；研发适应无砟轨道结构特点的低黏度高黏结离缝注浆材料与大流态高早强灌浆材料，为无砟轨道整治提供了核心材料与技术保障。

    二、项目评价

项目成果实现了京沪通道人畅其行，推动了区域经济社会高质量发展，促进了沿线生态文明建设，打造了亮丽的国家名片；促进了轨道、力学、装备、材料相关学科融合发展，研究成果实现全面转化，带动了我国铁路基础设施安全运维技术进步，为京沪高铁树立世界高铁运营标杆做出了重要贡献。项目成果总体达到国际领先水平，其中无砟轨道板下隐蔽层混凝土快速“微创”维修技术具有独创性。

    三、效益及成果

研究成果直接服务于京沪高铁，减少了无砟轨道养护维修作业和限速通行时间，保障了京沪高铁率先实现350 km/h商业运营，带动了相关产业发展。研究成果推广至其他CRTS Ⅱ型纵连板式无砟轨道线路，产生了巨大经济效益。项目授权专利60余项，其中获中国专利优秀奖1项；主编行业/国铁集团标准6部，发表论文100余篇。