高速铁路线路工程教育部重点试验室.docx
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高速铁路线路工程教育部重点试验室
高速铁路线路工程
教育部重点实验室工作年报
（2009年度）
2010.6
高速铁路线路工程
教育部重点实验室工作年报（2009年度）
1.实验室基本信息、研究方向、建设目标
1.1实验室基本信息
实验室中文名称：
高速铁路线路工程教育部重点实验室
实验室英文名称：
KeyLaboratoryofHigh-speedRailwayEngineering（SouthwestJiaotongUniversity）,MinistryofEducation
学科领域：
工学
研究类别：
应用基础研究
依托单位：
西南交通大学
实验室主任：
翟婉明
实验室人员：
实验室目前共有成员34人，全部具有博士学位，其中教授23人，副教授6人，讲师6人，实验室成员如表1所列。
表1高速铁路线路工程教育部重点实验室成员列表
序号
姓名
性别
出生年月
职称
学位
专业
工作性质
1
翟婉明
男
1963.08
教授
博士
载运工具运用工程
管理、研究
2
刘学毅
男
1962.08
教授
博士
铁道工程
管理、研究
3
姚令侃
男
1953.01
教授
博士
铁道工程
管理、研究
4
王平
男
1969.07
教授
博士
铁道工程
管理、研究
5
罗强
男
1963.12
教授
博士
铁道工程
研究
6
易思蓉
女
1957.05
教授
博士
铁道工程
研究
7
蔡成标
男
1963.05
研究员
博士
铁道工程
研究
8
蒋关鲁
男
1962.05.
教授
博士
铁道工程
研究
9
邱延峻
男
1966.02
教授
博士
铁道工程
研究
10
黄丁发
男
1963.12
教授
博士
测量工程
研究
11
陆阳
男
1957.09
教授
博士
铁道工程
研究
12
李成辉
男
1955.11
教授
博士
铁道工程
研究
13
胡卸文
男
1963.11
教授
博士
工程地质
研究
14
周德培
男
1950.01
教授
博士
铁道工程
研究
15
刘争平
女
1953.06
教授
博士
地球物理
研究
16
程谦恭
男
1962.12
教授
博士
工程地质
研究
17
刘国祥
男
1968.09
教授
博士
测量工程
研究
18
李永树
男
1957.09
教授
博士
测量工程
研究
19
芩敏仪
男
1960.06
教授
博士
测量工程
研究
20
王鹰
男
1969.09
教授
博士
工程地质
研究
21
林建辉
男
1964.10
教授
博士
检测技术
研究
22
苏谦
男
1972.03
教授
博士
铁道工程
研究
23
李远富
男
1964.06
教授
博士
铁道工程
研究
24
刘昌清
男
1964.04
副教授
博士
铁道工程
研究
25
杨荣山
男
1975.05
副教授
博士
铁道工程
研究
26
王开云
男
1974.09
副研究员
博士
车辆工程
研究
27
杨明
男
1976.02
副教授
博士
铁道工程
研究
28
艾长发
男
1975.10
副教授
博士
铁道工程
研究
29
蒋良潍
男
1974.05
副教授
博士
铁道工程
研究
30
高建敏
女
1981.01
讲师
博士
载运工具运用工程
研究
31
陈小平
男
1978.03
讲师
博士
铁道工程
研究
32
蒋鑫
男
1976.02
副教授
博士
铁道工程
研究
33
周正峰
男
1981.03
讲师
博士
铁道工程
研究
34
赵坪锐
男
1977.04
讲师
博士
铁道工程
研究
1.2实验室研究方向
高速铁路线路工程教育部重点实验室以高速重载铁路的轨道、路基动力学理论问题为主线，同时覆盖线路勘测设计、减灾防灾以及安全技术等领域。
主要研究方向为：
（1）高速铁路轨道动力学与结构
（2）高速铁路路基动力学与新型结构
（3）高速铁路虚拟环境与动力学选线
（4）铁道工程灾害防治与高速铁路运营安全技术
1.2.1高速铁路轨道动力学与结构
利用所建设的试验设备、结合国家级、省部级及重大工程科研项目，系统地进行高速铁路轮轨关系、轨道结构理论与技术的理论分析和试验研究，解决相关的设计计算方法、结构型式、结构参数、建造方法及维护方法等相关问题。
（1）高速铁路轮轨关系、系统动力学与脱轨安全性研究：
采用车辆－轨道耦合动力学理论方法，并通过室内和现场试验，研究高速列车通过轨道时的轮轨接触几何关系、轮轨垂向力与横向力作用关系、列车运行安全性指标、轨道结构振动特性，研究高速车轮的脱轨机理、高速轨道的受力环境等，为建立轨道设计计算理论提供依据。
（2）高速道岔设计理论与方法研究：
在引进技术和消化吸收的基础上，通过大量的室内和现场试验，以及动静力学仿真分析，研究高速道岔的动力学特性、无缝化后的纵向力传递关系、桥上无缝道岔的作用力与位移关系及变化特点，建立高速道岔的结构设计理论与方法。
（3）无碴轨道设计理论与方法研究：
在引进技术和消化吸收的基础上，结合我国无碴轨道的应用经验，通过大量的室内模型试验和现场无碴轨道的实际测试，参考国外无碴轨道的设计方法，系统建立我国无碴轨道的设计计算理论与方法。
（4）高速铁路轨道可靠度设计理论与方法研究：
由于我国高速铁路轨道尚未取得足够的实际应用经验和数据积累，目前我们建立的轨道设计方法主要以传统的容许应力法为基础，但随着研究和应用的深入，采用结构可靠度方法势在必行，也须从现在就开始进行相关研究和积累。
（5）高速铁路轨道结构型式与关键零部件研发：
无碴轨道扣件、轨道板、下部支承层、联接部件等，是保证高速铁路轨道按设计功能在规定年限内可靠使用的基础，因此高速铁路轨道部件的研究开发十分重要。
（6）高速铁路轨道维修标准与维修方法研究：
随着高速客运专线大规模投入运营，其维修养护是保证其可靠使用的关键。
研究将围绕高速铁路轨道的不平顺标准、轨道病害类型及其发展趋势预测、轨道状态评价体系、维修机制、维修方法等方面进行。
1.2.2高速铁路路基动力学与新型结构
为实现高速铁路对轨道结构提出的高平顺性和高稳定性的技术要求，作为轨下基础的路基结构应有一个强度高、塑性累积变形小、弹性适宜的路基基床，有一个工后沉降小、长期稳定的路堤和地基，以及沉降和刚度沿线路纵向平缓变化的过渡段。
需开展的主要研究内容论述如下。
（1）高速铁路路基动力学理论与基床结构研究：
开展以列车荷载对路基的动力作用为重点，路基结构在车辆荷载和自然环境共同作用下的长期服役性能演变规律为基础，路基变形控制为核心的高速铁路路基动力学理论和基床结构设计方法研究。
具体将重点关注以下问题：
车辆荷载在路基结构中的空间时变规律；路基结构在荷载与环境共同作用下的长期服役性能演变规律；路基—轨道—车辆相互作用理论、互为影响机制及动力学评价体系；基于综合性能的基床结构设计理论及计算方法。
（2）高速铁路路基变形控制理论与路基新结构研究：
开展以路堤和地基整体稳定为基础，软土和软弱土地基在上部路堤荷载作用下的长期沉降变形特性为重点，路基工后沉降控制为核心的高速铁路路基工程地基处理加固技术和路基新结构的研究。
具体将重点关注以下问题：
柔性路堤荷载作用下深厚软土、松软土、湿陷性黄土等特殊地基的沉降变形特性及加固新技术；非饱和土的固结特性与无碴轨道路基（路堤、地基）长期沉降稳定性评价技术；桩网结构路基和桩板结构路基等路基新型结构的设计理论及其在高速铁路中的应用技术研究。
（3）高速铁路不同结构过渡理论与新型过渡结构研究：
开展以高速铁路不同结构物的均匀过渡为原则，过渡段沿线路纵向不均匀沉降控制为核心的高速铁路不同结构过渡技术和新型过渡结构研究。
具体将重点关注以下问题：
高速铁路不同结构过渡理论与技术条件；高速铁路不同结构之间的相互作用特性及过渡性能的长期劣化规律；高速铁路路基与桥隧涵过渡段的动力学性能评价与新型过渡结构。
1.2.3高速铁路虚拟环境与动力学选线
针对我国高速铁路、城市轨道交通和磁悬浮交通对环境选线、动力学选线的新要求，利用最先进的虚拟现实技术、空间信息技术、现代测绘技术，建设高速铁路虚拟环境选线技术和动力学选线技术所必须的试验研究条件。
主要研究内容论述如下。
（1）高速铁路虚拟环境选线系统研究：
结合高速铁路和客运专线选线中的环境与景观选线关键技术问题，研制开发实用于高速铁路、磁悬浮交通和城市轨道交通的虚拟环境选线系统、完善虚拟环境选线理论与方法，研究将集中在下面几个关键问题：
选线系统虚拟地理环境建模方法；选线系统智能环境建模平台；基于虚拟环境的选线智能CAD技术。
（2）高速铁路动力学选线理论与技术研究：
结合高速铁路无碴轨道线路技术标准研究，开展高速铁路动力学选线理论研究，建立高速铁路动力学选线理论体系。
研究的关键问题有：
高速列车运行条件下线路平纵面动力特性与舒适度、安全度评价标准；高速铁路线路平面、纵断面技术条件的动力学计算理论与分析模型；高速铁路动力学选线理论与技术。
（3）高速铁路虚拟环境与动力学选线设计平台研究：
为开展虚拟环境选线与动力学选线理论与技术的研究，需建设高速铁路虚拟环境与动力学选线建模与仿真试验平台。
通过引进最先进的电子沙盘和三维可视化工程地质环境建模系统，建立基于航测信息和卫星遥感信息的高速铁路选线虚拟环境建模平台和高速铁路动力学选线仿真平台。
研究将集中在以下几方面：
三维可视化工程地质环境建模平台；高速铁路虚拟环境建模平台；高速铁路动力学选线仿真平台。
（4）高速铁路数字化工务工程虚拟环境研究：
高速铁路数字化工务工程虚拟环境平台作为高速铁路数字化平台的重要组成部分，不仅是开展高速铁路工务工程虚拟环境建模、智能结构设计和线桥隧结构仿真试验的基础，还可作为高速列车虚拟样机平台提供虚拟工务工程环境建模平台，成为“高速列车虚拟运行平台”、“列车运行控制试验平台”、“车-线-桥耦合动力学”等研究的基础。
研究将集中在以下几方面：
研制基于航测和卫星遥感信息的三维地理环境建模系统；研制数字化高速铁路景观环境建模系统；研制高速铁路工程构造物三维建模系统；研制高速铁路工务设备数据库；研制高速铁路线路动态仿真与漫游系统。
1.2.4铁道工程灾害防治与高速铁路运营安全技术
围绕重要铁路干线建设和运营阶段出现的灾害现象，以工程科学和现代技术相结合，研究地震、山地灾害等自然灾害的形成条件、成灾模式、预测预报、防治工程优化以及防灾管理的信息化技术等课题，提高铁路干线的抗灾能力。
针对高速铁路运营安全需求，研究高速铁路防洪动态监测网络及数字减灾系统，以及地震监测报警系统等。
主要研究内容论述如下。
（1）山地灾害形成机理与铁路工程减灾对策研究：
针对西部山区地理、地质、环境和气象的特点，以高山峡谷区重力作用为主的滑坡、崩塌、泥石流等山地灾害的形成机理和线路工程防灾为主线，重点研究：
山地灾害形成的环境背境、形成机理与运动机制；铁路线路工程山地灾害风险分析、灾害防治新理论和新技术；铁路工程与环境的相互作用机制。
（2）铁路行车安全警戒系统研究：
以避免山地灾害断道以及地震引起的列车颠覆事件为主要目标，研究铁路常见灾害的成灾模式、预测预报、灾情检测与可靠性评估、行车安全警戒系统、铁路抢险救援技术、工务防灾信息存储规范化体系等，并以兴建西部山区铁路数字减灾系统来集成研究成果。
重点研究：
山区铁路雨量警戒标准及系统可靠性设计；铁路抢险救援技术；山区铁路数字减灾系统；高速铁路地震监测预警系统。
（3）高烈度地震山区线路工程成灾机理及对策研究：
随着我国西部大开发战略的深入，铁路和高等级公路已开始向高烈度地震区延伸。
针对高烈度地震山区路基工程地震灾害类型及形成机理、高烈度地震区路基防护工程抗震设计技术等我国铁路工程建设需要解决的重要理论与关键技术问题，重点研究：
地震诱发山地灾害形成机理；震后次生山地灾害的活动特点与形成规律；铁路路基工程抗震设计标准；铁路路基工程抗震设计方法。
1.3学术带头人
（1）翟婉明男，46岁，教授，博士生导师，工学博士。
“长江学者奖励计划”特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、教育部首批跨世纪人才基金获得者、国家级有突出贡献的中青年专家。
实验室学科带头人。
1992年获西南交通大学博士学位，1994年被破格晋升为教授，1995年获国家杰出青年科学基金，1999年受聘为教育部“长江学者”特聘教授。
曾任国际车辆系统动力学协会（IAVSD）第17～19届学术委员。
现任西南交通大学首席教授、列车与线路研究所所长，兼任四川省振动工程学会副理事长，《铁道学报》、《振动工程学报》、《机械工程学报》、《中国铁道科学》等编委、《振动与冲击》编委会副主任、《西南交通大学学报》主编。
长期从事铁路工程领域动力学理论与应用研究，建立了机车车辆－轨道耦合动力学理论体系及模型，提出了机车车辆与线路最佳匹配设计原理及方法，主持开发了与之配套的仿真与测试系统，成功应用于我国铁路提速、重载及高速客运专线重点工程领域，取得了显著的社会经济效益，获得国家科技进步一等奖、教育部科技进步一等奖、四川省科技进步一等奖（均为第一完成人），并入选2005年度“中国高校十大科技进展”。
个人曾获得第六届“中国青年科学家奖”、何梁何利科学技术创新奖、以及“长江学者成就奖”一等奖（工程科学首位）。
（2）刘学毅男，47岁，教授，博士生导师，工学博士。
四川省有突出贡献的中青年专家。
研究方向：
高速铁路轨道动力学与结构。
在轮轨系统动力学、轨道变形失效理论、轨道结构动力设计、道岔区轮轨系统动力学仿真分析等方面的研究处于国内领先水平，在钢轨磨损及波磨等有关轮轨关系领域的研究处于国际先进水平。
曾主持承担了各类科研项目30余项，发表论文40余篇，获省部级科技进步二等奖以上奖项5项，专著2部，专利5项。
目前从事无碴轨道设计理论与结构技术、轮轨系统动力学研究、轨道结构动力设计方法与可靠度设计方法研究等方面的研究工作。
（3）姚令侃男，56岁，教授，博士生导师，工学博士。
铁道部有突出贡献的中青年专家、四川省学术和技术带头人。
研究方向：
铁道工程灾害防治与高速铁路运营安全技术。
先后主持完成国家自然科学基金课题2项、博士点基金一项，作为课题负责人完成国家自然科学基金重点课题二项，参加完成了两项国家自然科学基金重大项目的工作。
各种学术刊物上发表论文100余篇，其中三大检索20篇，参编专著两部。
获中国科学院科技进步二等奖和四川省科技进步二等奖各一次。
（4）罗强男，46岁，教授，博士生导师，工学博士。
研究方向：
高速铁路路基动力学理论与结构技术。
铁道部工程管理中心客运专线站前工程专家组成员，中国土工合成材料工程协会理事，《路基工程》和《滑坡文集》编辑委员会编委。
长期从事中国高速铁路路基工程设计理论的研究。
在路基动力学理论及其工程应用、路基土工结构变形控制理论及试验新技术、高速铁路过渡段结构动力学评价及控制标准、无碴轨道路基的长期稳定性及修筑新技术等方面开展了大量卓有成效的研究工作。
先后主持和参加包括国家“八五”、“九五”科技攻关项目和铁道部重大科研项目30余项，发表学术论文60余篇，主编和参编学术著作教材等共10部，获中国铁道学会科学技术特等奖和三等奖各一次。
（5）易思蓉女，52岁，教授，博士生导师，工学博士。
国家级教学名师。
研究方向：
高速铁路虚拟环境与动力学选线。
第二届国家级教学名师奖获得者，国家精品课程《选线设计》主持人，第四届铁路高校教学指导委员会委员，铁道部铁路特色专业（铁道工程）教学指导委员会委员，首届城市轨道交通学会中青年专家。
长期从事选线设计理论、线路勘测设计现代技术、城市轨道交通规划与线路设计理论以及磁悬浮铁路线路技术等领域的教学、科研工作。
在线路勘测设计现代技术领域倡导了“线路勘测设计一体化、智能化研究”，首先在线路设计领域提出了虚拟环境选线设计的思想，在铁路线路智能CAD方法方面的研究居国内领先水平。
在所从事的研究领域撰写学术论文40余篇，出版专著和教材4本。
1.4预计研究目标
1.4.1两年建设目标
（1）重点建设高速铁路线路结构理论与技术实验室和仿真与模拟实验室，规划并开始建设一个功能较为齐全的高速铁路线路工程实验室；
（2）继续深化轮轨系统动力学理论在高速铁路线路结构技术中的应用研究，完成第二代高速道岔基础理论及结构研究，完全替代进口产品；完成桥上无缝道岔纵向相互作用及车线桥动力耦合理论研究，为制订高速铁路桥上无缝道岔设计规范提供依据；完善高速铁路无碴轨道设计理论体系，为无碴轨道结构创新研究奠定基础。
（3）以京沪高速铁路建设工程为依托，完成不同结构物过渡段处理技术与深厚松软土层高强度桩复合地基沉降特性试验研究；基于荷载与环境共同作用原则，开展低应力、微应变条件下基床填料动力特性试验研究和路基非饱和土长期变形特性试验研究，为完善无碴轨道路基设计理论奠定基础；完善桩板、桩网结构等新型路基的设计理论与技术。
（4）开展铁路数字化选线系统研究，完善虚拟环境选线理论；开展铁路隧道最大坡度折减的理论与方法研究，提出合理的隧道最大坡度折减计算模型和折减系数，为修改铁路线路设计规范提供依据。
（5）以目前承担的973项目为依托，结合5.12汶川特大地震的特殊条件，在铁路线路工程抗震技术领域取得突破性进展。
在艰险山区复杂地形铁道线路工程抗震基础理论研究领域达到国际先进水平，有关线路工程抗震设计实用技术成果应能显著推动我国铁路抗震设计规范的发展。
（6）结合高速铁路线路结构理论研究，发表一批高水平的学术论文，并力争在SCI、EI检索刊物上发表20～25篇；
（7）争取申报3～4项国家发明专利；
（8）争取获得省部级以上的科研课题6～10项，其中国家级项目2～3项。
经过两年的建设，每个研究方向（单元）均有10人左右、在年龄、学历和知识结构方面比较合理的研究梯队，能够承担国家重大科学和工程技术研究项目，在一些研究领域具有国际影响。
在学历方面，具有博士学位（含在职博士生）的研究人员所占比例不少于90％，在年龄方面，50岁以下的研究人员不少于80％，其中有一半为40岁左右的青年研究骨干。
1.4.2中长期建设目标
面向我国高速铁路建设，围绕重大铁道工程技术应用问题，开展创新性研究。
经过两年的阶段建设，进一步完善研究队伍，优化结构，使本实验室成为高速铁路线路技术的主要实验室，各研究方向完成两年建设的具体目标。
通过五年左右的全面建设与发展，实验室具备升级成为国家重点实验室的基本条件，特色研究方向达到或保持国际先进水平，其余方向接近或达到国内领先或先进水平，具体表现在以下几个方面：
（1）研发能力
1）在轮轨系统动力学的基础性研究中，坚持源头创新，发展系统、深入、普遍的理论框架及仿真模型，在国际上形成我们的研究特色，得到国内外同行的认可。
2）在高速道岔与无碴轨道结构等方面取得突破性进展，与高速铁路建设的重大需求相结合，初步完成工程化应用试验。
3）配套建设以往复滚动疲劳加载试验系统为代表的一批高速铁路轨道综合试验及检测设备，应具有国内领先或国际先进水平。
4）将高速铁路路基动力学理论及结构设计技术、高速铁路路基土工结构沉降变形理论及路基新型结构推进到实用化阶段，构建具有中国特色的高速铁路无碴轨道路基建造技术的理论体系与设计方法。
5）建成三维可视化高速铁路动力学选线仿真平台，建立以“虚拟环境选线系统”为核心的线路勘测设计现代技术研究中心。
6）在地震诱发山地灾害机理及线路工程防御对策等前沿性课题上获得突破，研发适合高速列车遇震时的瞬时预警系统。
7）获得50项左右的省部级以上科研课题，其中国家级项目（如973、863、国家自然科学基金项目等）不少于10项。
（2）人才培养与队伍建设
1）各研究方向的学术梯队从知识结构和年龄结构等方面得到进一步完善，拥有40人左右的固定研究人员，研究队伍中90%的骨干具有博士学位，且其中高级职称约占70%；培养1名具备冲刺院士的领军人物；培养1－2名具有申报杰出青年基金或长江学者特聘教授实力的创新人才；培养2－3名具有申报教育部新世纪人才实力的创新人才；力争在高速铁路线路结构技术方面建立一个教育部级优秀学科群体（团队）；
2）与我校本科专业方向及博士学位授权点有机结合，将实验室作为人才培养的重要依托基地，年招收硕士研究生50～60人，博士研究生15～20人左右，并接纳高年级本科生从事有关专业教学活动，力争产生2～3篇省级以上优秀博士学位论文。
（3）研究平台建设
1）在已有基础上，提升和完善高速铁路轨道及路基结构不同性能的试验，扩建试验基地，补充试验设备，达到国际先进水平；
2）建设高速铁路线路技术仿真模拟与计算研究平台，可以开展高速铁路线路技术的试验与相关的大型仿真计算研究，使这些研究平台成为我国开展高速铁路线路技术研究的重要试验基地，具备国际先进的试验条件。
（4）论著专利奖励
1）应用基础研究是实验室的主要任务，在保持现有特色的同时，力争在一些特定的基础研究方向达到国际领先水平，发表三大检索系统收录的文章50篇，出版专著5本以上；
2）工程化应用是实验室的发展动力，积极解决高速铁路建设和运营中的重大科技问题，获取具有自主知识产权的技术，争取获得3～5项省部级以上科技奖励，申请一批专利并获授权发明专利3项以上。
（5）国内外合作交流
1）积极与世界上有关重要科研机构与大学建立长期良好的交流合作关系，主办相关国际学术会议1～2次，参加国际会议不低于40人次，接收国外访问学者、留学生5～7名，邀请国外专家的学术讲座不少于20人次；
2）主办国内有关学术会议2～3次，积极参加国内的各种学术活动，不少于50人次，积极接受国内的访问学者前来合作研究与讲学，每年在5人次以上；
3）积极开展与国内外大型企事业单位的合作研究，与2～3家国家大型企业建立密切的合作关系，优势互补，以重大工程应用需求为直接背景来开展基础性研究。
1.5实验室建设概况
经过一年的建设，实验室已超额完成预期两年建设目标，其中省部级以上科研项目19项，科研经费达1607万元；国家科学技术进步二等奖2项，四川省科技进步一等奖1项，铁道部特等奖1项，中国铁道学会科学技术进步二等奖3项，中国铁路工程总公司科学技术一等奖1项；发表论文236篇，其中期刊论文186篇，会议论文50篇，三大检索文章50篇，出版国家级教材1部；共获批专利11项，软件著作权4项；培养硕士研究生79人，博士研究生14人；召开国际会议1次，参加国际会议10人次。
2.实验室工作纪要
2.1科研项目
实验室2009年度共承担2项国家自然科学基金，到位经费18万元，2项973项目，到位经费100万，15项省部级项目，到位经费1247万，共计29项，科研经费1607万元，科研项目清单如表2所列。
表2在研科研项目清单
序号
项目名称
项目来源
项目起讫
年月
1
高速脱轨机理及控制
973计划课题
2007.7～2011.8
2
“天府英才”工程自主创新领军人才培养项目，轨道交通安全技术研究团队
“天府英才”工程自主创新领军人才培养项目
2007.12～2010.12
3
高速列车引起的环境振动问题研究
四川省青年科技基金项目
2007
升级会员 