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期刊简介

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主编：余志武

执行主编：蒋学东

ISSN：1672-7029

CN：43-1423/U

主管单位：教育部

主办单位：中南大学

出版周期：月刊

电话：0731-82656536

邮箱：jrse@csu.edu.cn

地址：湖南省长沙市韶山南路22号，中南大学天心校区

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Volume 23 期 6，2026 2026年第23卷第6期

  • 高速铁路技术

    彭利辉, 蒲浩, 李伟, 高华, 钟晶, 熊斌, 宋陶然, 黄博娅, 胡婷

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251292
    摘要：高速铁路在高山峡谷、岩溶带和断裂带等复杂环境下的选线设计面临地质非线性强、数据异构度高及多目标冲突突出的挑战，使传统串行式流程难以兼顾安全、经济和环境等多重要求。为提升跨专业协同效率与智能化水平，构建了“数据感知—知识推理—决策优化”闭环的协同智能选线体系，并在统一空间基准下实现地形地质建模、构筑物建模、知识建模与多目标优化的集成。提出千公里级深度学习三维地质建模、图形处理器—中央处理器(graphics processing unit-central processing unit, GPU-CPU)协同实时切割、多尺度环境因素提取、参数自适应构筑物建模及“隐式网络—显式图谱”融合的选线知识模型，建立安全—经济—绿色综合目标下的多目标优化模型与两阶段累进式智能搜索方法。在宜涪、南信合、广清永等高速铁路及城市轨道交通工程中的实践表明：在90 m精度网格地形条件下，生成1 000余条候选方案，平均用时4 min 54 s，实现方案规模和效率的量化提升。与人工方案相比，智能方案在相同数据条件下可减少建设费用2.6%～11.2%、降低岩溶风险7.6%、降低全寿命周期碳排放3.3%～4.1%，并缩短隧道长度4.8%～8.5%。结果表明，所构建体系适用于复杂地质条件下的多目标协同选线设计，具备可复制性与可推广性，但在极端地质区和数据稀疏区仍受模型训练样本、地质数据精度等影响。该体系为高速铁路及其他陆路交通基础设施的智能化选线提供系统化技术路径，对安全、经济和绿色建设具有工程参考价值。  
    关键词：高速铁路;协同智能选线;三维环境建模;多目标优化;智能搜索   
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    更新时间：2026-07-04

    程保全, 陈叶璐, 孙晓天, 付汉良, 陈辉华

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251199
    摘要：在新质生产力引领全球创新性可持续发展的背景下，评估高铁开通对城市新质生产力的赋能效应，并厘清其作用机理和异质性。基于2009—2022年中国285个地级及以上城市的面板数据，将高铁开通作为准自然实验，分别构建多期双重差分模型、中介效应模型和空间滞后模型分析高铁开通对城市新质生产力的赋能效应、作用路径和空间溢出效应，并根据地理位置和城市等级探讨赋能效应的异质性。实证结果表明：高铁开通通过增强科技知识溢出、促进人力资本重构以及推动产业结构升级3条路径赋能城市新质生产力，且赋能效应具有显著的空间溢出效应；因城市间产业结构、要素禀赋、制度环境与发展路径上的系统性差异，高铁开通对新质生产力的赋能效应具有显著的异质性；高铁开通显著促进东部、西部城市新质生产力的提升，对中部地区影响不显著；对二线、四线与五线城市表现为显著正向影响，而对一线城市则呈现显著的抑制效应，对三线城市影响不显著。基于上述发现，建议从优化高铁网络布局、强化科技与产业赋能机理、推动区域功能协同、实施差异化发展策略4个方面系统发力，以全面增强高铁对城市新质生产力的赋能效应，支撑经济社会高质量发展。研究成果丰富了重大交通基础设施对新质生产力影响机理的理论认知，并为高铁网络优化布局、区域协调发展和差异化政策制定提供了经验证据与实践参考。  
    关键词：高铁开通;新质生产力;赋能效应;异质性   
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    更新时间：2026-07-04

    李东, 梅元贵, 胡啸

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251291
    摘要：针对现有高速列车全包覆式转向架气动阻力研究多基于简化模型(三编组静止列车、忽略车轮旋转及真实轨道条件)且缺乏对各车厢阻力差异分析的问题，本文研究明线运行下头尾车全包覆式转向架对八编组高速列车各车厢气动阻力的影响规律，探讨数值仿真技术模拟较为真实运行条件下的列车气动阻力特征及其减阻措施的评价方法。基于国内某型八编组动车组，采用改进延迟分离涡模拟(IDDES)湍流模型与重叠网格技术，建立包含旋转车轮、无砟轨道结构、路堤及受电弓(升弓和降弓状态)的1∶1全尺度气动模型，探究动车组400 km/h明线运行下头尾车全包覆式转向架对各车厢气动阻力的影响规律。通过CR400BF风洞试验(缩尺比1∶8)和某高铁435 km/h明线交会压力波试验双重验证模型准确性，风洞试验验证中阻力与升力系数和明线交会压力波试验验证中头波正负峰值误差均控制在5%以内。研究结果表明：全包覆板通过包裹转向架，有效抑制转向架区域流动分离和涡旋生成，显著降低局部压差阻力，但同时也导致车底流场重组，加剧下游紧邻车厢区域的流动分离(尤其是2、3车)，进而引发其阻力上升；整车气动阻力降低6.03%，其中压差阻力降幅达17.35%，摩擦阻力增加4.98%；各车厢阻力变化呈现显著空间差异性，头、尾车阻力分别降低20.64%和20.34%，2、3车阻力分别上升19.52%和5.86%，4～7车阻力分别降低3.33%、8.56%、2.78%和8.70%。研究结果不仅分析了头尾车全包覆式转向架在真实运行条件下对头尾车的阻力影响，还揭示了中间车的阻力变化，弥补了线路试验的不足，为高速列车转向架区域气动优化设计与能耗评估提供了理论依据与工程指导。  
    关键词：高速列车;明线运行;全包覆式转向架;气动阻力;重叠网格法   
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    更新时间：2026-07-04

    付善强, 李越, 许建林, 杨永刚, 杜俊涛, 任志明

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251252
    摘要：为降低高速磁浮列车气动阻力，提出椭球表面微结构减阻技术。以某型高速磁浮列车为研究对象，结合其实际双向行驶模式，采用Unigraphics NX(UG)三维建模软件在高速磁浮列车头尾车鼻部区域构建不同间距的椭球表面微结构，用SST k-ω(shear stress transport k-ω)两方程湍流模型和分离流算法求解高速磁浮列车周围的三维定常可压缩湍流流动，数值模拟研究不同椭球表面微结构排布间距对高速磁浮列车气动减阻的影响。研究结果表明：当椭球表面微结构间距为3.00×10-2H～3.25×10-2H时，头车鼻部压力幅值减小，尾车鼻部出现强正压区域，表面微结构内部涡旋规模增大，涡旋形态趋于工整。当间距为3.25×10-2H～3.50×10-2H时，头车鼻部附近压力幅值有所回升，尾车鼻部压力幅值减小，表面微结构内部低速气流减少，涡垫效应减弱。椭球表面微结构的存在能够明显降低头尾车鼻部区域的剪切效应，当间距为3.00×10-2H～3.25×10-2H时，头车鼻部高剪切力区范围被压缩，尾部剪切力衰减较为彻底；当间距为3.25×10-2H～3.50×10-2H时，头车鼻部高剪切力区回升，流向发展过程中剪切力分布再次变得非均匀化。当椭球表面微结构长轴为7.50×10-3H，短轴为3.75×10-3H，深度为1.25×10-3H，纵横向间距为3.25×10-2H时，气动减阻性能最优，其中头车摩擦阻力降低3.49%，压差阻力降低49.25%，尾车摩擦阻力降低3.05%，压差阻力降低21.01%，整车总阻力降低5.91%。在特定速度下，椭球表面微结构存在一个较适宜的布置间距使高速磁浮列车气动减阻性能达到最优。研究结果为设计制造新型低阻力高速磁浮列车提供了数据支撑。  
    关键词：高速磁浮列车;空气动力学;椭球表面微结构;纵横向间距;气动减阻;数值模拟   
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    更新时间：2026-07-04

    朱宁远, 廖传金, 占鹏飞, 罗红平, 罗世辉, 王景瑞

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251284
    摘要：为探究悬浮架结构及其参数对悬挂式永磁悬浮列车系统动力学的影响特性，以便确定合理的参数范围，利用Maxwell有限元软件构建永磁悬浮系统磁轨关系有限元模型，并设计试验进行模型验证。采用Simpack软件建立了悬浮模块下置-导向轮端置式悬浮架(LFLBGE)和悬浮模块-导向轮中置式悬浮架(LFLGM)两种结构的车桥耦合动力学模型，分析悬浮架与轨道梁的相互作用关系。对比了LFLBGE和LFLGM两种结构在不同速度条件下的车辆和轨道梁振动响应及车体乘坐舒适度差异，评价两种结构的适用性。在此基础上，对LFLGM进行参数优化，深入研究导向轮刚度和垂向安装位置对车桥耦合系统振动的影响规律，并确定其合理取值范围。研究结果表明，在10～90 km/h速度范围内空载运行时，LFLGM的悬浮架、轨道梁及车体的振动响应均小于LFLBGE，表明LFLGM可以改善列车乘坐的舒适性，LFLGM动力学性能优于LFLBGE。LFLGM系统横向振动响应受导向轮刚度影响较垂向大，且随刚度增大而增大。增大导向轮刚度在一定程度上可以减小悬浮架横向偏移，但会产生更大的横向冲击振动，建议导向轮刚度取值为6 MN/m。车体横向和侧滚振动加速度随导向轮安装高度的增大先减小后增大，将下层导向轮的垂向安装位置调整为相对悬浮架质心-0.13 m后可以有效降低车桥的相互作用。研究结果可为进一步优化悬挂式永磁悬浮列车结构和提高列车运行平稳性提供参考。  
    关键词：永磁悬浮列车;车-桥耦合;悬浮架结构;导向轮刚度;安装位置   
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    更新时间：2026-07-04
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    曾志平, 胡新财, 罗信伟, 李平, 涂勤明, 冯宁

    2026: 1-14. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20260579
    摘要：为系统研究轮轨冲击作用下嵌入式轨道的振动响应特性及其在结构中的传递与衰减规律，并评估轨距调节杆件失效对振动特性的影响，基于落轴冲击试验，对嵌入式轨道与普通扣件式轨道进行对比研究，通过在钢轨、轨道板及地面布置加速度传感器获得振动响应数据，结合时域分析、频域分析方法，并引入振动加速度级和响应传递比等指标，对振动特性、频率分布及纵向传递规律进行综合分析。研究结果表明：1） 在落轴冲击作用下，嵌入式轨道能显著降低钢轨振动响应，钢轨加速度峰值和有效值较扣件式轨道分别降低了42.99%和46.32%，且振动衰减更为迅速。杆件失效对振动衰减规律影响较小，但会增大轨道板位移响应。振动能量在钢轨向轨道板传递过程中衰减最为显著，主要能量耗散来源于轨道内部弹性结构。2） 应重点关注IMF1~IMF4所蕴含的时间-频率-能量关系，与扣件式轨道相比，嵌入式轨道钢轨及地面高频分量能量明显降低，能够有效抑制轮轨冲击激发的高频振动。3） 嵌入式轨道钢轨、轨道板及地面振动主频带分别为35~1100 Hz、40~390 Hz和15~150 Hz，在冲击断面处振动加速度分频振级均方根较扣件式轨道分别降低了12.777 dB、5.124 dB和9.160 dB。杆件失效会提高各部位振动水平，削弱轨道板纵向振动衰减能力。4） 钢轨-轨道板响应传递比高于轨道板-地面路径，嵌入式轨道在传递路径中的响应传递比均低于扣件式轨道，杆件失效会在局部频段放大振动传递，但整体减振性能仍优于扣件式轨道。相关研究成果可为嵌入式轨道结构优化设计及其在城市轨道交通中的工程应用提供理论依据与参考。  
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    宫文静, 刘珏, 范霞, 尹健, 田冬梅, 欧阳雪

    2026: 1-11. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20260522
    摘要：为改善水泥基材料表面矿化涂层颗粒分布不均、界面过渡不足及结构连续性较弱等问题，采用聚多巴胺（polydopamine， PDA）诱导矿化与溶胶-凝胶法相结合，在水泥基材料表面构筑PDA-SiO2-PDMS复合涂层，并围绕矿化层形成过程中的关键工艺参数开展优化研究。以矿化层表面覆盖完整性、颗粒分布均匀性、局部团聚程度及结构连续性为主要形貌评价指标，系统研究SiO2-PDMS涂层制备过程中氨水比例、正硅酸四乙酯（tetraethyl orthosilicate， TEOS）浓度和矿化时间对表面形貌的影响。同时，通过引入多巴胺过渡层，进一步分析PDA浓度、聚合温度和聚合时间对PDA-SiO2-PDMS复合涂层微观形貌的调控规律。结合扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、能谱分析（EDS）和原子力显微镜（AFM），对优选条件下样品的表面形貌、物相组成、元素分布及微纳结构进行了表征。结果表明，SiO2-PDMS涂层的形成质量受碱催化强度、硅源供给和矿化时间协同控制；当氨水与去离子水体积比为5：7、TEOS浓度为0.6 mol/L、矿化时间为3 h时，样品表面形成了覆盖较完整、颗粒分布较均匀且缺陷较少的SiO2-PDMS涂层。引入PDA中间层后，SiO2颗粒沉积均匀性进一步提高，复合涂层表面结构更加连续；当多巴胺浓度为2.0 mg/mL、聚合温度为30-40℃、聚合时间为8 h时，所得PDA-SiO2-PDMS复合涂层颗粒堆积较均匀，局部团聚现象减弱。XRD和EDS结果表明，优选条件下样品表面成功形成富硅矿化层；AFM结果显示，PDA-SiO2-PDMS复合涂层表面粗糙度高于SiO2-PDMS涂层，说明PDA中间层有助于构建层次化微纳结构。研究结果可为水泥基材料表面复合矿化涂层的形貌调控与参数优化提供参考。  
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    武浩浩, 李阳腾龙, 王平, 崔梦雪, 苏方政, 李征

    2026: 1-20. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20260413
    摘要：铁路轨枕在长期服役过程中，受环境腐蚀、疲劳荷载及材料老化等多因素耦合作用，易产生各类裂纹及结构性损伤，不仅显著降低轨枕自身承载性能与耐久性，还会影响轨道整体平顺性，直接威胁铁路运营的安全性与稳定性。几何尺寸信息作为轨枕状态的关键表征指标，是评估损伤等级和判定失效风险的重要依据，对保障线路安全稳定运行具有重要意义。然而，现有几何尺寸量化算法在宽度量化方面对骨架结构中的毛刺分支及边缘局部几何特征敏感，导致测量结果易受局部形态扰动，在不规则起伏或局部狭窄等特殊形态下偏离真实裂纹区域，难以收敛至真实宽度。为此，提出一种无砟轨道轨枕裂纹宽度像素级量化方法（pixel-level quantification method for crack width in ballastless track sleepers，PQM-CWBS）。该方法构建了一种基于双阈值筛选与单指标补偿的分级噪声筛选规则和基于分支剪枝与几何异常值核验协同机制的正交骨架线宽度量化框架。首先，通过分级噪声筛选规则的双阈值筛选有效剔除背景杂质及噪声干扰；随后结合单指标补偿对目标形态进行优化修正；最后，在此基础上，引入分支剪枝与几何异常值核验的协同机制，进一步抑制冗余毛刺与伪特征对裂纹宽度量化结果的影响，从而提升测量的准确性与稳定性。试验结果表明，PQM-CWBS可实现轨枕裂纹宽度的像素级精准量化，在全部试验图像样本中，其量测宽度与像素标尺（pixel ruler tool，PRT）参考宽度相比，量化精度较最大内切圆直径法、常规正交骨架线算法和高精度测量软件ImageJ分别提高35.29%、50.89%和17.91%。相关研究成果可为铁路轨枕结构的宽度量化表征、状态精准评估提供技术支撑，为实现智能化运营维护奠定理论与方法基础。  
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