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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 8，2026 2026年第23卷第8期

  • 高速铁路技术

    赫浩天, 姚拴宝, 陈大伟, 曹军, 卫梦杰, 刘峰

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251552
    摘要：高速列车作为新型轨道交通方式，为国民经济注入了强劲动力。然而，因我国多山的地貌特征，铁路延伸伴随隧道数量显著增加。其中，列车突入隧道时，“活塞效应”产生初始压缩波，其传播至隧道出口时会向外辐射出微气压波。随着列车速度提升，微气压波幅值逐渐增大。为尽可能地减小其对环境造成的危害，设置洞口缓冲结构是缓解该问题的有效工程手段。本文系统梳理了近年来相关的研究工作，阐述了列车入隧初始压缩波的产生、演化、辐射机理，以及压缩波陡化和衰减的判别标准。总结了洞口缓冲结构在不同构型下的作用规律，发现开孔型、斜切型、断面扩大型、喇叭型及组合型5种缓冲结构均能通过降低出口压缩波压力梯度进而有效抑制微气压波，但其对压缩波幅值的缓解效果有限，并基于现有研究成果归纳了洞口缓冲结构相应的结构特征参数。此外，结合国内外学者针对车隧气动载荷的新型缓解思路，初步发现隧道洞口与内部的协同缓解方案有望进一步提升洞口缓冲结构的作用潜力，尤其适用于高速磁浮列车通过长大隧道时微气压波幅值的缓解。本文工作为高速列车隧道洞口缓冲结构的设计研究提供了重要参考，旨在进一步推动符合未来趋势的高速铁路隧道微气压波抑制技术发展，以保障高速列车的乘坐舒适性、行车稳定性、环境友好性。  
    关键词：高速铁路;高速列车;铁路隧道;缓冲结构;微气压波   
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    更新时间：2026-09-04

    张小安, 杨曼曼, 徐磊, 刘虎兵, 何中伟, 翁蕴晗

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251687
    摘要：随着高速铁路列车运营速度的不断提升以及运营频次的不断增加，沿线声环境质量控制面临着极大的挑战，其中在线路两侧安装声屏障是车致振动噪声控制最为行之有效的方式。由于声学超材料声子晶体在隔声领域具有显著的优势，基于声子晶体设计的新型声屏障可有效提升声屏障的声学性能，能够满足新时代高速铁路沿线声环境质量控制需求。然而当列车通过时，振动能量的传递同样会导致声屏障发生振动，进而影响其服役性能以及降噪效能。因此，针对高速铁路声屏障有必要系统研究其自身的车致振动问题。为此，首先建立了高速铁路桥上既有直立式声屏障车致振动预测模型，并通过现场动力学测试数据验证了上述理论模型的准确性；在此基础上重新构建桥上新型声子晶体声屏障车致振动预测模型，系统研究了新型声子晶体声屏障的车致振动特性。研究结果表明，新型声子晶体声屏障的水平横向振动始终强于其垂向振动；较之于既有直立式声屏障的车致振动，新型声子晶体声屏障在外壳位置的时域垂向振动峰值降低了36.77%，并且其垂向主振频段从0～120 Hz减小为0～90 Hz；新型声子晶体声屏障晶胞的高度对其振动有显著影响，建议采用高度较低的晶胞设计多组单元板形式的新型声子晶体声屏障，其在降低车致振动特性方面具有显著的优势。  
    关键词：高速铁路;高架线路;声屏障;声子晶体;车致振动   
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    更新时间：2026-09-04

    胡启洲, 张鑫, 雷爱国, 吴翊凯

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251613
    摘要：为探究不同运行高度对应风环境下高速列车的运行风险，选取高速列车为研究对象并模拟高速列车不同运行高度下的风速变化。首先，从受电弓、列车和高速铁路基础设施角度依次系统地分析风对高速列车运行的影响机理。其次，确定考虑平均风和脉动风的自然风模型，在此基础上分析平均风速和摩擦速度与运行高度的关系，同时确定脉动风的模拟方法与对应流程，并结合大风环境下的列车限速标准设计了高速列车风速监测预警系统。最后，结合确定的基本参数开展风速模拟实验及相应的分析，一方面以5 m高度为例依次探究风速和功率谱的变化并分析系统的预警作用；另一方面在5 m的基础上以10 m为间隔确定5种运行高度，依次探究5种高度下的风速和功率谱的变化，同时进一步探究5种运行高度的风速平均值、风速最大值与风速最小值的变化。结果表明：同一高速列车运行高度下的风速整体上呈连续的波动变化，其中，5 m高度的风速主要集中于17 m/s至34 m/s；不同高速列车运行高度下的风速随着运行高度的增长整体上逐步增大。研究结果在改善不同运行高度下风对高速列车运行风险的影响方面具有一定的理论参考价值，同时为铁路运营部门进一步开发高速列车安全预警系统提供了一定的思路。  
    关键词：高速列车;运行高度;安全;风速;预警模型   
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    更新时间：2026-09-04

    李志平, 郑珺, 李明明, 田梦瑶, 何仕诚

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251662
    摘要：超导电动悬浮(electrodynamic suspension, EDS)列车凭借车载超导磁体产生的稳态强磁场能实现大间隙稳定运行，但强磁场对乘车人员构成安全威胁，促使磁屏蔽结构的应用成为必要。现有研究对磁屏蔽结构的设计多聚焦于车厢内磁场安全限值与轻量化要求，尚未探究其对车辆动力学性能的影响。为系统地揭示超导电动悬浮系统中电磁兼容与动力学的内在关联，本文构建了包含磁屏蔽结构的磁-电-力多物理场耦合的列车-轨道动力学模型，定量分析磁屏蔽结构质量对车辆动力学行为的作用机制。在磁屏蔽结构研究方面，本文提出一种轻量优化的双层磁屏蔽方案。经优化设计，单悬架对应磁屏蔽结构质量降至753.6 kg，为日本同类报道质量的81.53%，有效实现了轻量化目标。同时，基于Matlab/Simulink-Simpack联合仿真平台，分别建立基于牛顿定律的数学模型与三维动态仿真模型，从时域、频域双维度对比分析添加磁屏蔽结构前后车辆动力学性能的变化规律。研究结果显示，磁屏蔽结构的引入显著劣化车辆动力学特性。超导磁体悬浮高度升高，俯仰角增大；car2车厢垂向加速度峰值提升40.2%，均方根值增加17.1%，垂向平稳性指标恶化3.7%。在振动频率特性上，1 Hz附近低频振动与100 Hz以上高频振动均出现不同程度恶化。此外，车辆垂向振动响应随运行速度增加呈现显著变化，由低速时的振动衰减状态逐渐转变为高速下的振动增强趋势。本研究为超导电动悬浮列车的电磁兼容设计与动力学协同优化提供了重要理论依据。  
    关键词：超导电动磁浮;电磁兼容;轻量化设计;振动特性;机电耦合   
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    更新时间：2026-09-04

    左承成, 匡洋

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251609
    摘要：为了解决高速铁路无线监测传感器中电缆供电维护困难、电池寿命有限等问题，提出一种基于电磁感应的磁场能量俘获装置，用于收集钢轨牵引回流产生的交变磁场能，实现传感器自供电。为兼顾运营安全与轨底安装空间约束，该装置创新性地安装在轨道板侧而非钢轨底部，有效降低了对高速列车运行安全的潜在影响。其核心结构为硅钢片叠层工字型磁芯，硅钢叠片化可有效降低涡流损耗进而提高输出功率，线圈绕制于磁芯中间的连接杆上以增强磁通汇聚能力。电路上，引入串联调谐电容实现俘能器的近纯电阻工作，以优化负载电阻匹配，实现装置的输出功率最大化。为验证装置性能，基于COMSOL建立了包含空气域、钢轨和俘能器的有限元模型，计算磁通分布、等效电阻与电感，并将俘能器等效为电压源引入电路模型以预测装置的输出功率。最后，研制原型机并搭建试验平台，在不同调谐电容、钢轨电流与负载电阻的工况下进行了输出功率测试。结果表明，在最优负载电阻与调谐电容条件下，当钢轨电流为300 A时，仿真和试验得到的最大平均输出功率分别为96.1 mW和95.2 mW，二者高度一致，验证了模型的准确性与设计的合理性。研究结果表明，该装置具备稳定可靠的功率输出能力，为高速铁路监测系统实现自供能提供了一种可行方案。  
    关键词：磁场;能量俘获装置;高速铁路;轨道;自供能   
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    更新时间：2026-09-04
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    肖杰, 井江波, 刘财壮, 常锦, 张红日, 黄金坤

    2026: 1-13. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20260684
    摘要：为提高赤泥（red mud，RM）、循环流化床粉煤灰（circulating fluidized bed fly ash，CFBFA）、钢渣（ultrafine steel slag powder，USS）和脱硫石膏（flue gas desulfurization gypsum，FGD）等多源工业固废的资源化利用水平，缓解传统水泥基注浆材料的高能耗与高碳排放问题，构建了一种赤泥基全固废注浆材料体系。利用SPSS软件设计正交试验，在水固比（w/s=0.60）固定条件下，研究了各组分掺量对浆液密度、流动性及7、14、28d单轴抗压强度（UCS）的影响，并结合重金属浸出试验、XRD、SEM和TG-DTG等微观试验方法，分析了材料的环境安全性与水化机理。结果表明：RM对浆液密度和UCS的影响最显著，CFBFA和USS是影响流动时间的主要因素；随着RM掺量增加，UCS整体下降，流动时间先降后升。综合考虑工作性能与力学性能，推荐配比范围为：RM13%～22%，CFBFA35%～44%，USS35%～44%，FGD外掺5%～15%。在该范围内，28d UCS为0.9～1.23MPa，满足《采空区公路设计与施工技术细则》（JTG/T D31-03-2011）对公路路基采空区注浆材料的强度要求（≥0.6MPa），但尚低于桥隧下伏采空区加固不低于2.0MPa的要求，适用于对早期强度无特殊要求的低强度充填注浆场景。重金属浸出结果表明，Cd、Pb、Cr、Cu和Hg的浸出浓度均低于GB5085.3-2007的限值，材料环境安全性良好。微观分析显示，体系主要水化产物为AFt、C-S-（A）-H凝胶、Ca（OH）2和CaCO3。RM提供碱性激发环境，USS提供活性钙源，FGD释放SO42-促进AFt生成，CFBFA作为铝硅源参与反应，四者协同促进硬化体致密化与重金属稳定化。研究成果可为采空区治理用全固废注浆材料的设计与应用提供理论依据。  
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    2026-09-14

    詹江正, 孙倩, 邹爱成, 郝腾腾

    2026: 1-11. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20261000
    摘要：为解决高速铁路钢轨在服役期间因多重随机参数耦合作用，导致滚动接触疲劳裂纹萌生寿命难以可靠评估的问题，以典型高速铁路车轨耦合动力学系统为研究对象，融合Copula理论和PC-Kriging代理模型，提出一种面向多重随机参数耦合作用的钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命概率分布的分析方法。首先，建立车-轨耦合三维精细化有限元模型，并基于实测响应数据引入贝叶斯推断方法进行模型参数更新，高保真计算钢轨在对应工况下的最大疲劳损伤参量，进而结合临界平面法预测相应的疲劳裂纹萌生寿命；基于此，构建PC-Kriging代理模型，高效建立钢轨疲劳裂纹萌生寿命与随机参数之间的映射关系；进一步，利用Copula理论构建随机参数的联合概率密度函数，由此生成具有统计代表性的耦合随机参数样本，进而作为输入驱动代理模型开展蒙特卡洛模拟分析，以获取钢轨疲劳裂纹萌生累积寿命的概率分布。研究结果表明：该方法能够有效评估钢轨在多重随机因素耦合作用下疲劳裂纹萌生累积寿命的统计特性，其概率分布呈现明显的对数正态分布特征，考虑参数相关性后可进一步提高分布结果的可靠性；当裂纹萌生概率为90%时，对应钢轨疲劳裂纹累积寿命为7.16×106轴次。研究成果为高铁钢轨疲劳寿命预测及养护维修策略的制定提供了理论依据和数据支撑。  
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    2026-09-14

    袁帅, 张金龙, 周郑, 金光, 王子铭

    2026: 1-14. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20260862
    摘要：车载牵引变压器绕组区域多分支油道间油流分布的快速、准确计算，是实现绕组热点温度预测，进而支撑其绝缘状态评估与健康管理的前提。然而，现有流动分布快速计算方法或局限于特定几何结构而缺乏推广性，或依赖支路独立假设而难以刻画多分支油道间的强耦合行为，难以兼顾精度与计算效率。本文以车载牵引变压器的饼式绕组多分支油道为研究对象，基于计算流体力学仿真获得多工况油流场快照，基于本征正交分解提取模态并按能量占比截断，在此基础上采用分区克里金代理模型构建工况参数与低维系数的非线性映射，从而实现任意未知工况下流场的快速计算。为验证本文所提流场快速降阶计算方法的有效性，将重构所得的油道流量分布输入热阻网络模型计算绕组导体温度，并与热学实验平台的实测温度进行对比，通过二者的一致性验证该方法在计算精度和计算效率方面的优越性。研究结果表明：前3阶模态重构流场的最大绝对误差仅为3.35×10-3m/s，引入第4、5阶模态以捕捉高阶流动细节时，该误差进一步降至1.09×10-3m/s。以重构流场为输入的热阻网络模型在两种典型工况下的温度预测平均相对误差分别为3.98%和4.58%。相比计算流体力学仿真的单次流场计算耗时为2.5h，本文所提方法完成流场重构仅需约5s。本文所提方法能够为车载牵引变压器实时状态评估、快速运行决策及健康管理提供更为高效的技术手段。  
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    2026-09-14

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