岳庆斌
身份证号：23010319730604****
摘要：目前，随着我国科技水平的不断提升，城市化建设步伐的不断加快给城市交通带来了很大的压力，我国轨道交通工程已经取得了快速发展。本文首先介绍了当前城市轨道交通建设的优势，接着从高速铁路、重载铁路、城市轨道交通及磁悬浮交通四个重点领域出发，探究轨道交通的前沿科技及面临的挑战，为同行业学者开展研究提供必要参考。
关键词：轨道交通；科技前沿；技术挑战；分析
引言：进入二十一世纪以来，我国不断深化城市交通体制改革，已经初见成效。轨道交通在一定程度上促进城市经济进步，甚至会带来轨道交通反映，给市民的生活和工作都带来便利，也提升了人们生活的质量。铁路作为我国重要的基础设施，也是国家交通运输的动力来源。截止到2016年底，我国高速铁路在建超过8000公里，运营总里程超过了5000公里。但是，由于我国地域广阔，高速铁路线路跨越了沙漠、高原、冻胀土、软土等区域，经常受到湿热、高寒、大风及多雨等气候的影响，这就给高铁的运行及维护带来了极大挑战。
一、城市轨道交通建设的优势
近年来，由于轨道交通自身的明显优势，许多城市选择了加强轨道交通建设，达到改善城市道路拥挤现状的目的。
（一）可承载客流量大
轨道交通与公共汽车等其他道路交通方式相比，轨道交通运输具有较大的空间，其运输能力强大。而且，轨道交通也不会遇到堵车的情况，能够保证市民的出行效率。值得一提的是，轨道交通的班次多，班次之间的时间间隔较少，而且在车站的停车时间比较短暂。因此，轨道交通的综合运力比道路交通的综合运力要好得多。
（二）时间控制相对准确
轨道交通必须拥有特定的交通线路，这样就会给轨道交通带来优势，即不需要考虑雨雪天气和浓雾天气影响。轨道交通车辆会严格按照时间开车和停车，使乘客能够较好地把握时间，从而为乘客带来极大的便利。
（三）时速快，乘客搭乘便利
轨道交通基本不受道路交通压力的限制，且运行速度较快，基本不会有不守时的情况，能够节省居民出行的时间。此外，城市地铁站等交通设施不断完善，出行方式不再单一，这也大大提高了市民的出行质量。
（四）充分利用城市的地下空间
在交通压力大的城市里，轨道交通可以在一定程度上缓解城市的运输压力，这得益于完美利用城市的地下资源空间。这样不仅给市民的出行带来便利，而且还减轻了城市土地利用的压力。此外，轨道交通通常采用的地下轨道或高架桥的方式也决定了其对路面施工的影响较小，一般不会对城市面貌产生影响，顺应了国家号召的持续发展理念。
（五）具有干净环保的特点
目前，相关部门也在出台文件鼓励市民乘坐地铁和有轨电车。在一定程度上减少了私家车的使用频率，能够给城市的空气质量带来极大改善。与此同时，轨道交通本身也使用节能环保的能源，通常不会排放污染环境的尾气，并且也是对国家号召的响应。
二、现代轨道交通工程前沿科技与面临的挑战
接下来，文章主要从高速铁路、重载铁路、城市轨道交通及磁悬浮交通四个重点领域出发，分探究轨道交通的前沿科技及面临的挑战。
（一）高速铁路前沿科技与挑战
我国高铁沿线的水文、地质、气候及环境条件复杂，这就给高铁后期运行及维护带来挑战，部分线路上已经明显出现了基础结构的裂化，损伤严重，同时，部分轨道板出现离缝、断纹，这些问题都给机车安全行驶带来影响。
1.基础结构性能的演化
根据实际调查显示，在很多无砟轨道都出现了破坏和结构性的损伤，主要有底座、轨道板裂纹，砂浆与轨道板之间的充填层的粘结性破坏等，并且长期抽到雨水等入侵，导致裂纹的急剧增大，对轨道产生严重的破坏。同时我国高铁部分线段路基沉降变化较大，也影响了列车行驶的安全。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.高铁维护技术标准体系缺乏
由于我国高铁起步较晚，目前还没有形成完善的高铁后期运行维护技术标准体系，高铁基础的维护包括多方面的内容，如轨道结构层面裂缝的维护、轨道表面剥离限值等，在未来仍旧需要投入更多的研究。
3.环境保护技术
随着高铁技术的快速发展，其还面临着严重的环境保护问题，主要包括环境振动、噪声、电磁辐射等，其中噪声是最为主要的影响因素。并且，噪声控制难度大，且需要耗费大量的成本，虽然在预测方法、理论模型及控制技术等方面取得了不小成果，但是，仍旧需要投入更多研究，如干扰防护技术和电磁辐射评估技术等。
（二）重载铁路前沿科技与挑战
1.轮轨磨耗问题
目前，在重载铁路运行过程中，轮轨的疲劳伤损和磨耗是主要的问题，已经严重影响了轨道的结构安全性能。为了缓解该问题，需要充分了解重载轮轨的关系，处理好不同状态对轮轨的作用，并且还应该研究将降低重载轮轨的作用，提升新技术的应用力度。
2.列车纵向冲动问题
列车的纵向冲动问题也是重载铁路面临的问题，巨大的冲击力严重影响了列车行驶的安全可靠性。在这个面临的挑战有：不同列车配置、不同编组、不同外界环境、不同线路条件下组成的列车，还要提高对车间联接技术、操作技术等方面的研究。
3.基础结构损伤问题
我国重载铁路基础结构损伤问题主要发生在桥隧结构和轨道结构部件上，但是对于路基的强化技术和道床强化技术的研究还相对较少，应该提出新的方法和设计理论。
（三）城市轨道前沿科技与挑战
1.复杂地质条件下的施工
城市轨道兼顾市政工程、隧道工程及公路工程的特点，受到周围地质环境及工期的影响，施工安全问题十分突出。应该不断提升施工的安全性，需要充分考虑地质条件，开展流固耦合轮、散体力学的研究。并且应该确定近接的要求和特点，构建细致的力学模型。
2.地下结构的变形
受到临近建筑、土层差异、地下水等因素的影响，很多城市轨道线路出现了变形，给列车运行的安全性带来严重影响。为了有效解救这个问题，需要确定结构性能演化的机理，研发新的健康评估技术，并开展快速控制及修复技术。
3.噪声及振动的控制
应该从噪声的源头上入手，掌握其传播的途径和规律。此外，一些新的轨道交通，如跨座式单轨交通、直线电机轨道交通、空中悬挂式轨道交通等，其噪声和环境振动较小，但是，也应该开展相应研究。
（四）磁悬浮交通的前沿科技与挑战
1.稳定性
当轨道梁、车辆及控制系统的一些参数不合理匹配时，就会容易导致列车出现耦合振动，给列车行驶的稳定性带来严重影响。目前，该问题解决的突破点在于应该充分考虑轨道梁与车辆行驶的动态作用，寻找电磁悬浮控制技术。另外，应该开展结构创新和优化设计，提升轨道结构的整体性。
2.长寿命低振动磁浮道岔技术
常规的磁悬浮列车已经很好地解决了列车脱轨的问题，但是，也就提出了磁浮道岔结构设计的问题，不仅应该确保道岔的灵活性，同时还要保证列车在经过时的平稳性。应该不断研究该技术，提升道岔梁-磁悬浮列车的耦合振动机理研究。
3.基础科学问题研究
通过构建室内真空管道测试平台，开展实验性的研究。但是，目前仍旧存在一些问题，如在超高速运动场中，超导体的力学和物理特征仍需探究，捕获磁通的影响机制、超导体材料的物性关系等。其次，在实际运行中还应该确保乘坐的舒适及安全性。
三、结语
轨道交通越来越成为我国经济和城市道路交通不可缺少的组成部分，具有绿色、便捷等优点，在许多城市已经代替公交车成为主要出行工具，另外，四大重要领域也会逐渐突破当前的问题不断发展，最终推动我国建设更发达的交通网络。
参考文献：
[1]刘秋菊,刘洪杰.现代轨道交通工程科技前沿挑战研究[J].河南建材,2018(05):136+138.
[2]薛维佳.分析现代轨道交通工程科技前沿与挑战[J].建材与装饰,2018(32):291.
[3]陈敏.浅谈现代轨道交通工程科技前沿与挑战[J].数字通信世界,2018(02):224.
论文作者:岳庆斌
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/27
标签：轨道交通论文; 轨道论文; 列车论文; 城市论文; 技术论文; 结构论文; 我国论文; 《中国西部科技》2019年第23期论文;