开展重载铁路桥梁和路基实时监测与强化技术研究，完成桥梁静动力性能检测方法、基于多层束界法的安全评估和预警方法研究，广域网络化无线监测平台开发。

1、无砟轨道结构防水减振结构。在无砟轨道基座板底部与基床表层/桥面板顶面之间，全宽铺设防水联接层和缓冲保护层。本发明利用全断面铺设的联接层与缓冲保护层实现全面立体防水与整体性，利用特种改性增强剂调整沥青混凝土防护层的动态模量、阻尼特性与变形适应能力实现刚度匹配与缓冲减振功能，利用特种改性增强剂增强沥青混凝土的荷载扩散能力、疲劳耐久性与抗水损害能力，有效解决现有高速铁路无砟轨道路基防水层过早破坏失效与层间唧浆、脱空甚至冻胀等问题，提高轨道下部基础结构的整体性、平顺性、均匀性和长期稳定性，为无砟轨道板提供良好的稳定支撑，以延长轨道板的疲劳寿命，是一种长效的防护方案。 2、一种新型的铁路基床表层结构。适用于高速铁路或客运专线路基基床表层，在无砟轨道结构支承层与基床底层之间铺设，所述结构由上至下包括沥青碎石排水层、粘结层、全断面密实沥青混凝土防水抗冻层。利用沥青碎石排水层的大空隙性与良好渗透性将降水快速排出线下直接动力作用范围，再利用具有一定横坡度的密实沥青混凝土将沿沥青碎石层空隙下渗的水从沥青混凝土层表面横向排出路基范围，为基床底层提供良好的抗冻保护，有效解决无砟轨道路基表面积水、水泥混凝土防水层过早破坏失效与级配碎石基床翻浆冒泥破坏路基稳定性等问题，提高轨下基础结构排水性能和长期稳定性，是理想长效的铁路基床表层设计方案。

本项研究是在我国铁路全面提速的大背景下提出的，铁路列车大规模提速后，轨道结构振动加剧、线路动力作用恶化的现实情况，采用理论、试验与工程实践相结合的研究方法，对提速线路的加固对策、化化技术及其理论基础问题，开展了全面系统的研究。 本项目运用现代车辆－轨道耦合动力学理论，通过建立提速车辆－轨道耦合动力学模荆地，对提速线路疲乏岔、钢轨接头、桥台与路基连接处、以及小半径曲线等线路薄弱部位年轻化 轨动力作用，进行了理论分析与试验研究，探明了产生了这些动力问题的根源及其危害。在此基础上，结合我国铁路实际，总结出强化提速线路的五项关键技术措施：1.对时速140～160km提速区采用高弹性轨下胶垫；2.推广使用60AT可动心轨式提速道岔；3.逐步推行道岔无缝化改造;4.对关键桥涵端部路基基础进行加固; 5.对山区铁路小半径曲线轨道采用新型混凝土轨枕及配套强化措施。

铁路勘测设计一体化、智能化是系统地研究和建立以数字化信息为基础，以计算机应用技术拉通勘测设计全过程为主要特征的新的生产作业模式。所以，该系统应将使用各种勘察手段所采集的铁路线路及其相关的地形、地理、地质、水文等资料加工成数字化信息，通过接口界面进行信息处理并传输到工程数据库中。先进的计算机网络必须覆盖各专业CAD终端，各专业在集成化设计环境中共享工程数据的信息，完成本专业设计，同时输出数字化和可视化的设计成果，供后序专业应用。设计完成后，全部CAD设计电子文件通过网络直接归档，从而实现铁路勘测设计一体化。随着各专业设计专家系统的建成与不断完善，再实现勘测设计智能化。在一体化新的作业模式下，勘测设计的全过程可以理解为对一般数字化信息流的采集、加工和扩充的过程。外业的勘测和勘探资料是这股数字化信息流的源头，各专业的设计工作是对信息流的加工和扩充。最终完成的数字化信息就是设计成果和归档资料。设计与管理所面向的不再是原来的书面资料和图纸，而是在工程数据库统一管理下，在网络的终端上有序受控流动的数字化信息流。所以，实现勘测设计一体化的过程就是从以非数字化为基础的现有作业模式向以数字化为基础的新的作业模式转化的过程。实现这一转化需要建立新的勘测设计流程，研究解决新模式带来的一系列技术层面和管理层面的关键问题。 1)勘测设计资料数字化是新的生产作业模式的基础，只有后道工序需用计算机处理的资料是数字化的资料，才能保证整个设计过程形成数字化的信息流。这就需要外业勘测时尽量利用各种测量仪器的数字化功能，使第一手资料即是数字化的形式，同时资料整理必须利用计算机来完成，才能获得满足内业设计要求的数字化勘测成果。为了实现外业数字化勘测，重点应研究以下问题：充分开发利用航测、全站仪及各种遥感设备的数字化功能；研究既有地图如何实现高精度、高清晰度扫描数字化处理；开发在勘测现场的铁路线路初步设计方案比选系统，改变外业队的作业方式，建立与数字化勘测相适应的装备水平、劳动组织、作业内容和管理制度。 2)建立工程数据库是新的生产作业模式的核心，新模式与原有模式的重大区别之一就是外业与内业之间、各专业这间需要共享的数据都要通过数据进行存取，所有的设计成果都由数据进行保存与管理。所以，如何开发一个符合铁路勘测设计行业特点、功能强大的工程数据库管理系统是本项目研究的一个重点。为此，需要研究与解决以下关键技术问题：做好标准化工作，制定铁路勘测设计一体化数据格式标准，规定每个专业的哪些数据需要进；如何处理非结构化数据；如何制定适应铁路勘测设计特点的数据结构。 3)建立铁路勘测设计集成化设计环境是新的生产作业模式的关键，新模式与原有模式的重大区别之一，就是全部内业设计均在集成化设计环境中进行。设计集成化环境是以计算机网络为平台，工程数据为核心，设计流程管理为主线，各专业设计软件与程序数据库接口为主要内容的计算机集成应用体系。为此，需要研究与解决以下关键技术头题：建设技术先进的计算机网络系统；研究出一种适应各种软件和各种数据需求的专业设计软件与工程数据库的接口方案；开发设计流程管理系统，保证整个设计在受控，有序的条件下进行。从而实现完全消除专业间书面资料的往来传动，每个设计人员在自己的计算机站点上就可完成设计和前后工各种间的信息交换。 4)建成计算机档案管理系统是新的生产作业模式的重要内容，新模式与原有模式的重大区别之一，就是全部电子设计文件采用光盘存储并由计算机管理。计算机档案管理可实现在网络环境下直接检索、查询、浏览和下载电子档案文件，并为电子设计文件重复利用提供了极大的方便。为此，需要研究与解决以下关键技术问题。正确处理管理型软件与管理方式之间的关系，就是说，所编的档案管理软件应满足行业的需要，适应各设计院在档案管理上存在种种差别的实际情况，而不是让各设计院改变档案管理方式来适应所编的软件；能浏览各种格式的电子文件，使软件具有良好的实用性。 5)采用人工智能技术是实现铁路勘测设计智能化的主要途径。传统CAD技术的特点是辅助设计人员进行计算与绘图，没有智能功能。总结国内外经验后，我们认为，以专家系统、智能CAD为主要内容的人工智能技术在铁路设计中的应用是实现铁路勘测设计智能化的主要途径。铁路选线是带全局性的非常错综复杂的设计问题，一直以人工以验为主进行设计，只能对有限的方案进行研究，设计周期长，推荐方案往往不是最优的。所以，必须要研究铁路新线设计智能CAD系统，以提高设计质量。采用综合地质勘探方法来解决特定的工程地质问题被证明是行这有效的。由于综合地质勘探模式有几十种，采用哪一种模式来解决某一个具体工程地质问题往往是很复杂的、模糊的。采用的模式不适合，就不能有效地解决问题，所以要研究铁路地质综合勘探方法专家决策支持系统，以显著提高地质工作质量

本专利技术提供一种发光二极管阵列铁路信号装置，能满足铁路信号机光学性能和技术指标，应用铁路信号灯，发光效率高，节电，发散角小，可靠性强；专为铁路部门设计的新型铁路信号机光学系统，可替代目前用白炽灯和螺纹有色聚光镜构成的各种铁路信号灯（机），远远优于白炽灯。

成果来自多项省部级科技计划项目，分别获得省部级一、二、三等奖励的重点纵向成果，发表论文10多篇，出版专著3部，获发明专利1项，目前已进入实用阶段。该成果首次提出高铁卫星和常规测量的控制网技术指标；研制出方向自适应投影和CPⅢ网数据处理软件；建立600 m标准轨道检验场进行轨道检测设备的国内首次产品技术认证。方向自适应投影的准确性比国外同类型技术提高10倍，使高铁控制网边长投影变形<1 mm/km；建立600 m以上标准轨道进行轨道检测设备的计量认证国外尚无先例，是唯一可以检测轨道300 m弦平顺性≤10 mm技术指标的计量检测手段。

铁路电力系统主要为编组站、车站、检修工厂、机务段、车辆段、通讯、列车行车信号等动力和照明提供用电，它虽工作于电网的末端，属于电力、输、供三个环节中的供配电环节，但其对供电可靠性的要求却非常高。近年来铁路行车速度不断提高，直接与行车有关的新工艺、新设备无不要求电力供应稳定可靠。青藏铁路平均海拔超4000米，其环境达零下25度，使普通电器设备无法正常启动；其大气压力远远低于正常海拔值，使普通电器设备的耐绝缘、耐冲击、继电器触头及印制板的设计性能等均不能满足要求。同时，青藏铁路沿线恶劣的自然环境，给设备进行现场试验和维护带来诸多不便。因此，需要一体化的系统来综合解决这些问题。该系统包括如下几个方面的内容：1）适用于高原低温等恶劣环境的保护、测控装置的新硬件平台。2）适用于高原低温等恶劣环境的基于地理信息系统、管理信息、视频监控系统的铁路电力远动高度系统。3）适用于高原低温等恶劣环境的铁路电力综合自动化系统。4）适用于高原低温等恶劣环境的铁路电力线路自动化。5）适用于高原低温等恶劣环境的变（配）电所电气设备状态在线监测系统，包括一次设备的在线监测和二次设备的在线监测。

成果与项目的背景及主要用途：近年来我国钢材年消耗量迅速增加，焊接工 程量巨大，高效化焊接成为焊接技术发展的主流。MAG/CO2 焊由于其易于实现 自动化、抗锈低氢、成本低以及可进行全位置焊接等优点，成为高效化焊接方法 的重要选择。在我国，以 MAG/CO2 焊为主的气体保护焊工艺应用水平与发达国 家相比仍有较大差距，但发展较快。据统计：1999 年，我国的气体保护焊在整 个焊接工艺中所占的比例约为 10%，而日本和美国则达 70%左右；2002 年我国 此比例达到了约 17%，预计 2005 年可以达到 22~25%。在我国以 MAG/CO2焊为 主的气体保护焊在很大范围内正逐步取代焊条电弧焊，极具发展潜力。 MAG/CO2 气体保护焊短路过渡方式应用非常突出，国内外研究人员的研究 证明：采用 MAG/CO2 焊短路过渡形式，可以有效地防止高速焊接(1m/min 以上) 时形成的焊接缺陷。但由于 MAG/CO2 焊保护气体本身的物理性质所决定的，使 用活性 CO2 气体保护的焊接无论是采用细丝短路过渡方式，还是粗丝大电流的颗 粒过渡方式，都会造成较大的飞溅，在短路过渡方式中，焊缝成形差也是很大的 问题。著名的 STT 控制法利用对电流电压的快速控制，大大降低了短路过渡过程 的飞溅，改善了焊缝成形，但也只适用于电流较小的场合，用于高速焊接需要大 电流的场合时仍存在飞溅大等不足之处。 该技术主要解决纯 CO2 气体保护焊或低氩保护 MAG 焊时短路过渡的飞溅和 焊缝成形问题。 技术原理与工艺流程简介：该系统利用传感器采集信息，由单片机系统对焊 接过程的信息进行分析，控制逆变弧焊电源的输出。 关键问题在于实时控制的及时性。短路过渡存在大量快速的瞬态过程，需要 122天津大学科技成果选编 123 控制电路及时做出响应，有很大难度。美国林肯公司的 STT 焊机利用 IGBT 功率 开关并联限流电阻的方法，可以非常迅速地减小电流，对于防止飞溅非常有利。 但 IGBT 的工作条件非常严酷，限制了利用 IGBT 功率开关进行深入的研究，也使 其局限于较小电流的场合。受上述条件的制约，我们必须考虑其他的选择。 本技术找到了一种预判短路过程的方法，采用高速模拟电路为主并结合单片 机的中断处理方法加以控制；而对短路过渡相对稳定的过程，其控制则以单片机 为主，可以进行信息融合运算，甚至可以进行瞬态过程的预判运算。 技术水平及专利与获奖情况：国际先进，国家发明专利。 应用前景分析及效益预测：目前 CO2 焊的飞溅问题的解决主要采用：a.纯氩 或混合气保护，气体成本高；b.利用进口 STT 焊机，在低速焊、小电流范围应用， 焊机成本高；c.采用药芯焊丝，焊丝成本高，且只能焊接中厚板，不能短路过渡 焊。这些解决方法都并不令人十分满意，因而本技术有很好的的实际应用前景。 本技术可将飞溅率降为普通短路过渡的 1/2~1/3 以下，以一个年消耗焊丝 500~1000 吨的大中型企业计算，每年仅焊丝飞溅造成的损失就可减少数十万元， 尚不包括清理飞溅所投入的人力物力。而本技术在普通逆变焊机基础上加上 500~1000 元的一次性的材料成本投入，即可大幅度提高焊机的性能。 应用领域：机械、船舶、钢结构、汽车等众多行业。