西南交通大学任娟娟教授：高速铁路无砟轨道性能劣化机理与评估方法
西南交通大学任娟娟教授：高速铁路无砟轨道性能劣化机理与评估方法
西南交通大学任娟娟教授的新作《高速铁路无砟轨道性能劣化机理与评估方法》近日由科学出版社出版。该书聚焦于高速铁路无砟轨道性能劣化机理与质量评估研究，顺应现代轨道精细化设计与科学评估的理念，根据目前部分无砟轨道结构劣化型式着手解决实际工程问题。
任娟娟，女，汉族，1983年7月出生，博士学历。2009年获西南交通大学道路与铁道工程专业博士学位，期间获国家公派联合培养博士项目，于德国慕尼黑工业大学留学，2016年12月至2017年12月于美国俄克拉荷马州立大学作访问学者。长期从事高速铁路无砟轨道结构设计理论和损伤机理研究，国家自然科学基金优青项目获得者、科技部重点研发计划首席青年科学家和四川省青年科技创新研究团队带头人，现任西南交通大学土木工程学院道路与铁道工程专业教授、博士生导师。
铁路是国民经济大动脉、关键基础设施和重大民生工程，是我国实施“交通强国”战略的重要组成部分，为国民经济和社会发展做出了重要贡献。截至 2023 年底，我国铁路运营里程已超过 15.9万公里，其中高速铁路 4.5万公里，成为世界上运营规模最大、运营速度最快、建造标准最高的交通引领标杆。
在先进科技日益成熟和自身需求驱动的双重推动作用下，我国高铁将持续迈向速度更高、服役场景更复杂、运营更加绿色高效的新时代。无砟轨道因其高平顺性、高稳定性和少维修性等特点成为我国高速铁路的主要轨道结构型式，是直接引导并支承高速列车运行的主要基础。在新时代背景下，我国高速铁路在完善路网建设的同时，大规模长期安全稳定运营将成为重点工作，新时期铁路轨道的发展需围绕庞大运营线路的服役安全问题进行科学合理递进，确保新建与在役的无砟轨道结构具备抵御性能衰减的能力，以适应现代轨道结构的长期服役需求。
无砟轨道是竖向多层、纵向异性的带状体系，目前在我国高速铁路上整体运营情况良好。但由于材料属性差别大、结构层次多、空间跨度广、服役环境复杂等特征，无砟轨道性能劣化演变机制与规律十分复杂，在长期运营过程中不可避免地出现了结构局部病害。而高速铁路网具有高速度和高密度的特点，不仅要求线路具有高平顺性、高稳定性，还要有高使用率，导致维修整治与高效运营之间出现矛盾。因此，准确把握高铁轨道基础结构在不同场景、不同功能层、不同运营模式的多维状态和性能指标，确保轨道结构实时处于安全服役状态，是高铁发展面临的国际性难题。
传统无砟轨道结构设计方法在处理复杂环境与荷载耦合作用下轨道劣化问题时有极大局限性，难以满足揭示、解决上述工程实际问题的需求，因此，探明复杂边界及环境条件下无砟轨道损伤劣化特性与性能演变规律，提升结构损伤识别技术与状态评估方法，是现代铁路技术发展的必然趋势，对健全高速铁路运营安全保障体系具有重大意义。
本书在充分总结吸收国内外无砟轨道劣化产生机理与质量评估方法相关研究成果及实际工程应用经验的基础上，根据我国目前部分无砟轨道存在的劣化特点，分别进行不同无砟轨道结构材料的物理模拟试验，利用数值仿真方法分别建立相应轨道部件及带损伤的无砟轨道结构的计算模型，开展无砟轨道劣化产生机理及损伤扩展演化的研究分析；并采用无砟轨道结构或车辆的动力响应作为映射信号，提出先进科学的无砟轨道劣化识别方法，形成相应的评价指标及评估方法。
- 第 1 章概述高速铁路以及无砟轨道的发展历程，描述部分无砟轨道服役过程中的劣化问题及损伤机理，简单介绍本书的研究工作。
- 第2 章和第3章从无砟轨道外部服役环境特征出发，分别分析了氯盐侵蚀与冻融循环环境下无砟轨道结构力学性能演变规律。
- 第4章和第5章针对无砟轨道结构损伤问题，进行了不同服役条件下无砟轨道结构劣化机理研究。
- 第6章和第7章研究了无砟轨道层间脱空与路基沉降识别方法，基于下部结构与车辆系统振动之间的映射关系，实现无砟轨道病害的有效识别。
- 第 8 ~10章分别介绍了无砟轨道层间离缝、开裂以及综合质量状况评估方法，获得了能够定量分析和评估无砟轨道健康状态指标。
西南交通大学任娟娟教授的《高速铁路无砟轨道性能劣化机理与评估方法》出版，代表了新一代信息技术在轨道工程中的应用取得新突破，基于物理-数据模型的结构状态评估更加接近实际，多源数据融合使得隐蔽性病害现出原形。
任娟娟教授是我国无砟轨道结构领域知名的青年专家，她的成就来自于对事业的热爱、执着和不辞辛苦，从而在把握工程问题时更加敏锐精准，取得的成果才有现在的理论高度和实用性。本书作为学术专著，系统性强，内容丰富，对高速铁路无砟轨道技术的发展具有重大的意义，是轨道专业科研、设计、施工、维护人员学习提高的好教材和日常工作中的重要参考书。
我国已经建成世界上最发达的高铁网，无砟轨道支撑了我国高速铁路运营速度领跑世界的靓丽风采。希望任娟娟教授继续发扬吃苦奉献、理论联系实际的优良传统，不断研究取得最新成果，为锻造我国高速铁路安全、绿色、高效、舒适的技术品质做出更大贡献。
原铁道部副总工程师
川藏铁路工程建设指挥部首席专家
2023年11月
本书可供轨道交通、铁路系统工作者及铁道工程相关专业的高等院校和科研院所的教学、科研、设计、建造及运营维护相关人员参考阅读。
ISBN 978-7-03-075055-6
责任编辑：朱小刚