下一代开关和交叉:S-CODE项目的成果

图1:轨迹开关/来源:DT - Výhybkárna a strojírna, a.s。

S-CODE是什么?

作为欧洲铁路行业追求提高网络性能和容量的一部分，S-CODE项目开始重新发明用于在轨道之间移动列车的技术和机制。该项目于2016年11月启动，并于2019年10月完成。它是由Shift2Rail欧盟地平线2020研究和创新计划下的联合承诺。S-CODE的总体目标是调查、开发、验证、演示和评估开关和交叉路口(S&C)的全新概念，这些概念有可能提高容量、可靠性和安全性，同时降低投资和运营成本。

图2:项目流程说明了wp 3、4、5中技术开发的即插即用方法，并说明了如何在wp 6和7中对它们进行评估和组合。

简而言之，该项目旨在为S&C开发新技术和概念，这些技术和概念可以通过多种方式组合在一起，以供后续项目使用，例如IN2TRACK2，以开发新一代轨道开关(IP3下)．有关该项目的更多细节及其成果，可在S-CODE网站．

前一篇文章全球铁路评论（2018年7月)为项目的早期阶段设定场景和背景。它涵盖了项目在第1和第2阶段的进展，如图2所示。自那份报告以来，该项目已经完成了第三阶段，我们在下面总结了该工作的方法、成果，并对未来的方向提出了一些广泛的建议。

图3:软件演示器:用于监控的轨迹开关和执行器联合仿真模型。

模块化的方法

S-CODE的主要理念是采用模块化方法(见图2)。该项目的意图不是交付单一的“S-CODE开关”解决方案，而是开发一系列技术和概念。在这个项目中，术语“概念”用于下一代S&C的哲学;例如，概念上的安排和组件的移动，以允许列车从一条轨道切换到另一条轨道。在探索概念的同时，该项目还探索了可以应用于一个或多个概念的材料、组件或工艺的开发。该项目将这些发展称为“技术”，它们可以单独应用，也可以组合应用，以实现下一代S&C的目标。

技术示范

随着阶段2进入阶段3，确定的不同技术得到了改进和开发。为许多技术制作了演示程序，以验证想法、子系统和组件。表1总结了该项目所涉及的主题，并显示了生成演示程序的技术领域。演示包括计算机模拟、比例模式、物理实验室演示，以及Neoballast的全尺寸服役测试。演示人员能够展示部署新技术的可行性，并为未来的发展建立一个平台。

表1:S-CODE演示程序

然后在评估阶段根据主题对技术进行评估。

的概念

前一篇文章已经提到了五种开关概念:双稳定开关、单细长叶片开关、旋转开关、车载开关和下沉开关。在第三阶段开始时进行的最后一个评价阶段导致决定在评价和示范中使用的三个最有利的概念。它们在图6到图8中进行了说明。

图4:传感器放置状态监测演示器的3d打印原型。

评估输出

为了根据项目的基本情况和更广泛的目标评估S-CODE技术，建立了一个工具框架。该框架包括技术准备水平(TRL)总结问卷、影响评分工具和生命周期成本(LCC)评估。

摘要问卷要求技术主管回答具体问题，以确定技术寻求解决的问题、该领域的最新技术状况、项目的建模和测试产出、预期收益、相关标准等。

影响评分使用在项目早期阶段建立的一套加权标准，对S-CODE与传统S&C进行基准测试。这为将S-CODE技术应用于S&C提供了一定的信心。结果表明，大多数开发都在容量、可靠性和可维护性方面提供了潜在的好处。

图5:测试“锁定”电位的磁流变阻尼器。

该项目还为传统S&C建立了一个基准LCC模型，并针对每一项认为新技术会对传统技术产生某种影响(积极或消极)的技术调整了该模型。然后使用影响评分作为信心因子对LCC模型进行调整，以更好地指导哪些技术具有最大潜力。

这对工业意味着什么?

S-CODE在不同的发展阶段产生了许多概念和技术。合作伙伴还筛选了作为示范的开发项目，并评估了其中“最有前途”的子集。这三个概念和技术的顶层思想如图10所示。

图6:优化的单细长开关-这一概念的主动交叉部分被进一步发展为未来S&C的潜在元素。

我们预计这三种不同的概念可以适用于不同的应用，而大多数技术可以以各种组合部署到不同的概念上。此外，这些技术的各种组合是可能的，根据它们的组合方式，它们可以带来各种各样的好处。

图7:B2B开关——利用移动开关叶(绿色和红色)的垂直运动联锁轨道端，通过转换提供改进的轮轨接口。

在为期三年的项目期间，S-CODE团队从我们的研讨会中产生了100多个新技术和S&C概念想法。这些概念被分组并合理化为23个概念，这些概念经过分析并再次减少到5个，这些概念是通过初始设计考虑的。在为S&C产生的技术中，只有20多项是在项目的第三阶段作为示范开发的(在TRL3-5)。在项目的评估阶段，我们考虑并评估了最有前途的三个概念和14项技术。重要的一点是，在这个项目中，我们拒绝的比追求的多。虽然我们使用了合理的标准和正式的系统方法来做到这一点，但仍然可能会有一些好的想法被放弃或难以实现(或者本可以在与其他技术、概念或系统的特定组合中获得更高的分数)。因此，S-CODE的许多结果可能有助于下一代交换机，而不仅仅是从评估中确定的“热门前景”。

图8:基于车辆的开关-其中所有的驱动都在车辆上，车辆通过被动开关自行转向。

在最后的评估报告中，我们解释了每一项技术都考虑了技术风险和未来发展的潜在障碍，并确定了进一步发展技术时需要考虑的关键点。评估表明，项目内开发的技术比当前的S&C技术具有更好的性能前景;它们也有可能对实现Shift2Rail目标产生积极影响，大多数开发在容量、可靠性、可维护性和生命周期成本方面提供了潜在的好处。

图9:LCC建模，用于驱动和锁定的S-CODE技术的子集。

我们的目的是这些产出、概念和技术现在可以用于IN2TRACK2计划。S-CODE的合作伙伴一直与IN2TRACK2成员密切合作，特别是与Network Rail的项目负责人密切合作，以确保S-CODE的主要成果作为未来轨道交换机的关键部件、子系统和技术具有突出和价值。作为下一代轨道开关的一部分，部分或全部新兴技术的采用提供了从根本上改善S&C和相关系统性能的潜力。

图10:概念和技术。

确认

作者要感谢他们的项目合作伙伴:DT - Výhybkárna a strojírna, a.s, Ferrovial Agroman SA, Rhomberg Rail Consult GmbH, RSSB, Comsa SAU，拉夫堡大学，布尔诺理工大学和帕杜比斯大学。他们还想感谢资助者:S-CODE项目已经从欧盟地平线2020研究和创新计划下的Shift2Rail联合承诺获得了资金，资助协议编号为730849。