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摘 要：在普速铁路工程中，钢轨接头作为线路薄弱环节与工务段维护工作重点，钢轨接头运行工况直接影响到铁路列车行驶安全。根据普速铁路实际运营情况来看，受到结构不平顺和道床板结等因素影响，钢轨接头易出现顶面剥落、捣固不实、联结零件松动伤损等病害问题，存在安全隐患，严重威胁了铁路列车的行驶安全。为解决这一问题，本文对普速铁路轨道接头病害产生原因进行探讨，提出相应的整治措施，以供参考。
关键词：普速铁路 钢轨接头 病害原因 整治措施
中图分类号：U216 文献标识码：A文章编号：1674-098X（2021）04（b）-0031-03
Discussion on Rail Joint Defects and Treatment Measures of General-Speed Railway
GE Wei
（Shanghai Public Works Section of China Railway Shanghai Group Co.， Ltd.， Shanghai， 200040 China）
Abstract： In general-speed railway projects， rail joints are the weak link of the line and the focus of maintenance work in the public works section. The operating conditions of the rail joints directly affect the safety of railway trains. According to the actual operation of general-speed railways， due to structural irregularities and track bed compaction， rail joints are prone to top surface peeling， improper tamping， loosening and damage of connecting parts， and other diseases， which pose safety hazards and serious threats. This improves the safety of railway trains. In order to solve this problem， this article discusses the causes of common-speed railway track joint diseases and proposes corresponding remedial measures for reference.
Key Words： General-speed railway; Rail joint; Disease cause; Remedial measures
1 普速铁路钢轨铁头病害产生的原因
1.1 钢轨接头结构平顺度不达标
在列车驶过钢轨接头部位时，由于钢軌间往往存在着轨缝，两根钢轨受到铁路列车所带来的撞击力，轨面易产生塑性变形，导致轨面处于高低、左右错牙和低接头状态，形成高差，无法在微观层面上保持原有的连续直线状态，致使钢轨部件磨损速度加快，钢轨接头结构不平顺，并以此为诱因引发接头压堆、形成马鞍形等病害问题的出现。
1.2 材质缺陷
由于安装钢轨接头部件的制造工艺需进一步提升，使用的部件自身存在质量缺陷，如钢轨淬火强度不足、温控不到位、分布细微裂缝等。如果将存在材质缺陷的钢轨接头投入使用，在钢轨接头承受过往铁路列车冲击力时，有较大可能出现鞍形过度磨损、扭矩不足、轨缝过大、顶面剥落掉块、上缘磨蚀和夹板永久变形等质量病害，进而威胁到过往铁路列车的行驶安全。
1.3 道床板结、翻浆冒泥
在部分普速铁路工程中，出于对造价成本因素的考虑，往往采取碎石道床，与其他类型道床相比，碎石道床具有结构简单、施工成本低、易于养护的优势。但是，碎石道床具有颗粒松散性的特征，在工程使用期间，受到铁路列车荷载影响，偶尔处于不稳定状态，且道床变形量永久积累，最终出现道床板结现象。同时，在铁路道床板结后，将会丧失轨道弹性，致使铁路列车行驶期间振动加剧，加大对钢轨接头等部件的伤损程度，且钢轨受力增大。以某普速铁路工程为例，铁路列车主要负责远程运输煤炭，在列车行驶期间，受到车身晃动与气候环境影响，少量煤炭沿线散落在铁路道床上[1]。与此同时，受到气候条件影响，雨水没有得到有效下渗，在道床表面与路基部位积聚，在列车驶过时出现泥浆向上挤压冒出现象。
1.4 道床松动沉陷
在铁路列车行驶期间，由于钢轨接头受到列车的冲击动力影响，时常出现明显振动现象，对道床结构状态造成影响，道床变形量永久积累。随着时间推移，在铁路道床变形量积累程度超过一定标准后，将以此为诱因引发道床松动沉陷问题出现，并出现接头抵扣与空吊板等一系列现象，促使道床进一步变形，加大列车冲击动力对钢轨接头造成的破坏程度，二者形成恶性循环。
1.5 维修保养工作不到位
普速铁路维修工作质量与列车行驶安全和工程使用寿命有着密切联系，对维修保养工作的高效开展，是预防和减少钢轨接头病害问题出现的关键。例如，通过高频率开展维修保养工作，可以提前发现钢轨接头潜存病害，对严重磨损部件进行修补或更换处理，清除铁路道床上散落的污垢杂物，紧固松动的钢轨接头扣件，将普速铁路轨道稳定保持为良好工作状态，避免轨道状态持续恶化。但是，当前在部分普速铁路工程中，由于缺乏长效维护保养机制，面临着保养力度不足、工作开展频率较低、受人为主观因素影响等问题，难以取得预期工作成效，没有做到对轨道接头病害问题的提前预防、及时发现、快速解决[2]。 2 普速铁路钢轨接头病害的有效整治措施
2.1 低接头整治
在普速铁路维修期间，工作人员重点检查钢轨接头是否出现轨面高低、左右错牙、形成马鞍形与接头堆压现象，如果出现此类现象，则判断钢轨接头出现低接头病害。随后，工作人员使用相应仪器工具，对低接头深度以及位置进行测量，根据具体情况选择采取垫板整治或是夹板整治方式，具体包括：第一，垫板整治。分别在钢轨接头轨枕处垫设适当厚度的木质垫板，对小腰垫板开展一定时间的压实作业，将其换位为稍厚的垫板，重复开展压实作业，直至在接头轨枕处垫设8mm垫板为止。随后，取出垫板，清筛钢轨接头周边轨枕起道，将钢轨接头起高10mm左右，自两侧小腰对接头进行捣固处理，反复数次开展捣固作业，实现整平接头的目的。第二，夹板整治。采取上弯夹板方法对低接头进行轻微整治，提前对夹板进行预热处理，如将夹板在温水中浸泡一定时间，禁止使用明火加热夹板。同时，将夹板极限上弯量控制在2mm，将中间加力点接触长度控制在100mm及以上，将极限上弯量控制在夹板中心区域，如果没有满足以上条件，容易改变夹板金属组织，并在夹板表面形成细微裂纹，造成夹板二次损伤。最后，在夹板上弯结束后，工作人员拧紧螺栓，对钢轨接头部位前后多根轨枕开展捣固作业，并清除小腰部位中分布的空吊板[3]。
此外，在必要情况下，工作人员也可采取水泥枕底垫胶垫的措施，根据低接头深度与位置等信息，使用适当规格尺寸或是定制的大胶垫，将胶垫在水泥枕底部位进行垫设，以此来解决低接头病害。与垫板整治和夹板整治方式相比，枕底下垫胶垫方式具有操作简单、整治见效快的优势，可以快速解决低接头问题，及早恢复钢轨接头的正常工作状态。但是，工作人员需要额外对接头区域的翻浆冒泥部位开展清筛作业，并在一年后取出所垫胶垫，重新开展低接头整治与轨枕捣固作业[4]。
2.2 轨面修整
在普速铁路列车行驶期间，由于列车行驶速度较快，加之车辆重量较大，钢轨轨面将同时承受较大上部荷载与列车冲击作用力，致使轨面产生磨损，随着时间推移，陆续出现不均匀磨耗、错牙、毛刺等质量缺陷。同时，在轨面磨损程度过于严重，或是长时间未修整轨面时，钢轨轨面将产生塑性变形现象，进而引发低接头与假轨缝等病害问题出现。
为预防以上病害问题的出现，在普速铁路工程运营期间，维修人员需要定期对钢轨轨面进行整修打磨。首先，对钢轨轨面磨损情况进行全面性检查，确定轨面磨损程度，科学地制订整修打磨方案。随后，使用打磨机等工具设备，对钢轨轨面上分布的肥边、剥离掉块等缺陷部位进行打磨处理，直至钢轨接头平顺度达标。再次，对钢轨轨面缺损部位进行焊接处理，在焊接部位涂刷着色剂，检查是否存在夹渣、焊肉不饱满等质量问题。确定无误后，对补焊部位进行打磨处理。最后，对钢轨补焊部位开展人工养护作业，在养护完毕后，即可将钢轨投入使用[5]。
2.3 道床整治
在普速铁路工程投运期间，如果长时间未整治道床，受到列车散落污垢杂物和列车冲击作用力影响，道床的变形量将持续积累，易出现道床板结、翻浆冒泥与松散沉陷现象。因此，工作人员应定期沿铁路钢轨进行巡查，根据道床使用情况来设定整治周期，定期对铁路道床开展全面性的整治工作。例如，以人工方式清除铁路局部区段中分布的石渣、泥土与煤炭等杂质，更换严重磨损的道砟与轨枕，对铁路两侧边坡开展破底清筛作业。如此，可以有效减小所驶过铁路列车对钢轨接头部位造成的冲击影响，预防道床板结、翻浆冒泥现象出现[6]。
2.4 接头轨缝调整
针对钢轨接头大轨缝问题，在普速铁路工程施工阶段，必须遵循相关技术规程，根据特定计算公式来验算及预留轨缝，综合分析环境温度与现场情况等因素，适当对轨缝大小进行调整，确保轨缝均匀，禁止在极端气候条件下开展轨缝调整作业，预防胀轨与断轨现象出现。随后，在轨道布设后，应设置配套的防爬器。同时，在普速铁路投运期间，工作人员定期对咽喉地段和长轨条地段等重要地段进行巡查，如果出现大轨缝问题，或是连续分布3个及以上数量的瞎缝，应使用液压轨缝调整器等设备，快速对大轨缝和瞎缝进行调整。
2.5 钢轨质量控制
在普速铁路竣工验收环节，重点检查钢轨接头部件结构完好性与施工质量，如果存在钢轨轨端脆性过大、接头松动、轨缝过大、轨头肥边等质量问题时，进行返工处理，重复对钢轨质量进行检测，在确定钢轨质量符合施工标准后，再将普速铁路工程交付使用，以此来预防钢轨接头联结零件失效、接头不正常磨损、轨端剥落掉块等质量病害的出现[7]。
2.6 加强维护保养力度
为提高普速铁路维护保养工作效率及质量，提前预防和有效解决钢轨接头病害问题，突破传统维护模式的局限性，应采取以下措施：第一，构建长效维护保养机制，根据钢轨接头病害情况与工程投运情况，明确铁路钢轨接头维护保养工作范围与内容。同时，明确划分各部门人员的具体职责范围，引入权责机制，在受人为因素致使钢轨接头出现病害问题时，对相关责任人进行追责惩处。同时，明文规定钢轨接头日常维护与定期检修开展频率、工作流程和技术标准。第二，严格执行《普速铁路线路修理规则》，根据钢轨接头病害类型与严重程度，结合修理规则开展标准化的维护保养工作。例如，定期对钢轨接头使用工况进行检查，如果马鞍形磨损长度超过300mm，必须更换全新的钢轨与接头处失效轨枕，禁止采取钢轨补焊等处理方式。同时，坚持“治小治早”原则，及时发现并解决钢轨接头病害，如鞍形磨损量超过0.6mm后必须开展轨面修整打磨作业。
2.7 特殊地段尝试钢轨焊接工艺
在普速铁路工程中，小曲线半径接头、道岔接头与铁路桥梁接头等特殊地段的钢轨持续受到离心力、列车荷载、桥梁变形等因素影响，且此类地段钢轨接头构造较为特殊，如果采取传统的维护保养方法，难以取得预期成效，易出现钢轨接头病害问题。因此，针对此类特殊地段，可选择采取铝热焊等焊接工艺，对部分铁路进行焊接处理，将普通铁路轨道改造为无缝铁路，从根本上解决钢轨不连续性问题。
3 结语
综上所述，为保证普速铁路安全运营，有效控制线路质量，预防钢轨接头病害问题出现。相关管理部门应深入了解钢轨接头病害问题的产生原因，针对性采取有效的鋼轨接头整治措施，做好线路维护保养工作，以推动我国铁路事业的健康发展。
参考文献
[1] 徐晓迪，肖炳环，刘金朝，等.高速铁路钢轨接头动态响应特性研究[J].中国铁路，2021（1）：46-53.
[2] 陶德鹏.普速铁路道岔病害分析及改进措施研究[D].大连：大连交通大学，2018.
[3] 刘磊，孟海洋，李超.关于普速铁路钢轨接头病害的分析与整治措施[J].城市建筑，2020，17（8）：153-154.
[4] 张洪伟.浅谈钢轨接头病害分析及整治措施[J].黑龙江科技信息，2016（27）：144.
[5] 任凯.普速铁路道岔区钢轨打磨技术研究[D].北京：中国铁道科学研究院，2020.
[6] 王继文.高速铁路道岔伤损与小机打磨技术研究[D].北京：中国铁道科学研究院，2019.
[7] 李育家.既有石长铁路施工计划管理及优化研究[D].成都：西南交通大学，2019.
关键词：普速铁路 钢轨接头 病害原因 整治措施
中图分类号：U216 文献标识码：A文章编号：1674-098X（2021）04（b）-0031-03
Discussion on Rail Joint Defects and Treatment Measures of General-Speed Railway
GE Wei
（Shanghai Public Works Section of China Railway Shanghai Group Co.， Ltd.， Shanghai， 200040 China）
Abstract： In general-speed railway projects， rail joints are the weak link of the line and the focus of maintenance work in the public works section. The operating conditions of the rail joints directly affect the safety of railway trains. According to the actual operation of general-speed railways， due to structural irregularities and track bed compaction， rail joints are prone to top surface peeling， improper tamping， loosening and damage of connecting parts， and other diseases， which pose safety hazards and serious threats. This improves the safety of railway trains. In order to solve this problem， this article discusses the causes of common-speed railway track joint diseases and proposes corresponding remedial measures for reference.
Key Words： General-speed railway; Rail joint; Disease cause; Remedial measures
1 普速铁路钢轨铁头病害产生的原因
1.1 钢轨接头结构平顺度不达标
在列车驶过钢轨接头部位时，由于钢軌间往往存在着轨缝，两根钢轨受到铁路列车所带来的撞击力，轨面易产生塑性变形，导致轨面处于高低、左右错牙和低接头状态，形成高差，无法在微观层面上保持原有的连续直线状态，致使钢轨部件磨损速度加快，钢轨接头结构不平顺，并以此为诱因引发接头压堆、形成马鞍形等病害问题的出现。
1.2 材质缺陷
由于安装钢轨接头部件的制造工艺需进一步提升，使用的部件自身存在质量缺陷，如钢轨淬火强度不足、温控不到位、分布细微裂缝等。如果将存在材质缺陷的钢轨接头投入使用，在钢轨接头承受过往铁路列车冲击力时，有较大可能出现鞍形过度磨损、扭矩不足、轨缝过大、顶面剥落掉块、上缘磨蚀和夹板永久变形等质量病害，进而威胁到过往铁路列车的行驶安全。
1.3 道床板结、翻浆冒泥
在部分普速铁路工程中，出于对造价成本因素的考虑，往往采取碎石道床，与其他类型道床相比，碎石道床具有结构简单、施工成本低、易于养护的优势。但是，碎石道床具有颗粒松散性的特征，在工程使用期间，受到铁路列车荷载影响，偶尔处于不稳定状态，且道床变形量永久积累，最终出现道床板结现象。同时，在铁路道床板结后，将会丧失轨道弹性，致使铁路列车行驶期间振动加剧，加大对钢轨接头等部件的伤损程度，且钢轨受力增大。以某普速铁路工程为例，铁路列车主要负责远程运输煤炭，在列车行驶期间，受到车身晃动与气候环境影响，少量煤炭沿线散落在铁路道床上[1]。与此同时，受到气候条件影响，雨水没有得到有效下渗，在道床表面与路基部位积聚，在列车驶过时出现泥浆向上挤压冒出现象。
1.4 道床松动沉陷
在铁路列车行驶期间，由于钢轨接头受到列车的冲击动力影响，时常出现明显振动现象，对道床结构状态造成影响，道床变形量永久积累。随着时间推移，在铁路道床变形量积累程度超过一定标准后，将以此为诱因引发道床松动沉陷问题出现，并出现接头抵扣与空吊板等一系列现象，促使道床进一步变形，加大列车冲击动力对钢轨接头造成的破坏程度，二者形成恶性循环。
1.5 维修保养工作不到位
普速铁路维修工作质量与列车行驶安全和工程使用寿命有着密切联系，对维修保养工作的高效开展，是预防和减少钢轨接头病害问题出现的关键。例如，通过高频率开展维修保养工作，可以提前发现钢轨接头潜存病害，对严重磨损部件进行修补或更换处理，清除铁路道床上散落的污垢杂物，紧固松动的钢轨接头扣件，将普速铁路轨道稳定保持为良好工作状态，避免轨道状态持续恶化。但是，当前在部分普速铁路工程中，由于缺乏长效维护保养机制，面临着保养力度不足、工作开展频率较低、受人为主观因素影响等问题，难以取得预期工作成效，没有做到对轨道接头病害问题的提前预防、及时发现、快速解决[2]。 2 普速铁路钢轨接头病害的有效整治措施
2.1 低接头整治
在普速铁路维修期间，工作人员重点检查钢轨接头是否出现轨面高低、左右错牙、形成马鞍形与接头堆压现象，如果出现此类现象，则判断钢轨接头出现低接头病害。随后，工作人员使用相应仪器工具，对低接头深度以及位置进行测量，根据具体情况选择采取垫板整治或是夹板整治方式，具体包括：第一，垫板整治。分别在钢轨接头轨枕处垫设适当厚度的木质垫板，对小腰垫板开展一定时间的压实作业，将其换位为稍厚的垫板，重复开展压实作业，直至在接头轨枕处垫设8mm垫板为止。随后，取出垫板，清筛钢轨接头周边轨枕起道，将钢轨接头起高10mm左右，自两侧小腰对接头进行捣固处理，反复数次开展捣固作业，实现整平接头的目的。第二，夹板整治。采取上弯夹板方法对低接头进行轻微整治，提前对夹板进行预热处理，如将夹板在温水中浸泡一定时间，禁止使用明火加热夹板。同时，将夹板极限上弯量控制在2mm，将中间加力点接触长度控制在100mm及以上，将极限上弯量控制在夹板中心区域，如果没有满足以上条件，容易改变夹板金属组织，并在夹板表面形成细微裂纹，造成夹板二次损伤。最后，在夹板上弯结束后，工作人员拧紧螺栓，对钢轨接头部位前后多根轨枕开展捣固作业，并清除小腰部位中分布的空吊板[3]。
此外，在必要情况下，工作人员也可采取水泥枕底垫胶垫的措施，根据低接头深度与位置等信息，使用适当规格尺寸或是定制的大胶垫，将胶垫在水泥枕底部位进行垫设，以此来解决低接头病害。与垫板整治和夹板整治方式相比，枕底下垫胶垫方式具有操作简单、整治见效快的优势，可以快速解决低接头问题，及早恢复钢轨接头的正常工作状态。但是，工作人员需要额外对接头区域的翻浆冒泥部位开展清筛作业，并在一年后取出所垫胶垫，重新开展低接头整治与轨枕捣固作业[4]。
2.2 轨面修整
在普速铁路列车行驶期间，由于列车行驶速度较快，加之车辆重量较大，钢轨轨面将同时承受较大上部荷载与列车冲击作用力，致使轨面产生磨损，随着时间推移，陆续出现不均匀磨耗、错牙、毛刺等质量缺陷。同时，在轨面磨损程度过于严重，或是长时间未修整轨面时，钢轨轨面将产生塑性变形现象，进而引发低接头与假轨缝等病害问题出现。
为预防以上病害问题的出现，在普速铁路工程运营期间，维修人员需要定期对钢轨轨面进行整修打磨。首先，对钢轨轨面磨损情况进行全面性检查，确定轨面磨损程度，科学地制订整修打磨方案。随后，使用打磨机等工具设备，对钢轨轨面上分布的肥边、剥离掉块等缺陷部位进行打磨处理，直至钢轨接头平顺度达标。再次，对钢轨轨面缺损部位进行焊接处理，在焊接部位涂刷着色剂，检查是否存在夹渣、焊肉不饱满等质量问题。确定无误后，对补焊部位进行打磨处理。最后，对钢轨补焊部位开展人工养护作业，在养护完毕后，即可将钢轨投入使用[5]。
2.3 道床整治
在普速铁路工程投运期间，如果长时间未整治道床，受到列车散落污垢杂物和列车冲击作用力影响，道床的变形量将持续积累，易出现道床板结、翻浆冒泥与松散沉陷现象。因此，工作人员应定期沿铁路钢轨进行巡查，根据道床使用情况来设定整治周期，定期对铁路道床开展全面性的整治工作。例如，以人工方式清除铁路局部区段中分布的石渣、泥土与煤炭等杂质，更换严重磨损的道砟与轨枕，对铁路两侧边坡开展破底清筛作业。如此，可以有效减小所驶过铁路列车对钢轨接头部位造成的冲击影响，预防道床板结、翻浆冒泥现象出现[6]。
2.4 接头轨缝调整
针对钢轨接头大轨缝问题，在普速铁路工程施工阶段，必须遵循相关技术规程，根据特定计算公式来验算及预留轨缝，综合分析环境温度与现场情况等因素，适当对轨缝大小进行调整，确保轨缝均匀，禁止在极端气候条件下开展轨缝调整作业，预防胀轨与断轨现象出现。随后，在轨道布设后，应设置配套的防爬器。同时，在普速铁路投运期间，工作人员定期对咽喉地段和长轨条地段等重要地段进行巡查，如果出现大轨缝问题，或是连续分布3个及以上数量的瞎缝，应使用液压轨缝调整器等设备，快速对大轨缝和瞎缝进行调整。
2.5 钢轨质量控制
在普速铁路竣工验收环节，重点检查钢轨接头部件结构完好性与施工质量，如果存在钢轨轨端脆性过大、接头松动、轨缝过大、轨头肥边等质量问题时，进行返工处理，重复对钢轨质量进行检测，在确定钢轨质量符合施工标准后，再将普速铁路工程交付使用，以此来预防钢轨接头联结零件失效、接头不正常磨损、轨端剥落掉块等质量病害的出现[7]。
2.6 加强维护保养力度
为提高普速铁路维护保养工作效率及质量，提前预防和有效解决钢轨接头病害问题，突破传统维护模式的局限性，应采取以下措施：第一，构建长效维护保养机制，根据钢轨接头病害情况与工程投运情况，明确铁路钢轨接头维护保养工作范围与内容。同时，明确划分各部门人员的具体职责范围，引入权责机制，在受人为因素致使钢轨接头出现病害问题时，对相关责任人进行追责惩处。同时，明文规定钢轨接头日常维护与定期检修开展频率、工作流程和技术标准。第二，严格执行《普速铁路线路修理规则》，根据钢轨接头病害类型与严重程度，结合修理规则开展标准化的维护保养工作。例如，定期对钢轨接头使用工况进行检查，如果马鞍形磨损长度超过300mm，必须更换全新的钢轨与接头处失效轨枕，禁止采取钢轨补焊等处理方式。同时，坚持“治小治早”原则，及时发现并解决钢轨接头病害，如鞍形磨损量超过0.6mm后必须开展轨面修整打磨作业。
2.7 特殊地段尝试钢轨焊接工艺
在普速铁路工程中，小曲线半径接头、道岔接头与铁路桥梁接头等特殊地段的钢轨持续受到离心力、列车荷载、桥梁变形等因素影响，且此类地段钢轨接头构造较为特殊，如果采取传统的维护保养方法，难以取得预期成效，易出现钢轨接头病害问题。因此，针对此类特殊地段，可选择采取铝热焊等焊接工艺，对部分铁路进行焊接处理，将普通铁路轨道改造为无缝铁路，从根本上解决钢轨不连续性问题。
3 结语
综上所述，为保证普速铁路安全运营，有效控制线路质量，预防钢轨接头病害问题出现。相关管理部门应深入了解钢轨接头病害问题的产生原因，针对性采取有效的鋼轨接头整治措施，做好线路维护保养工作，以推动我国铁路事业的健康发展。
参考文献
[1] 徐晓迪，肖炳环，刘金朝，等.高速铁路钢轨接头动态响应特性研究[J].中国铁路，2021（1）：46-53.
[2] 陶德鹏.普速铁路道岔病害分析及改进措施研究[D].大连：大连交通大学，2018.
[3] 刘磊，孟海洋，李超.关于普速铁路钢轨接头病害的分析与整治措施[J].城市建筑，2020，17（8）：153-154.
[4] 张洪伟.浅谈钢轨接头病害分析及整治措施[J].黑龙江科技信息，2016（27）：144.
[5] 任凯.普速铁路道岔区钢轨打磨技术研究[D].北京：中国铁道科学研究院，2020.
[6] 王继文.高速铁路道岔伤损与小机打磨技术研究[D].北京：中国铁道科学研究院，2019.
[7] 李育家.既有石长铁路施工计划管理及优化研究[D].成都：西南交通大学，2019.