铁道标准设计

Railway Standard Design

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本刊特稿

  • 基于流固耦合理论的CRTS Ⅲ型无砟轨道SCC灌注参数影响规律研究

    高亮;孙洪斌;张广海;周会;郑小明;张红乾;

    CRTSⅢ型板式无砟轨道已成为我国新建高铁主要采用的轨道结构型式,自密实混凝土灌注施工作为关键施工环节,其施工质量直接影响轨道结构平顺性。为探究自密实混凝土流变参数对灌注施工质量和效率的影响机制,基于流固耦合理论建立自密实混凝土灌注全过程有限元分析模型,研究自密实混凝土灌注过程中轨道结构的力学特性及其受流变参数的影响规律。研究结果表明:自密实混凝土灌注过程中轨道板所受的上浮力和位移变化分为4个阶段;塑性黏度对自密实混凝土的灌注影响比屈服应力的影响更大;随着塑性黏度的增大,灌注时间、轨道板所受的上浮力、轨道板位移均呈现先减小再增大趋势;随着屈服强度的增大,灌注时间、轨道板所受的上浮力、轨道板位移均逐渐增大。为了控制灌注施工质量,自密实混凝土流变参数的最佳取值范围为:屈服应力为45~65 Pa,塑性黏度为90~120 Pa·s。研究成果可为自密实混凝土灌注施工材料和工艺优化提供理论支撑。

    2025年06期 v.69;No.763 1-5+22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1497K]
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规划/运输

  • 运力挖潜模式下兰新铁路通道能力提升研究

    姬燕男;

    兰新铁路通道是我国西北地区重要的运输通道,承担出疆物资、疆煤外运及国际班列等运输任务,是一带一路向西开放的重要门户。现状存在兰新线能力紧张、兰新高铁能力虚糜、点线能力不协调等问题。为充分利用兰新高铁富余能力、同时挖潜兰新线运能,在对兰新铁路通道承担疆煤外运、班列运输等需求分析的基础上,分别研究普速客车上线兰新高铁、兰新线加站扩能、兰新线万吨改造等能力提升方案。研究得出普速车上线释放能力有限、加站扩能对既有线干扰大且仍无法满足运输需求,万吨改造并配套集疏运站可满足运输需求的结论;但结合煤炭市场供需变化及运量的波动情况,亦可单独采用其他两方案或采用三方案的组合方案,以满足能力需求的同时避免工程浪费。同时,铁路运输能力的提升还需考虑点线配套协调,以形成聚合力。为畅通车流组织、提高运输效率,亦需提升运输节点能力,在剖析兰新线哈密东、嘉峪关、武威南3个技术站现状存在问题的基础上,提出相应的扩能改造方案以促进点线能力协调匹配。充分利用兰新高铁富余能力的同时,深入挖潜兰新线运输能力,能够有效应对国际能源变局,保障国家煤炭能源供给,畅通国际班列运输,助力“一带一路”倡议深入发展。

    2025年06期 v.69;No.763 6-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 2076K]
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  • 西北地区利用既有铁路开行市域(郊)列车研究

    肖畅;陈军团;

    为充分利用既有铁路资源,促进西北地区经济发展,对西北地区利用既有铁路开行市域(郊)列车进行系统研究。首先,对西北地区既有铁路开行市域(郊)列车现状进行分析,总结实践经验及存在问题;然后,研究既有铁路开行市域(郊)列车功能定位界定及技术条件,结合西北地区铁路资源分布和市域(郊)需求,研究提出西北地区利用既有铁路开行市域(郊)列车布局思路,规划形成包含17个项目的布局方案;最后,从政府层面、国家铁路局及中国国家铁路集团有限公司层面、市域(郊)运输企业层面给出政策建议。下一步需从项目经济效益、资金筹措方案及防范债务风险等方面分析方案的可行性。

    2025年06期 v.69;No.763 15-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1730K]
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线路/路基/轨道

  • 基于地形应力系数的河谷区域应力表达方法研究

    张占荣;崔岚;冷先伦;王川;杨闯;李时亮;

    河谷区域地应力分布规律是开展边坡稳定性研究的基础,亦是控制边坡破坏形态与模式的关键因素。为研究河谷区域地应力分布特征和表达方法,收集了15个已有河谷边坡应力钻孔实测数据,分析河谷应力场的分布与分区特征,进而结合河谷区域的地质演化过程,提出河谷应力的表达方法;并在此基础上通过定义地形应力系数、坡高谷宽比、埋深坡高比共3个无量纲量,提出基于地形应力系数的河谷应力三点表述方法;进而采用数值模拟手段,开展25组河谷应力的影响因素研究,给出基于地形应力系数的河谷应力表达式拟合求解方法;最后开展工程案例对比验证。研究结果表明:(1)基于地形应力系数的河谷应力表达方法能有效识别应力的分布规律、分区特征和快速估算应力量值,当坡高谷宽比为4、坡角为80°时,最大地形应力系数约为0.91、埋深坡高比约为0.59、对应的应力量值约为1.91倍的自重应力;(2)当坡高谷宽比相同时,地形应力系数与坡角存在三角函数关系,即在应力降低区和增高区上升段的斜率与坡角余切值呈线性关系、应力增高区的地形应力系数最大值与坡角正弦值呈线性关系、地形应力系数最大值对应的埋深坡高比与坡角余弦值呈线性关系、应力增高区下降段的地形应力系数与埋深坡高比呈指数关系。

    2025年06期 v.69;No.763 23-31+38页 [查看摘要][在线阅读][下载 2263K]
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  • 单BDS在复杂山区超长铁路隧道控制网测量中的数据质量及精度分析

    王世君;

    当前,复杂山区超长铁路隧道控制网测量广泛采用全球定位系统(GPS)+北斗卫星导航系统(BDS)模式,鲜有基于单一BDS的工程应用案例。为摆脱对GPS的依赖,验证单一BDS在复杂山区超长铁路隧道控制网测量中的可行性,基于西十高铁秦岭山区某长达22.9 km的隧道控制网卫星定位测量数据,在数据质量比对分析基础上,分别采用BDS、GPS、BDS+GPS模式进行基线解算、网平差及精度分析。分析结果表明:在山高林密、卫星信号存在遮挡的复杂山区,BDS各频点信噪比均在45 dB·Hz左右,伪距多路径误差较GPS大,但均小于0.5 m,数据完整率和周跳比指标略优于GPS,数据质量与GPS基本相当;在定向边最短边长400 m左右条件下,采用单一BDS进行超长铁路隧道控制网测量,达到方向中误差不超过1″、最弱边边长相对中误差不超过1/250 000的精度要求;不同星座模式解算的控制点坐标差最大值7.1 mm,坐标方位角差最大值2.06″,成果可靠。可以采用单一BDS在复杂山区进行超长铁路隧道控制网测量,摆脱对GPS的依赖。

    2025年06期 v.69;No.763 32-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1759K]
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  • 轨道交通车致环境振动源强监测中列车通过时段的自动识别方法

    李秋义;罗伟;杨建近;朱彬;朱胜阳;

    列车通过时段的判定对于准确计算轨道交通车致环境振动评价指标有重要影响。基于大量轨道交通车致环境振动源强监测数据以及常用的数据分析方法,以典型的监测数据样本为具体分析对象,研究轨道交通车致环境振动源强监测中列车通过时段的判定对评价结果的影响,并提出消除此类影响的技术措施。结果表明:列车通过时段的判定对车致环境振动的评价结果具有显著影响,导致峰值保持法计算得到的源强样本分频振级最大差异达5.5 dB;W计权和W_k计权得到的车致环境振动源强加速度Z振级有明显差异,两种计权下源强样本的Z振级最大差值达3.5 dB,且在列车通过时这种差异明显变大,利用这一特点能够提出自动识别列车通过时段的方法,提高车致振动环境影响评价结果的可靠性。

    2025年06期 v.69;No.763 39-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 6300K]
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  • 基于贝叶斯正则化的无缝线路轨温荷载预测模型研究

    刘兴晨;肖杰灵;庄丽媛;景璞;余思昕;

    钢轨内巨大的温度力严重危害无缝线路的行车安全,预测轨温,提前掌握轨温变化规律十分必要。针对气温-轨温的关联关系展开研究,在新疆富蕴实地开展监测试验,对气温与轨温实行一年内1—10月的温度监测;分析气温与轨温的波动规律;采用贝叶斯正则化的BP神经网络建立轨温预测模型,对气温与轨头、轨腰与其他部位轨温的变化关系进行预测。结果表明,气温和钢轨各部位轨温的变化均呈现规律的周期性,且其最值的差值变化并不完全符合传统规律所述;实测结果显示,最高轨温与最高气温差值变化范围在3~15℃,其差值变化随气温回升而减小,最低气温与最低轨温差值约为1.08,其差值波动较稳定;基于贝叶斯正则化的BP神经网络模型预测结果显示,由日最低气温预测钢轨各部位最低温时,平均误差最小,低至0.311℃,由轨腰日最高温预测钢轨其他部位最高温时,平均误差最小,可达0.877℃。实际工程中,可优先考虑由气温预测最低轨温,由轨腰温度预测其他部位的最高轨温;在冷热交替的时段,应注意及时监测轨温状况,放散温度应力。

    2025年06期 v.69;No.763 46-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 2043K]
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  • 重载铁路曲线地段整正前后车辆-轨道动力学特性研究

    马瑞峰;蔡小培;王雨琪;辛源;李金辉;

    针对重载铁路曲线段存在的曲线半径异常问题,基于多体动力学理论,建立重载列车-轨道动力学耦合模型,结合调研的曲线半径异常数据,研究曲线半径异常变化量、曲线半径对车辆-轨道动力特性的影响。结果表明:长期复杂运营条件下,小半径曲线段的最大拨道量可达91 mm,曲线半径异常量约为6 m。小半径曲线段存在半径异常时,半径异常增大对内轨垂、横向力的影响更大,而外轨垂、横向力受半径异常减小的影响更大,内外轨横向力在半径异常量为9 m分别增大36.16%和58.72%,脱轨系数与轮重减载率分别增大91%和242%;即使曲线半径发生较小变化时,也会对列车运行的安全性造成较大影响;半径异常增大对车辆部件的加速度变化影响均小于半径异常减小的影响。曲线半径越大,轮轨力、安全性系数、车体及转向架加速度的变化受曲线半径异常的影响越小;由于轮对直接与钢轨接触,轮对加速度变化受曲线半径的影响较大;曲线整正后,轮轨力垂、横向力最大可分别降低12.5 kN和10.69 kN,脱轨系数、轮重减载率以及车体加速度在整正后可分别降低42%、69%和73%,转向架和轮对垂向加速度的变化量分别在0.186g和4.00g左右。

    2025年06期 v.69;No.763 55-60+142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1778K]
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  • 组合坡段参数对重载列车运行性能的影响研究

    李帅;李向国;王凯;曹晨旭;戴汀;

    为探究线路组合坡段参数对30 t轴重货车行车安全性及稳定性的影响规律,基于车辆-轨道耦合动力学理论建立动力学仿真模型,并结合响应面分析方法,研究组合坡段与反向双曲线平面线重叠情况下,线路坡度和坡段长变化时重载列车各动力响应的变化规律。研究结果表明,建立的车-线耦合动力学模型与实测结果吻合良好,运用响应面分析法拟合坡段参数与列车横、垂向加速度之间的影响关系,两模型P值均小于0.05,校正决定系数与预测决定系数之差均小于0.2,具有较高的可信度;当仅考虑坡度影响时,坡度差越大列车动力响应越明显,坡度为1‰与4‰组合工况下列车垂向加速度最大值为1.256 m·s~(-2);当单一坡长变化时,随着坡长增加动力响应略微减小,改变相同长度,第一坡段的影响要略大于第二坡段,最大相差3%;组合坡段参数变化中当第一坡段坡度确定时,随第二坡段坡长的增加,横向加速度数值先减小后增大,坡度值为3‰、坡长为300 m时,车体横向加速度最小值为0.447 m·s~(-2)。当第一坡段坡长确定时,横向加速度数值随第二坡段坡度的增加先减小后增大,坡度值为4‰、坡长为400 m时,车体横向加速度最大值为0.565 m·s~(-2);车体垂向加速度分别在坡度差最大或坡长最小时取得最大值为1.266 m·s~(-2)和1.133 m·s~(-2)。建议在重载列车反向曲线设计时,尽量减小坡段的坡度值与坡度差并适当增加坡段长度,以减小列车通过反向曲线时的动力响应,增加行车安全性。

    2025年06期 v.69;No.763 61-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 2103K]
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  • 基于贝叶斯网络的城市轨道交通设备故障灾害链风险概率研究

    焦柳丹;常星宇;霍小森;张羽;

    为研究城市轨道交通设备故障灾害事件的发生对城市轨道交通运营安全产生的影响,从灾害链视角对轨道交通设备故障灾害链风险概率进行分析。首先通过收集146起国内外轨道交通设备故障灾害案例,基于灾害原因与过程划分为7类设备故障原生灾害,并进一步提取各类设备故障灾害风险事件,根据其风险传递关系构建灾害链网络;然后基于贝叶斯网络构建7类单一轨道交通设备故障贝叶斯网络模型;最后基于轨道交通设备故障贝叶斯模型,结合实际数据分析其风险概率。研究结果发现,综合考虑人员伤亡、经济损失与运营计划调整3类灾害事故后果,7类轨道交通设备故障按照风险概率排序为信号故障、电路故障、电梯故障、控制系统故障、车门故障、道岔故障、屏蔽门故障。其中,信号故障、电路故障与电梯故障风险概率分别为3.618×10~(-2)、1.767×10~(-2)、1.251×10~(-2),高于其他4类故障,导致灾害事件出现概率较高,应重点加强相应措施,保障轨道交通运营安全。

    2025年06期 v.69;No.763 68-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1656K]
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桥梁工程

  • 基于多尺度三维扫描钢桁桥梁桁段数字化拼装技术研究

    王熊珏;李艳哲;张崇斌;柴小鹏;王波;黄启文;

    为解决钢桁桥梁实体预拼装对施工场地要求高且人力资源及工时消耗高的问题,研究通过数字化拼装代替实体预拼装分析栓孔匹配偏差的技术方法。以实际工程项目为依托,运用三维激光扫描、点云逆向建模、可视化技术设计、数字化拼装技术路线开展实验及分析。首先,根据桥梁钢桁构件尺度大、栓孔匹配精度要求高的特点,提出一种多尺度三维激光扫描点云测量方法,对手持式三维激光扫描仪及基站扫描仪的测量采集原理及方法进行研究;其次,根据采集到的数据进行点云逆向模型构建方法研究,通过编制算法对不同尺度的点云进行匹配、拟合,以桁段为单位构建带有孔群信息等细节尺寸的逆向模型,并对逆向模型的栓孔特征点坐标进行提取;最后,基于广义普氏分析法,运用Rhino-Grasshopper可视化编程制定拼装算法,对两个桁段栓孔特征点进行“1+1”数字化拼装,根据特征点匹配情况确定两个桁段所有栓孔的匹配偏差,实现桁段螺栓孔群匹配偏差自动运算及快速校核。

    2025年06期 v.69;No.763 77-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1972K]
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  • 主跨165 m单线铁路独塔混合式结合梁曲线斜拉桥设计

    刘本永;

    杭州萧山机场站枢纽及接线工程跨通城大道左、右线特大桥主桥分别采用(24+165+132+32) m、(32+165+132+32) m独塔混合式结合梁斜拉桥,单线铁路,设计速度120 km/h,平面位于半径1 000 m曲线上。主梁采用钢-混结合梁结构,主跨采用双工型钢-混结合梁,边跨采用预应力混凝土箱梁。采用混凝土桥塔,横桥向呈曲线式梭形。斜拉索采用空间双索面扇形布置。主跨采用悬臂拼装,边跨采用支架现浇。结构静动力分析结果均满足规范要求。研究表明:采用独塔混合梁斜拉桥方案,减小了温度跨,避免曲线上设置钢轨伸缩调节器;首次在铁路斜拉桥上采用双工型钢-混结合梁,实现了上跨既有交通快速施工的目的,降低了安全风险和施工干扰;采用“梭”形桥塔,塔柱横桥向为封闭曲线框架结构,抗弯、抗扭刚度大,同时桥塔与基础设置横向偏心,抵消了曲线梁斜拉桥斜拉索产生的较大水平力及附加弯矩,减小了基础规模。

    2025年06期 v.69;No.763 84-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1657K]
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  • 高铁简支梁桥震后抢险复旧方案研究

    段晓伟;李伟龙;徐斌;何涛;杨少军;

    铁路桥梁作为重要的交通枢纽和生命线工程,对于其震后快速抢通修复具有重要现实意义。铁路桥梁具有梁体自重大、桥墩结构刚度大等特点,在近断层高烈度地震作用下极易造成支座剪断、桥墩倾斜、梁体坠落等灾害。这些灾害轻则影响桥梁结构的正常运营,重则导致结构整体破坏,并可能导致人员伤亡及线路阻断,造成恶劣的社会影响。以门源地震造成严重破坏的硫磺沟大桥为例,给出震后抢险复旧的思路和方案,通过对其震后抢险复旧方案的对比研究,确定采用新建桥梁方案。最后结合硫磺沟大桥抢险复旧的过程和经验给出简支梁桥震后抢险复旧的一些建议,为震后桥梁的快速修复抢通提供有益借鉴和启示。

    2025年06期 v.69;No.763 90-95+105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1919K]
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  • 跨座式单轨交通PC轨道梁优化设计、智能软件开发与试验验证

    朱尔玉;白正伟;李嘉成;徐刚;段海东;苏国柱;

    轨道梁作为跨座式单轨交通三大核心技术之一,其核心技术的创新与发展一直都是制约我国单轨交通发展的重要因素之一。结合“新型25 m PC轨道梁优化设计与制造工艺”课题,自主开发了“PC轨道梁配筋计算程序”和“PC轨道梁标准定型化设计软件”,并设计完成了跨座式单轨交通新型25 m PC轨道梁。通过智能软件自动生成25 m PC轨道梁的预应力钢筋和普通钢筋布置图,对轨道梁进行足尺25 m PC轨道梁静载、扭转、开裂、300万次疲劳和破坏试验验证。为验证新型25 m PC轨道梁优化设计与软件计算的正确性,将其试验数据与自制软件计算出的数据和理论数据进行对比。结果表明:软件自动设计的轨道梁,最大竖向挠度实测值为21.75 mm,校验系数为0.89,挠跨比为1/1 122,而水平挠度实测值为2.36 mm,校验系数为0.72,满足规范要求;结合偏心及中心加载两种工况下试验结果,梁体应力差值在-0.51~0.61 MPa之间,扭转对直梁影响较小;开裂试验中,实测开裂荷载值为947 kN,实测重裂荷载为707 kN,由此得到梁体实际有效预应力975.26 MPa,实测值略大于设计有效预应力972.26 MPa,上述数据说明自动绘制的配筋图可以用于实际工程中。开发的智能软件对跨座式单轨交通轨道梁的智能建造提供技术支撑。

    2025年06期 v.69;No.763 96-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 2124K]
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隧道/地下工程

  • 足尺方钢管混凝土套箱内部脱空检测方法研究

    宋林琳;魏明阳;张学明;闫维高;刘坤;李勇;

    钢管混凝土结构内部密实性对整体钢管混凝土的受力性能影响较大,因此,对钢管混凝土的密实度进行精细化检测具有重要意义。以某连接线高架桥为背景,设计了2个足尺钢管混凝土套箱试件,基于超声波法和冲击回波法,探究不同方法在模型中的适用性及不同高度、宽度和角度影响下的脱空变化规律。结果表明,大尺寸模型采用非金属超声法检测声波的穿透性较弱,效果不明显;采用扫描式冲击回波法,通过分析时域图波形形状及峰值分布规律,并用频域图进行辅助验证,可有效判定钢-混交界面处的脱空情况。为验证测试结果,对模型进行切割,实际观察模型内部状态,结果表明,测试结果与实际密实区域的分布基本吻合。从提高密实性的角度,建议后期在该类结构设计时,上方钢板增加浇筑孔个数,增大浇筑孔直径,并在四角设置预留孔;在施工时,上方钢盖梁和下方墩柱安装应注意垂直度,在浇筑中加强对结构上部和两边振捣。

    2025年06期 v.69;No.763 106-115+133页 [查看摘要][在线阅读][下载 2458K]
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  • 钻爆法施工隧道数字孪生系统构建方法

    梁策;马娟;朱军;赖建波;李飞;

    目前在隧道施工过程中,数据资源相对分散且流通不畅,导致设计与施工数据联动不足,难以利用现有施工数据有效指导新工序高质量作业,亟待构建一个满足数据融合与数据驱动的有机载体支持隧道施工质量控制。为此,通过建立实体构件及施工工序的虚实映射机制,解决构件级数字孪生对象的动态创建与更新技术,设计多场景多类型模型融合与数据一体化模式,设置隧道施工质量诊断规则,以及构建隧道施工作业质量预测与优化反馈模型,形成一种钻爆法施工隧道数字孪生系统构建方法。依托山岭隧道数字孪生系统,支持设计、施工深化、数字孪生对象模型融合和建造过程仿真;在实现以虚映实的基础上,根据隧道竣工质量验收标准要求,诊断作业工序质量的偏离程度;根据已开挖段落的施工数据,支持预测和优化待开挖段落的施工指导参数。实践表明,在山岭隧道施工工程中,该隧道数字孪生系统可有效辅助开展精准质量管控和优化指导施工决策。

    2025年06期 v.69;No.763 116-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 2241K]
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  • 穿越走滑断层隧道柔性接头抗错性能试验研究

    粟威;陶伟明;匡亮;张熙;申玉生;曹彧;胡炜;

    以西部高烈度地区穿越活动断裂带隧道工程为依托,开展大型模型试验,对左旋走滑断层运动下隧道结构的变形模式、受力特征和破坏形态进行分析。深入研究穿越断层破碎带整体式隧道结构,采用节段式衬砌和柔性接头连接下隧道结构的应变响应、位移形式、内力分布和破坏模式,旨在探究断层强制位移作用下隧道结构的响应规律,得出铰接设计对隧道结构抗错断性能提升的影响。研究结果表明,在断层破碎带内设置15 cm长度衬砌节段,并以30 cm长度节段向两侧过渡,衬砌节段之间采用柔性接头连接形式,能够有效减小断层破裂面附近隧道结构的拉、压应变峰值,其中左拱腰处应变峰值降幅达到84.6%;柔性接头可通过剪切、扭转变形承担围岩传递至隧道结构的位错,隧道结构的位移曲线在柔性接头处出现不连续现象;断层走滑错动作用下断层带与活动盘交界面隧道结构受弯最严重,隧道拱腰和拱脚处弯矩最大,采用抗错断措施之后拱腰弯矩降幅最大达到87.1%;柔性接头能够避免衬砌大范围开裂和损伤,仅出现衬砌局部拉、压破坏,显著提升隧道结构的抗错断性能。为高烈度地区穿越活动断裂带隧道工程的抗错断设计提供一定的参考依据。

    2025年06期 v.69;No.763 123-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 2725K]
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  • 新型接头盾构隧道衬砌结构破坏模式研究

    何应道;柳献;吴鑫林;张肇一;李一伦;

    为研究新型接头盾构隧道在极限工况下衬砌结构和新型接头的受力性能和变形趋势,总结衬砌结构长期服役期间可能出现的破坏模式,以南京江心洲污水收集系统二通道新建工程为背景,开展采用快速连接件的盾构隧道三环衬砌结构整环足尺试验。通过加载和卸载模拟隧道的设计工况和极限工况,观察试验期间管片裂缝发展趋势,同时通过传感器测量衬砌结构和接头的变形及内力,得到新型接头盾构隧道衬砌结构的破坏链与破坏机理。试验结果表明:(1)衬砌结构整体变形呈“横鸭蛋”模式,极限工况下结构顶部主筋内侧受拉、外侧受压,接头较多的腰部变形较大;(2)纵缝接头在结构达到弹性极限前张开量较小,达到弹性极限时接头张开量最大为4.47 mm。同时,经过极限工况试验总结破坏模式发现,衬砌结构从受力到破坏共经历3个阶段:弹性-弹塑性-塑性,最终结构由于形成多个塑性铰而整体失稳破坏。接头连接件受力也经历弹性-弹塑性-塑性3个阶段,塑性阶段又可分为应力停留、下降和增长3种模式。

    2025年06期 v.69;No.763 134-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 2580K]
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  • 弧形撕裂刀切削钢筋混凝土桩基仿真与实践

    梅君;崔伦萌;陈裕康;李兴高;闵凡路;方应冉;

    为探究盾构切桩过程中刀具与桩基相互作用机理,避免刀具损伤,以南京地铁10号线盾构穿越群桩工程为背景,基于RHT和J-C本构模型,建立弧形撕裂刀切削钢筋混凝土耦合体数值模型,探明钢筋混凝土损伤失效机理,分析切削参数对切削力的影响,最后结合实际工程对切桩效果进行分析。主要结论如下:(1)在刀具多次切削作用下,混凝土发生大范围损伤,钢筋与混凝土之间黏结接触失效,混凝土对钢筋的约束降低,钢筋发生较大的弯曲变形,切口呈现挤压-拉伸断裂的形态;(2)弧形刀具以0.3 m/s的切削速度和3 mm的贯入度切削钢筋混凝土耦合体时,在切入钢筋6 mm时刀刃应力达到最大值2.6 GPa,低于合金材料允许应力2.8 GPa,不会出现刀刃断裂;(3)当切削速度介于0.2~0.5 m/s,贯入度介于1.5~7.5 mm时,切削速度对切削力的影响较弱,贯入度的增大导致切削力显著增加,实际工程中以高转速低贯入度的磨桩模式进行切桩,有利于避免刀具断裂;(4)切桩过程中推力和扭矩的增幅较低,钢筋切口特征主要分为挤压划痕、挤压-拉伸断裂、完全拉伸断裂3种,不存在合金刀刃断裂的情况,合金刀刃与撕裂刀主体之间的焊接强度是类似工程需要关注的重点。

    2025年06期 v.69;No.763 143-150+157页 [查看摘要][在线阅读][下载 2362K]
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  • 双模盾构在不同模式下掘进性能与滚刀寿命研究

    杨延栋;周凯;周建军;王承山;李帅远;杨国军;

    为了评价双模盾构在不同模式下的掘进性能与滚刀寿命,针对深大城际铁路先开段隧道工程左右线479~562环全断面微风化花岗岩的盾构掘进段,采用数理统计的研究方法,统计分析双模盾构在基本相同地层、不同掘进模式条件下的掘进参数与滚刀磨耗数据。结果表明,当盾构推力、贯入度、贯入指数3个参数接近的情况下,TBM掘进模式比EPB掘进模式掘进工效提高约50%,破岩能效提高约15%;双模盾构在TBM模式下提高刀盘转速是提升掘进效率的重要措施,降低土仓内岩渣的堆积高度是提升破岩能效的重要措施;刀盘上绝大部分位置的滚刀在TBM模式下的累计磨损量和破岩体积磨损速率均小于EPB模式,EPB相比TBM模式滚刀寿命缩短44%,TBM相比EPB模式滚刀寿命提高78%,双模盾构在EPB模式下降低土仓内岩渣的堆积高度是提高滚刀寿命的重要措施。建议双模盾构在EPB模式下尽量降低土仓底部岩渣堆积高度,在TBM模式下尽量提高刀盘转速,有利于提高双模盾构掘进性能、延长滚刀寿命。

    2025年06期 v.69;No.763 151-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 1533K]
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  • 铁路隧道高风险抗滑桩加固边坡稳定性研究

    张骞;曹书杰;杜彦良;崔志勇;杜明媛;赵依炫;马岩;石龙贺;谢立;

    为确保铁路隧道安全和可靠运营,针对加固后的隧道-边坡体系开展列车移动荷载下边坡稳定性研究,分析其稳定性及力学规律。以四川省某铁路隧道下穿滑坡为研究对象,基于ABAQUS有限元软件及现场勘察数据,建立三维隧道-边坡体系动力有限元模型,通过分析列车速度和轴重对于隧道-边坡体系稳定性的影响,选取位移和加速度作为研究指标,得到不同车速及轴重下的隧道-边坡体系加速度、位移演化规律。结果表明,随着列车速度的增加,不同部位的竖向加速度呈线性增加趋势,坡顶加速度最大值为2.25 m/s~2,移动荷载对隧道和边坡位移的影响表现出多样性,最大沉降量出现在仰拱底部位置,沉降量为2.103 mm。同样地,随着列车轴重的增加,竖向位移、水平位移和竖向加速度也呈线性增大,边坡部分的水平位移表现为与滑动方向一致,隧道部分的水平位移表现为与滑动方向相反。

    2025年06期 v.69;No.763 158-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1711K]
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  • 长大隧道控制网横向坐标中误差计算方法对比及分析

    刘志钧;刘翔;

    隧道工程作为交通基础设施建设的重要组成部分,其控制网设计与施工过程中的贯通精度控制至关重要,洞内控制网测量精度将直接影响隧道贯通整体质量。控制网横向坐标中误差是贯通误差的关键组成部分,由于工程独立坐标系的坐标轴通常与隧道掘进方向不一致,使得控制网平差后的控制点坐标分量中误差不能直观反映隧道贯通面横向的中误差,因此计算控制点在隧道贯通面横向的中误差就显得尤为重要,其计算方法具有重要的理论价值和工程实践意义。总结归纳了2种控制网横向坐标中误差计算近似方法的不足,结合误差传播定律给出基于协因数阵转换和基于误差椭圆转换计算横向坐标中误差的两种严密方法,并基于某长大隧道实测的三类洞内控制网网形数据对比分析4种方法解算的结果,表明4种方法获得的结果虽然具有统计一致性,但8 km长大隧道独头掘进计算得到的隧道横向坐标中误差的差异可达2 mm,因此在超长隧道贯通误差计算中应优先采用严密方法计算控制网横向坐标中误差,从而确保计算成果的准确性和可靠性。研究成果对于隧道控制网横向坐标中误差计算方法的选用及工程实践具有重要指导意义和较高应用价值。

    2025年06期 v.69;No.763 165-170+195页 [查看摘要][在线阅读][下载 1398K]
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通信/信号

  • 面向5G-R调度通信业务的媒体数据加密方法

    李春铎;郭强亮;闫晓宇;蔺伟;

    调度通信是铁路行车指挥控制的关键业务,其业务数据安全直接影响铁路运输安全。5G-R为IP化网络,业务数据以IP报文的形式在网络中明文传输,存在被伪造、窃听和篡改的风险。为保证业务数据在5G-R网络中传输的安全性和完整性,研究提出一种面向5G-R调度通信业务的媒体数据加密方法。首先,提出5G-R调度通信系统的密钥管理架构,明确各组成单元功能和相关接口;其次,对媒体数据加密涉及的安全实时传输协议SRTP、密钥管理协议MIKEY及基于MIKEY的调度通信系统密钥分发机制等关键技术进行研究;最后,梳理分析调度通信媒体加密相关密钥的生成和应用场景,对个呼、组呼、短消息和文件业务的数据加密流程展开研究。针对点对点通信,提出一种基于共享PCK生成会话密钥的加密方法;针对铁路组通信的特殊场景,提出基于共享GMK生成会话密钥的组呼叫加密方法,以及基于CSK、GMK混合加密的组数据和文件加密方法。研究提出的业务加密方法能够实现铁路5G专网调度通信业务媒体数据的加密传输,保障铁路关键业务数据的安全。

    2025年06期 v.69;No.763 171-177+186页 [查看摘要][在线阅读][下载 2220K]
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  • 一种面向城市轨道交通FAO系统危险场景的安全测试用例自动生成方法

    冉怡明;张亚东;饶畅;江磊;

    在当前FAO系统大规模建设背景下,作为典型的安全苛求系统,FAO系统运营服务水平和安全可靠性的需求日益增高,实际应用之前需要对其进行全面严格的测试,而现有的测试用例生成方法一般难以满足对安全性测试的需求。因此,提出一种安全测试用例自动生成方法:以全自动运行系统中的障碍物脱轨检测场景为例,首先根据场景安全约束建立带安全约束的时间自动机模型,定义CF-SC安全测试覆盖准则,用于刻画场景运行下危险致因和安全约束的测试需求;然后针对此覆盖准则,设计一种考虑安全约束的深度优先搜索算法,算法在深度优先搜索框架下增加补充判别策略,用于覆盖安全测试需求的边和节点,实现安全测试用例的自动化生成。结果表明,CF-SC安全测试覆盖准则强于传统的路径覆盖准则,相对于现有方法,本方法在实现路径全覆盖的基础上,可对潜在的危险致因进行充分测试,对含有安全约束的路径覆盖率提升达33%,可有效满足安全测试需求,对提高全自动运行系统安全性具有重要研究意义和应用价值。

    2025年06期 v.69;No.763 178-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 2415K]
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电力/电气化

  • 贯通同相供电系统阻抗特性分析

    代富强;南斗星;钟帆;魏建威;王志强;

    为解决电气化铁路现存的电能质量问题并消除中性段无电区,加入有源补偿装置实现贯通供电是未来铁路的发展趋势。然而,有源补偿装置的加入可能会带来更宽频带的谐波电流,而且将改变牵引供电系统的阻抗特性,可能增大谐振的风险,为探究贯通同相供电系统的谐振特性并预防谐振事故的发生,结合阻抗分析法对贯通同相供电系统建立一阶简化网络模型,引入一种适合贯通同相供电系统阻抗分析的模态扫描算法,探究有源补偿装置中控制器及滤波器对谐振的影响程度。研究结果表明,有源补偿装置的接入将使牵引供电系统的谐振特性发生改变,在加入有源补偿装置前,对此进行优化设计,可以预防谐振事故的发生。最后,采用频率扫描仿真验证了该方法的正确性。

    2025年06期 v.69;No.763 187-195页 [查看摘要][在线阅读][下载 2319K]
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铁路客站/地铁车站

  • 基于深度学习的城际高铁轨道交通站台异常检测研究

    毛良;邱启盛;刘瑞康;段梦飞;董佳勋;刘伟铭;

    城际铁路站台门与列车间的风险空间具有超长、超大、视线死角多和环境超复杂等特点,更容易出现遗留物品、乘客异常行为及乘客越过限界区等影响列车运营的安全事件。现有的异常检测方法存在检测盲区大、误检率高及无法检测异常等问题,不适合城际铁路站台门与站台边界距离超过1.2 m或更大风险空间的异常检测任务。为此,在分析城际铁路风险空间特点的基础上,研究顶装式视觉传感器相比现有的其他检测方式在异常检测任务中的优势和潜力。其次,研究城际铁路风险空间异常检测的具体需求并分析深度学习方法在该任务中所具备的高适应能力。最后,介绍几种用于城际铁路风险空间异常物体检测及乘客异常行为检测的算法,并与现有的技术进行比较。在站台异物检测任务中,提出一种基于图像修复的城际铁路异物检测网络,利用图像修复自动编码器,全局重建误差和局部异常信息增强模块,突出重建的无异常图片和输入的异常图片之间的差异,算法检测精度达到99.3%。在异常行为检测中,提出一种基于骨架的识别框架,通过姿态估计网络获得个人骨架数据,并结合图卷积神经网络对骨架序列进行分类,对跌倒、蹲下、弯腰和行走这4种行为的平均识别率达到91.7%。

    2025年06期 v.69;No.763 196-204+226页 [查看摘要][在线阅读][下载 2279K]
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机务/车辆

  • 基于Kriging代理模型的车轮多边形识别方法研究

    戴成昊;许文天;彭佳宁;崔利通;梁树林;池茂儒;

    针对目前车轮多边形动态检测方法存在无法定量识别多边形、准确率低等不足,提出一种基于Kriging代理模型的车轮多边形识别方法,该方法利用轴箱垂向振动加速度与车轮粗糙度级之间的关系,通过逆向求解计算车轮粗糙度级,进而定量判断车轮多边形磨耗情况。首先建立考虑柔性车轮的车辆动力学模型,在不同车速下以不同多边形阶次、粗糙度级的车轮多边形为激励做了大量仿真;通过Kriging代理模型构造了不同阶次下轴箱垂向振动加速度振动级关于车速、车轮粗糙度级的响应曲面;将实测轴箱加速度振动级和车速作为输入,代入KSM(Kriging Surrogate Model)响应曲面得到预测的车轮粗糙度级,并根据ISO 3095:2013标准判断车轮多边形磨耗严重程度。研究结果表明,在较为严重的多边形阶次下,预测的车轮粗糙度级与实际值基本一致,最小绝对误差可达0.14 dB/μm,最大绝对误差不超过1.50 dB/μm。此外,研究车轮多边形特征规律时发现:振动级与车轮粗糙度级是近似线性的关系,表明振动级作为研究车轮多边形的指标能够很好地反映轴箱加速度和车轮粗糙度级之间的关系;振动级随阶次和车速的变化规律呈现复杂的非线性关系,表明在制定车轮多边形限值时应考虑车速与阶次的影响。文中提出一种能够定量识别车轮多边形的方法,该方法在车轮多边形故障诊断应用中具有一定的理论意义和工程价值。

    2025年06期 v.69;No.763 205-213页 [查看摘要][在线阅读][下载 2417K]
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环境工程

  • 邻近轨道交通的建筑物振动影响及减振降噪研究与未来展望

    颜子瑶;刘枫;张高明;申朝旭;

    随着轨道交通的快速发展,轨道交通运行造成的环境振动影响也越来越显著,由此带来的建筑振动和二次噪声问题已严重影响轨道交通周边人民的正常生活和工作。从列车振动激励的4种确定方法(解析法、数值模拟法、现场实测法、经验预测法)、建筑在列车影响下的振动数值预测方法及其部分参数的选取、车致振动相关标准与计权曲线对比、振动在土壤及建筑中的传播规律,以及可采取的减振降噪措施(包括振源振动控制、传播途径振动控制和受振体振动控制三大类)等方面系统总结了当前的研究成果,并对后续振动研究应着眼关注的重点问题进行展望。大量研究表明:应当进一步精细化车-轨-道床模型,提高数值模拟法的计算精度;确定列车长期运营后的激励水平及其对建筑的影响;国内各车致振动相关规范应当更加合理,避免出现矛盾与歧义;应提高对二次噪声的重视程度,实现振动与二次噪声一体化分析;对现有减振降噪措施的耦合效应及其对建筑物抗震效果影响进行研究,开发更多的减振降噪措施,实现列车振动控制的综合应用以及震振双控效果。

    2025年06期 v.69;No.763 214-226页 [查看摘要][在线阅读][下载 1821K]
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