铁道工程学报

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陈俊

铁道工程学报. 2018, 35(2): 1-5.

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研究目的：设计方案比选是一个多目标、多因素、多层次的系统工程。本文以郑万铁路引入郑州地区为工程背景,为引入多条铁路布局,构建郑州地区“米”字形高速客运系统,现有的客运系统已无法适应,在规划研究成果基础上,客运系统考虑新增线路的引入方案,深化系统补强措施,合理选择设站方案。
研究结论：(1)通过对城市总体规划、航空港经济综合试验区和综合交通规划等诸多方面的研究,结合郑州站、郑州东站、郑州北站三站的功能定位,从客运站设置条件、吸引客流条件、线路顺直性、与城市规划的配合、空铁联运便捷程度、对外交通疏解、征地拆迁、工程实施技术条件、对铁路运输系统(含既有和规划)影响等方面分析各方案的优缺点,推荐机场东站址方案;(2)合理选择空港新区设站方案,并对地区总图、客运系统分工和车站设计进行了论证;(3)该研究成果可为类似项目的方案比选提供参考。

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新建天津至潍坊铁路建设必要性研究

杨卫红

铁道工程学报. 2018, 35(2): 6-10.

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研究目的：津潍铁路不仅是“八纵八横”高速铁路主通道之沿海和京沪通道的重要组成,也是京津冀及山东半岛城市群城际网的组成元素。本文从社会经济特征、交通运输结构、在路网中的功能和定位、运输需求预测、建设必要性等方面展开研究,为决策者提供依据,为项目投资者提供参考。
研究结论：(1)本线可与京沪通道共同分担京津及以远与胶东半岛、鲁南、苏北、上海等地的交流,兼顾部分京津及以远与合肥及以远交流;(2)津潍铁路建设必要性体现在:一是支撑并引领国家三大战略的需要;二是推进铁路客运供给侧改革的需要;三是促进区域新型城镇化建设的需要;四是完善和优化京沪通道综合交通运输体系的需要;五是推进区域协调发展的需要;六是促进沿线旅游业发展的需要;(3)本研究成果可为类似铁路项目的规划提供参考。

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黔张常铁路岩溶区水文地质选线研究

毕焕军

铁道工程学报. 2018, 35(2): 11-13.

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研究目的：黔张常铁路岩溶区水文地质选线通过采用多阶段、多方法、先进有效的综合勘察技术,全面系统地对岩溶区复杂岩溶形态及岩溶水发育特征进行研究,查明岩溶和岩溶水的发育特征及分布规律,提出岩溶区水文地质选线原则,确定重点工程设置的位置、高程,最大限度地识别、评估、规避工程建设和运营风险,从而指导线路选线和设计。
研究结论：(1)黔张常铁路通过可溶岩段落长约155 km,受夷平面、岩性、构造等影响,岩溶水的分布具有不均一性,根据岩性、暗河、岩溶泉的分布划分了地下水类型及富水程度;(2)通过遥感、水文地质调查、示踪试验、水量监测等综合勘察手段,查明了岩溶个体形态及岩溶水的分布特征;(3)根据岩溶及岩溶水分布特征与发育规律的研究,确定了水文地质线路选线原则,为隧道高程设置、线路走向提供了科学依据;(4)本文所述的水文地质选线工作内容及方法可为岩溶地区勘察设计提供参考依据。

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大临线主要工程地质问题及地质选线

刘伟, 舒鸿燚, 吴国斌

铁道工程学报. 2018, 35(2): 14-17.

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研究目的：大临线沿线地形起伏大、地层岩性及构造复杂、不良地质发育,工程地质及水文地质条件非常复杂,为合理选择线位,开展地质选线研究,确保线位合理、方案可行。
研究结论：(1)经综合地质工作,确定大临线主要的工程地质问题为活动断裂、高地温、滑坡、泥石流、高地应力、顺层、有害气体及水库坍岸等,对线路方案及工程措施影响很大;(2)通过地质选线工作,确定了大麦地高线位方案、巍山盆地东侧方案、巍宝山西河左岸方案、黑惠江高线位方案、澜沧江上游桥位方案、红豆山短隧方案、云县盆地东侧方案为推荐方案,工程方案有效地避开了主要的不良地质问题,降低了工程施工风险和运营隐患;(3)本研究成果对西南山区铁路工程勘察及地质选线具有借鉴作用。

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加筋水泥土排桩加固路基设计计算方法研究

王铸

铁道工程学报. 2018, 35(2): 18-23.

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研究目的：加筋水泥土排桩法是一种新型的既有路基加固方法,适合在列车运行条件下进行施工,加固效果可靠,但其设计计算方法研究较少。本文以加筋水泥土排桩加固机理作为设计的理论依据,建立设计计算模型,结合混凝土结构设计原理,提出基于弹性地基梁的加筋水泥土排桩加固路基设计计算方法。
研究结论：(1)通过合理的假定,加筋水泥土排桩的设计计算模型简化为等效钢筋水泥土板;(2)加筋水泥土桩的弯矩、剪力及变形可基于弹性地基梁理论进行计算;(3)加筋水泥土桩顶上填土厚度(从轨底算起)小于3 m时,应计列列车竖向动力作用;(4)本设计计算方法概念明确、计算简单,易于工程技术人员学习和掌握;(5)加筋水泥土排桩具有广阔的应用前景和推广价值;(6)本研究成果可应用于加筋水泥土排桩加固既有路基的设计。

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高速铁路路基粗颗粒填料冻胀特性研究

张聪颖

铁道工程学报. 2018, 35(2): 24-28.

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研究目的：在季节性冻土区修建高速铁路,路基冻胀变形控制是关键性难题,影响轨道的平顺性与列车运营的安全性。粗颗粒填料是国内外路基工程包括高速铁路防冻层广泛采用的填料,研究高速铁路路基粗颗粒填料冻胀特性对高速铁路路基的防冻胀,保证轨道的平顺性具有重要的意义。
研究结论：通过室内和现场试验,开展了不同配比粗颗粒土的冻胀特性研究。试验结果表明:(1)粗颗粒填料在满足路基压实条件的前提下,可有效控制路基冻胀变形;(2)通过改进的室内冻胀试验,能够使试验中土样的均匀性和压实效果更接近现场工程的实际情况,从而使得试验结果更加可靠;(3)通过合理控制粗颗粒填料组分、级配、细颗粒含量等设计参数,可以达到较好的防冻胀效果;(4)本研究成果可应用于严寒地区高速铁路路基的防冻层,能够有效抑制路基冻胀,保证轨道的平顺性。

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高速铁路路基面宽度优化研究

崔维孝

铁道工程学报. 2018, 35(2): 29-34.

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研究目的：确定能够满足高速铁路运营及养护维修功能的路基面基本宽度,对于减少高速铁路土地占用、节省工程成本具有重要意义。本文通过与国外高速铁路相关标准的比较,旨在提出改变电缆槽设置位置的优化技术方案。
研究结论：(1)减小路基面宽度需重视路堤边坡土体压实质量控制,避免质量安全风险;(2)高速铁路单线基本路基面宽度,采用有砟轨道时可由8.8 m优化至7.4 m,采用无砟轨道时可由8.6 m优化至6.1 m;(3)高速铁路双线基本路基面宽度,采用有砟轨道时可由“8.8 m+线间距”优化至“7.6 m+线间距”,采用无砟轨道时可由“8.6 m+线间距”优化至“7.2 m+线间距”;(4)从技术可行性角度,路基面宽度仍有压缩空间,特别困难条件下,可依据建筑限界确定路基面宽度;(5)本研究成果可用于指导我国高速铁路设计标准的优化。

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抗滑桩桩身缺陷产生原因及预防措施研究

张廷雷, 蒋良文, 谭兵

铁道工程学报. 2018, 35(2): 35-40.

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研究目的：在某铁路工程路基挡土抗滑桩施工前期,桩身完整性检测发现部分抗滑桩存在一致性的缺陷,缺陷的特点是在桩体内部形成贯穿整个桩身截面的薄弱层,因此采用声波透射法、低应变反射波法和钻芯法对桩身完整性进行检测,找出缺陷的起因,及时采取预防措施,以指导后期施工,提高抗滑桩质量。
研究结论：(1)混凝土品质是形成桩身缺陷最根本的原因,应严格控制原材料质量,提高混凝土品质;(2)当桩体混凝土间断浇筑导致薄弱层时,应首先将泌水排除,搅动混凝土破坏其假凝现象,使其重新恢复流动性,再浇筑混凝土;(3)当桩体混凝土二次浇筑导致薄弱层时,应采用声波透射法或取芯验证法对第一次浇筑的桩体进行完整性检测,确定表面薄弱层的厚度,确保凿毛时将薄弱层全部凿除,并确保表面无积水和杂物;(4)当同一根桩由不同拌和站提供混凝土时,应使用相同的混凝土配合比和原材料,严格控制混凝土及原材料质量,并确保不同拌和站混凝土的相容性;(5)应加强施工过程管理,做好施工前的准备和防护工作,避免因雨天施工、护壁施工质量差出现漏水现象、人为因素等导致产生缺陷;(6)该研究成果可用于指导混凝土抗滑桩施工质量的控制。

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昔格达层高填方路堤沉降变形特性研究

薛新华, 樊旭, 蒋楚生, 李庆海

铁道工程学报. 2018, 35(2): 41-45.

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研究目的：新建的攀枝花南站车站路堤填筑高度达到36 m,出于地质、地形条件限制和经济考虑,该处的高填方路堤工程的填料拟采用路堑开挖的昔格达层土,但受其成因机制、物理力学特性、构造条件及地下水等因素的影响,昔格达土工程性质极差,易产生不同程度的地质灾害。本文以成昆线攀枝花南站昔格达层高填方路基工程为依托,利用ABAQUS软件建立三维整体有限元模型,分析昔格达层高填方路堤在分层填筑过程中的沉降变形规律,从而为实际工程建设提供参考。
研究结论：(1)昔格达地层为极软岩,产状平缓,具有水稳性差、透水性弱的特性;(2)在合理控制施工质量,做好排水措施的情况下,昔格达土可作为路堤填料使用;(3)昔格达层高路堤在分层填筑过程中,最大变形位置发生在填筑体高度的1/2h～1/3h处;(4)昔格达层路堤和路基表面的最大沉降量都随填方高度的增长而增长,路基的最终工后沉降量为4.2 cm,最大沉降速率为3.99 cm/a,基本满足规范的要求;(5)本研究成果对我国西南山区类似工程地质条件下的铁路、公路等工程建设具有借鉴意义。

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活塞式拉压限制器在高墩简支梁桥上的应用

何庭国, 赵前进, 吕娜, 张英虹, 金怡新

铁道工程学报. 2018, 35(2): 46-50.

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研究目的：铁路简支梁桥上部结构纵向力通过梁体传递和分配到各墩,墩高较大时,墩顶变形较大,在遇到较大地震力作用时,墩顶变形过大会引起落梁甚至桥梁倒塌等严重灾害。因此,针对高墩谷架桥研发了一种既能传递拉力又能传递压力的连梁装置——活塞式拉压限制器,以期减小高墩的水平受力,从而控制墩顶的变形。
研究结论：(1)活塞式拉压限制器将梁体在纵向上连接起来,并将纵向力传递至端部刚性桥台或中间刚性墩固定点,起到调节桥梁刚度,控制墩梁相对变形的作用;(2)活塞式拉压限制器的应用对桥墩及桥台均有一定的减震作用,且对高墩的减震效果更明显;(3)活塞式拉压限制器有良好的地震调节作用,对高墩简支梁桥桥墩的内力调节作用与其屈服刚度、游间量、墩高等因素密切相关;(4)活塞式拉压限制器的应用可使得桥梁设计不增加桥墩尺寸,并使各墩尺寸一致;(5)活塞式拉压限制器的研发及应用将会加速耗能型连梁装置及防落梁系统的实用化进程。

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岩溶地区隧道浅埋段下穿既有构筑物处理技术

刘志韬, 郑杰元

铁道工程学报. 2018, 35(2): 51-55.

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研究目的：随着高速铁路发展,路网密度增加,铁路选线不可避免会下穿高速公路、地方道路或厂房、民房等不可拆除的地表构筑物。当岩溶发育地区铁路采用隧道形式下穿通过既有构筑物时,可能会揭穿隧道范围内的溶腔或岩溶管道,造成充填物流失或松动,给地表构筑物带来潜在性危害,进而可能影响生产、生活安全。本文结合成贵铁路大方隧道建设情况,就岩溶地区隧道浅埋段下穿既有构筑物隧道施工方法进行研究,提出能够用于未来类似工程的相关理论依据,以有效降低施工过程中对既有构筑物结构安全的影响,确保既有构筑物的使用功能及结构安全。
研究结论：(1)应采取措施避免隧道影响范围的溶腔或岩溶管道内充填物流失或松动;(2)需考虑隧道开挖振动及洞内变形对地表构筑物的影响,采用合理的施工开挖方法;(3)加强与构筑物产权单位的协调沟通,确定构筑物防护要求,采取措施确保隧道施工安全和构筑物安全;(4)本研究结论对岩溶地区类似工程条件下隧道设计和施工具有一定的借鉴意义。

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BP神经网络法预测隧道瓦斯突出的模型与实例

匡亮, 赵万强, 喻渝

铁道工程学报. 2018, 35(2): 56-61.

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研究目的：目前隧道煤与瓦斯突出预测主要采用煤炭的常规接触式预测方法,如综合指标法、钻屑指标法等,但隧道与煤巷在断面大小、施工支护等方面有诸多不同,照搬煤炭预测方法并不一定能取得预期效果。本文根据煤与瓦斯突出综合作用假说,借鉴BP神经网络原理,对隧道瓦斯突出的多指标神经网络综合预测进行探讨,确定突出的评价指标,构建神经网络预测模型,通过神经网络模型的训练和回判,综合评价预测煤与瓦斯突出危险性。
研究结论：(1)在综合分析突出影响因素基础上,基于瓦斯突出综合作用假说机理,提出了BP神经网络预测隧道煤与瓦斯突出危险性的方法;(2)选取瓦斯压力、地质构造、隧道埋深、煤的坚固系数、煤体结构类型及瓦斯放散初速度作为突出评价指标;(3)采集矿井突出样本进行神经网络模型的训练及回判,通过对已建成瓦斯隧道进行判别,判别结果与实际相符,验证了矿井突出样本应用到瓦斯隧道的突出预测可行性;(4)通过BP神经网络对成贵高铁7座高瓦斯隧道进行预测判别,表明玉京山隧道C5、C6煤层具有突出危险性,其他6座隧道无突出危险性;(5)本研究成果可为瓦斯隧道设计与施工提供借鉴。

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铁路20 kV环网电力供电线路故障隔离方案研究

孙建明, 范瑞栋

铁道工程学报. 2018, 35(2): 62-67.

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研究目的：现有铁路20 kV环网电力供电线路的故障隔离方案,故障查找、隔离的效率较低,考虑到无通道保护动作速度较快且具有良好的选择性,为此提出适用于铁路20 kV环网电力供电线路的无通道保护方案,以达到快速隔离线路故障的目的。
研究结论：(1)传统无通道保护应用于铁路环网供电线路时,线路中段故障隔离时间过长;(2)铁路20 kV环网系统越区供电时间短,越区供电段再次发生故障概率小,因此可通过分区所快速分闸实现越区供电段的故障隔离;(3)针对铁路环网系统运行特点,改进传统无通道保护配置方案,给出了适用于铁路20 kV环网系统的无通道保护整定方法,提出了基于改进无通道保护的铁路20 kV环网电力供电线路故障隔离方案;(4)本研究结论可为铁路20 kV环网供电线路制定故障隔离方案提供参考。

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防城港铁路地区站场布局方案研究

叶国东

铁道工程学报. 2018, 35(2): 68-73.

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研究目的：防城港铁路地区规划引入线路有新建防东线、防百线、茅皇线,南防线及企沙支线皇城坳至云约段增建二线等。通过本研究,拟找到适应铁路规划建设、客货运输需要、铁路物流转型发展以及新型城镇化建设等新要求的站场布局方案。
研究结论：(1)茅岭站原位改造方案货运布局集中,但废弃工程大、投资大,与城市规划不协调;(2)新建防城北站方案虽然货运布局不集中,但客货流径路顺畅,与城市发展协调,工程投资省;(3)新建茅岭南站方案客货流径路顺畅,但对钦防高铁运营影响大,站场布局不够集中,且拆迁工程量大、投资相对高,与城市规划不协调;(4)经综合比较,推荐采用新建防城北站方案;(5)该研究成果可为政府部门将铁路地区总图方案纳入新一轮城市总体规划修编提供参考。

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基坑开挖对下方地铁隧道影响数值分析

王永伟

铁道工程学报. 2018, 35(2): 74-78.

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研究目的：与既有地铁隧道上下重叠建设的基坑工程日益增多,基坑开挖卸荷对下方既有地铁隧道的影响是该类工程中不可忽视的问题。本文结合工程实例,采用有限元软件进行数值模拟,分析基坑开挖深度、土层特性等方面对下卧隧道的影响,并总结基坑开挖卸荷对下方隧道在结构变形、内力等方面的发展态势和变化规律。
研究结论：(1)当基坑开挖深度与下卧隧道覆土厚度之比大于0.5时,下卧隧道结构变形和内力增幅显著,下方隧道竖向位移与上方基坑开挖深度近似于呈线性变化;(2)土层弹性模量越小,隧道隆起量变化增幅越大;(3)隧道内力随着基坑开挖深度的增加呈现减小趋势,当基坑深度开挖至7 m后,由于隧道偏压作用逐渐显著,隧道结构内力呈现增长趋势;(4)本研究结果可为类似工程设计、风险评估与施工提供借鉴和参考。

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地铁列车在车辆段侧向过岔的安全性分析

贾晓宏

铁道工程学报. 2018, 35(2): 79-83.

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研究目的：道岔是轨道线路的薄弱环节,是影响列车安全平稳通过的关键因素。道岔最主要的特征就是其横截面外形随长度方向的变化而变化,使得线路存在较大的横向不平顺和垂向不平顺。本文通过多体动力学软件UM建立地铁A型车-道岔耦合动力学模型,以 7号右开道岔为例,建立地铁A型车辆模型和道岔变截面轨道模型,对侧向通过道岔动力学性能进行分析,并运用我国现行车辆运行安全性评定标准进行分析评估。
研究结论：(1)当地铁A型车辆以 50 km/h及以下速度侧向通过 7号道岔时, 所有行车安全性指标均满足相应的安全标准,可以保证列车运行安全,但轮对横向位移较大,车辆有横向晃车的趋势;(2)车辆速度越大,轮轨横向力最大值也越大;(3)该研究成果可用于铁路、地铁车辆段列车过岔安全性评估,具有一定的工程实用意义。

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铁路新型污水处理技术集成体系研究

杨丙峰, 翟计红, 李德生

铁道工程学报. 2018, 35(2): 84-89.

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研究目的：铁路一些中小车站污水处理规模较小,又远离城市,污水需要单独处理,目前部分污水处理系统重点去除有机物和悬浮物,氮磷超标,自动化程度低,而城市污水处理厂的污水处理工艺规模大、管理要求严格、操作复杂,并不适合小水量。本文通过实验室小试、现场中试,研究影响处理效果的因素,确定最佳运行参数,开发研究适合小水量,能够脱氮除磷,集厌氧、缺氧、好氧功能为一体的新型污水处理技术集成反应器。
研究结论：(1)新型污水处理技术集成反应器可以将微生物好氧、缺氧、厌氧全过程集成于一体,适应小水量的特点;(2)研究的处理工艺在保障脱磷的前提下,可以维持较高的硝化菌数量,保持较高的脱氮效率;(3)通过实验室小试,确定了工艺的最佳运行参数;(4)铁路污水集成化处理技术具有处理高效和管理简单两方面的优势,完全适应一些地区污水排放点分散、规模小、排放标准要求高的特点。

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铁路工程信息模型数据存储国际标准框架研究

赵飞飞

铁道工程学报. 2018, 35(2): 90-95.

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研究目的：在铁路信息化总体规划的指导和中国铁路“走出去”战略的推动下,铁路BIM数据标准亟待与国际接轨。然而,目前中国铁路工程信息模型数据存储标准只是针对中国铁路行业的需求,在国际适用性方面存在不足。在buildingSMART国际组织的IFC基础设施总体架构与IFC线性交通基础设施公用模式的指导和协调下,本文旨在通过广泛的需求分析,融合各方研究成果,并进行抽象提炼,研究铁路工程信息模型数据存储国际标准框架。
研究结论：(1)IFC铁路国际标准体系结构包括领域层、共享层、核心层和资源层;(2)IFC铁路国际标准项目研究范围包括铁路行业特有的内容:线路、轨道、车站、电力、通信、信息、信号、机务车辆设备、电气化;(3)IFC铁路国际标准的发展路线是成为IFC5标准的一部分,进而成为ISO标准;(4)本研究成果可为IFC铁路国际标准后续的研究及编制提供指导和支持,进一步推动BIM技术在铁路行业的应用。

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2018年, 第35卷, 第2期　
刊出日期：2018-02-15

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