铁道工程学报

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吕玺琳, 马泉

铁道工程学报. 2018, 35(7): 1-6.

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研究目的:高速列车运营荷载作用将导致复合结构路基产生沉降。由于高铁对路基沉降要求高,复合结构路基的荷载传递和沉降变形规律值得工程界关注。为研究高铁复合结构路基荷载传递以及沉降变形规律的影响因素,本文建立高速铁路复合结构软土路基三维有限元分析模型,将高速铁路列车运行荷载简化为均布荷载作用于轨道板以下的路堤顶面,分析桩长、桩间土模量和下卧层模量对桩身轴力分布、桩土应力比以及路基沉降的影响规律。
研究结论:(1)桩身轴力随桩长增加而增大,路基沉降则明显减小;在不同桩长下,桩土应力比沿桩身距离路基中心水平方向位置的变化均表现为先增大再减小的趋势,10 m、12.5 m、15 m和20 m桩长下桩土应力比稳定值分别为6.8、10、13和17;(2)桩身轴力随桩间土模量增大而减小;在不同桩间土模量下,桩土应力比随桩身距路基中心水平位置的偏移先稳定后增大再减小,10 MPa、30 MPa和50 MPa桩间土模量下桩土应力比分别为30、12和7;(3)下卧层模量增大使桩端摩阻力增大,桩身中性点位置向下偏移;桩土应力比随水平位置偏移的变化规律同样是先增大后减小,下卧层模量增大能使桩的沉降明显减小,但对路基总沉降影响不大; (4)该研究结论可为高铁复合结构路基及类似工程设计和施工提供理论参考。

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马东铁路有砟道床结构和几何断面选型与分析

井国庆, 王创, 伍卫凡

铁道工程学报. 2018, 35(7): 7-10.

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研究目的:马来西亚东部沿海铁路(简称“马东铁路”)具有设计速度较高、当地降雨量大、氯离子腐蚀严重、土质路基、工程造价低等特点,同时其国内窄轨铁路建设经验对该项目参考价值有限,给工程设计、施工和验收带来困难。本文根据马东铁路线路荷载、气候环境、地理区位等因素,基于中国、欧盟及美国铁路技术规范,对该项目有砟道床结构和几何断面选型中道床厚度、砟肩宽度、堆高、道床边坡与排水坡、底砟结构等进行对比、分析与确定,以期为炎热、多雨地区铁路工程项目设计与施工提供参考。
研究结论:(1)通过中美欧铁路规范对比及相关研究,建议马东铁路道床厚度取350 mm,砟肩宽度取400 mm(或450 mm),堆高取100 mm,采用新Ⅱ型轨枕,边坡坡度取1 ∶1.75(或1 ∶1.5),采用传统底砟结构,排水坡坡度为5%;(2)沥青底砟层结构具有诸多优点,建议马东铁路优先采用;(3)本研究成果可为热带多雨地区有砟道床结构及几何断面选型提供参考。

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基于离散元法的有砟道床阻力特性研究

曾志平, 宋善义, 王卫东, 颜海建, 王国术, 肖彬

铁道工程学报. 2018, 35(7): 11-16.

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研究目的:为探究道床纵横向阻力变化特征,本文通过进行现场原位试验并采用离散单元法建立道床-轨枕三维离散元模型,研究道砟级配、轨枕埋深、边坡坡度、道床肩宽对道床纵横向阻力的影响。
研究结论:(1)道床纵横向阻力随着道砟级配变宽而增大,当道砟颗粒级配为包络线上下限中间插值及包络线上限时,道床纵横向阻力满足规范要求;(2)道床纵横向阻力随着轨枕埋深增大而增大,当轨枕埋深大于150 mm时,道床纵横向阻力满足规范要求;(3)随着道床边坡坡度变缓,道床横向阻力增大,纵向阻力基本不变,坡度为1 ∶1.75或更缓时,道床纵横向阻力满足规范要求;(4)随着道床肩宽增大,道床横向阻力增大,纵向阻力基本不变,当肩宽大于400 mm时,道床纵横向阻力满足规范要求;(5)本研究成果对于指导有砟道床设计、施工以及提高有砟道床力学性能具有参考价值。

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往复荷载作用下WJ-8扣件纵向阻力试验研究

吴斌, 林志华, 曾志平, 谢宏, 饶惠明, 黄志斌

铁道工程学报. 2018, 35(7): 17-22.

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研究目的:在温度作用下,简支梁桥梁体会发生热胀冷缩,长期作用下将导致桥上无砟轨道梁端扣件系统发生破坏,严重时将不能满足线路的功能要求。本文通过往复加载试验模拟温度效应下32 m简支梁桥梁端扣件破坏过程,以此研究轨下垫板滑出过程机理及其对扣件纵向阻力的影响。
研究结论:(1)随着对轨道加载试验次数的增加,2 mm位移对应的扣件纵向阻力先增加随后波动式降低,扣件滑移阻力先增加后逐渐减小,而垫板窜出位移量持续增大,可以预测当加载工作继续进行时,2 mm位移对应扣件纵向阻力及滑移阻力将继续减小;(2)随着垫板窜出位移量的增加,2 mm位移处扣件纵向阻力先增加后缓慢减小,扣件滑移阻力先有所增加而后逐渐减小;(3)扣件垫板窜出过程中,垫板纵向拉长,厚度减小,弹性降低,轨下橡胶垫板的弹性位移逐渐减小,且钢轨更易产生滑移;(4)在往复加载过程中,影响扣件纵向阻力的因素有两个:垫板表面的粗糙度及垫板窜出位移量,前期阶段垫板表面的粗糙度为主要影响因素,而后期阶段垫板窜出位移量影响更大;(5)本研究成果对于指导无砟轨道线路扣件的养护维修具有一定的参考意义。

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高铁长大桥上不同无砟轨道无缝线路受力研究

戴公连, 葛浩

铁道工程学报. 2018, 35(7): 23-29.

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研究目的:为对比桥上铺设不同无砟轨道时对应无缝线路受力规律,本文基于有限元方法及梁轨相互作用原理,分别建立大跨度桥上纵连板式、单元板式及双块式无砟轨道有限元模型,分析实测温度工况及制挠力耦合作用下,不同无砟轨道对应的无缝线路受力规律及桥梁理论最大温度跨度,并比较制动墩墩顶刚度、扣件阻力等参数对无缝线路受力及最大温度跨度的影响。
研究结论:(1)相同桥梁温度跨度下,双块式无砟轨道钢轨附加应力最大,纵连板式无砟轨道钢轨附加应力最小,且纵连板式无砟轨道钢轨附加应力远小于铺设单元板式或双块式无砟轨道时对应钢轨附加应力;(2)采用常阻力扣件时,当制动墩墩顶刚度由1 500 kN/cm增大到8 000 kN/cm时,单元板式无砟轨道最大温度跨度由93.3 m增大到105 m,双块式无砟轨道最大温度跨度由60 m增大到75.8 m,而纵连板式无砟轨道钢轨附加应力受墩顶刚度的影响很小;(3)纵连板式无砟轨道对应桥梁最大温度跨度需同时考虑钢轨附加应力及墩顶纵向位移限值; (4)扣件阻力大小对单元板式及双块式无砟轨道钢轨附加应力影响较大,采用小阻力扣件后,两者对应最大温度跨度分别增大约1.5、2.0倍,小阻力扣件可以有效的减小单元板式及双块式无砟轨道钢轨附加应力;(5)本研究成果可为不同无砟轨道应用及对应桥梁跨度设计提供参考。

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桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道制动力影响因素分析

张鹏飞, 桂昊, 高亮, 雷晓燕

铁道工程学报. 2018, 35(7): 30-35.

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研究目的:桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路梁-板-轨及层间相互作用机理比较复杂,为研究各轨道及桥梁结构的制动力传递规律及其影响因素,基于有限元法和梁-板-轨相互作用原理,建立多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上无砟轨道无缝线路空间耦合模型,计算列车制动荷载作用下各轨道及桥梁结构的纵向力与位移,并分析多种因素对制动力传递规律的影响。
研究结论:(1)制动荷载作用下的轨道结构纵向力由拉力逐渐变为压力,纵向位移呈现先增后减的趋势;(2)需根据不同的检算部件选取最不利的荷载工况;(3)在检算时需考虑轨道板/底座板刚度的折减,且必须保证其施工质量;(4)采用小阻力扣件时轨板快速相对位移的剧增易带动轨下胶垫滑出;(5)固结机构、桥墩/台采用较大纵向刚度,并保持滑动层的良好滑动性能有利于各轨道及桥梁结构的受力与变形;(6)该研究成果可为桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路的设计、施工及运营维护提供参考。

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体外预应力对混凝土箱梁动力特性的影响分析

郑尚敏, 程海根, 万水

铁道工程学报. 2018, 35(7): 36-40.

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研究目的:为研究体外预应力对单箱双室混凝土箱梁动力特性的影响,本文通过推导混凝土箱梁在体外预应力作用下的自振频率计算公式,以一根单箱双室混凝土试验梁为研究对象,利用ANSYS建立体外预应力混凝土箱梁的有限元数值分析模型,并对其进行模态分析。通过试验梁模型试验、理论计算以及有限元分析相结合的方法来研究体外预应力对单箱双室混凝土箱梁自振频率的影响,并研究体外预应力钢束面积以及拉力对其自振频率的影响。
研究结论:(1)通过实测数据与计算值以及有限元分析数据进行对比分析,表明了理论公式推导的适用性,有限元模型的合理性;(2)体外预应力钢束面积的变化对混凝土箱梁的自振频率影响较明显;(3)体外预应力拉力的大小对混凝土箱梁的自振频率影响较小;(4)本研究成果可为体外预应力单箱双室混凝土箱梁动力特性的分析提供一定的参考。

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悬索桥索塔钢-混凝土结合段模型试验研究

肖飞

铁道工程学报. 2018, 35(7): 41-46.

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研究目的:通过介绍江汉六桥索塔钢-混凝土结合段静力模型制作、加载过程和试验结果,总结静力试验模型的设计要点,找出悬索桥索塔钢-混凝土结合段设计的薄弱环节。
研究结论:(1)为保证模型试验结果的准确性,应根据第三相似定理,严格按照刚度相似、边界条件相似、荷载相似原则设计静力试验模型;(2)确定合理的模型缩尺比例应统筹考虑模型制作和模型加载的便利性;(3)悬索桥索塔钢-混凝土结合部位在承受钢塔柱传递的大吨位集中荷载时,混凝土顶面产生较大的横向拉应力,设计需高度重视结合部位混凝土抗裂构造措施,如加大钢塔柱下垫板厚度和面积,加强结合部位混凝土构造钢筋布置等;(4)为抵抗施工阶段中部分塔柱产生的拉力、加强钢塔柱与混凝土塔柱连接而采取的张拉预应力粗钢筋措施,实质上进一步加大了结合部位混凝土顶面拉应力,不利于混凝土抗裂设计;建议采取非预应力张拉下的抗拔措施;(5)本研究成果可为类似混合结构的静力试验模型设计及悬索桥索塔钢-混凝土结合段设计提供借鉴价值。

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近断层地震动作用下隔震曲线桥地震反应分析

王建强, 赵云, 赵卓, 赵军

铁道工程学报. 2018, 35(7): 47-51.

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研究目的:近年来在多次地震中近断层区域曲线桥遭受到严重破坏,甚至倒塌;与此同时,为提高桥梁的抗震性能,隔震技术逐步应用于桥梁工程中,并表现出良好的隔震效果,因而有必要研究近断层地震动作用下隔震曲线桥梁的地震反应。本文对采用摩擦摆支座的隔震曲线桥进行近断层地震动作用下的地震反应分析,研究近断层地震动对隔震曲线桥地震反应的影响,以期为近断层区域隔震曲线桥梁的设计提供参考。
研究结论:(1)近断层脉冲型地震动作用下摩擦摆支座的位移和剪力显著增大,易造成支座破坏,甚至产生落梁;(2)近断层脉冲型地震动作用下桥墩的内力和位移均显著增大,易造成桥墩破坏;(3)在进行隔震曲线桥设计时,应对支座采取限位措施,并提高桥墩的抗震能力;(4)本研究成果可为近断层区域隔震曲线桥的设计提供参考。

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大跨度薄壁槽形梁支架现浇质量控制技术研究

胡国伟

铁道工程学报. 2018, 35(7): 52-57.

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研究目的:沪昆客专西北上行和南西联络线特大桥主桥紧邻运营高铁,结构为(32+80+112)m非对称槽形梁独塔双索面斜拉桥,总体采用“整体支架预制梁体、水平转体跨越武广高铁”的方案;按照总体施组安排,主梁采用国内高铁建设首次应用的薄壁槽形结构,针对主梁腹板薄、大开口、浇筑方量大等特点,在一次整体支架现浇施工中混凝土浇筑方法不当、养护不合理等因素导致梁体产生裂纹等问题。为确保大跨度薄壁槽形梁的现浇施工质量,本文从现浇支架体系安全、早期温度场防护开裂、现浇施工工艺等方面研究槽形梁支架现浇质量控制技术。
研究结论:(1)本桥大跨度薄壁槽形梁采用一次整体现浇的方法是不可行的,通过仿真计算分析,提出了“分三段现浇+两道后浇带”的纵向浇筑方案;(2)横向浇筑方法是薄壁槽形梁局部质量控制的重要环节,为此提出了“先浇筑槽形梁底板、再浇筑箱形边主梁”的横截面浇筑方案;(3)针对紧邻运营高铁支架结构体系的高度高、跨度大、梁体坡度大等施工难点,通过对高支架结构的稳定性分析,提出了“整体连接、贝雷梁搭接固定、设置刚性墩”的构造措施;(4)提出的槽形梁支架现浇质量控制技术适用于紧邻运营高铁的大跨度混凝土槽形梁及类似梁型的现浇施工。

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侧风作用下五峰山长江大桥列车行车安全控制

李小珍, 秦羽, 刘德军

铁道工程学报. 2018, 35(7): 58-64.

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研究目的:随着我国高速铁路事业的快速发展,大跨度悬索桥越来越多地在铁路线路中被采用。为研究侧风作用下铁路悬索桥的行车安全,本文以五峰山长江大桥为工程实例,建立对应的桥梁有限元模型,利用风-车-桥耦合振动理论,通过仿真计算给出五峰山长江大桥在各风速下保证行车安全的车速阈值。
研究结论:(1)在侧风作用下,单双线CRH2、CRH3以设计速度通过五峰山长江大桥,桥梁的横、竖向位移响应以及加速度响应均能满足要求,桥梁结构能够保证安全;(2)通过分析车辆响应结果,结合现有的安全性与舒适性评价指标,给出了各平均风速横风作用下车辆安全通过桥梁的车速阈值;(3)本研究成果可为同类型桥梁的设计以及行车安全控制提供参考。

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高地应力软岩隧道合理支护方案试验研究

曹小平, 魏飞鹏, 王波, 刘子阳

铁道工程学报. 2018, 35(7): 65-71.

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研究目的:基于高地应力软岩隧道在施工过程中产生大变形的问题,采取包含传统喷锚支护在内的三种支护方式现场进行试验研究,根据围岩变形、围岩压力、钢拱架应力和二衬混凝土应力等监测结果,分析兰渝铁路新城子隧道试验段的稳定性并选择适宜的支护方案。
研究结论:(1)采用传统的喷锚支护方式难以有效解决高地应力软岩隧道施工中围岩的大变形问题;(2)采用环向注浆加固围岩+型钢拱架初支可以在一定程度上改善围岩的条件,减小围岩变形和钢拱架应力以及二衬混凝土应力;(3)采用双层初支,即采取先让后抗的支护方式,既可以吸收一部分围岩变形,减小初支的变形和钢拱架应力,同时也可以提供稳定的支护力,使二衬受力也相对较小,因此采用双层初支对控制高地应力软岩隧道的大变形具有明显优势;(4)本研究成果可为高地应力软岩中类似工程施工支护方案的选择提供参考。

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隧道衬砌弹塑性损伤模型建立与应用研究

朱正国, 杨利海, 徐宁

铁道工程学报. 2018, 35(7): 72-79.

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研究目的:《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)虽然已经施行多年,但还未见有文献运用其中的混凝土损伤本构关系对工程结构进行数值模拟计算的实例,这无疑是工程设计领域的一种不足或缺陷。因此,通过理论推导建立动载长期作用隧道衬砌结构弹塑性损伤模型,并进行二次开发及损伤模型验证是必要的。
研究结论:(1)根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中建议的混凝土损伤本构关系方程,推导并建立了微分形式的拉、压损伤演化方程;(2)编写了混凝土弹塑性损伤本构模型的相应计算程序,并在有限差分软件FLAC^3D软件平台上进行了二次开发及损伤模型验证;(3)采用开发的混凝土损伤模型对高速铁路隧道在不同行车速度和不同围岩级别下的动力响应进行了系统的分析计算,通过结构的损伤分布直观地了解衬砌结构的受力特点及损伤特性,明确结构的危险部位;(4)本研究成果可对动载长期作用下弹塑性损伤隧道设计提供指导。

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地铁曲线尖轨道岔不可逾越速度动力分析

陈嵘, 温静, 李博, 安博洋, 徐井芒

铁道工程学报. 2018, 35(7): 80-85.

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研究目的:为研究地铁曲线尖轨道岔的不可逾越速度,本文以地铁9号曲线尖轨道岔为例,基于轮轨接触几何算法和车辆-道岔系统耦合动力学仿真计算,在综合考虑车辆侧向过岔时的安全性及平稳性的基础上确定曲线尖轨道岔的不可逾越速度,以期为列车折返能力的提高和城际轨道交通道岔的设计提供技术支持与储备。
研究结论:(1)在尖轨顶宽40 mm时标准LM车轮型面与轨道接触点分布已经过渡到尖轨上,而磨耗状态LM车轮型面与钢轨的接触点分布可能在基本轨上或者尖轨上,轮载过渡位置延后;(2)车辆过岔时主要以车体横向加速度为控制指标确定不可逾越速度,因此在地铁车辆运行过程中可对车辆横向加速度进行实时监测,作为车辆运行安全性和平稳性的监测指标;(3)标准LM车轮型面时地铁9号曲线尖轨道岔的不可逾越速度为50 km/h,磨耗状态LM车轮型面时9号曲线尖轨道岔的不可逾越速度为45 km/h;(4)通过提高地铁车辆ATP顶篷速度来提高ATO速度,可缩短发车时间间隔,提高列车运行速度和对运量的储备;(5)通过对地铁曲线尖轨道岔不可逾越速度的分析,可对地铁车辆运行安全性和平稳性进行监测,并针对列车行车间隔加密后可能引起折返能力不足的问题,为道岔提速研发提供理论支持。

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下穿地铁车站暗挖施工对既有线影响分析

杨会军, 周冉

铁道工程学报. 2018, 35(7): 86-90.

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研究目的:近距离穿越既有线工程施工过程中,要保证既有隧道的安全运营,同时不破坏既有隧道结构安全性,这就要求施工对既有构筑物的影响减到最小,以保证工程施工和既有线运营的安全。本文结合北京地铁4号线宣武门车站超近距下穿既有2号线宣武门车站暗挖施工,分析开挖支护施工对既有线的影响。
研究结论:(1)开挖支护施工对既有车站变形影响的控制效果总体良好,所有变形值未超出下穿既有车站施工目标控制值;(2)严格遵循对称原则,左右线同时、同步、对称进行;(3)型钢拱架能及时快速地对地层产生支护阻力,同时采取跟踪补偿注浆技术可达到主动控制沉降的目的,实践证明非常有效;(4)管棚注浆系统和既有结构底板的支撑作用显著;(5)本研究成果对城市地铁邻近既有线施工具有借鉴意义。

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地铁双线盾构近距下穿盾构隧道施工沉降控制

杨成永, 马文辉, 彭华, 蔡小培, 程霖, 刘君伟, 霍志静

铁道工程学报. 2018, 35(7): 91-98.

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研究目的:为研究双线盾构下穿时既有地铁盾构隧道的沉降规律及控制措施,以北京地铁14号线隧道近距下穿地铁15号线隧道工程为依托,通过对既有隧道沉降的数值模拟,结合现场监测数据及盾构施工参数的分析,阐明既有隧道的沉降规律,总结控制沉降的盾构施工参数经验,验证沉降控制措施的有效性。
研究结论:(1)既有隧道的沉降始于盾构刀盘距既有隧道1.5~2.0倍洞径处,在既有隧道前后1.1~1.3倍洞径范围变化最大,但受先后施工的二次扰动影响并不明显;(2)盾构掘进速度保持60~80 mm/min,合理且较高的顶推力、土仓压力、注浆量,可确保在快速通过穿越区域的同时抑制既有隧道的沉降;(3)通过注入双液浆、克泥效浆液对土层进行加固改良,设置聚氨酯隔离环,可减小既有隧道的后期沉降;(4)本研究成果可为盾构穿越施工影响下既有隧道的沉降控制提供借鉴。

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大型建筑施工企业干部队伍建设的实践与探索

贾惠平

铁道工程学报. 2018, 35(7): 99-102.

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研究目的:关于如何构建一个科学合理的领导干部培训体系,没有一个成熟的模式可供借鉴,因此本文通过介绍某单位党委构建的“补钙、筑基、提能”的“三维一体”领导干部培训体系,旨在探索新形势、新时代下怎样建设一支理想信念坚定、政治素质优秀、经营管理能力强的高素质专业化国有企业领导干部队伍。
研究结论:(1)要做好国企领导干部培训,必须建立完善的培训体系;(2)要做好国企领导干部培训,必须把理想信念教育放在突出位置;(3)要做好国企领导干部培训,必须从严要求、从严管理,确保培训取得好的效果;(4)通过“三维一体”培训,理想信念有了新增强,政治素养有了新提升,管理能力有了新提高,可广泛应用于国企领导干部培养建设。

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铁路投资、周转量与经济发展相互作用分析

李素英, 杨娱, 吴永立

铁道工程学报. 2018, 35(7): 103-108.

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研究目的:铁路运输业是我国交通运输网络中的中坚力量,与国民经济发展有着重要联系。选取铁路运输业固定资产投资、铁路运输业换算周转量、国内生产总值为研究变量,通过构建三元向量自回归模型,对三者进行格兰杰因果关系检验,找出三者之间是否具有相互促进作用,并分析原因,进而提出相关政策建议,以期为国家铁路政策的完善提供参考,更好地发挥铁路运输业的重要作用。
研究结论:(1)铁路运输业的固定资产投资与换算周转量之间具有相互促进的作用;(2)铁路运输业换算周转量与国内生产总值之间具有相互促进的作用;(3)铁路运输业固定资产投资对国内生产总值具有单向促进作用,而国内生产总值的增加仅是为铁路运输业固定资产投资提供了潜在动力,并没有实际影响到铁路运输业固定资产投资的增加;(4)本研究成果可应用于铁路发展政策的进一步修改完善,为国家相关部门政策制定提供理论依据与决策参考,进而改善我国铁路运输状况,促进铁路运输发展。

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2018年, 第35卷, 第7期　
刊出日期：2018-07-15

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