铁道工程学报

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王超

铁道工程学报. 2018, 35(8): 1-5.

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研究目的:潍烟铁路是中长期铁路网规划沿海通道和京沪辅助通道向山东半岛的延伸,具有重要的路网功能与城际铁路功能。本文在分析烟台枢纽客运作业量及车流特点的基础上,结合枢纽现状、在建及规划项目,系统研究确定推荐方案,旨在为潍烟铁路引入烟台枢纽提供参考。
研究结论:(1)高速铁路引入应提早纳入城市规划,并为新线的引入预留条件及发展用地;(2)应尽量避免高普混跑、客货混跑,便于运输组织,增加旅客舒适度;(3)应合理考虑枢纽内车站布局,有利于带动城市发展,方便旅客出行;(4)高速铁路引入应尽量利用既有铁路设施及市政设施,提高资源利用率;(5)本研究成果可为后续项目设计及类似项目提供借鉴和参考。

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高寒地区高速铁路勘察设计技术创新与实践

王争鸣

铁道工程学报. 2018, 35(8): 6-10.

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研究目的:我国是冻土大国,冻胀和融沉会给寒区的工程构筑物带来重大灾害影响。哈大高铁地处季节性冻土区,冻胀问题对路基的影响更大。另外,哈大高铁所处的严寒地区风雪大,如何克服接触网防(融)冰、道岔融雪(冰)、动车组融冰除雪等问题都亟待研究解决。
研究结论:通过修建哈大高铁:(1)形成了具有自主知识产权的高寒地区高速铁路关键技术,实现了高寒地区铁路勘察设计成果的深化和创新;(2)填补了高寒地区高速铁路技术空白,完善了我国高速铁路修建的理论体系;(3)技术成果成功应用于哈大高铁,从根本上解决了寒区高速铁路安全运营相关技术难题,为高寒地区高速铁路建设积累了丰富的经验,也为我国高铁建设树立了典范,更为中国高铁走出国门奠定了坚实的基础。

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包银铁路断裂构造遥感勘察与地质选线

刘桂卫, 陈则连, 储文静, 宁新稳, 欧阳平超

铁道工程学报. 2018, 35(8): 11-15.

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研究目的:新建包头至银川铁路甘德尔山区域地貌破碎,陡崖遍布,地质调绘工作困难重重。山前发育隐伏及活动断裂构造,加大了地质选线的难度。为查明区域断裂构造分布特征,研究采用高分辨率遥感、多光谱遥感和三维遥感相结合的综合判释方法,开展区域断裂构造判释工作,从而为地质选线提供基础资料。
研究结论:(1)采用多光谱和高分辨率结合的三维遥感判释方法能够有效判释断裂构造信息,并提高了判释准确度;(2)查明了影响线位的本井-磴口隐伏大断裂位置,以及甘德尔山西缘断裂的分布特征,得到该区断裂构造54条,其中甘德尔山西缘断裂构造17条;(3)借助自主开发的外业验证终端及信息综合管理系统,实现了现场验证数据一体化采集、录入及综合管理;(4)通过对甘德尔山越岭方案进行综合比选,东侧方案绕避了活动断裂和采空区,且围岩状况相对较好,整体要优于中间方案和西侧方案;(5)本研究结果可广泛应用于山区铁路断裂构造勘察和地质选线工作。

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基于变权理论的铁路选线方案评价模型

罗圆, 朱颖, 张小强, 姚令侃

铁道工程学报. 2018, 35(8): 16-20.

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研究目的:铁路选线时选择的线路方案是否科学、合理,不但关系新建铁路的投资、运输效益,还对沿线周边的经济社会发展产生长远的影响。因此,开展线路方案评价模型的研究,对于新建铁路的选线设计和成功运营都具有重要作用。
研究结论:(1)引入变权理论计算指标权重,根据各指标具体取值的不同,适当调整其权重,以保证指标间的均衡性;(2)利用云模型理论,分别从指标的模糊性、随机性和离散性三个方面对定性指标进行有效量化;再通过TOPSIS法确定各备选方案的综合优越度,从而对铁路线路方案进行评价和排序;(3)实例分析表明,玉溪至蒙自段铁路三个线路走向方案的优越度分别为84.2%、68.34%和2.29%,从而得到第一个方案最佳;(4)本研究成果对铁路选线方案评价和比选具有参考价值,可为决策者提供一种新的思路和手段。

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中浅埋隧道综合物探勘察模式研究

许广春

铁道工程学报. 2018, 35(8): 21-26.

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研究目的:国民经济的迅猛发展对铁路的运能及运行速度提出更高要求,铁路等级的不断提升造成线路桥隧比的增加,隧道尤其中浅埋隧道的勘察成为铁路勘察中的重点。浅地表物探勘察方法较多,不同地质要求及勘察条件所采用的方法多样、效果不一,亟待综合考虑工期、地表条件、噪声干扰情况、地质目的及精度要求并兼顾工程造价等开展中浅埋隧道综合物探勘察模式的研究。
研究结论:(1)0～50 m埋深隧道以地震折射波法、地震层析法沿隧道平面线位贯通勘察,直流电测深法补充、核查;(2)50～100 m埋深隧道以直流电测深法(高密度电法、直流激电法)或瞬变电磁法沿隧道贯通,地震折射波法补充、核查,复杂地段开展孔内综合测井;(3)100～200 m埋深隧道以高频(音频)大地电磁法沿隧道贯通,在隧道进出口及垭口地段布置地震折射波法,复杂地质段结合钻孔开展孔内综合测井;(4)中浅埋隧道勘察受地表地质条件影响较大,野外施测必须密切结合现场实际,选择适宜的物探方法,建立合理、规范的中浅埋隧道综合物探勘察模式;(5)本研究结论适用于地质勘探领域,中浅埋隧道物探勘察。

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软岩大变形发生的边界条件及对策探讨

张广泽, 柴春阳, 宋章, 巩江峰

铁道工程学报. 2018, 35(8): 27-31.

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研究目的:软岩大变形是长期困扰隧道施工的难题。以往研究多以强度应力比作为大变形预判和潜势分级的依据,但存在相当大的局限性和误判、漏判的可能性。本文从地壳运动出发,以区域地质条件中的地应力场、地层岩性、地质构造为主要支撑点,通过对大量典型隧道大变形地质条件的分析,定性地提出大变形发生的边界条件,并论证了通过试验段确定大变形支护参数的思想。
研究结论:(1)大变形是人为改变内营力,导致地壳结构改变、地壳内部物质变位的构造运动;(2)大变形发生的边界条件主要有:最大主应力近于水平,薄层极软岩(R＜5 MPa)占比较大,以及适宜的构造条件;(3)大变形隧道的支护参数应在施工中考虑地质条件、工艺工法及施工组织等因素,通过开展试验段确定;(4)本研究成果适用于软岩隧道大变形的预判和工程处理。

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大轴重下铁路路堤边坡稳定性分析及设计优化

蒋楚生, 罗强, 吴迪, 宋鑫

铁道工程学报. 2018, 35(8): 32-37.

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研究目的:轴重增加对重载铁路路堤边坡的稳定性提出了更高要求。本文采用瑞典圆弧条分法分析标准断面直线型路堤边坡稳定性随轴重的变化规律,以一般工况边坡安全系数F_s≥1.25、暴雨或连续降雨不利工况安全系数F_s≥1.05为稳定条件,研究轴重增加对细粒土、碎石土、块石土三种典型填料的直线型路堤边坡坡高和坡率临界值影响特征,从而优化大轴重条件下重载铁路路堤断面几何尺寸标准设计控制值。
研究结论:(1)细粒土、碎石土、块石土填料标准断面路堤边坡稳定性与轴重均呈线性负相关性,且敏感性依次降低;(2)随轴重增加,保证路堤边坡在一般工况和暴雨或连续降雨不利工况下均处于稳定状态所对应的坡高或坡率临界值宜相应降低或变缓;(3)提出了大轴重下路堤断面标准设计控制值的建议;(4)本研究成果对完善重载铁路路基设计有一定参考价值。

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基于改进极限平衡法的非饱和边坡稳定分析

刘勇

铁道工程学报. 2018, 35(8): 38-43.

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研究目的:极限平衡法是非饱和土边坡稳定分析最为常见的方法之一,但由于降雨入渗时边坡的渗流场是瞬态的,这导致很多工程在使用极限平衡法进行边坡稳定分析时常常使用了错误的有效应力及剪切强度。本文以合福铁路古田北站的非饱和土边坡为研究对象,在改进极限平衡法、室内试验及数值模拟的基础上进行降雨入渗对非饱和土边坡稳定性的影响规律研究。
研究结论:(1)降雨量、降雨频率、降雨时间与非饱和土边坡的瞬态渗流场、有效应力场及边坡稳定安全系数密切相关;(2)通过计算确定古田北站非饱和土边坡失稳发生在5月份,这与边坡实际失稳的时间吻合;计算确定的边坡滑移位置与边坡实际滑移位置也相同;(3)数值分析结果表明,采用改进的极限平衡法来预测非饱和土边坡的稳定性是有效的,可以作为施工方案的依据。

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蒙华铁路洛河大桥总体设计

许三平

铁道工程学报. 2018, 35(8): 44-49.

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研究目的:蒙华铁路三门峡至荆门段,横穿黄河水系及长江水系。其中灵宝至内乡段处于秦岭山脉东端,整体呈中低山零星夹持丘陵盆地的地貌组合形态,河流众多,线路跨越黄河的主要支流洛河。当铁路与山区大型河流交叉时,桥位选择受线路选线、防洪要求、工程投资、施工条件等方面影响;桥型选择不仅要满足功能要求,在技术、经济性、施工组织、维修养护、景观效果等方面也要全盘考虑。本文就重载铁路洛河大桥桥位、桥型选择、主桥设计、施工方案等方面展开研究,以期为重载铁路山区大型跨河桥梁设计及重载铁路拱桥设计提供有益的借鉴。
研究结论:(1)大型跨河桥梁的桥位由于受河道条件、通航要求、大型结构受力复杂等方面因素影响,桥位的选择应结合防洪、通航要求、环保要求、地方规划要求等综合确定;(2)桥梁结构型式的选择必须在满足功能要求、技术标准的前提下,从技术、经济指标、施工组织、景观效果等方面综合比选;(3)重载铁路设计活载大、疲劳要求高,拱桥宜采用上承式结构,设计应重点关注对结构的强度及疲劳方面研究,蒙华铁路洛河大桥是安全可靠的;(4)对于地形复杂、材料运输困难的上承式拱桥,拱上立柱可结合立柱刚度要求选用钢结构或钢混结合结构;(5)本研究成果可应用于铁路大型跨河谷桥梁设计及重载铁路拱桥设计。

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声波法检测软土地区灌注桩的完整性研究

常聚友, 牟元存, 刘祖富, 张新平, 龚兴耀, 刘志军

铁道工程学报. 2018, 35(8): 50-54.

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研究目的:某软土地区新建铁路桥梁的灌注桩,其完整性采用声波法检测。据声波法检测的缺陷异常特征判断的不合格桩,对其进行钻芯及开挖验证,发现声波法检测缺陷性质特征分别为桩周严重缩径、桩半边夹泥、桩全断面夹泥,本文就声波缺陷异常特征与缺陷性质特征的关系展开研究,为不合格桩进行工程处理确定方案,并分析原因改进施工措施,使所有灌注桩一次施工均达到Ⅰ类合格桩。
研究结论:(1)软土地区桥梁灌注桩施工时受地下水影响,易塌孔、涌孔,桩底有沉渣,采用声波法的平测、斜测相结合进行完整性检测;(2)声波速度大于完整桩声波速度的85％的桩,为Ⅰ、Ⅱ类合格桩;(3)夹泥露筋桩声波速度仅为完整桩声波速度的70％～85％,且桩中心混凝土较致密,随着时间的推进,钢筋锈断,桩的有效截面积减小,耐久性、承载力、抗剪力均降低,为明显缺陷Ⅲ类不合格桩;(4)严重塌孔、严重水平涌孔、桩底沉渣使声测管有效时间内接受不到声波信号,为桩近全断面夹泥呈断桩,为严重缺陷Ⅳ类不合格桩;(5)上述缺陷如在桩浅部做接桩处理、在桩深部做重新施工或进行水泥注浆,达凝期后采用声波检测合格后,方可定为Ⅱ类合格桩;(6)本研究成果可为铁路、公路等领域软土地区声波法检测桥梁灌注桩的完整性研究提供参考。

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挤压性围岩隧道变形潜势的判定

李国良, 熊春庚, 李宁

铁道工程学报. 2018, 35(8): 55-59.

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研究目的:挤压性围岩隧道的工程难点主要是变形潜势的判定,以往主要利用岩石(岩体)的强度应力比来评价围岩的变形潜势,理论上概念明确,但在挤压影响严重段,围岩地应力和岩体强度很难实测,且受构造作用影响,岩体的强度时高时低、变化频繁,具有很大的不确定性,现场难以据此进行变形潜势判定。因此,有必要进一步研究变形潜势的判定方法,便于施工现场操作。
研究结论:(1)勘察阶段可按岩石单轴抗压强度和最大初始地应力值之比对挤压性围岩变形潜势进行宏观预判;(2)设计阶段可按岩石(岩体)的强度应力比来评价围岩的变形潜势,划分变形等级,进行预设计;(3)施工阶段可按围岩完整程度和开挖后变形速率对变形潜势进一步进行判定;(4)变形速率可作为主要评价指标,对支护参数与围岩的适应性进行评价,动态调整支护参数;(5)本研究结论可为铁路挤压性围岩隧道的设计与施工提供思路和方法。

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不同类型列车撞击盾构隧道动力响应研究

肖明清, 龚彦峰, 唐曌, 晏启祥, 邓志鑫

铁道工程学报. 2018, 35(8): 60-66.

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研究目的:盾构隧道为装配式管片衬砌结构,其整体稳定性相对较差,防撞能力较弱,一旦列车撞击事故发生在隧道内,列车的撞击荷载极有可能导致隧道破坏和失稳。本文基于H.H.T时间积分法,通过构建列车-刚性墙动力耦合模型,获取不同类型列车在相应速度区间内的撞击荷载时程曲线,研究不同类型列车撞击的荷载特性,并将所得撞击荷载施加在盾构隧道上,以揭示在不同类型列车撞击作用下盾构隧道管片衬砌破坏特性及其差异性。
研究结论:(1)列车运行速度对于撞击荷载时程曲线变化趋势影响不大,但对于撞击荷载大小和撞击持续时间影响显著;(2)各类型列车的撞击荷载均经过撞击瞬间迅速增大、撞击中期持续震荡、末期逐渐减弱三个阶段,但不同类型列车的撞击荷载在撞击中期持续震荡时间不完全一致;(3)列车撞击作用下管片损伤区域分布范围呈现纵向大于环向的特点,不同类型列车撞击所致管片损伤的差异性主要体现在压缩损伤面积上;(4)在不同类型列车撞击荷载作用下管片结构将产生不同程度的张开和错动,并且管片接缝部位最大张开量和最大错动量均已超过工程容许限值;(5)本研究成果可为盾构隧道防撞优化设计和撞后隧道结构安全性评估提供参考。

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云桂线新莲隧道涌突水成因分析

陈旭, 王光能, 王科

铁道工程学报. 2018, 35(8): 67-71.

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研究目的:涌突水是隧道施工中比较常见的工程灾害,隧道涌突水不仅影响施工掘进,而且会对沿线生态环境产生影响。对涌突水成因进行分析既是隧道涌突水防治的重点难点,也是解决涌突水问题引起生态环境问题的关键所在。本文以云桂铁路新莲隧道为工程背景,通过区域水文地质条件分析和地下水水化学数值分析,研究该隧道的涌突水成因。
研究结论:(1)新莲隧道出水段为松茂向斜玄武岩夹凝灰岩段,水源主要为深层裂隙水;由于向斜核部玄武岩节理裂隙发育,接受表层降雨入渗补给和岩溶水渗流补给后,在向斜核部区存储富集;(2)隧道各出水点水和区域泉水的径流路径相似,都位于松茂向斜玄武岩和凝灰岩地层内,隧道内长时间排水将破坏区域内原有的水循环系统;(3)本研究成果可用于指导隧道施工工法及堵、排等措施安排,并对类似玄武岩富水构造涌突水危险性分析具有一定的借鉴意义,也可进一步用于隧道周边区域生态环境评价,以及后期水环境恢复方案的确定。

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基于控制技术缩短客专车站股道有效长的研究

沈志凌

铁道工程学报. 2018, 35(8): 72-76.

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研究目的:车站股道有效长是铁路主要设计标准之一,直接影响工程投资、土地资源利用及车站选址等。本文以客运专线车站为背景,运用列车运行控制原理及现行铁路运营安全规则,研究探索进一步缩短股道有效长的可行性和方法。
研究结论:(1)客运专线车站股道有效长与列车编组长度、列控系统安全距离、出站应答器至出站信号机距离、有无折返作业等有关;(2)客运专线车站股道有效长与运营安全要求有关,本研究基于不考虑设置过走防护区以及完整的紧急防护区;(3)在不考虑设置过走防护区和完整紧急防护区的前提下,通过外移出站信号机至警冲标5 m,调整出站应答器位置等措施,可以进一步缩短客运专线铁路车站股道有效长约100 m;(4)对于运输不太繁忙的客运专线,可以采用设置接车进路延续进路的方案,在缩短股道有效长后保持一定的过走防护能力;(5)本研究结论可为优化客运专线铁路车站股道有效长设计标准提供参考或借鉴。

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运行荷载作用下车站和隧道的长期沉降研究

张波

铁道工程学报. 2018, 35(8): 77-80.

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研究目的:针对软土地区存在的工后沉降问题,对软土地基在运行荷载作用下的长期沉降进行预测是十分必要和迫切的,是亟待解决的一个技术难题。本文采用刚度衰减法,通过试验数据建立起土体刚度和地铁循环荷载次数之间的联系,然后通过此模型来预测长期沉降,并根据计算结果对变形规律进行总结。
研究结论:(1)利用刚度衰减法来计算运行荷载作用下车站和隧道的长期沉降,具有拟合参数少、易确定、计算简单、模拟程度高等优点;(2)地铁通车后的一段时间,沉降增长的较快,绝大部分的沉降集中在开通运营的前三年,之后增长速率不断衰减,沉降基本趋于稳定;(3)相比车站,隧道的沉降较大;(4)车站和区间连接处由于二者结构刚度差异明显,此处的差异沉降较大,建议提前进行注浆处理;(5)本研究成果可为地铁设计和病害处理提供理论依据。

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中低速磁浮交通系统疏散平台疏散能力研究

李艳, 叶新, 徐银光, 梁潇, 陈峰

铁道工程学报. 2018, 35(8): 81-85.

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研究目的:合理的中低速磁浮交通系统疏散救援设计是其运营安全保障的关键。针对国内磁浮运营线疏散演练效率偏低的现状,结合其疏散平台设计方案,提取与平台疏散能力相关的中低速磁浮列车和疏散平台的关键特征,建立中低速磁浮交通系统的Pathfinder疏散仿真模型,开展疏散平台优化研究。
研究结论:(1)当前中低速磁浮交通系统区间疏散平台疏散总用时近30 min,疏散能力还存在优化空间;(2)疏散平台栏杆间隔、疏散平台有效通行宽度和桥梁下桥点位置等参数是影响疏散能力的关键参数;(3)通过优化各参数取值,提出疏散平台设计新方案,新方案可大幅提高中低速磁浮交通系统的疏散能力,疏散总用时可降低约44%;(4)本文提出的疏散平台优化思路及方案可为后期中低速、中速磁浮交通系统的疏散平台设计和运营维护提供数据支撑。

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铁路声屏障设计综述

苏卫青

铁道工程学报. 2018, 35(8): 86-91.

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研究目的:高速铁路和普速铁路在噪声源组成、位置及传播特性上均有所不同,高速铁路声屏障结构因受列车运行脉动力作用下的疲劳影响,声屏障结构设计有别于普速铁路。本文通过研究高速及普速铁路声源特性、作用于高速铁路声屏障的气动压力和声屏障结构的动力响应,旨在提高铁路声屏障降噪效果和结构安全性。
研究结论:(1)普速铁路声屏障等效声源位置为轨面以上0.5 m,客货列车的等效频率分别为500 Hz、1 000 Hz;高速铁路声屏障等效声源位置为轨面以上0.6 m和3.3~4.9 m,等效频率为1 250 Hz;(2)高速铁路声屏障设计应考虑脉动气压力作用下的疲劳影响,声屏障单元板与H型钢立柱宜采用直插式,H型钢立柱与基础的连接螺栓应采用高强度螺栓并采取防松动措施;(3)声屏障的设置不能影响铁路线路的维护维修、路基排水,距接触网带电体5 m范围内的声屏障金属构件必须接入综合接地系统;(4)本研究结论可为铁路声屏障设计提供指导和借鉴。

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高速铁路吸声板结构参数对声学性能影响研究

常亮

铁道工程学报. 2018, 35(8): 92-97.

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研究目的:随着众多高速铁路线路投入运营,沿线噪声污染所引发的环境问题越来越多。对于运营线路,在轨道上设置吸声板可不改变桥梁、路基线路结构且具有一定的降噪效果,这是治理此类噪声污染问题的一个有效思路。在吸声材料的声学性能一定的基础上,通过改变轨道吸声板的结构参数可对其降噪效果产生影响。为此,本文应用SYSNOISE软件建立列车-轨道-吸声板结构的二维边界元模型,研究影响轨道吸声板降噪效果的结构参数。根据高速铁路列车通过时的声源特性选取源强,主要针对轨道吸声板的设置范围、尺寸以及吸声板的表面结构情况等因素,分析其对轮轨区噪声的降噪效果。
研究结论:(1)在仅考虑轮轨区噪声的情况下,铺设吸声板对轮轨区噪声的降噪效果约为1~3 dB;(2)增大吸声板安装于轨道板上的厚度以及对吸声板的表面结构进行处理,均可以改善吸声板的降噪效果;(3)铺设表面开槽吸声板所产生的降噪效果较好;(4)在钢轨外侧设置吸声板可以提高吸声板的整体吸声降噪效果;(5)本文计算结果可供轨道降噪措施设计参考。

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2018年, 第35卷, 第8期　
刊出日期：2018-08-15

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