铁道工程学报

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刘黎东

铁道工程学报. 2019, 36(5): 1-5.

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研究目的: 城区物探环境品质恶劣,地表、地物状态复杂,不同物性的干扰源众多,常规物探方法应用皆存在很大的局限性。在城区物探环境品质评价与对策分析的基础上,引入微动技术作为城区主要物探手段,以城市轨道交通不良地质体勘察为主要工程领域进行微动技术应用,评估、研究其适用性、准确性及可靠性,探寻一条适于城区物探环境的新的有效技术途径。
研究结论: (1)通过对城区物探环境品质的综合评价和对策研究,探讨了城区物探面临的局限性和受制约性现状,表明城区物探具有方法创新的技术必要和应用需求;(2)将微动技术作为城区主要勘察手段,在城市轨道交通项目中成功探查并确定了多种不良地质体的地质特征及赋存状况;(3)微动技术在城区物探环境中表现出良好的场地适用性和成果准确性,能为轨道交通等城区工程的设计、施工、排险提供重要物探依据,并进一步消减地质隐患,具备推广应用的潜力。

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一种适用于高铁地震预警的多台定位算法

刘超, 林华伟

铁道工程学报. 2019, 36(5): 6-12.

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研究目的: 我国是一个地震多发国家,防震减灾所面临的形势十分严峻。高速铁路地震预警监测系统的研发旨在结合我国高铁运行环境、快速、准确地为地震影响里程范围内的列车提供预警信息,实现震后列车的紧急处置,最大程度上降低地震对于高速铁路造成的危害。
研究结论: (1)结合我国高速铁路地震监测台站布设环境,采用基于自适应滑动时窗的双摆相似性算法对各台站的触发事件进行判断,滑动时窗自适应地搜索固定时窗内两组地震数据相似性的最大值,有效避免了设备延迟对相似性判断的影响,当来自同一个台站的双摆相似性低于设定阈值时,判断为干扰触发事件,该触发台站不参与后续多台定位,可避免误触发对定位的影响;(2)当两个及以上的台站触发报警后采用顺序触发的Voronoi图进行地震快速定位,该方法不受速度模型的影响,仅根据台站的触发顺序就可直接进行地震初步定位,所需台站少、时效性高;(3)在初步定位的基础上,再利用双台子阵定位算法对地震事件进行精确定位,由于先后依次触发报警的两个台站地震到时差所确定的震中双曲线轨迹为无限延伸的曲线,在V图的限制下可以很大程度上缩小震中的分布区域,从而大幅减小定位算法的计算量,达到提升高铁地震预警时效性的要求;(4)本文算法应用于高速铁路地震预警监测系统多台站定位,可为震后列车紧急处置提供预警信息。

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考虑非对称轨底坡的轮轨滚动接触应力分析

陈嵘, 温静, 李博, 安博洋, 徐井芒, 王平

铁道工程学报. 2019, 36(5): 13-19.

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研究目的: 针对我国地铁线路钢轨因施工误差导致的非对称轨底坡处易出现疲劳伤损现象,利用我国地铁车辆常用的LM型面与CHN60钢轨,基于轮轨接触几何关系和Kalker三维非赫兹弹性体滚动接触理论及其数值程序CONTACT,分析非对称轨底坡对轮轨接触几何参数和轮轨接触力学特性的影响,揭示引起轮轨滚动接触疲劳的原因。
研究结论: (1)随着轨底坡的减小,轮轨接触点对分布趋向于轨距角一侧,接触点对分布范围变窄,且轮轨接触斑面积减小,滑动区增大;(2)横移量小于4 mm时,右轨侧1/30、1/40、1/50三种轨底坡下的最大法向接触应力相差不大,但均明显高于轨底坡为1/20的值;在5～8 mm横移量范围内时,相同横移量下轮轨接触应力随着轨底坡的减小而增大;(3)同一横移量下轮轨体内最大等效应力值随着轨底坡的减小而增大,右轨侧轨底坡从1/20减小至1/50时最大等效应力均增加了60%左右,且等效应力沿纵向分布范围变窄,沿深度方向影响范围变小,等效应力作用趋于集中;(4)轨底坡的减小引起轮轨表层接触应力增大及轮轨体内等效应力增加,可能引起轮轨材料从表层到深度领域内的疲劳破坏,缩短轮轨的使用寿命;(5)本研究成果可为我国地铁线路检测、维修及轨底坡设置等提供参考。

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严寒地区CRTS Ⅲ型轨道板翘曲变形分析研究

徐宏, 曹新刚

铁道工程学报. 2019, 36(5): 20-24.

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研究目的: 我国具有自主知识产权的先张法双向预应力混凝土CRTS Ⅲ型无砟轨道板已成为时速350 km高速铁路的主导板型。轨道板翘曲量是控制高铁线路运行平顺性和舒适性的关键参数,预制施工精度及平整度对确保轨道板结构安全使用和耐久性,防止表面裂纹质量缺陷具有显著的影响。
研究结论: (1)高铁线路运行平顺性和舒适性关键在于解决轨道板的翘曲问题;(2)为使轨道板混凝土结构能够安全使用、耐久性指标得以实现,根据裂纹产生的原因和部位采取相对应的措施;(3)“润滑式”机械锁、“微机智能化”养护、“缓存区”的设置可解决超张拉及轨道板的表面毛裂问题,保证轨道板的预制质量;(4)本研究成果可为类似CRTSⅢ型板的预制提供可靠的经验及技术积累。

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高速铁路飞砟防治专用聚氨酯适用性研究

井国庆, 贾文利, 付豪, 李红英

铁道工程学报. 2019, 36(5): 25-29.

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研究目的: 道砟飞溅是高速铁路有砟道床面临的重要问题,为防治飞砟,本文针对5种低强度防飞砟专用聚氨酯,提出一种可捣固的道床全断面表层固化方案。根据道床纵、横向阻力试验判定喷涂聚氨酯对道床的加固作用;根据风洞试验判定防飞砟性能;根据捣固测试判定可捣固性能;根据单轴无侧限压缩试验判定聚氨酯固化强度增长特征。
研究结论: (1)1号至5号聚氨酯(强度分别为1.38 MPa、3.70 MPa、5.30 MPa、14.20 MPa、27.40 MPa)固化后,道床纵向阻力相比固化前提升约6%~16%,道床横向阻力提升约9%~17%,对道床稳定性起到了有效的提升作用;(2)采用强度最低的1号聚氨酯固化时,道床在30 m/s风速(相当于350 km/h列车通过)下并未产生道砟位移情况;(3)除5号聚氨酯强度稍大,捣固时破坏了一定数量的周围粘结,其余4种均可正常完成捣固维修,根据对比分析选取4号聚氨酯为最优;(4)4号聚氨酯完全硬化需要7 d,可在喷涂1 d后达到最终强度的69%,2 d后达到88%;(5)本研究结果对时速350 km及以上有砟道床结构选型、养护维修具有参考意义。

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铁路混合梁斜拉桥设计创新与实践

刘振标, 文望青, 陈良江

铁道工程学报. 2019, 36(5): 30-36.

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研究目的: 依托多工点桥梁,本文开展合理成桥状态、关键设计参数、钢混结合段构造、钝形钢箱梁气动选型等理论分析及试验研究,以解决铁路大跨度混合梁斜拉桥荷载重、疲劳活载大、动力性能及刚度要求高等诸多技术难题。
研究结论: (1)建立的“塔偏梁拱”合理成桥状态,解决了铁路活载大、恒活比小引起的结构受力不均衡性难题;(2)推导的梁、塔、索关键设计参数解析公式,揭示了结构受力行为及影响规律;(3)采用的钢混结合段梯形填充混凝土连接构造技术,解决了铁路荷载作用下结合段刚度过渡平顺性技术难题;(4)提出的铁路正交异性钢桥面板的疲劳应力解析公式,揭示了疲劳影响因素及规律,首创的加厚加高型V肋改善了铁路钢桥面结构疲劳性能;(5)提出了钝形钢箱梁涡振扭转振幅限值标准;(6)本研究成果可为类似大跨度斜拉桥的设计提供参考。

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双塔钢箱桁梁斜拉桥斜拉索安装关键技术

董云鹏

铁道工程学报. 2019, 36(5): 37-40.

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研究目的: 商合杭铁路裕溪河特大桥(60+120+324+120+60)m双塔钢箱桁梁斜拉桥是目前我国时速350 km高速铁路最大跨度的钢箱桁梁斜拉桥,且主梁结构形式为国内高铁首次使用^[1]。该桥斜拉索安装分两种工况:边跨钢梁顶推到位、落梁后,一次性挂设前7对斜拉索;跨中梁段悬拼架设,每架设一个节段,挂设一对斜拉索,最后进行全桥调索。斜拉索施工质量要求高,本文针对斜拉索安装重难点从展索设施、运输存放、张拉等方面进行斜拉索安装关键技术的研究^[2]。
研究结论: (1)斜拉索施工中应针对结构施工的特点,结合实际条件进行施工方案确定,本工程参考现场实际条件,经过研究决定提出桥下存放、汽车吊提升展索、软硬牵引相结合的斜拉索总体安装方法;(2)斜拉索采用汽车吊提升锚头,在塔端锚头处安装组合张拉杆及抱箍,连接塔吊吊钩,配合塔吊进行斜拉索牵引展索的施工方法能够提高施工安全系数,提高效率;(3)采用塔柱内腔增加由撑脚、螺帽辅助布设的卷扬机进行牵引施工,能够解决塔内空间小不利于斜拉索牵引施工的难题;(4)斜拉索施工中在塔端增加调位夹具,地面由两台塔吊进行两点起吊施工的方法利于塔端牵引安装;(5)本研究成果适用于大部分斜拉桥的斜拉索施工,尤其适用于作业空间狭小的斜拉索施工。

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明挖法隧道衬砌开裂原因分析与预防措施研究

张民庆, 吕刚, 王文成

铁道工程学报. 2019, 36(5): 41-46.

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研究目的: 混凝土开裂问题一直被人们所关注。某铁路隧道采用明挖法施工,部分工程完成后,衬砌产生开裂现象。通过分析裂缝数量与裂缝形状、裂缝长度、裂缝宽度和裂缝深度的关系,研究发生开裂的原因,从而制定预防措施。
研究结论: (1)明挖法隧道衬砌开裂主要是由温差应力、混凝土收缩和施工工艺控制所引起;(2)针对明挖法隧道,通过采取“三时机、三措施、两加强”的综合预防措施,基本上控制了衬砌裂缝的产生;(3)明挖法隧道衬砌施工应选择合理的时机,混凝土浇筑宜选择在每天16:00开盘,至次日8:00前完成;外模、内模拆除宜分别选择在混凝土浇筑完成后12 h、36 h左右完成;外侧拱脚4 m高度范围混凝土回填宜选择在混凝土浇筑完成后7 d内完成;(4)明挖法隧道衬砌施工宜采取外模浇筑、多开窗口、快速浇筑措施,一般情况下混凝土浇筑时间应控制在12 h以内;(5)明挖法隧道衬砌施工应加强振捣、加强养护,确保混凝土质量;(6)本研究成果可在明挖法隧道衬砌施工中借鉴应用。

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高原反应危险性分区及施工供氧应对措施研究

叶朝良, 朱永全, 梁凯芳, 张天宇

铁道工程学报. 2019, 36(5): 47-51.

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研究目的: 高海拔隧道具有“气压低、氧分压低、气温低”的特点,严寒缺氧危害施工人员的生命安全且使其工作效率大幅度降低,本文通过研究高原反应危险性分区及施工供氧应对措施,以期解决高海拔隧道建设这一重大难题。
研究结论: (1)通过对国内外关于高原反应研究的相关文献资料的调查分析,采用高原反应检测中较为实用的临床指标:血氧饱和度SO₂、肺泡氧分压PaO₂、呼吸次数和心率,建立了与海拔高度的对应统计关系;(2)结合海拔高度与急性高原反应AMS发生频率,对不同海拔时的高原反应风险进行了分区,且进行了高原反应危险程度分区的和积法验证;(3)针对不同高原反应风险分区,提出了相应的供氧措施;(4)建议规范规定的供氧指标——氧气浓度降为19.0%;(5)本研究结果可为高海拔地区安全施工提供参考。

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玉溪市旅游轨道交通线网规划研究

张云娇

铁道工程学报. 2019, 36(5): 52-58.

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研究目的: 随着我国大众旅游时代的到来,以及“快进、慢游”旅游交通基础设施网络概念的提出,玉溪市急需发展旅游轨道交通以提高城市旅游竞争力,完善城市综合交通体系。本文对玉溪市的社会经济、城市交通及旅游发展特征进行全面梳理,通过分析交通症结以及研究旅游与城市通勤客流相结合的城市人口出行特征,剖析城市轨道交通层次划分,提出玉溪市城市旅游轨道交通线网规划。
研究结论: (1)预测2050年城市客流的发生、吸引量为616万人次,多集中在老城组团和通海组团,且科创新城组团及大街组团增幅最大;(2)规划城市旅游轨道交通网络包括区域快进的高速铁路和国铁干线,全域互通的高速铁路和市域轨道,内部通勤的立体轨道;(3)提出“H+倒L”形结构线网,共5条线路,长145.6 km;(4)构建了旅游轨道交通线网综合评价体系;(5)建议线网分先期、发展、完善三个阶段建设;(6)本研究成果可为其他城市旅游轨道交通规划提供一定参考和指导。

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西安地铁三号线高架段景观设计研究

赵志宏

铁道工程学报. 2019, 36(5): 59-63.

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研究目的: 西安地铁三号线高架段是西安市第一条高架地铁线路,为解决高架地铁线路对周边规划、道路、市民视觉上的景观影响,在景观设计过程中重点进行了线路线位、站位、站台形式、高架桥梁、高架车站的景观分析和研究。
研究结论: (1)线路线位应结合道路宽度和周边规划设置;(2)高架车站站位设置在十字路口一侧比跨十字路口对城市景观影响小;(3)高架侧式站台比岛式站台对区间的景观效果影响小;(4)高架桥梁选择大箱梁建成后的景观效果强于小箱梁和U形梁;(5)墩形和尺寸的选择应符合城市文化特点和黄金分割的美学要求;(6)桥梁的高度和跨度要符合人的审美要求和视觉上的感受;(7)桥梁涂装和设置景观照明灯带能够增加桥梁的韵律美;(8)高架车站设计应满足采光、遮阳、通风的要求,兼顾市政过街功能并符合西安市气候特点;(9)通过视觉上的影响分析来选择车站站型;(10)高架车站外立面设计采用“舟楫”作为统一的元素符号,同时又利用可变元素对每个车站进行区别设计;(11)本研究成果对其他城市或区域类似轨道交通高架线路在景观和美学分析上有一定的参考作用。

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基于随机抽样算法的道岔容许通过速度研究

王平, 郭强, 陈嘉胤, 徐井芒, 罗信伟

铁道工程学报. 2019, 36(5): 64-70.

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研究目的: 道岔侧向通过速度是影响地铁线路运输能力的重要因素,为探明地铁道岔侧向最大通过速度,以某地铁12号道岔为例,基于迹线法和车辆-道岔耦合动力学,结合拉丁超立方随机抽样方法,生成关键动力学参数随机样本,研究标准车轮与标准钢轨和磨耗车轮与实测钢轨匹配的轮轨接触几何特性和车辆-道岔系统动力响应,以及长期运营条件下道岔侧向容许速度。
研究结论: (1)轮轨关系演变后,轮载过渡延后;(2)实测轮轨匹配下,道岔侧逆向容许通过速度比轮轨为标准设计状态时低2 km/h;(3)结合长期运营条件下轮轨实际状态,考虑车辆动力学参数的随机性,所分析的12号道岔侧向容许通过速度为55 km/h;(4)针对不同的地铁道岔,均可以通过实测轮轨型面,以及考虑车辆动力学参数的随机性的方法,探明既有道岔的侧向最大通过速度,提升地铁线路的运输能力。

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新保墒措施在铁路路域建植技术中的应用研究

孔令伟, 薛春晓, 崔雍, 李凯崇, 张芳

铁道工程学报. 2019, 36(5): 71-76.

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研究目的: 铁路工程作为一种线性工程,在建设过程中不可避免地对当地的生态系统造成扰动和破坏,使铁路路域范围内的生态系统遭到破坏,植被退化,水土流失严重,危及铁路建设和运营安全。而西北干旱区属于脆弱的生态系统,一旦破坏,无法进行自行修复。因此,为解决西北干旱区铁路路域植被恢复难的问题,本文提出一种新的保墒措施——植物蓄水保墒装置(PWP),以解决该区路域范围内水土流失严重、植被建植难等问题,维护铁路运营安全。
研究结论: (1)不同措施的保水率排序为:PWP＞SAP(保水剂)＞KB(空白对照),其中PWP的保水性能显著高于SAP,在第30天时PWP的保水率为57%,而SAP仅为15%;(2)同一措施不同坡位下,金叶榆的成活率均表现为坡下＞坡中＞坡上,同一措施不同坡位下表现为:PWP＞SAP＞KB;(3)同一措施不同坡位之间有机质、速效氮、速效钾和速效磷含量均呈现出坡下＞坡中＞坡上的变化规律,同一坡位不同措施之间呈现出PWP＞SAP＞KB的变化规律;(4)同一坡位不同措施下的土壤侵蚀模数均表现为:PWP＜SAP＜KB,而同一措施不同坡位下的土壤侵蚀模数变化规律不统一;(5)利用PWP措施可以显著提高土壤保墒、保肥性能和植被存活率,减少水土流失,可为西北半干旱区铁路路域植被建植提供新的思路和借鉴。

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型钢混凝土界面试验研究及损伤分析

戴公连, 王蒙, 唐宇

铁道工程学报. 2019, 36(5): 77-84.

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研究目的: 既有关于型钢混凝土组合结构界面粘结关系的研究大多采用有限元模拟或利用推出试验的结果进行拟合分析,而理论研究多未考虑界面损伤对粘结的影响。为得到能真实反映界面粘结情况的粘结力模型,本文基于型钢混凝土推出试验结果,提出界面粘结力模型,并引入界面损伤的概念,分析界面破坏全过程的界面应力演化规律。
研究结论: (1)不同试件界面极限承载力因界面粘结情况不同而存在差异,界面破坏后,混凝土对型钢的握裹力基本保持不变,且混凝土与型钢间的动摩擦系数为恒定值;(2)界面所处的状态可分为弹性、损伤及剥离三种状态,粘结力模型参数推荐取值为:界面粘结承载力0.818 7 MPa,界面摩阻力0.391 4 MPa;(3)全界面破坏过程将经历完全弹性阶段、弹性-损伤阶段、弹性-损伤-滑移阶段、损伤-滑移阶段、滑移阶段五个阶段;(4)在完全弹性阶段,粘结力的最小值出现在自由端附近而非自由端处;(5)本研究成果可为型钢混凝土组合结构设计中界面粘结关系及界面应力演变规律的确定提供参考。

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超高性能混凝土在沪通长江大桥上的应用

魏林

铁道工程学报. 2019, 36(5): 85-89.

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研究目的: 就正交异性铁路桥面板防水层施工,传统工艺采用环氧沥青混凝土方案,但该方案具有施工难度大、费用成本高、使用耐久性低等缺点。为此,本文以沪通长江大桥超高性能混凝土施工为工程背景,研究其施工工艺难点,从而为今后类似工程提供指导作用。
研究结论: (1)采用超高性能混凝土进行铁路桥面防水层施工,可起到很好的防水、耐磨作用,同时增加了正交异性桥面板的整体强度;(2)采用专业化搅拌设备可确保超高性能混凝土均匀性,防止钢纤维结团;(3)超高性能混凝土终凝后进行高温蒸汽养护,可大大减少混凝土后期收缩裂纹;(4)提高超高性能混凝土泵送压力,能解决低水胶比、高黏度与泵送距离的矛盾;(5)本研究成果可为今后超高性能混凝土施工提供经验,为超高性能混凝土在公铁两用大桥上推广起到示范作用。

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基于综合性能的纤维水泥基原材料优化选择

李福海, 靳贺松, 王江山, 李瑞, 何肖云峰, 胡丁涵, 周双

铁道工程学报. 2019, 36(5): 90-96.

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研究目的: 基于现阶段纤维超韧性水泥基工程材料的原材料选择随意、优化繁琐等问题,本文通过对8组复合材料进行力学、工作等性能测试,并结合经济性能,构建综合型多指标灰色关联决策模型,优化出最佳材料组合,最后通过单轴拉伸试验验证分析最佳组的优良韧性及应变硬化特性,为其工程推广应用提供一定的理论参考。
研究结论: (1)养护龄期对各组复合材料的力学性能有显著影响,其中28 d龄期的性能更优越;(2)由12 mm聚乙烯醇纤维(简称PVA)、40~70目石英砂组成的复合材料抗压、抗折强度均为最佳,抗裂性能较好;(3)由6 mm PVA纤维、20~40目石英砂组成的复合材料抗拉强度最高,拉伸性能最显著;(4)由6 mm PP纤维、40~70目石英砂组成的复合材料工作性能最佳,方便于施工与科研试验的搅拌等工作;(5)由12 mm PP纤维、40~70目石英砂组成的复合材料的灰色关联决策综合性能最好,其极限拉应变大约是普通混凝土的300~400倍,有显著的拉伸韧性,推荐其作为提高结构使用寿命的工程韧性材料。

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方法论视角下重大工程决策研究

丰静, 王孟钧, 牛丰

铁道工程学报. 2019, 36(5): 97-101.

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研究目的: 从方法论视角来审视重大工程决策,有助于理解决策中主观价值寻求和客观对象认知之间辩证统一的逻辑,为探寻决策路径提供支撑。本文以青藏铁路工程为例,从价值、认知和过程三个维度对单一案例纵贯发展变化展开深度解析,围绕价值与认知之间的复杂关系以及两者互动推动决策活动的过程展开论述,从横、纵两个方面归纳重大工程决策路径。
研究结论: (1)横向上,重大工程决策是决策主体在价值寻求与客观认知匹配下形成的工程概念;(2)纵向上,重大工程决策过程是具有能动性的决策主体在价值与认知的匹配过程中对工程理念的具化;(3)整合横纵两个方向,构建重大工程决策框架模型;(4)本研究成果对理解重大工程决策路径和深化决策机制研究具有一定借鉴作用。

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基于复杂网络的铁路项目承包商竞合行为分析

李学福, 赵李萍, 王岳森, 孙永成

铁道工程学报. 2019, 36(5): 102-106.

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研究目的: 伴随着建筑市场的日益成熟和竞争机制的不断完善,越来越多的铁路工程项目以设计、采购、施工总承包(EPC)的形式来实施建设。相关承包商个体以利益为纽带,通过功能互补或强强联合结成战略联盟,实现更大程度的资源整合与能力提升。在联合体内部,承包商个体之间实质上是一种竞合关系,本文通过分析铁路建设项目承包商间的竞合关系,并运用多主体仿真软件模拟揭示联合体内部主体间复杂的演化进程。
研究结论: (1)适当的惩罚机制可以有效约束承包商个体的机会主义行为;(2)在一定的空间内,低密度空间由于承包商数量的有限会延缓合作的进程,而高密度空间则会加速合作的形成;(3)承包商将沿着进入期、独立期、调整期和稳定扩张期的进程演进,承包商之间一定程度的联合、结合以及融合将是未来发展的趋势;(4)本研究成果将对工程管理优化有现实的参考和借鉴意义。

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2019年, 第36卷, 第5期　
刊出日期：2019-05-15

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