铁道工程学报

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李坚

铁道工程学报. 2020, 37(4): 1-5.

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研究目的：川藏线雅安至林芝段因地形陡峻和高寒缺氧等问题,人员无法到达隧道上方地面线位采集资料,相当部分地段将会出现勘探资料空白。为此经过研究论证,采用代表国际先进技术水平、由加拿大Geotech公司研发的航空瞬变电磁(VTEM)法和航空天然场电磁(ZTEM)法系统,对隧道进行航空电磁法试验和勘探,以期摆脱相当部分隧道没有勘探资料的困境。
研究结论：(1)测线布置原则:沿线路方向并对称于线路中线不等间距布置11条测线,测线线间距由距中线最近的测线线间距最小逐渐变至距中线最远的测线线间距最大;线路两侧最边缘测线间距为隧道勘探深度的2倍;测线长度在应布置长度的基础上两端各延伸3 000 m;(2)并用VETM和ZETM两种方法进行隧道物探,可解决隧道勘探深度变化大的难题;(3)在川藏铁路的初测阶段中,把航空电磁法应用于地形陡峻、高寒缺氧、不能进行地面物探的隧道物探中,取得了较好的效果;(4)本文研究成果主要应用于铁路隧道航空物探领域。

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高速铁路线间距标准优化研究

孙海富

铁道工程学报. 2020, 37(4): 6-10.

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研究目的：线间距是高速铁路平面主要技术标准之一,也是一个国家高速铁路综合技术实力和先进水平的象征,线间距与土建工程和列车制造工艺密切相关。通过与世界各国高速铁路线间距的对比分析,结合联调联试试验数据,我国高速铁路线间距标准具有进一步优化的空间。本文结合影响线间距的主要因素,合理优化线间距标准,以提高中国高速铁路技术标准的国际化水平和竞争能力。
研究结论：(1)现行高速铁路线间距标准具备优化的空间,以充分体现技术标准的适宜性和经济性;(2)优化后高速铁路线间距:350 km/h采用4.8 m,300 km/h采用4.6 m,250 km/h采用4.4 m;(3)车站内两正线线间距采用交叉渡线时不应小于5.0 m,采用单渡线时不宜小于4.6 m;(4)本文研究成果对高速铁路设计具有借鉴意义和指导作用。

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铁路大场景立体影像模型制作关键技术及应用

张占忠

铁道工程学报. 2020, 37(4): 11-16.

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研究目的：大场景立体影像模型是由正射影像和立体辅助影像构成的无缝立体影像模型,传统模型制作方法工作量大、作业效率低下,限制了生产应用。本文根据大场景立体影像模型制作原理,优化作业模式,从航摄影像匀色、数字高程模型生产及影像拼接线编辑生产等大场景立体影像模型制作关键技术上提出可行的方案,实现大场景立体影像模型的高效快速制作,以满足生产应用需求。
研究结论：(1)大场景立体影像模型可提供一个连续无缝的真三维立体环境,通过该模型可进行三维立体显示、量测、设计、分析和数据采集;(2)试验出一套快速便捷的制作大场景立体影像模型的工作方法及流程,系统总结了大场景立体影像模型在铁路勘察设计各个专业的应用情况;(3)大场景立体影像模型可作为一个新的数字测绘产品,对推动铁路勘察设计信息化、智能化发展具有重要的意义,不仅在铁路行业能够发挥巨大的价值,同样适用于公路、水利、电力、城市规划等工程领域。

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某高铁沿线灌溉引发沉降影响及防治措施研究

黄大中

铁道工程学报. 2020, 37(4): 17-21.

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研究目的：我国中东部平原地区高铁沿线分布大量的农业灌溉井,季节性大量抽取地下水用于农业灌溉将导致临近的高速铁路发生沉降,直接威胁高速铁路的平稳安全运营。本文针对某高铁区段范围内的农业灌溉井周期性抽水问题,通过建立考虑加卸荷下土体硬化特性的三维数值仿真模型,模拟分析农业灌溉抽水引发的高铁沉降影响以及农业灌溉井位置和开采模式优化调整措施的防治效果。
研究结论：(1)临近高铁的灌溉群井短期大量抽水将产生沉降叠加效应,对高铁造成较严重的沉降影响;(2)将开采井群位置调整至远离高铁后,高铁沉降速率和最终沉降减小,沉降漏斗趋于平缓,差异沉降量显著降低;(3)在保持地下水总开采量一定的情况下,采用“相对较长的开采时间+较低的开采速率”开采模式后,高铁沉降速率和最终沉降减小,沉降漏斗趋于平缓,差异沉降量显著降低;(4)本研究成果可应用于平原地区农业灌溉抽水引发的沉降影响评估及防治。

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呼和浩特地铁深基坑支护冻胀影响数值分析

邵莹

铁道工程学报. 2020, 37(4): 22-25.

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研究目的：为研究低温作用下水土冻胀对地铁基坑支护结构的影响,依托呼和浩特市某车站地铁基坑,建立地铁深基坑数值计算模型,模拟季节温度变化对基坑体系的影响,探究越冬基坑在外界温度变化条件下,基坑周边土体、地下连续墙及坑底土体温度场变化规律,水土冻胀力主要影响范围,基坑支护体系内力及变形的变化规律。
研究结论：(1)冻胀初期受表层温度影响较大的范围主要集中在5 m以内,随着外部温度的逐渐下降,土层冻结深度在逐渐增大,且在距离基坑0.5 m范围内最大冻深达到15 m,在基坑外侧边缘的土体冻深相对较小,受气温影响较大;(2)基坑外侧土体受冻胀影响范围集中在7 m以上,随着基坑深度的增加,支护结构受冻胀的影响逐渐减少,且影响减少得较为迅速;(3)低温条件下考虑水土冻胀影响,基坑第一道横撑轴力增加约22%,地连墙最大水平位移增加约24%;(4)本研究成果可为严寒地区深基坑工程支护设计与施工提供参考。

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高铁路涵过渡段不均匀沉降及注胶效果检测

张邦, 化希瑞, 刘铁华

铁道工程学报. 2020, 37(4): 26-31.

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研究目的：高铁无砟轨道路涵过渡段是不均匀沉降的高发地段,通常使用注胶手段进行化学抬升,而无砟轨道脱空沉降以及抬升后的注胶效果无法直接评价,需要对其进行无损检测。本文研究拟找到准确、高效的无砟轨道脱空沉降以及注胶效果评价手段。
研究结论：(1)基床表层的不均匀沉降状况与轨面沉降曲线高度吻合,轨道沉降主要由基床表层沉降引起;(2)使用400 MHz地质雷达天线可以有效检测轨道的不均匀沉降情况,支承层底脱空部位雷达波形频率降低(波形变胖),子波旁瓣减小;(3)地质雷达可以有效检测轨道注胶效果,表现为明显的强反射同相轴,可对注胶范围以及注胶饱满程度进行评价;(4)本文研究对大部分轨道脱空以及沉降检测具有借鉴意义,对轨道沉降抬升治理效果评价具有指导意义。

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沪昆客专何家地隧道出口煤矿采空区沉降分析

喻洪平, 贺玉龙, 张广泽, 蔡家鹏

铁道工程学报. 2020, 37(4): 32-37.

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研究目的：沪昆铁路客运专线何家地隧道出口D1K976+780～D1K977+208段在施工过程出现二衬变形开裂病害,地表产生长大贯通裂缝,严重影响隧道正常施工及开通运营。本文通过地质调查、煤矿资料收集、下井实测、物探、钻探、变形监测等综合勘察手段,对引起病害的煤矿采空区进行综合勘察,从而为何家地隧道病害整治提供可靠依据。
研究结论：(1)通过综合勘察查明了引起隧道病害的煤矿采空区位于隧道左侧,最近距左中线约32 m,路基面以下183～225 m;(2)综合分析确定了煤矿采空区移动参数、变形参数及垂直分带;(3)基于变形监测成果,分析煤矿采空区从初始期、活跃期到衰退期的沉降特征,评价采空区沉降对铁路隧道的影响;(4)本研究成果可为类似煤矿采空区工程地质勘察及分析采空区沉降规律提供参考。

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成贵铁路岩溶特征及线路选线

张羽军, 陈建发, 岳志勤

铁道工程学报. 2020, 37(4): 38-42.

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研究目的：成贵铁路途经云贵川三省,可溶岩占研究区总面积的55%,段落总长197 km,沿线地表岩溶塌陷、溶洞、暗河等岩溶形态发育,规模普遍较大。为保障铁路施工及运营安全,以及为线路方案及工程设置选择提供依据,勘察需查明线路各方案的岩溶发育情况。
研究结论：(1)研究区可分为3个区(四川盆地边缘褶皱带区、四川盆地－云贵高原过渡带区、云贵高原区)、4种不同的岩溶体系(栖霞茅口组岩溶体系、水平缓倾层间岩溶体系、倾斜岩层岩溶体系、倾伏褶曲封闭式岩溶体系);(2)通过不同水文地质单元、体系内岩溶发育环境的差异研究,找出岩溶发育的薄弱区及发育高程,使线路平面及竖向上得以最大程度绕避岩溶;(3)通过岩溶发育情况及岩溶水的量化研究,为线路方案选择、工程治理可行性提供了依据;(4)本研究成果可为岩溶区铁路、公路、地下工程、深基坑(井)勘察设计提供参考。

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高速磁浮最小曲线半径及缓和曲线长度研究

谢毅, 寇峻瑜, 余浩伟

铁道工程学报. 2020, 37(4): 43-48.

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研究目的：线路参数的确定是磁浮交通系统关键技术研究内容中的重要环节。本文基于行驶动力学理论,从旅客舒适度角度出发,对时速600 km高速磁浮线路最小曲线半径和缓和曲线长度进行初步研究。
研究结论：(1)当线路横坡角小于10°时,平面缓和曲线最小长度主要受最大侧向冲击控制,横坡角继续增大后,则取决于最大横坡扭转率;(2)按横坡角最大值为8°考虑,建议一般和困难情况下最小平曲线半径分别取值11 650 m和10 550 m,缓和曲线最小长度取值670 m;(3)竖向曲线半径和缓和曲线长度的确定应区别考虑凹曲线和凸曲线,最小凹、凸曲线半径取值分别高达24 000~48 000 m、51 000~62 000 m,竖缓和曲线最小长度取值100~335 m;(4)本研究成果可为高速磁浮铁路选线设计提供一定的参考依据和数据支撑。

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40 t轴重重载铁路线路平断面参数研究

段根生

铁道工程学报. 2020, 37(4): 49-53.

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研究目的：结合海外项目的工作经历,研究各个国家重载铁路的技术标准,并进行对比分析,分析出各参数取值范围,基于车辆-轨道耦合动力学理论及UM多体系统动力学软件,建立40 t轴重货车模型、货车用钩缓装置模型以及连续弹性单层离散点支撑模型,深入分析在不同运行工况下,各平纵断面参数对货车运行性能的影响规律,并根据计算结果对各参数的取值限值提出合理建议。
研究结论：通过仿真模拟分析可知,40 t轴重重载铁路平面参数如下:(1)平面曲线超高参数:欠超高值不超过50 mm,过超高值不超过20 mm,实设超高不超过115 mm;(2)最小曲线半径一般为800 m,困难采用650 m;(3)缓和曲线长度采用美国标准规范标准,即L_s=0.74×h;(4)该研究成果可为轴重40 t以下的重载铁路平面参数取值提供理论依据。

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悬挂式单轨道岔结构选型与系统设计

林红松, 李忠继

铁道工程学报. 2020, 37(4): 54-57.

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研究目的：悬挂式单轨作为一种中低运量交通制式,在中小城市轨道交通及景区观光线路中具有明显的优势。在总结国外悬挂式单轨交通应用的基础上,对悬挂式单轨道岔结构类型、结构特点进行对比分析,提出了我国悬挂式单轨道岔结构选型建议;结合悬挂式单轨交通特点,提出悬挂式单轨道岔结构系统设计建议。
研究结论：(1)悬挂式单轨道岔可采用可动心辙叉道岔,道岔侧股采用单圆曲线线型;(2)悬挂式单轨道岔结构设计应系统考虑道岔线型、道岔梁结构设计、道岔转辙系统设计、道岔梁支座及供电轨等接口设计、运营维护设计等因素;(3)为了提高维修维护效率、减小维修维护工作量,降低后期运营风险,建议设置道岔运维监测系统;(4)该研究成果可为悬挂式单轨道岔系统设计提供参考。

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矿山法OC型断面在反向开挖隧道中的应用

柯明

铁道工程学报. 2020, 37(4): 58-62.

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研究目的：为解决矿山法隧道反向开挖的施工问题,本文以乌鲁木齐国际机场~T4航站楼区间为例,提出OC型断面解决隧道反向开挖的施工方法,通过Midas-GTS数值分析其断面的受力性能、施工过程,并通过现场实施加以验证。
研究结论：(1)由于受到场地限制,本文提出的OC型断面减少了渡线段的起拱高度,减少了结构跨度,同时相应地增加了拱顶的覆土厚度和侧面的建(构)筑物距离,更好地控制地层变形,降低了工程风险;(2)对OC型断面进行了承载能力极限状态和正常使用状态验算,构件尺寸和配筋均满足现行规范要求,且小于单洞双线大断面;(3)通过Midas-GTS数值模拟,分析了OC型断面开挖全过程对周边地层的影响,最大沉降3.61 mm,施工现场实际监测最大沉降3.07 mm,均小于预警值7 mm,OC型断面能较好地控制周边地层的变形;(4)本文研究的成功应用,可降低传统的单洞双线隧道反向开挖的风险,同时可节约工程投资,对在城市繁华区域修建地铁工程具有借鉴意义。

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不良地层盾构区间穿越既有铁路技术研究

杜虎

铁道工程学报. 2020, 37(4): 63-68.

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研究目的：随着轨道交通的发展,地铁区间隧道下穿既有铁路的工程越来越多,特别是当盾构区间在深厚杂填土地层中下穿既有铁路时,容易引起铁路基础产生较大位移,从而导致铁路轨道变形超限,影响运营安全,因此施工风险极高。本文采用有限元分析和现场实践结合的方法,分析不良地层中盾构下穿施工引起的既有铁路工程变形规律,以期提出合理的风险应对方案、总结出施工过程中存在的问题,进而提出设计、施工关键技术要点。
研究结论：(1)深厚杂填土地层中采用袖阀管注浆处理铁路路基、设置排桩隔离防护桥梁桩基可以有效减小下穿施工对铁路营业线的影响;(2)盾构施工过程中二次注浆必须紧跟实施,严禁滞后;(3)盾构机停机严重影响既有线运营安全,施工过程中应保持匀速连续下穿;(4)本研究成果可为其他类似不良地层中地铁下穿既有铁路工程提供借鉴。

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某地下单洞双线隧道通风排烟方案研究

池东

铁道工程学报. 2020, 37(4): 69-73.

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研究目的：地铁地下单洞双线隧道具有断面积大、行车组织复杂等特点,隧道通风和排烟一直是工程设计中的重难点。本文研究了某地下单洞双线隧道正常通风、阻塞通风和火灾排烟系统方案。基于国内最不利地铁隧道通风室外空气计算温度,运用SES和CFD软件对隧道内正常、阻塞和火灾工况进行模拟分析。
研究结论：(1)模拟工况条件下,正常工况下隧道内平均温度最高为38.3 ℃,满足列车正常运营环境温度要求;(2)阻塞工况下列车周围空气平均温度为41.1 ℃,满足列车空调工作温度要求;(3)火灾工况下,烟气被控制在列车前后100 m范围内,且主要集中在隧道顶部,疏散平台2 m高度范围内平均温度不超过60 ℃,满足乘客疏散要求;(4)本研究确定了单洞双线大断面隧道通风和排烟方案及效果,为轨道交通领域类似工程通风排烟设计提供参考。

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银川站张弦梁站台雨棚设计及施工技术研究

何建平

铁道工程学报. 2020, 37(4): 74-78.

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研究目的：合理的张拉方案是张弦梁结构成功安装施工的关键。本文采用SAP2000有限元分析软件,对银川站张弦梁站台雨棚结构体系进行施工全过程仿真计算,分析结构在施工安装阶段、工作起始态、承载能力极限状态及正常使用极限状态下的受力和变形情况,旨在验证本文所提出张拉方案的安全性与可行性,进而弥补一次张拉技术方案的不足。
研究结论：(1)采用在地面组装与初步张拉,再进行吊装并在空中二次补张的方案,能保证张弦梁结构内力的均匀分布,满足施工安全性与可靠性的技术要求;(2)考虑张弦梁在最不利风吸荷载作用下索内保持一定的张力,保证索不退出工作,确保张弦体系的稳定;(3)结构在正常使用极限状态下,结构柱顶最大水平位移为15.4 mm,张弦梁两端与钢柱采用铰接连接,其中一端设置长圆孔以释放柱顶推力对雨棚柱的影响;(4)本研究结论可为类似张弦梁结构的设计与施工提供参考。

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城市轨道交通市域快线节能坡参数研究

陈明亮, 陈富贵

铁道工程学报. 2020, 37(4): 79-84.

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研究目的：随着地铁对节能要求和运营服务水平的提高,列车牵引能耗占总系统能耗的1/2,地铁线路纵断面坡度设计对列车牵引能耗影响尤为明显。本文通过研究各种最高速度(100 km/h、120 km/h、140 km/h)下市域快线节能坡的坡长与坡度,并分析V型坡与W型坡以及单面坡与多段坡运行能耗,最终得出经济适用的节能坡设置参数。
研究结论：(1)节能坡设置长度:100 km/h为460 m,120 km/h为580 m,140 km/h为660 m;(2)长大区间下,结合适宜的站间距,W型坡较V型坡能耗更低,且随着缓坡坡度的增加,节能趋势更加显著;(3)两车站平均坡度大于10‰时,采用多段坡比采用单面坡能耗更低,且采用缓坡+陡坡的方案节能效率更加明显;(4)两车站平均坡度10‰~20‰时,随着单面坡平均坡度值的增加,多段坡节能效率逐渐降低;(5)本研究成果可为长大区间下市域快线线路纵断面设计提供参考。

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邻沣河基坑降水及特长地铁站温度应力研究

王申侠

铁道工程学报. 2020, 37(4): 85-90.

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研究目的：为了在沣河一级阶地修建地铁车站,本文以西安地铁森林公园站为例,研究地下水与周边地层有水力联系的基坑邻近河岸地下水处理措施,以及特长地铁站温度应力及混凝土开裂对地下结构的影响。
研究结论：(1)在西北地区沣河一级阶地强透水层地层止水帷幕可行的实践效果,为高压旋喷桩在西北地区的应用提供了示范引领作用;(2)强透水地层基坑优先考虑高压旋喷桩止水帷幕工艺,实践证明其安全可行,造价较低,减少工期,环保节能,地面沉降小,对周边建(构)筑物影响较小;(3)特长地下站采用设置诱导缝的方法,可减小温度应力对结构的影响;(4)控制钢筋混凝土的收缩效应及增强其极限拉伸的能力,是控制车站结构产生裂缝的关键;采用细而密的分布钢筋,增大其配筋率能有效减小钢筋混凝土的收缩效应及增强其徐变极限拉伸,能达到在较长范围内减小裂缝开展的效果;(5)本工程的成功实施,对西北地区邻河岸类似强透水地层地下空间开发及及特长地下结构设缝等方面具有参考价值和指导意义。

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城市轨道交通云平台系统网络架构方案研究

李佳祎

铁道工程学报. 2020, 37(4): 91-97.

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研究目的：为适应城市轨道交通网络化运营、全自动运行和智慧城轨技术发展的趋势以及云计算、大数据等关键技术在信息网络的大规模应用,需要对各应用系统(通信系统、信号系统、自动售检票系统、综合监控系统及门禁系统等)在城市轨道交通云平台下的网络需求和网络架构等开展研究。
研究结论：(1)城市轨道交通云平台下线网和线路的骨干传输网推荐采用OTN技术组网;(2)分别承载于云平台安全生产网、内部管理网和外部服务网络上的各应用系统,总体架构可划分为线网级平台、骨干传输网和车站级平台三层架构;(3)本研究成果可为智慧城市轨道交通信息系统网络技术架构的工程设计提供参考。

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2020年, 第37卷, 第4期　
刊出日期：2020-04-15

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