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2023年, 第40卷, 第10期 
刊出日期:2023-10-15
  

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    长大干线:勘察设计
  • 黄超
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 1-5.
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    研究结论:伴随着新时代铁路建设的深入推进,铁路运输实现了由瓶颈制约型到逐步适应型的历史性转变,轨道交通将更加重视地方性、区域性、城市性铁路布局,城际铁路、市域(郊)铁路网络化建设成为了新时期下铁路发展的战略重心。在此背景下,本文对城际铁路与市域(郊)铁路的技术特点、功能定位、规划设计中存在问题及未来发展进行系统化解析,以期为城际与市域(郊)铁路高质量融合发展的顶层规划设计提供一定的思路。
    研究结论:(1)城际铁路与市域(郊)铁路功能定位不同,但存在一定相近之处,在技术属性上各有侧重;(2)目前城际与市域(郊)铁路主要存在规划引领作用尚不突出、建设标准体系尚不完善、投融资模式单一等问题;(3)实现城际铁路与市域(郊)铁路高质量融合发展的规划设计,应在出行需求分析的基础上,突破层级管理藩篱、分层分类科学统筹、规范完善标准体系、创新投融资模式、强化行业自律等;(4)本研究成果可为城际、市域(郊)铁路相关规划设计提供参考和借鉴。
  • 刘金旺
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 6-9.
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    研究结论:郑太高铁位于华北地区西部,穿越了晋中平原、太岳山区、长治盆地、晋城盆地和太行山区等多种地貌单元,有地形条件复杂、环境敏感区众多、不良地质集中等特点,而高速铁路技术标准高、工程安全要求严格,在进行复杂山区高铁选线时线路适应地形及绕避障碍的灵活性较差。该区域的其他铁路项目选线过程中也存在类似问题,尚未总结出一套行之有效的选线方法。随着该区域大原高铁、雄忻高铁、太绥高铁等高等级铁路项目陆续进入设计和建设阶段,亟需对郑太高铁复杂地质条件下山区综合选线技术进行研究总结,提出在该区域安全有效的选线理念。
    研究结论:(1)郑太高铁是该区域第一条穿越复杂地质条件的高速铁路,针对复杂地形和地质条件,尤其是煤矿采空区等不良地质特征,综合运用煤田古地理学、聚矿规律学、构造地质学、地层学、采矿学等多学科基础理论,结合线路综合选线技术,总结出该区域“经济选线定方向、地质选线找路径、环保选线提品质、工程选线控风险”的综合选线技术理念;(2)本研究成果可为复杂地质条件下山区综合选线提供技术支撑,为该区域内的线性工程规划和建设提供借鉴。
  • 胡春雷
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 10-15.
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    研究结论:引江济淮工程是关系国计民生的国家重点工程,江淮沟通段有4条线与铁路交叉需要进行改建,从南至北依次为合九铁路、宁西铁路下行线、沪蓉铁路和宁西铁路上行线。本文在阐述引江济淮工程及其涉及的铁路线路概况的基础上,从利用既有设备设施、减少过渡过程、减少对既有线影响等多方面进行综合分析,针对拟建引江济淮工程与既有宁西下行线交叉存在的问题进行多方案技术经济比选研究,并在这些工作的基础上重点研究改线方案和原位改建方案。
    研究结论:(1)原位改建方案由于巧妙地利用了相邻废弃的既有沪蓉铁路进行施工过渡,技术经济优势明显,因此推荐采用原位改建方案;(2)对该项目的技术创新和设计优化进行了总结,在设计方法和设计思路方面可为既有线改建提供经验。
  • 司文明, 唐元丽
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 16-19.
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    研究结论:川渝地区是我国红层分布极为广泛的区域,气候水文特征有其独特之处,针对本区域高铁路基工程建设中出现的特殊工程技术问题,结合现场实际工程问题案例情况,需要进行分类研究分析,在勘察设计阶段采取技术可行、经济合理、成熟可靠、符合当地实际的工程技术措施,有效降低本区域高铁路基施工以及运营期间的安全风险。
    研究结论:(1)在勘察设计阶段,应充分调研路基填料来源,开展详尽的经济技术方案比选,路基填筑应尽量采用价购合格填料的技术方案;(2)在勘察设计阶段,应加强对红层泥岩详细判别,特别要注意膨胀特性的区域微观差别,采取针对性的措施,系统地降低路基上拱病害的风险;(3)根据本区域岩层构造发育情况,采取有针对性的预加固措施,工程现场建设阶段一旦发生不良地质灾害,应采取宁强勿弱的理念,有效降低运营期间的安全风险隐患;(4)本研究成果可为类似地区高铁路基设计提供参考和借鉴。
  • 毛秀明, 汤兵
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 20-26.
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    研究结论:基于杭州滨江区感知谷基坑工程,结合现场施工实测数据及有限元模拟结果,对典型软土地区临近河道基坑施工对周边环境影响以及河道对基坑支护影响进行深入分析。通过对现场实测数据、有限元分析数据、基于半无限空间理论计算数据进行对比、分析,验证周边存在河道等构筑物情况下采用半无限土理论基坑计算的可行性,研究基坑受力及变形规律;确定合理基底加固措施,研究不同因素对基坑周边河堤等建(构)筑物变形的影响。
    研究结论:(1)本基坑位于软土地区,基坑开挖时围护结构深层水平位移曲线呈“鼓肚”状抛物线,围护桩最大水平位移发生在基坑底部4~5 m处;(2)通过数据对比可知,河道侧支护桩深层水平位移、土体沉降明显小于远离河道侧;(3)通过多软件计算结果分析可知,临近河道侧土体坡度较小且河道距离基坑大于1倍基坑深度时,采用半无限土理论计算得到的支撑轴力、基坑变形等结果依然可应用于工程设计;(4)通过总结分析,提出了增大河堤刚度可有效减小临近河道侧地表沉降、河堤变形;(5)通过对本项目设计与分析研究,可为类似软土地区临河复杂基坑工程设计及施工提供参考。
  • 长大干线:工程地质与路基
  • 陈明浩, 赵晓彦, 张广泽, 颜宏毅, 王朋
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 27-33.
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    研究结论:位于四川盆地的成渝地区正在推进双城经济圈多层次轨道交通的规划建设,四川盆地又被称为“红层盆地”,其特殊的工程地质和水文地质条件给铁路尤其是高速铁路建设带来诸多挑战,本文根据建成和在建的多条四川盆地高速铁路建设面临的主要工程地质问题,以期厘定面向四川盆地高速铁路勘察的工程地质分区。
    研究结论:(1)基于“区内相似、区际相异”的原则,建立了以区域工程地质条件和主要工程地质问题为影响因子的四川盆地工程地质分区原则;(2)构建了面向四川盆地高速铁路勘察的五大工程地质区,厘清了各大分区周界范围、主要工程地质条件与问题、减灾选线控制因素、勘察重难点等;(3)工程地质分区有利于根据分区特点采取更有效的勘察方法,制定更具有针对性的勘察方案,从源头规避地质风险,实现精准勘察目标;(4)本研究成果对后续四川盆地高速铁路勘察设计工作具有指导意义和推广应用价值。
  • 柴春阳, 张广泽, 张小林, 罗良成, 张明
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 34-39.
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    研究结论:金沙江特大桥位于滇西北虎跳峡地区,工程区构造环境十分复杂,断裂构造发育,新构造运动强烈,地震活动频繁,受外围强震带的波及影响较大,遭受历史地震的最大影响烈度达到了Ⅷ度。依托现场调绘、钻探、物探、平硐勘探及室内外试验等获得的新近地质资料,从区域活动性断裂特征、地震活动性、构造稳定性等方面进行分析研究,为桥位的比选提供科学依据。
    研究结论:(1)近场区呈断块构造格局,挽近时期以来,表现为断块本身的间歇性整体抬升,地应力总体上以水平应力为主;(2)区内活动断裂发育,对桥梁工程影响最大的是中甸-龙蟠-乔后断裂带,全新世以来活动明显;桥址区50年10%超越概率的烈度为7.9度,基岩加速度峰值取226.7g,未来百年内仍有发生多次7级以上地震的可能性;(3)工程区构造稳定性较差,桥位宜差中选优,在场地稳定指数较小的区域通过;(4)本研究成果对构造活跃区桥梁工程的规划选址和工程建设具有指导意义。
  • 徐学渊, 高楠, 魏昌辛
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 40-44.
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    研究结论:新方斗山隧道穿越川东隔挡式褶皱,受地层岩性组合、构造、地形地貌控制,形成独特的岩溶地貌景观和岩溶水循环模式,隧道施工涌突水风险高,对地表环境影响大。通过对方斗山岩溶发育特征研究,选择合理线路穿越位置,以期达到有效降低隧道施工风险和对环境影响的目的。
    研究结论:(1)方斗山背斜岩溶发育深度一般在150~200 m之间,但是在接触带岩溶发育深度较深;(2)方斗山断层属压性断裂,断层倾角陡,两盘强烈挤压,岩溶不发育;(3)北西翼地下水排泄量大,富水性好;南东翼岩溶发育程度相对较弱、发育深度浅,富水性相对较差;(4)方案选择宜靠近既有隧道,利用降落漏斗,一方面可以降低岩溶水风险,另一方面可以减小地表水疏干范围,降低对环境影响;(5)方斗山背斜属川东平行岭谷区典型隔挡式褶皱,本研究成果对川东隔挡式背斜岩溶区隧道勘察及地质选线具有指导意义。
  • 王祥
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 45-48.
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    研究结论:衢丽铁路位于浙江括苍山脉西北侧,以低山、中低山为主,山势陡峻,岩堆发育,在勘察设计期间,通过测绘、物探、钻探等综合地质勘察手段,查明大型岩堆地段的工程地质条件,为后续线位的选择、工程类型设置、设计和施工提供地质资料。
    研究结论:(1)马村岩堆为大型岩堆,岩堆体长约300 m,宽200 m,最大厚度达32 m,体积约120万m3,主要成分为块石土、碎石土;(2)天然工况下整体和局部稳定安全系数均大于规范要求值1.30,暴雨工况下整体和局部稳定安全系数小于规范要求值1.15,目前岩堆属于基本稳定状态;(3)根据综合勘察结果,原线位从岩堆中部穿越,岩堆处理工程量巨大,对线位进行了局部调整,选择北侧的线位方案可有效减少岩堆对工程的影响,降低处理岩堆的工程费用;(4)本研究成果可为山区铁路岩堆地段的勘察和选线提供参考。
  • 袁丛军
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 49-55.
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    研究结论:随着国内高速铁路飞速发展,高速铁路网覆盖范围越来越大,遇到的地质条件趋于多样化与复杂化,运营过程中病害类型较多,其中无砟轨道路基上拱变形问题在近年陆续显现,严重影响轨道的平顺性与行车安全,因此有必要深入研究其上拱变形的机理和整治方案,以确保高铁高速运行的安全。
    研究结论:(1)高速铁路路基填料应特别警惕硫铁矿伴生的硫酸钙盐矿物含量,其与水结合吸收结晶水发生水化反应形成二水硫酸钙,导致体积竖向膨胀上拱2.68%~6%,具有遇水膨胀但失水不收缩的特性;(2)上拱变形规律是冬春季细雨低温下填料含水量不断上升导致上拱膨胀量持续增大;夏秋季升温蒸发后失水,含水量减小,膨胀上拱趋势减弱;大气降水影响填料膨胀变形的深度在1~2.3 m;(3)轨道板下膨胀填料单元整体受力处于非刚性有限约束,基床表层及基床底层的折减经验系数宜分别按0.45与0.55取值;(4)在不同的限制条件下宜采用不同的整治方案,开通前或有单线封锁条件的情况下可采用揭板明挖法,在限速运行及天窗条件下宜采用暗挖置换方案;(5)本文所述各方案整治效果明显,整治经验可为今后类似工程提供借鉴与参考。
  • 长大干线:线路与轨道
  • 刘文涛
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 56-61.
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    研究结论:西延高铁引入西安铁路枢纽时,为符合城市规划、减少对城市切割、节约土地,新建线路与既有铁路通道并行,或多条新建高铁线路尽量同一通道并行布线。本文首先介绍新建高铁与既有高铁桥梁并行地段线间距的确定方法,主要受桥梁架桥机的控制;其次介绍两条新建高铁桥梁并行时最小线间距的确定方法,主要受桥梁结构尺寸控制。
    研究结论:(1)在枢纽地区,建筑密集、通道狭窄,线路通过时尽可能选择与既有线并行,或同方向线路采用同一通道布线;(2)桥梁并行地段最小线间距的确定对于减少拆迁、节约土地、降低成本起着至关重要的作用,同时也可获得地方政府支持,促进项目的实施;(3)不同类型桥梁并行地段最小线间距的控制方法,对其他高速铁路具有借鉴与指导作用。
  • 李泽宇, 高玉祥, 程璐
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 62-67.
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    研究结论:地理环境数据是铁路选线设计的基础。为解决风沙地区铁路选线中多源数据的存储管理、空间分析和选线应用,利用GIS在空间数据管理及应用系统构建方面的优势,建立基于GIS的风沙地区铁路选线地理环境空间数据库系统,提升多源异构数据在线路设计中的应用水平和工作效率。
    研究结论:(1)根据选线影响因子的特征,从数据的组织分类、数据库总体结构设计等方面研究了风沙地区选线地理环境空间数据库的设计思路和关键技术;(2)借助VS编译环境和AE技术,利用C#语言开发了集线路地理环境空间数据与融合应用于一体的数据库系统;(3)实现了风沙地区线路设计中多源异构空间数据与属性数据的存储、统一管理和空间分析,增强了数据的应用能力;(4)本文研究成果可为风沙地区铁路减灾选线设计工作提供有效的技术支撑。
  • 黄筱璐, 孙立, 林超, 易正红
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 68-72.
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    研究结论:基于有限元理论和梁轨相互作用机理,以某座铁路上承式混凝土拱桥为例,建立上承式拱桥梁轨相互作用计算模型,考虑拱圈范围不同桥跨布置方式,系统分析桥上无缝线路受力规律。结合轨道高低线形10 m弦检算结果,提出铁路上承式混凝土拱桥桥上无缝线路设计建议。
    研究结论:(1)上承式拱桥拱上桥跨布置尽量采用连续梁,拱桥跨度较小时,可在拱圈范围设置梁缝,达到取消钢轨伸缩调节器设置的目的;(2)受拱圈温度变形影响,位于拱圈范围的梁缝高低弦测值变化较为剧烈,轨道几何形位保持较其他区段困难,养护维修应重点关注;(3)钢轨伸缩调节器应避免设置在拱圈范围,原则上拱顶不设置钢轨伸缩调节器;(4)本研究成果可应用于铁路上承式混凝土拱桥拱上无缝线路设计,特别是指导拱桥上钢轨伸缩调节器的设置。
  • 长大干线:桥梁工程
  • 王应良, 王玉珏, 王亮, 孙立山, 朱敏
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 73-80.
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    研究结论:宜宾临港长江大桥位于宜宾市临港区瞌睡坝附近,是新建川南城际铁路、渝昆高铁、宜宾市规划市政道路的共用过江通道。为节约通道资源、减小拆迁和用地,大桥采用公铁平层布置斜拉桥。本文就宜宾临港长江桥桥位、梁型、设计、施工等方面开展研究。
    研究结论:(1)跨河桥梁的桥位和跨度受河道、通航、行洪、鱼保等方面因素影响综合确定;(2)在满足功能要求、技术标准的前提下,公铁合建桥梁的结构形式应从技术、经济指标、施工、景观、引道疏解等方面综合比选;(3)公铁合建桥梁各线间,线路与公路的相对位置,以及公铁行车的相互影响是设计应重点关注点;(4)施工方案应结合地形、运输条件、桥梁方案综合确定;(5)本研究成果可应用于铁路大跨斜拉桥及公铁同层桥梁设计。
  • 长大干线:隧道工程
  • 付伟, 张文忠, 刘征宇, 赵文, 卢松, 陈兴强, 王华江, 蔡少峰
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 81-85.
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    研究结论:在TBM施工环境中,准确查明TBM掌子面前方不良地质体,可有效避免卡机、涌水突泥等地质问题。但是,受TBM施工极狭小空间、极复杂电磁干扰等特殊环境限制,传统超前地质预报手段难以有效实施。在大量TBM施工超前地质预报方法调研的基础之上,本文开展TBM施工环境多项预报技术的优缺点、准确率对比试验研究,建立极端复杂地质环境TBM施工综合超前地质预报体系,提出宽大断裂、强富水等复杂地质环境下超前地质预报解决方案。
    研究结论:(1)TBM施工条件地下水探测试验研究结果显示,激发极化探测方法对地下水体预测较为准确,并对TBM施工适宜性较好,可以有效解决复杂水文地质环境下地下水体探测问题;(2)极复杂地质环境TBM施工弹性波反射法类预报方法适宜性研究结果表明,HSP及三维地震(SAP)在TBM条件下对断层破碎带等不良地质体敏感性较强,且对隧道施工干扰较小,对TBM施工环境适宜性较好;(3)本研究成果可用于指导TBM施工隧道超前地质预报设计及施工,进一步降低施工风险。
  • 付开隆, 周羽, 韦正雄, 王志军
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 86-92.
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    研究结论:贵南高铁朝阳隧道穿过区域性的水利背斜构造,可溶岩分布于背斜两翼,洞身位于岩溶水水平循环带。隧道施工过程中,可溶岩段发生较大规模的涌水涌泥现象,并伴随出现泉水漏失、地面塌陷等环境地质问题。隧道掘进的风险评估、岩溶水及泥砂的引排工程设计、环境保护设计,都需要在分析涌水涌泥、泉水漏失及地面塌陷的相关性的基础上进行岩溶水文地质条件综合评价。
    研究结论:(1)隧道内的涌水涌泥均发生于岩溶水主通道附近,涌水涌泥规模与降雨量密切相关;(2)隧道施工排水完全截断了隧道进口端立新水库和出口端鱼胆水库的补给水源,造成水库干涸;(3)隧道施工排水部分截断了进口端鱼村大泉补给水源,造成泉水减流;(4)岩溶地面塌陷发生于隧道涌水水源补给区(洞丢村)岩溶谷地内,洞身开挖排水降低地下水位导致地面塌陷集中产生;(5)本研究成果对岩溶发育区隧道工程勘察具有指导意义。
  • 刘桂卫, 王飞, 孙琪皓, 张璇钰, 王东旭
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 93-98.
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    研究结论:突涌水是岩溶地区隧道施工过程中最常见的工程地质问题,具有隐蔽性、突发性和破坏性强的特点,已成为当前隧道建设面临的主要难题之一。为有效防范突涌水灾害风险,本文采用GIS空间分析技术和层次分析方法,构建了多尺度、多因素量化融合的岩溶隧道富水评价模型,以系统反映各类因素对隧道富水的控制作用,有效提高岩溶隧道富水程度预测的准确性。
    研究结论:(1)由于岩溶隧道富水问题的复杂性,本文综合考虑岩性、地形、构造和水源等影响因素,建立了7个主要影响因子的量化分级标准,通过层次分析法构建了岩溶隧道富水评价模型;(2)采用评价模型对吕梁山隧道富水程度进行分析和预测,结果显示极强富水区占隧道长度的43.7%,强富水区占25.3%,中等富水区占12.8%,弱富水区占18.2%,与施工开挖后涌水量对比,预测准确率为84.3%;(3)本研究成果大幅提高了隧道富水评价的准确性,可为岩溶隧道富水程度和涌水风险预测提供实践参考。
  • 王煦霖
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 99-104.
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    研究结论:隧道防灾通风系统启动后,疏散横通道防护门不能立刻达到临界风速,尚需等待一定的时间。现行铁路防灾规范要求安全疏散时间不宜超过6 min,可见疏散前期的时间是十分宝贵的,防灾通风系统的及时性是必须考虑的问题。基于此,本文研究两单隧道互为救援时的防灾通风系统,建立防灾通风网络模型,从整体上对救援站供风策略开展对比分析,另外也对目前广泛采用的安全隧道供风的漏风率进行研究。
    研究结论:(1)安全隧道供应新鲜风时,普通横通道防护门门缝存在漏风,漏风率随隧道长度增加而增大,隧道长度超过36 km且门缝大于4 mm时,将有超过10%的新鲜风在送往救援站的途中损失;(2)应关注救援站防护门处风速的时变特性,以快速达到并保持不小于临界风速表征通风方案具有良好的及时性;(3)由安全隧道供风的方案,防护门处风速时变模式记为M1,该风速随时间单调增大并可划分3阶段,即初期缓慢增大、中期快速增长、后期持续缓慢增大并趋稳定;由辅助坑道供风的方案,防护门处风速时变模式记为M2,该风速峰值出现在疏散前期,可划分3阶段,即初期缓慢增大、中期快速增大并出现最大值、后期持续缓慢降低;相较而言,M2具有更优的及时性;(4)隧道内火灾可用疏散时间短,救援站防护门处风速及时达到临界风速,对于保障人员安全具有重要意义,该研究成果可为工程方案选择提供参考和借鉴。
  • 电气化工程
  • 李洪生
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 105-111.
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    研究结论:支柱荷载计算是接触网系统设计的重要组成部分,不同的计算方式、参数取值均会对荷载标准值和设计值产生较大影响。对于境外铁路接触网设计,采用中国标准和欧盟标准进行计算时,取得的计算结果也不相同,所以必须做好两种计算方式差异性分析的基础工作。
    研究结论:(1)通过中国标准和欧标的列式对比,分析两种标准下接触网荷载计算的相同点和不同点,本文以特定计算条件为基础,分析了两种计算方式和相关参数的差异性;(2)当风圧高度为10 m,风向垂直于线路方向时,对风荷载和风冰荷载两种工况分别计算,其中永久荷载计算公式和计算数值均没有差异,可变荷载中欧标计算的风荷载相对较大,而风冰荷载工况的计算值也大于无冰、最大风工况,所以接触网支柱基础的结构设计将基于风冰荷载工况进行设计;(3)通过相关参数的对比分析,说明了随着参数取值的变化,两类标准框架下荷载计算值的大小也将发生相对性变化;(4)本研究成果有利于国内外接触网设计标准的进一步融合,有利于中国标准接触网体系的进一步完善。
  • 张建, 顾立新, 徐洪权
    铁道工程学报. 2023, 40(10): 112-117.
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    研究结论:南通至宁波高速铁路跨海距离长达29.2 km,中间没有天然岛屿和人工构筑物,缺少修建牵引变电所、信号中继站等四电设施的场地,对牵引供电、信号等四电系统提出了新要求。同时,杭州湾海域气象条件复杂,台风等重大灾害天气多发,四电设备设施面临着湿度高、风力大、腐蚀性强、雷暴天气频繁等恶劣环境,也给项目设计、施工、运维带来了巨大挑战。鉴于国内外尚无经验可循,为了保障高速铁路线路运输能力和安全,探索性提出杭州湾跨海大桥海中四电平台方案,系统研究和论证海中四电平台的必要性、可行性。
    研究结论:(1)为满足线路牵引供电、信号系统的功能,提升可靠性和灵活性,修建海中四电平台是非常必要的;(2)在线路右侧架设1孔80 m梁作为海中四电平台可以满足牵引供电、信号系统等四电设施的需求;(3)综合考虑功能、安全、投资、耐久性、可实施性及使用单位意见,推荐采用强电设施箱式布置、弱电设施房屋布置方案;(4)应进一步加强四电、房建、桥梁等专业接口设计和管理,提升海中四电平台使用功能和设备安全,打造高质量的跨海高速铁路;(5)本研究成果可为其他跨海、跨江铁路建设提供参考与借鉴。