铁道工程学报

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刘建光

铁道工程学报. 2024, 41(12): 1-5.

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研究目的：随着沿江高铁宜昌北站的建设,宜昌铁路枢纽形成了两大客站的格局,宜常铁路引入枢纽的接轨方案结合枢纽现状,统筹考虑地区在建、拟建及规划项目,贯彻“以人为本、服务运输、系统优化、着眼发展” 的铁路建设理念,系统研究重大比选方案及确定推荐方案,为枢纽总图研究及设计积累经验。
研究结论：（1）结合渝宜高铁过江新通道研究了宜常铁路宜昌北站接轨、拟建渝宜铁路长阳东站接轨、拟建渝宜长江桥接轨三大系列方案;（2）研究推荐的长阳东站接轨方案,新建线路短、工程投资省、近远期工程结合好、跨线车流顺畅、路网均衡性和运输组织灵活性强;（3）本研究结论可为新建高铁线路引入江河分隔及在建、拟建、规划多个项目不同步的枢纽的研究及设计提供参考和借鉴。

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南充至广安铁路引入南充北站疏解区方案研究^*

吴鹏

铁道工程学报. 2024, 41(12): 6-10.

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研究目的：根据南充枢纽既有铁路、在建铁路及规划铁路情况,结合南充北站东端咽喉现状进行疏解区布置。疏解区存在既有兰渝铁路、汉巴南铁路、南充东联络线及在建的成达万铁路,控制点较多、难度较大,因此需要对南充至广安铁路引入南充北站东端咽喉的疏解区方案进行梳理。由于不同的疏解方案对运输组织、工程投资、施工作业条件等有较大影响,有必要对其进行研究。
研究结论：（1）本文对枢纽内客货车流特点、枢纽客站合理作业分工、跨线车流径路等多维度进行研究,结合既有疏解区布置,提出南充至广安铁路引入南充北站东端咽喉的两种疏解方案;（2）采用分散疏解方案可充分利用既有线的运输富余能力,缩短线路长度、降低施工难度和节省工程投资;（3）本研究成果对枢纽复杂疏解区布置方案有较好的指导和借鉴作用。

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“东构造结”地区铁路工程地质选线研究^*

何小军, 张广泽, 徐学渊

铁道工程学报. 2024, 41(12): 11-16.

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研究目的：南迦巴瓦“东构造结”地区具有海拔高、高差大,地壳隆升、板块挤压强烈,河流急速下切,高寒冻融作用强烈的特殊地质环境背景,对铁路工程地质选线提出了前所未有的挑战。本文旨在分析区域内的宏观地质构造以及特殊工程地质问题,提出 “东构造结”地区铁路工程地质选线理念和重要原则。
研究结论：（1）东久—拉月—通麦是该段地质选线的重难点,线路应尽量远离雅鲁藏布缝合带,走行于北侧冈底斯地块中,尽量利用帕隆藏布北侧的侏罗系花岗岩条带;（2）对泥石流、滑坡、岩堆、危岩落石等重力地质灾害极其发育地段,尽量减少明线段落长度,以隧道下埋形式通过;（3）开展软岩大变形、岩爆、高地温、高地应力等不良地质相关课题研究;（4）重视工程区帕隆藏布峡谷两侧支流地质灾害链的调查研究与风险评估;（5）重视工程区广泛分布的冰碛层的工程特性研究;（6）本研究成果可应用于高山峡谷等类似地区的铁路工程选线。

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欧盟技术标准铁路线间距计算方法研究^*

王文博, 李俊岭

铁道工程学报. 2024, 41(12): 17-22.

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研究目的：为帮助国内相关技术人员深入理解欧盟标准体系中铁路线间距的计算方法,对欧盟铁路互通性技术规范（TSI）、欧洲铁路线间距有关的系列标准（EN 15273-1/2/3）进行研究;总结欧盟技术标准体系下线间距计算的一般思路,提炼欧盟铁路线间距计算方法的关键点,并针对具体案例,基于欧盟标准体系给出线间距的计算流程及结果。
研究结论：（1）欧盟标准中铁路线间距确定思路为先基于限界计算方法进行计算,并与欧盟铁路系统互联互通系列技术规范（TSI）进行对比,以确定最小设计值;（2）对应于铁路限界类别,欧盟技术标准中将线间距分为“校核极限线间距”“安装极限线间距”“名义线间距”三类,分别对应不同用途,新建及改建线路设计值一般采用“名义线间距”;（3）与我国关于铁路线间距的研究成果一致,当速度目标值较高时,线路最小名义线间距的选取已不再受限于基本限界尺寸,空气动力学效应成为其决定因素;（4）本研究成果对欧洲标准铁路项目线间距的计算及国内铁路设计具有借鉴意义。

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混合机器学习预测空心钢管混凝土柱承载力^*

刘亚南

铁道工程学报. 2024, 41(12): 23-28.

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研究目的：本文针对空心钢管混凝土柱性能预测过程中存在的不确定性和误差问题,基于模型试验、有限元模拟及已有研究成果,构建包含构件几何参数、材料特性等在内的综合数据库。利用实数编码遗传算法（RCGA）与自适应神经模糊推理系统（ANFIS）相结合的混合机器学习模型,提出一种创新算法,用于精准预测CFST柱的极限轴压承载力。
研究结论：（1）RCGA-ANFIS模型在处理高维、非线性和噪声数据方面表现优异,显著提升了预测的准确性和可靠性;（2）通过蒙特卡罗模拟和敏感性分析,验证了模型的稳健性和有效性,确保了其在不同条件下的高性能表现;（3）该模型不仅为CFST柱的极限承载力预测提供了精确、高效的工具,还为建筑设计与施工提供了技术支持,有助于实现更安全、经济和可持续的建筑设计决策;（4）本研究不仅为CFST柱的承载力预测提供了新的方法,还为CFST构件的设计与优化提供了有效的保障,具有工程应用价值。

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移动式接触网在引导式车站设计理念中的应用^*

侯香菊, 何安静, 蔡文君

铁道工程学报. 2024, 41(12): 29-32.

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研究目的：电气化铁路线上,大宗货物在车站的到发作业一般通过到发线、货物装卸线间调车作业方式完成,车站设计规模大,作业时间长,运营成本高,办理能力低。本文通过提出引导式车站设计理念,结合新型移动式接触网技术的应用,优化企业站设计方案,实现大宗货物在贯通式货物线上到达、装卸、发车作业一并办理,达到简化作业流程、提高作业效率、节约工程投资、减少运营成本的目的,为类似工程项目提供借鉴。
研究结论：（1）提出了引导式车站设计理念,优化了企业站设计方案,提高了车站办理能力,降低了工程投资;（2）引入新型移动式接触网技术的应用,使传统的调车作业变为贯通式货物线直接办理,简化了作业流程,缩短了作业时分,减少了运营成本;（3）系统性优化的车站设计方案,提高了车站作业效率,释放了相关铁路运网的能力,间接增加了铁路运输通道的灵活性;（4）本文所述案例的成功经验,可为全路电气化铁路办理大宗货物的车站设计、运输组织模式提供借鉴。

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火山灰粉质黏土强度浸水劣化及机理研究^*

张志国

铁道工程学报. 2024, 41(12): 33-39.

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研究目的：沈白高速铁路途经长白山地区,该区域广泛分布富含火山灰的粉质黏土,其物质组成、强度浸水劣化性质及机理未知,而高铁地基基础的承载变形计算分析和控制亟待探明其特性,为此开展火山灰粉质黏土的物质组成、强度劣化和扫描电镜试验,获得其基本物理性质和物质组成,揭示抗剪强度随浸水时间的演化规律和机理。
研究结论：（1）火山灰粉质黏土细粒含量多,呈硬塑,具有孔隙比大、中高压缩性的特征;（2）矿物成分主要为伊利石（含量29.5%）、石英、云母、长石等,且基本不随深度改变;（3）火山灰粉质黏土的抗剪强度随浸水饱和时间呈指数函数衰减,可分为快速衰减(0~4 d)、缓慢衰减(4~8 d)、基本稳定(8~16 d)三个阶段,内摩擦角和黏聚力的最终劣化系数分别为0.28和0.81;(4)伊利石黏土矿物含量较高,浸泡时间增加,水膜不断增厚,火山灰粉质黏土孔隙比逐渐增大,孔隙和颗粒形态变得越来越复杂和不规则,同时强度衰减;（5）本研究成果深化了对火山灰粉质黏土物理力学性质和强度浸水劣化特性的认识,可为途经火山灰粉质黏土区的高铁基础设计提供宝贵计算参数和技术支撑。

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成昆铁路峨米段布觉依达沟泥石流风险评估^*

毛邦燕, 郑捷, 李向东, 张广泽, 蒋良文

铁道工程学报. 2024, 41(12): 40-44.

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研究目的：布觉依达沟地处我国泥石流高易发区,新成昆和既有成昆铁路均从沟道下游通过,该沟在历史上曾多次暴发泥石流灾害,最近一次暴发泥石流事件为2024年,给沿沟道铁路工程带来严重的危害。开展布觉依达沟泥石流风险评估,对新成昆和既有成昆铁路的安全运营意义重大。
研究结论：（1）成昆铁路峨眉至米易段布觉依达沟泥石流形成主要受地质构造、地形条件、水动力条件等多种因素影响,沟内主要的泥石流物源有崩滑堆积物、沟道堆积物等多种物源,可能参与泥石流活动的动储量为1.47×10⁵ m³;（2）采用单沟泥石流危险度评价公式对布觉依达沟泥石流的危险性进行了评价,评价结果为0.51分,属于中度危险程度;（3）创建了一种考虑承灾体价值、脆弱性指数和危险程度的泥石流单沟风险评估方法,并采用淤埋型和冲毁型两种模式分别进行了布觉依达沟泥石流风险等级评价,泥石流风险度分别为0.17和0.19,均为中度风险;（4）本研究结论对山区公路、铁路等交通工程泥石流风险评估及灾害整治具有指导意义。

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温度与粗糙度对能量桩承载特性的影响^*

冯义

铁道工程学报. 2024, 41(12): 45-52.

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研究目的：浅层地热资源因其清洁和低温特点,受到能源开发的广泛关注。能量桩作为地源热泵技术的关键载体,其开发应用日益受到重视。鉴于温度对桩土界面力学特性的潜在影响,本研究通过不同温度和粗糙度条件下的桩土环剪试验,探讨界面摩擦特性。基于环剪试验结果,提取数值模拟所需参数,并通过接触面模型对能量桩单桩在饱和粉土中的承载力进行数值分析。
研究结论：（1）温度升高使桩土界面和粉土的抗剪强度略有下降,且温度对抗剪强度的影响随法向应力增加而递减;（2）通过4种不同法向应力条件下界面抗剪强度的拟合分析,发现内摩擦角在温度升高的情况下会有所减小,但其变化率小于10%;（3）增加接触面粗糙度显著提高抗剪强度,法向应力大于150 kPa时,抗剪强度提升约5%;（4）数值分析显示,温度较低时桩顶应力变化较小,且温度越高越早达到极限承载力,单桩极限承载力随温度升高而下降;接触面粗糙度越大,比例界限荷载越高,粗糙度为100 μm相比60 μm,提升幅度可达15%;（5）本文研究可为能量桩的应用提供参考。

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高速铁路线路拨道换板技术研究^*

张宝文, 谢浩然, 童发明, 李世元, 张立鹏, 徐凌雁, 曾晓辉, 刘超

铁道工程学报. 2024, 41(12): 53-59.

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研究目的：近年来无砟轨道板大修需求增加,营业线无砟轨道板更换正在成为全路的共性问题,寻求线路合理拨道换板作业参数以提升混凝土板更换效率有其必要性。为探讨优化高速铁路线路拨道换板合理作业参数,进一步提升工务换板养维效率,以既有运营线拨道整修换板作业为研究对象,建立线路拨道有限元模型,研究垫轨、拨轨状态下线路曲线超高条件、工装布置间距、扣件松开长度、温差等因素对拨道作业的影响。
研究结论：（1）曲线超高地段作业条件更为严苛,拨道前分析调整各钢垫梁工装及轨距拉杆至合理布置间距可大幅提高作业安全性;（2）扣件上拔力受工装垫轨高度、扣件松开长度以及曲线半径共同影响,与温度不相关;（3）钢轨应力状态与扣件松开长度、曲线半径近似呈反比例函数负相关;（4）施工轨温低于锁定轨温时钢轨受力最大,为保证可一次性更换2~3块轨道板,建议直线地段最小扣件松开长度100 m、半径大于 5 500 m曲线超高地段最小扣件松开长度110 m;（5）本研究结果可为进一步优化高速铁路线路运维技术和提升基础设施装备技术水平提供参考依据。

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适应多工况的高铁无砟轨道精调算法研究^*

安然, 齐春雨, 黄大中, 谭兆

铁道工程学报. 2024, 41(12): 60-70.

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研究目的：高铁无砟轨道精调是新建线路开通及运营线路日常维护的重要环节,其过程需依据人工经验进行精调方案设计,需要反复多轮测量、设计及调整,不仅浪费扣件配件并且造成工期紧张。为此,本文提出基于内点法的高铁无砟轨道精调算法,建立考虑扣件可调整余量、长中短波平顺性、轨距、水平等多种约束条件,以“线形回归-调整量最优-线形平顺度”多目标线性加权为目标函数的双轨优化模型,以实现不同工况目标下轨道调整量的最优方案。
研究结论：(1)采用线形回归策略能够实现轨道向设计线位的靠拢,有利于线形控制;(2)采用调整量最优策略可以减少精调过程中扣件配件采购类别,利于配件采购策略的制定;(3)采用线形平顺度策略能够提高轨道线形平顺度,将线形偏差波动量幅值控制在级差范围内,实现“削峰填谷”的效果;(4)本研究结论可为高铁无砟轨道精调工作提供优化指导。

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高温后钢-ECC叠合板组合梁抗剪性能研究^*

韩永利

铁道工程学报. 2024, 41(12): 71-77.

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研究目的：为研究不同温度和冷却方式对钢-ECC叠合板组合梁竖向受剪性能的影响,基于ABAQUS软件建立钢-ECC叠合板组合梁精细化有限元模型,采用12根钢-ECC/普通混凝土组合梁进行高温后力学性能试验以验证模型的可靠性。通过参数化分析,研究ECC替代率K_h、钢梁腹板厚度w_s及ECC抗压强度f_cu对叠合板组合梁竖向抗剪性能的影响,进而提出高温后钢-ECC叠合板组合梁竖向抗剪性能计算方法。
研究结论：（1）ECC替代率及钢梁腹板厚度对钢-ECC叠合板组合梁抗剪承载力影响较为显著;（2）ECC抗压强度对钢-ECC叠合板组合梁抗剪承载力影响较小;（3）提出高温后不同冷却方式下钢-ECC叠合板组合梁竖向抗剪承载力计算公式,并验证了计算公式的准确性;（4）本研究结果可为高温后钢-ECC叠合板组合梁的性能评估提供依据。

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市域（郊）铁路常用跨度钢混结合梁设计研究^*

柯朝辉

铁道工程学报. 2024, 41(12): 78-82.

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研究目的：由于市域铁路建设主体的多样性和城市间规划、经济、环境等诸多差异性,为推进市域（郊）铁路建设发展,需要编制市域（郊）铁路常用跨度通用图用来指导和统一全国市域（郊）铁路常用类型桥梁的设计,提高社会整体效率。结合前期研究成果,对钢混结合梁常用截面形式进行分析研究,确定市域（郊）铁路常用跨度钢混结合梁的结构构造及截面尺寸,据此编制市域（郊）铁路常用跨度钢混结合梁标准图。
研究结论：（1）市域（郊）铁路常用跨度钢混结合梁截面形式推荐采用双工形和单箱形;（2）计算结果表明,市域（郊）铁路常用跨度双工形和单箱形钢混结合梁结构的强度、刚度及动力性能均满足规范要求;（3）市域（郊）铁路常用跨度双工形和单箱形钢混结合梁的用钢量较省,经济性较好;（4）本研究成果可用于指导市域（郊）铁路钢混结合梁结构设计。

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高速铁路大跨度斜拉桥运营监测应用^*

成文彬

铁道工程学报. 2024, 41(12): 83-87.

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研究目的：广汕高铁增江特大桥主桥采用（48+84+260+84+48）m双塔混凝土斜拉桥,是世界首座采用节段预制拼装工艺建设的高铁斜拉桥。为掌握节段预制拼装大跨度斜拉桥的长期运营性能,该桥建立了符合其结构特点的健康监测系统,对各项静动力参数开展长期监测,并与理论计算分析作对比,力求把握结构特性,准确分析评价结构运营状态。
研究结论：（1）该桥当前的环境参数均在适宜范围以内,对结构无不利影响;（2）结构静应变、支座位移和主梁挠度均表现出受温度影响明显的特征和规律,具有较强的相关性,从各项实测指标来看,结构静态指标正常;（3）通过捕捉列车过车的响应对结构动态特性指标进行验证,结合车桥分析结果,该桥的刚度和运营舒适性较好,桥梁整体性能良好;（4）本研究成果可为同类型桥梁开展运营监测提供参考。

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复杂山区铁路隧道红外激光甲烷遥测技术研究^*

付伟, 黄勇, 孟祥连, 胡卸文, 赵文, 常帅鹏, 冯武超

铁道工程学报. 2024, 41(12): 88-93.

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研究目的：煤系地层中CH₄有害气体一直是威胁隧道施工安全主要危险源之一,对于施工期间高浓度CH₄有害气体预测和处置不当,极易发生爆炸、火灾等重大安全事故。因此如何实现远距离准确探测、快速评价并实时报警成为保障隧道施工安全的重要措施。本文针对隧道CH₄有害气体的长距离非接触式精细化探测需求,研制基于近红外吸收光谱方法的CH₄遥测系统,实现隧道CH₄有害气体远距离快速测量,能够精准快速定位有害气体源头并实时预警。后续可对CH₄害气体浓度变化特征、扩散趋势进行分析,实现其浓度反演与泄漏预报,为主动防灾与智能决策提供科学依据。
研究结论：（1）采用分布式反馈（DFB）二极管激光器作为光源,覆盖选定的6 046 cm^-1吸收线,以减少CO₂和H₂O的干扰;（2）由FPGA构成波形发生器和数字正交锁相放大器,产生驱动信号,提取WMS-1f和2f信号;（3）采用“2f/1f”方法消除光强波动等环境影响,提高信噪比;（4）该CH₄遥测技术具有响应快、抗环境干扰强的特点,能满足隧道CH₄有害气体的长距离探测需求。

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深部巨跨洞室埋深及断面形态参数敏感性分析^*

付崔伟, 刘小刚, 吉艳雷, 张秦

铁道工程学报. 2024, 41(12): 94-100.

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研究目的：巨跨洞室围岩稳定性与受力变形特性不同于常规隧道,研究其失稳判据及围岩变形破坏的影响因素具有重要理论意义与工程应用价值。本文依托某巨跨洞室工程,采用数值模拟研究埋深、拱部矢高、仰拱矢高等影响因素对洞室稳定性的影响;基于正交试验,对影响因素进行参数敏感性分析。
研究结论：（1）深部巨跨洞室围岩失稳判据宜采用塑性区贯通或特征点位移突变;（2）埋深不仅影响洞室围岩变形的大小,还影响变形的分布规律;（3）拱部矢高和仰拱对围岩变形的影响随着埋深的增加逐渐增强;（4）围岩变形和塑性区面积最大的影响因素为洞室埋深,其次为拱部矢高,仰拱矢高影响最小;（5）本研究成果可为深部巨跨扁平洞室的设计与施工提供参考和借鉴。

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buildingSMART国际openBIM体系与发展规划^*

赵飞飞

铁道工程学报. 2024, 41(12): 101-108.

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研究目的：openBIM延展了BIM的优势,其核心是一个与供应商无关的协作过程。buildingSMART秉承openBIM理念,提出了涵盖标准与服务的openBIM整套解决方案,形成了openBIM核心工作流程,以在整个建造环境中实现可靠信息的无缝交换。本文主要阐述openBIM核心工作流程及其中涉及的各项标准与服务,并分析了buildingSMART未来发展规划。
研究结论：（1）buildingSMART标准包括数据标准、工作流标准和接口标准,服务主要包括bSDD、UCM、软件认证和IFC验证服务等;（2）buildingSMART总体发展规划包括技术、合规性和领域发展三大方面;（3）buildingSMART未来将致力于重构IFC,形成下一代IFC标准,并着力发展IFC验证服务、软件与专业人员认证服务等,继续完善bSDD,不断丰富openBIM解决方案生态圈。

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盾构隧道上覆基坑近接施工设计研究^*

黄振科

铁道工程学报. 2024, 41(12): 109-113.

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研究目的：既有运营盾构隧道上覆基坑开挖时面临近接施工问题,隧道的变形及稳定性控制要求严格。为探究近接施工保护措施的可行性及效果,结合某地铁出入口基坑开挖工程,采用有限元数值模拟的方式对加固措施进行分析,并提取关键特征点位移与实际监测数据进行对比,揭示上覆基坑开挖引起的隧道变形规律,提出针对性的设计关键要点。
研究结论：（1）上覆基坑开挖卸载诱发盾构隧道隆起的工程问题,在“时间”和“空间”上可以采用近接施工全过程措施进行变形及稳定性的有效控制;（2）上覆基坑采用旋喷桩竖向止水帷幕加MJS注浆水平封底的地下水控制措施,能够隔断水力联系,减小基坑降水对盾构隧道的影响;（3）充分利用基坑分段开挖中的时空效应,分段长度应结合基坑宽度、夹层土厚度综合考虑;（4）本研究成果可为周边环境控制严格的隧道及地下通道类工程案例提供借鉴和参考。

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信号优先及路权共享策略下智轨系统通行方案^*

贺捷

铁道工程学报. 2024, 41(12): 114-118.

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研究目的：宜宾市智能轨道快运系统T1线是一条覆盖城市发展主轴主要客流走廊、加强长江两岸间联系的中运量公共交通骨干线。宜宾智轨T1线的建成运营有效改善了沿线城市交通条件,满足了主、副城区之间居民出行需要。本研究旨在结合智轨T1线项目营运案例提出一种既可实现智轨车辆快速不停车通过交叉口,又能提高交叉口范围智轨车道使用率的信控方案,为后续智轨建设项目确定信控方案提供借鉴。
研究结论：（1）以宜宾市智能轨道快运系统T1线工程项目为例,提出基于信号优先及路口智轨车道路权共享策略的路口信控方案,该方案主要包括智轨信号优先、交叉口范围智轨车道路权共享两个方面;（2）该方案通过路口雷视一体机采集实时车流信息,应用AI(人工智能)技术实现单个路口智能感应,线路绿波协调控制,到区域协调联动实现智轨路口通行效率的最大化;（3）该方案保障了智轨车辆快速通行、避免路口信号延误、有效提高智轨车道使用效率,实现路口通行效率最大化;（4）本研究成果可以应用在智轨系统领域,以解决智轨车辆路口高效通行,提升路口车道使用率问题。

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2024年, 第41卷, 第12期　
刊出日期：2024-12-15

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