铁道工程学报

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郑洪, 谢浩, 姚洪锡, 宋文祥, 钟晶

铁道工程学报. 2024, 41(8): 1-6.

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研究目的： 陆路交通基础设施勘察设计全流程智能化是提高勘察设计效率、质量,引领行业变革的必经之路。为加快推进勘察设计智能化的进程和一体化需要,本文从勘察设计业务流程出发,覆盖铁路、公路两大行业共性技术领域,包括测绘、勘察、选线、路基、桥梁、隧道六大专业,从技术研究、标准建设、平台研发三个方面,对陆路交通基础设施勘察设计智能化路径进行探讨。
研究结论： (1)陆路交通基础设施勘察设计智能化可采用以流程为主线、以数据为核心、以智能技术为驱动、以软件平台为载体的总体技术架构,重点攻克“智能测绘、智能勘察、智能选线、智能设计”4套智能关键技术,建立数字化、智能化标准,研发智能勘察设计平台与交付平台,形成陆路交通基础设施智能勘察设计技术体系; (2)4套智能关键技术可实现从基于北斗地基/星基增强服务的基础设施空间地理与地质信息快速获取、多源数据融合及三维数字化表达、多目标智能优化选线、关键构造物设计方案智能决策、数字化建模与集成设计等方面突破;(3)数字化、智能化标准体系构建是从勘察设计数据体系结构、数据存储、数据传递、智能设计要求与算法、成果交付等维度开展标准化研究;(4)智能勘察设计平台与交付平台研发是基于统一的数据与平台架构,采用自主图形引擎,可实现陆路交通智能勘察设计和成果交付,支撑陆路交通基础设施勘察设计领域高质量发展。

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武陵山区岩溶地质与铁路勘察实践

汪莹鹤, 孙红林, 王祥

铁道工程学报. 2024, 41(8): 7-11.

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研究目的： 绵延于湘西、鄂西、渝东、黔东的武陵山区地形及地质条件复杂,具有特殊的地理、地质、气候背景。随着西部大开发国家战略的推进,本区域铁路建设取得长足的发展,并且在持续推进。本文对武陵山区已建铁路工程经验进行总结,并对未来发展方向进行讨论。
研究结论： （1）武陵山区大部分位于碳酸盐台地,可溶岩面积占区域面积60%以上,岩溶强烈发育,岩溶及岩溶水成为控制铁路线路方案的主要地质问题;（2）本区域岩溶发育形态、规模及强度主要受构造控制,总体表现为规模大、深度深、规律性差;（3）本地区应按“减灾防灾”理念进行地质选线,勘察期间开展岩溶专项勘察查清沿线岩溶分布情况,“绕避”为第一选线原则;无法绕避时应按“分带走高”的原则确定线站位方案;（4）利用现代信息技术,研发新的技术装备,向更精细识别、更可靠分析、更精准处治方向发展,成为本地区控制岩溶地质风险、解决工程面临问题的必然要求和趋势;（5）本文研究可为武陵山区将来铁路勘察、设计、施工提供借鉴。

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复杂城区既有铁路改建方案研究

秦国强

铁道工程学报. 2024, 41(8): 12-16.

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研究目的： 既有铁路建设年代较早,多修建为路基,占据城市主城区核心位置。随着城市发展,既有铁路对城市交通阻隔以及对城区造成割裂的问题越来越凸现。为适应城市规划发展,优化城市交通路网,降低市政道路建设成本,本文以沪昆铁路萧山城区段改建项目为例,对复杂城区既有铁路改建方案开展研究。
研究结论： （1）城市城区既有铁路改建方案要与城市总体规划和未来发展相协调一致;（2）详细分析既有铁路对城市城区发展及城市交通路网影响,提出改建项目建设的必要性;（3）结合项目特点、既有铁路情况、枢纽总图规划等控制因素影响,综合研究确定项目改建范围和改建方案类型,多方案比选确定项目改建实施方案及施工过渡方案;（4）本文研究可为类似城区内既有铁路改建项目研究提供参考借鉴作用。

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新疆至宁夏煤炭铁路运输径路及扩能方案研究

王伯英

铁道工程学报. 2024, 41(8): 17-22.

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研究目的： 近年来,新疆至宁夏煤炭运输需求日趋旺盛,但现有铁路运输通道存在运输能力不足、运输质量较低等问题。在此背景下,本文从现有铁路网格局出发,指出可供利用的铁路运输通道,并通过对现状存在问题的梳理,结合相关铁路网规划提出各运输径路的扩能措施,在定量分析的基础上,综合运用德尔菲法、价值工程原理对两个运输通道的实施效果进行对比,分析各运输通道的优缺点及价值系数,为新疆至宁夏煤炭运输通道的选择推荐方案。
研究结论： （1）在现有铁路网整体格局下,新疆至宁夏煤炭运输有南北两个运输通道可供选择;（2）随着区域路网的完善以及必要的扩能改造措施,南北运输通道均可满足运输需求;（3）南通道运输方案虽在运输质量、工程投资等方面占优,但北通道运输方案扩能效果明显,通道能力保障程度高,价值系数更高,本文最终确定北通道为推荐方案;（4）本研究成果可为新疆至宁夏煤炭铁路运输径路的选择及相关铁路扩能措施提供参考和借鉴。

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山区铁路慢行小变形地质病害特征及对策研究

陈明浩, 张广泽, 崔建宏, 周航, 张营旭

铁道工程学报. 2024, 41(8): 23-29.

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研究目的： 近年来,我国开通运营的多条山区铁路发生路基上拱、隧道底鼓、桥梁偏移等小变形地质病害,变形量一般在几十毫米甚至上百毫米,严重影响轨面平顺性,导致不同程度限速运行。本文通过3个典型案例分析,研究各类小变形地质病害的工程特征及变形原因,提出更符合工程实际的防控对策。
研究结论： (1)路基上拱小变形地质病害多发生在深宽路堑地段,主要为卸荷回弹、膨胀蠕变耦合作用导致缓倾软质岩层持续变形,可采用“应力隔断、应变消能、结构脱离”的防控措施;(2)桥梁偏移小变形地质病害易发生在地形切割较陡的破碎岩土体组成的斜坡地带,处于滑坡酝酿期的蠕动阶段,应将蠕变体作为滑坡体,采取截排水和支挡措施提高其稳定性;(3)隧道底鼓小变形地质病害多发生在地质构造环境复杂区段,发生卸荷松弛-弯曲板裂耦合的挠曲褶皱型底鼓蠕变变形,可综合采用“降水压、调曲率、增厚度、提强度”的防控措施;(4)本研究成果可为后续山区铁路慢行小变形地质病害综合勘察与整治提供指导。

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宝兰客专第三系泥岩物性参数与力学特性研究

靳宝成, 王新东, 贺思悦, 符亚鹏, 何永旺, 史先伟

铁道工程学报. 2024, 41(8): 30-38.

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研究目的： 膨胀性地层中隧道施工是一个较难的工程问题,本文以宝兰客专北二十里铺隧道的膨胀性及地下水情况测试为基础,对泥岩膨胀特性等展开深入的研究,有利于明确泥岩膨胀对隧道内轨道变形的影响,完善隧道设计理论。
研究结论： （1）第三系泥岩具有弱膨胀性;（2）膨胀岩的弹性模量和单轴抗压强度、单轴抗拉强度、三轴抗压强度在浸水后都呈现出明显的降低,随着浸泡时间的增加,各强度降低的速率逐渐下降;（3）单轴压缩试验表明,平均单轴抗压强度由29.18 MPa减少为4.65 MPa,衰减了84%,平均弹性模量由2.32 GPa减小为0.85 GPa,减小了63%;巴西劈裂试验表明,膨胀岩的平均抗拉强度由2.66 MPa减少为0.36 MPa,衰减了86.5%;三轴压缩试验表明,随着浸水时间的不断增加,膨胀岩的内聚力出现大幅的降低,尤其是在浸水初期下降迅速,由5.82 MPa降至1.34 MPa,减小了77%,膨胀岩的内摩擦角虽有所降低,但下降幅度不大,浸水15 d内总共降低4.07%;（4）本研究成果可为类似膨胀性泥岩铁路隧道设计提供参考。

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高铁路基小角度跨越既有浅埋隧道工程对策

赵斗

铁道工程学报. 2024, 41(8): 39-44.

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研究目的： 高速铁路以路基形式小角度跨越既有铁路隧道浅埋段,为避免新建铁路路基荷载、施工时机械振动及后期运营等对既有铁路隧道产生不利影响,开展相关研究,评价其影响程度,优化路基结构,提出运营监测方案,对设计施工提出指导性意见,对于保障高铁和既有铁路运营安全具有重要意义。
研究结论： （1）研究提出高速铁路跨越既有铁路隧道影响评价方法、控制指标、评价参数;（2）研究开展常规路基设计方案对既有铁路影响分析,结果表明既有铁路隧道结构受力接近限值水平,安全储备不足;（3）研究提出U形槽内浇筑轻质混凝土轻型结构设计方案和静力碾压措施,较常规路基设计方案,对既有铁路隧道衬砌受力影响优化幅度达30%~50%;（4）研究提出包括监测范围、内容、布设要求、频率、预警阈值等的全站仪自动化监测方案;(5)本研究成果可为其他新建铁路跨越既有铁路工程提供借鉴。

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桩承式路基双向受荷桩设计分析方法研究

郭帅杰, 宋绪国, 周亚东, 张海洋, 闫穆涵

铁道工程学报. 2024, 41(8): 45-51.

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研究目的： 为系统研究桩承式路基双向受荷桩工作机理及设计分析方法,确定水平荷载以及桩体轴力共同影响下的双向受荷桩承载关键影响因素,综合运用线弹性、水平土拱、弹性地基梁等基本理论以及有限差分方法,建立并求解桩承式路基双向受荷桩内力变形分析模型,揭示水平地基系数、桩体轴力、边界约束及桩长等因素对双向受荷桩变形及内力的影响规律,形成完整的桩承式路基双向受荷桩设计分析流程。
研究结论： （1）桩承式路基路堤范围内桩体处于弯压受力状态,表现为双向受荷被动桩承载特征,通过水平土拱以及有限差分法可实现双向受荷桩内力与变形的精确计算;（2）“m”方法关于双向受荷桩内力变形的分析结果偏于安全,层状地基分段“K”方法能更好地体现地基软弱夹层的影响;（3）桩体轴力对双向受荷桩承载性能的影响很小,桩承式路基双向受荷桩设计中可不考虑桩体轴力大小及分布形式的影响;（4）桩顶约束对双向受荷桩承载性能的影响高于桩端约束,桩端可统一采用自由约束边界,桩顶嵌固约束可引起桩顶内力的较大集中; （5）桩体长度对双向受荷桩承载性能的影响存在限值,桩端一般应超过桩体水平荷载最大的区域,应避免出现短柱桩承载情形;（6）本研究结论可为桩承式路基双向受荷桩设计提供理论支撑和方法依据。

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常导高速磁浮工程试验线初期建设长度研究

牟瀚林, 徐绪宝, 马卫华, 吴杰, 禹壮壮

铁道工程学报. 2024, 41(8): 52-56.

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研究目的： 我国常导高速磁浮已具备推进工程化试验和示范运营线建设的条件,需要建设工程试验线对高速磁浮关键技术进行验证。本文从常导高速磁浮工程试验线初期试验需求入手,工程试验线建设初期不考虑乘坐舒适性,尽量采用较大的加减速度,在满足初期达速试验需求的前提下减少初期试验线建设长度,节省试验线初期工程投资。
研究结论： （1）高速磁浮工程试验线主要是确认时速600 km时的各种性能及实用化目标的有关试验;（2）工程试验线初期建设长度需满足列车加减速运行最小距离及一定匀速运行距离要求,在国产时速600 km常导高速磁浮列车参数一定的情况下,加减速度主要取决于牵引变流器的额定电压及最大电流,通过供电系统匹配性仿真计算,车辆越轻,定子分段长度越短,可提供的车辆加速度越大,工程试验线初期建设长度越短;（3）本研究结论可为常导高速磁浮工程试验线的建设提供参考。

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杭州湾铁路大桥钢轨伸缩调节器设置纵坡研究

张建, 李大成, 张志超

铁道工程学报. 2024, 41(8): 57-60.

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研究目的： 高速铁路采用大跨度斜拉桥和长联连续梁的工况越来越多,钢轨伸缩调节器对确保行车安全发挥了重要作用。钢轨伸缩调节器对线路纵坡比较敏感,为保证线路安全、提高动车组列车平稳性并降低工程投资,本文对南通至宁波高速铁路杭州湾跨海大桥钢轨伸缩调节器设置坡度进行研究,为项目技术决策提供支撑。
研究结论： （1）静动力学分析表明,线路纵坡对钢轨伸缩调节器的尖轨纵向位移影响较小,12‰坡道条件下轨道、桥梁各项动力指标均满足规范限值,设置钢轨伸缩调节器可行;（2）建议设置实时在线监测系统,为科学维护钢轨伸缩调节器提供依据;（3）本研究结果对优化铁路大跨桥梁伸缩调节器设置方案、降低工程投资具有积极意义。

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高原地区无缝道岔健康监测研究

刘丹, 苏成光, 张岷, 方家, 刘超, 李志俊

铁道工程学报. 2024, 41(8): 61-66.

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研究目的： 无缝道岔是无缝线路的关键技术之一,高原地区的气候复杂使其受力更为复杂,为保证列车的安全运营,有必要对其进行长期实时健康监测。本文针对高原地区无缝道岔构建实时健康监测系统,并对一组道岔进行为期2个月的在线监测,对监测期内的轨温、尖轨尖端位移及尖轨断轨进行相应分析。
研究结论： （1）钢轨温度变化趋势与气温变化趋势相同,最高轨温始终高于日最高气温,平均差值为11.75 ℃,其出现时间总体来讲早于气温出现3 h左右;（2）最低轨温与气温值基本相同,其出现时间也基本相近,大致于早上7:00—8:00出现;（3）钢轨温度和大气温度之间存在较好的一次线性关系,当气温变化1 ℃时轨温变化约为1.5 ℃;（4）尖轨尖端的纵向位移变化趋势与气温和轨温变化趋势相同,与气温间呈一次线性关系;（5）本文研究可为高原地区无缝道岔的养护维修提供数据支撑。

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山区铁路不对称连续钢桁梁柔性拱桥主梁设计

房帅平

铁道工程学报. 2024, 41(8): 67-73.

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研究目的： 钢桁梁柔性拱桥普遍为对称结构,但对于山区铁路桥梁,需要考虑桥址地形、地质条件、建造条件及抗震性能等多种因素。本文以山区铁路某跨越V形深沟桥梁为研究背景,针对地形陡峭、施工空间狭小、施工难度大的特点,提出一种非对称钢桁梁柔性拱桥式方案,为山区铁路桥梁选型拓宽思路。
研究结论： （1）采用（216+144）m不对称连续钢桁梁柔性拱桥方案,适用于桥址处的建设条件;（2）通过建立有限元模型,对本桥进行静力和动力计算分析,表明本桥结构刚度、杆件强度等各项力学性能均可满足规范的要求;（3）桥面系采用纵横梁桥面体系,纵梁上设置道砟槽板,减轻了桥面系自重,解决了桥面系后期维修和更换的难题;（4）本桥采用塔架扣索施工方案,解决了悬拼过程主桁架应力及变形过大的难题;（5）本桥形式新颖、结构合理、造型美观、节省材料,对山区地形桥梁设计具有借鉴意义。

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鲜水河构造带隧道高地应力区岩爆特性分析

冯涛, 蒋良文, 袁东, 林之恒, 孟少伟, 陈宇

铁道工程学报. 2024, 41(8): 74-78.

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研究目的： 青藏高原持续隆升,导致鲜水河构造带及邻区高地应力特征突出,地应力场极其复杂,研究高地应力的孕灾特征有助于隧道岩爆的风险防控,特别是时滞型岩爆的孕灾和致灾机理的研究。本文阐述鲜水河构造带地貌、地层岩性、构造及地应力场特征的孕灾总体认识,通过对该区域隧道近10 km约1 300次岩爆统计,从发生概率、等级、埋深、位置、时间、距离等多角度研究岩爆特征,对发生的5次时滞型岩爆和隧道时效性变化特征进行分析,展望后续岩爆研究的重点。
研究结论： （1）鲜水河构造带及邻区受高地应力影响,隐伏小微构造发育且无规律,为岩爆创造了特殊的孕灾环境,岩爆发生的随机性大;（2）该区域隧洞岩爆等级以轻微岩爆为主,具有“分区破裂”和脆性变形特征,时滞型岩爆一定程度上具有“继承性”;（3）建议加强沟谷应力场低埋型岩爆和滞后型岩爆或硬岩潜在时效破坏的监测研究;（4）本文研究成果可为类似高地应力环境下岩爆预测和防控提供借鉴。

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铁路隧道BQ法、Q值法、RMR法相互关系研究

王游悬, 沈伟升, 华丽晶, 郑世龙

铁道工程学报. 2024, 41(8): 79-85.

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研究目的： 围岩等级是铁路隧道设计和施工需确定的关键参数,随着中国铁路“走出去”战略的深入实施,我国设计工程师与国际咨询在隧道围岩分级方法的选取和应用上往往难以达成共识,从而影响海外工程的顺利开展。为研究围岩分级国标BQ法与国际主流Q值法和RMR法间的相互关系,总结对比BQ法、Q值法、RMR法三种围岩分级方法间差异,选取国内外多座代表性铁路隧道,对同一里程掌子面分别采用上述三种方法进行围岩分级,并结合其他文献研究成果,对分级结果进行对比分析。
研究结论： (1)Q值法、RMR法在实际工程应用中均存在利弊,现场围岩等级的确定宜结合国标BQ法相互校核得出结论;(2)[BQ]值和Q值间关系符合指数函数,[BQ]值和RMR值间符合线性关系,Q值和RMR值间关系符合对数函数;(3)不同文献在BQ法、Q值法、RMR法间相互关系研究成果差异性大小方面,Q值和RMR值关系最小,也最为成熟,[BQ]值和RMR值关系次之,[BQ]值和Q值关系最大;(4)本文建立了国标BQ法与国际Q值法和RMR法间围岩等级划分对应关系表,在无法应用BQ法划分围岩级别情况下,可通过查表帮助国内设计人员理解和选择围岩支护体系,研究成果将有利于国标BQ法与国际Q值法和RMR法间的相互借鉴和融合,对海外隧道工程设计和施工具有一定指导意义。

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既有线开行市域列车信号工程接口设计研究

张昱, 何永发, 邓伟龙, 南迪, 袁敏

铁道工程学报. 2024, 41(8): 86-90.

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研究目的： 针对北京铁路枢纽利用既有东北环铁路增建第二线开行市域（郊）列车项目中存在的燕尾隧道、车站股道有效长短、多线并行的站前布置,对燕尾隧道的信号电缆槽预留、综合接地设置方案、轨旁信号设备电缆入槽、远程LEU设置,以及车站股道信号设备设置和既有多线并行电缆槽设置等接口设计进行多方案研究比选,提出契合工程实施的设计方案。
研究结论： （1）提出的燕尾隧道信号工程接口设计方案能减少强弱电交叉、提升接地效果、减小轨旁信号设备电缆入槽对其他专业的影响、实现远程LEU的不同物理径路连接;（2）提出的车站股道信号设备设置方案能在避免邻线干扰的前提下减小股道长度;（3）提出的多线并行电缆槽设置方案能满足不同线路权属、维修维护分开的运营要求;（4）本研究成果具备工程可实施性,可供类似工程选择和参考。

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电气化铁路接触网地震作用与抗震性能分析

杨佳, 陈奋飞, 贾传果, 吕峻逸, 邢挺, 张家玮

铁道工程学报. 2024, 41(8): 91-96.

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研究目的： 高地震烈度区域电气化铁路沿线途经多条地震断裂带,接触网系统在地震作用下易出现损坏,影响列车的正常运行。本文结合高地震烈度区电气化铁路,基于接触网系统服役特性,开展4柱3跨原型足尺振动台试验,建立并验证地震响应下的接触网系统有限元模型,开展地震作用下接触网系统的地震响应仿真计算,对比分析接触网导线、腕臂、定位器、支柱等关键装备的抗震性能,并比较分析不同的接触网导线工作张力、跨距以及锚段长度对接触网系统抗震性能的影响,提出高地震烈度区接触网系统的抗震设计原则及措施,全面分析与研究地震作用下接触网系统响应规律和抗震性能。本文提出的关于接触网系统抗震性能分析数据及研究结论,能有效补充和完善接触网抗震设计规范及标准,有力支撑铁路工程建设,提升电气化铁路防灾抗灾能力。
研究结论： （1）地震激励对接触网腕臂装置的影响较小,定位器出现受压,导致钩环结构易脱落;（2）地震激励对接触网支柱、接触线具有十分明显的影响,可造成支柱柱底应力增大和接触线跨中位移增大;（3）锚段长度对抗震性能无明显影响,适当增大接触线工作张力、减小跨距可有效降低接触网系统的地震响应;（4）本研究成果可为轨道交通领域防灾减灾设计提供指导。

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深圳枢纽西丽站站场平面布置方案研究

张明磊

铁道工程学报. 2024, 41(8): 97-102.

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研究目的： 西丽站衔接4条高标准铁路,具有客流量大、车站规模大、车流结构复杂等特点。其站场布置对于确保列车高效顺畅到发、实现点线能力协调起着关键作用。对西丽站站场方案的研究,旨在探讨大型客站站场平面布置的设计方法和技术路线,为类似项目的设计提供借鉴和参考。
研究结论： （1）研究大型客站的站场平面布置,首先,应该根据车站作业量和列车开行方案,分析确定车站性质和站场规模;其次,在考虑引入线路特点和车站运营特征的基础上,通过多方面的综合比选,选择出最合理的站型方案;然后,对咽喉布置进行优化,确保配备足够的平行进路,并制定合理的到发线分工,以提高车站的作业效率;最后,通过进行车站能力适应性分析,验证所选方案的合理性;（2）作为深圳枢纽的主要客站,西丽站主要办理各引入线路动车组列车的始发终到和立折作业,采用线路别合场布置方案是合适的,车站的设计能力也能够满足运输的需求;（3）本文技术路线和研究成果可为类似项目中大型客运站站型及站场平面布置的研究提供参考借鉴。

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南昌西客站设计方案与运营适应性分析

侯香菊, 王骅, 黄建, 何安静

铁道工程学报. 2024, 41(8): 103-110.

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研究目的： 满足运输服务功能,优化运输径路,使车站功能与运输便捷性、铁路枢纽近远期规划发展相适应且节省工程投资,是铁路枢纽大型客运站设计重点考虑的因素。本文通过提出大型车站设计原则及思路,研究南昌铁路枢纽新建大型客运站—南昌西客站的设计思路、站型布置特点,对运营适应性进行分析,检验设计方案与实际运营的符合性。
研究结论： （1）提出了新建大型客运站设计原则及思路,指出运营中结合设计方案特点办理有关列车进路,可提高车站作业能力;（2）车站一端咽喉区外立交疏解与车站内平面转场相结合的特殊设计,可实现枢纽大型客运站的运输服务功能;（3）加强与运营一线生产人员交流和沟通,可提升细节设计,提高段、所作业能力;（4）本研究成果可为大型站、段所的规划设计、运营提供借鉴和参考。

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地铁区间运行列车火灾早期烟气特性研究

江崇旭, 那艳玲

铁道工程学报. 2024, 41(8): 111-115.

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研究目的： 探明区间运行列车火灾早期烟气特性是火灾快速精准探测、定位、预警的基础。本文通过建立运行列车火灾数值仿真计算模型,计算120 km/h区间运行列车车顶、车底、车头、车中、车尾6个工况火灾早期不同时刻空气温度、烟气浓度的变化规律。
研究结论： （1）地铁区间运行列车火灾烟气呈非对称分布,烟气主要向车尾传播蔓延,火点前方1 m处已检测不到明显温度、烟气浓度变化;（2）测点温度和烟气浓度实时监测值与火源间距呈负相关规律,距火点相同距离处车底火灾空气温度较车顶火灾高100%,烟气浓度高500%;（3）相对速度差对绝对温度比影响较小,在5 m/s和 10 m/s速度差下,距火点1 m处绝对温度比均大于0.45,在距火点3 m处绝对温度比均大于0.75;（4）本研究成果可为地铁防火标准完善和防排烟设计提供参考。

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2024年, 第41卷, 第8期　
刊出日期：2024-08-15

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