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2025年, 第42卷, 第5期 
刊出日期:2025-05-15
  

  • 全选
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    工程地质与路基
  • 李丽华, 宁拓, 毛望, 梅利芳, 江曙光, 林宇亮
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 1-6.
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    研究目的:在轴重大的重载铁路路基中,路基强度尤为重要,如何提高重载铁路路基强度是工程领域亟待解决的问题。为探究如何提高重载铁路路基性能,确保路基的整体稳定性,提出采用土工合成材料对路基土进行加筋处理。本研究通过大型动三轴试验对比素土和不同加筋土动力特性。
    研究结论:(1)土工格栅与土工格室能显著降低试样轴向变形,土工格室效果更佳;幅值对轴向累积应变的影响大于围压;随加载次数的增加,试样孔隙水压力呈现缓慢增长、迅速增大、逐步稳定三个阶段;(2)经过土工格栅、土工格室加筋处理后,孔隙水压力明显减小;(3)试样在各种条件下动应力-动应变滞回曲线规律相似,呈现出前稀后密;(4)各试样阻尼比区别明显,格室加筋试样阻尼比最小,土工布加筋试样阻尼比最大;(5)本研究成果对如何提高重载铁路粗骨粒填料动力特性具有指导意义。
  • 金鑫, 王铁行, 赵再昆, 张猛, 薛磊
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 7-12.
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    研究目的:为探索湿陷性黄土复合地基桩间黄土卸荷湿陷特性,运用卸荷湿陷过程表征参量和黄土变形模量折减方程,建立桩间黄土卸荷湿陷变形计算模型,探究桩间黄土卸荷湿陷过程中的应力分布及湿陷变形特征,发掘黄土卸荷湿陷特性可资利用的工程新潜力。
    研究结论:(1)桩间黄土卸荷湿陷过程中竖向应力变化呈现减小-增大-减小的阶段性特征,当桩间距超过一定范围时,其减小幅度无明显提升;(2)传统设计对湿陷下限深度的估算偏保守,考虑卸荷湿陷效应后,中性点深度可适当减小,从而优化判定;(3)盲目穿越或挖除湿陷土层的做法经济性差,建议通过调整桩间距来控制场地湿陷变形;(4)本文研究可为湿陷性黄土场地高铁路基稳定性评估提供理论依据,对提升黄土地区铁路工程经济性与安全性具有重要实践价值。
  • 叶朝良, 孔祥凯, 冯怀平, 米俊峰
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 13-19.
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    研究目的:列车动荷载作用是软土地基桥台偏斜问题的主要原因。为探究列车荷载作用下淤泥地层桥台偏斜机理,本文以广珠铁路某特大桥桥台偏斜病害为背景,基于PLAXIS岩土软件,建立三维动力数值分析模型,考虑列车到达前、到达时、通过后三阶段和间歇加载条件,以及淤泥强度软化等因素,研究桥台桩土受力变形规律,揭示桥台偏斜机理,为类似地质条件下桥梁墩台设计与施工提供指导。
    研究结论:(1)列车通过桥台三个阶段中,台前(临河侧)角桩桩顶水平位移最大;到达前减速制动状态时,桥台变形、淤泥超孔压、桩身变形最为显著;到达时,随淤泥土层强度降低,淤泥超孔压、桩身水平位移均呈现增大的趋势;通过后,仍存在部分残余的超孔压和桩身塑性水平变形,且随淤泥土层强度降低而增大;(2)列车荷载间歇作用下,随着加-卸载次数的增多,桩顶塑性水平变形出现累积现象,但累积速率逐渐减缓;桩顶累积塑性水平变形随淤泥土层强度降低而增大,且强度越低,变化速率越快;(3)列车荷载作用下,淤泥强度软化导致的桥台累积塑性水平变形是引发淤泥地层桥台偏斜的主要因素;(4)本研究对淤泥地层桥梁墩台设计与加固具有一定参考价值。
  • 沈宇鹏, 李康, 张青波, 崔维孝
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 20-25.
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    研究目的:雅万高铁动车段火山灰沉积软土的天然含水率、孔隙比、液塑限明显高于普通软土,其不良的工程地质特性导致该区域路基稳定及沉降难以控制。采用常规真空预压法处理工期长、费用大。为克服上述方法缺点,本文开展了直排式真空预压法地基处理适用性研究,对比分析了地基处理前后土体物理力学参数的变化特征,评估了直排式真空预压处理该类软土的加固效果。
    研究结论:(1)现场沉降速率超过规范要求的10 mm/d控制标准,但处理后软基是稳定的;(2)直排式真空预压期间,浅层土体受堆载主导产生显著外移,深层土体受真空吸力作用发生内移;(3)加固后土体的十字板剪切强度、静力触探端阻力平均增幅分别为90.1%、120.5%,另外天然含水率、孔隙比、压缩指数等物理力学指标有明显的改善;(4)研究结果证明了直排式真空预压处理该类软土是适宜的,具有重要的技术价值和良好的经济效益。
  • 线路与轨道
  • 陈嵘, 刘凯, 王巍钦, 薛旻, 朱翔宇, 吕涛
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 26-31.
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    研究目的:大跨度铁路桥梁柔性大,在温度等极端荷载作用下产生较大挠曲变形,引起桥上无缝线路几何形位变化,进而影响高速行车的安全与品质,因此亟需开展大跨度桥-轨变形映射关系以及轨道平顺性评估方面的研究。本文建立大跨度斜拉桥-无砟轨道精细化有限元模型,初步探究温度荷载作用下桥梁与轨道的变形映射关系,并结合中点弦测法开展轨道平顺性评估。
    研究结论:(1)温度及列车荷载作用下轨道高低不平顺主要表现出0.6 m、1.2 m等以扣件间距为特征的短波不平顺;(2)桥梁竖向变形与车体加速度的相关系数最大为0.12,轨道高低不平顺与车体加速度的相关系数最大为0.83,随着测量弦长的增加,相关系数呈现出先增加的趋势并在40~60 m弦长附近保持稳定;(3)轨道平顺性在桥塔、桥墩位置附近较差,其日常养护维修工作应予以重点关注;(4)本研究结论可为大跨度桥上轨道平顺性评估提供参考。
  • 蔡小培, 董博, 胡永利, 方涛涛, 余桥生
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 32-37.
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    研究目的:为探究严寒地区路基冻胀下高铁无砟轨道底座板裂纹特征,本文以路基段CRTSⅢ型底座板为研究对象,建立基于扩展有限元法的底座板裂纹扩展模型,研究冻胀作用位置、幅值、波长及既有裂纹等因素对底座板裂纹的影响,从而确定底座板开裂的敏感位置,揭示多种冻胀条件下底座板裂纹扩展规律。
    研究结论:(1)路基冻胀下底座板开裂表现为表面裂纹的横向扩展,后期伴随少量裂纹深度扩展,当冻胀作用在凹槽附近,裂纹的垂向深度较冻胀作用在非凹槽区域时有明显增大;(2)随冻胀幅值的增加,裂纹横向长度快速增大,后逐渐趋于稳定;(3)冻胀波长的增加缓解了底座板局部应力集中,有效抑制了裂纹向底座板中部与深度两方向的扩展,避免了裂纹出现较大的垂向偏转角度;(4)当既有裂纹与轨道板横向夹角较大时,裂纹向底座板中部的扩展趋势有所减缓;(5)本研究成果可为严寒地区无砟轨道裂纹研究提供理论依据。
  • 强伟乐, 程岩, 林猛猛, 井国庆
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 38-42.
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    研究目的:道床横向阻力是影响无缝线路稳定性的重要因素,是有砟轨道无缝线路设计、检算的重要基本参数,同时也对列车运行安全性和稳定性具有重要影响。本文针对部分地区出现的轨枕底部凹形花纹深度不足的情况,对不同凹形花纹情况的轨枕进行道床横向阻力试验,研究轨枕底部凹形花纹对道床横向阻力的影响,并探讨是否存在取消凹形花纹的相关规定的可能性,以提高建设效率。
    研究结论:(1)轨枕底部凹形花纹深度会对道床横向阻力产生一定影响,凹形花纹深度不足的情况越严重,道床横向阻力越小;(2)凹形花纹整体较浅、凹形花纹部分浅、凹形花纹深度足够但内有灰渣的轨枕与标准Ⅲc型轨枕相比,道床横向阻力分别降低了2.95%、1.95%、0.98%,影响幅度在0~3%之间;(3)底部凹形花纹浅的轨枕会降低道床横向阻力,但影响幅度不大;同种工况下道床横向阻力试验的重复试验结果离散性最大已超过3%,与凹形花纹的影响幅度相近,可判定凹形花纹对道床横向阻力影响较小;(4)在该试验研究外,还应建立道床-轨道离散元仿真模型,分析轨枕底部凹形花纹深度对道床横向阻力的影响规律,用更精确的数据验证以上结论;(5)由于凹形花纹的影响较小,可以初步考虑取消凹形花纹的相关规定。
  • 桥梁工程
  • 刘尊稳, 李欣婧, 陈兴冲, 韩国庆, 韩峰, 李媛
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 43-49.
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    研究目的:我国西部地区高速铁路桥梁设计较多采用双块式无砟轨道简支+刚构布置梁桥,针对该类桥梁结构的抗震设计问题,分别建立传统计算模型、考虑轨道系统约束和同时考虑钢轨约束的线桥一体化模型共三种模型,同时针对不同沟谷区域调整刚构桥联数和墩高,运用反应谱法研究各结构体系的地震响应规律。
    研究结论:(1)轨道系统及两端钢轨的约束作用均减小了引桥桥墩的地震响应,但主桥上轨道系统的存在会增大刚构边墩的墩底弯矩,钢轨的约束作用影响则较小;(2)在线桥一体化模型中,随着刚构桥联数的增加,刚构墩的耗能能力会加强,但随着墩高增加,主要耗能构件会转为刚构边墩;(3)轨道系统的存在能抑制全桥的墩顶位移,但随着刚构桥联数的增加,抑制作用会减弱;(4)主跨刚构为一联、三联时,轨道应力分别呈“V”“U”字形分布,应力峰值位于刚构边墩梁缝处,建议在该处进行特殊设计以应对应力集中;(5)本研究成果可为我国西部地区高铁桥梁的抗震设计提供一定的科学依据。
  • 张扬, 苏国明, 郭向荣, 徐勇
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 50-55.
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    研究目的:为合理评估及确保山区运营铁路桥梁风致行车稳定性和安全性,本文以某重载铁路特大桥为工程背景,利用桥位处风场特性和桥面设计基准风速,依据大比例节段风洞模型试验得到的主梁及列车的气动力系数,建立一种考虑风屏障系统的风-车-桥系统仿真分析模型,对空重混编C80型货车在强风作用下以50~100 km/h运行速度通过大桥,进行风车桥耦合振动分析,并对大风天气列车走行安全性进行评估。
    研究结论:(1)设置风屏障可有效减小运营列车所受气动风荷载,保证列车走行的安全性和稳定性;(2)简支T梁区段桥面最大风速为31.5 m/s,可满足正常运行速度80 km/h的要求;(3)刚构连续梁区段和简支箱梁区段桥面最大风速近35 m/s,为满足列车运行速度80 km/h的要求,需增设透风率为60%,高度3.5 m的风屏障;(4)本文提出了合理的风屏障技术参数、限速阈值和实施方案,研究成果对山区运营铁路桥梁风切变隐患治理具有重要理论意义和工程参考价值。
  • 隧道工程
  • 王志杰, 姜逸帆, 鲜一丁, 齐永立, 李金宜, 张慧玲, 周平
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 56-61.
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    研究目的:白云岩砂化作为一种特殊岩溶现象,富水环境下具有强致灾性。为了揭示富水砂化白云岩地层隧道突涌致灾成因,提供控制对策,本文以成昆铁路扩能工程峨眉至米易段吉新隧道为依托工程,对隧道突涌事故进行调研,结合区域地质、室内微观观测手段以及物理力学试验,对白云岩砂化成因进行分析,总结砂化白云岩灾变模式与致灾成因,并提出控制措施。
    研究结论:(1)区域白云岩砂化机制为渗透–溶蚀分解–机械崩解型,地层中分布的富水砂化囊体是造成隧道突涌的灾害源;(2)砂化白云岩以细颗粒为主,均匀性差,遇水抗剪强度显著衰减,隧道突涌破坏模式可以分为揭示渗透破坏型突涌、渐进破坏型突涌与间歇型突涌;(3)提出灾害源识别、灾害源释水降压、灾害源加固、低扰动开挖的施工控制对策;(4)本研究成果可应用于砂化白云岩地层隧道突水突泥灾害的治理。
  • 袁金秀, 朱正国, 章浩天, 王道远, 惠云杰, 马济文, 宋宝禄, 郭莹春
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 62-68.
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    研究目的:跨断层段是地震作用下隧道结构损毁的关键段落。为研究地震作用下跨断层隧道纵向地震响应特性,首先,基于Pasternak双参数弹性地基梁理论,建立跨断层隧道纵向地震响应力学模型并获得理论解析解;其次,利用数值计算手段验证理论解答的合理性;最后,探讨结构刚度、波速比、断层宽度对隧道结构变位和内力的动力响应规律。
    研究结论:(1)跨断层隧道纵向地震响应力学模型合理,理论解答最大误差不超过3%,可应用于实际工程设计;(2)结构刚度的增大,减小了断层范围内衬砌变位、增大了结构内力;(3)衬砌的位移和内力均随波速比的增大而呈现增大趋势;(4)断层宽度的增大,增大了衬砌位移、降低了应力集中;(5)实际工程中推荐采用渐变式注浆法对断层4~5倍断层宽度附近内岩体进行加固,以提升跨断层隧道抗错断能力;(6)本研究结论可为跨活动性断层隧道抗震设计提供理论依据。
  • 朱宝强, 石毅鹏, 于晓旋, 彭浩, 郭法旺, 沈春勇, 周海祚
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 69-76.
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    研究目的:隧洞开挖纵向变形曲线是收敛约束法的重要组成部分,是开挖过程中隧洞围岩位移发展规律的直观反应。然而,目前大多数研究基于弹性、弹塑性理论推导或基于特定工程监测数据拟合纵向变形曲线,缺乏对不同围岩质量和支护情况的考虑,隧洞纵向变形曲线的适用范围有限。本文基于数值模拟构建隧洞开挖变形数据库,采用多元回归模型建立可量化不同围岩质量和环形衬砌支护刚度下开挖面空间效应的隧洞纵向变形表达式,并基于误差分析和工程实测数据验证其准确性。
    研究结论:(1)对于掌子面前方和后方,围岩质量指标值相同时,隧洞纵向变形曲线发展速率随支护刚度的减小明显降低;而支护刚度保持不变时,随围岩质量指标值的减小隧洞纵向变形曲线发展速率明显升高;(2)掌子面处归一化径向位移变形值是围岩质量和支护刚度的函数,且同样随围岩质量指标值的减小和支护刚度的增大而显著增大;(3)通过对拟合公式分析显示,两个因素中掌子面处归一化径向位移值对围岩质量指标值的变化更为敏感;(4)本文成果可用于隧道工程领域,通过构建不同围岩质量和支护条件下响应面,可为现场初期设计提供指导。
  • 蒋肼
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 77-82.
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    研究目的:为了实现对大埋深高地应力隧道围岩大变形的合理分级和预测,通过统计梳理72处国内外大埋深高地应力隧道大变形案例,选取应力条件、围岩力学特征、地下水、岩层产状四方面的12个评价指标,构建大埋深高地应力隧道大变形分级评价体系,以成兰铁路某隧道为案例进行分析验证,最后选取了15座具有显著大变形特征的隧道,将本研究提出的评价方法与现有的大变形预测方法进行对比分析,进一步验证该方法的可行性。
    研究结论:(1)该大埋深高地应力隧道大变形分级评价体系预测结果正确率为93.3%,可有效对隧道大变形程度进行预测;(2)该方法将定性分析的过程转化为对定量指标的计算,有助于隧道大变形防治措施制定的科学性,该评价体系的建立也可为后续类似工程提供参考。
  • 城市轨道交通
  • 刘明辉, 贾思毅,卜煜
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 83-89.
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    研究目的:城市轨道交通的大规模建设和城市地下空间的有限性,致使城市轨道交通线、站之间的邻近或穿越施工越来越多,新建工程施工对邻近既有结构变形的影响变得越发突出。本文通过研究PBA工法新建地铁车站施工对邻近既有车站结构变形的影响,采用MIDAS GTS NX建立新建车站和邻近既有车站的三维有限元模型,并将施工过程引起的地面变形模拟值与实测值进行比较。
    研究结论:(1)既有车站结构在竖直方向上产生下沉变形,在水平方向上产生向新建车站一侧变形,导洞以及扣拱开挖阶段是结构变形累积的主要阶段,数值计算结果与现场实测值符合较好;(2)施工过程中,既有车站轨道不平顺与既有车站结构变形基本呈现线性协调关系;(3)基于变位分配控制原理,确定了该工程的结构变形分步控制指标;(4)本文研究结论对后续类似实际工程的施工有一定的指导意义。
  • 白力维, 汪涛, 李朝阳, 张毅, 杨正, 冯一尘
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 90-97.
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    研究目的:在AI技术加速推动城市规划变革的背景下,信息孤岛逐渐消解,跨领域理论融合成为研究热点。本研究聚焦公共交通导向型开发(Transit-Oriented Development, TOD)的应用适配性问题,指出TOD在概念界定、方法创新、评估标准、成果转化及研究视角等方面仍存在不足。为应对这些挑战,本文提出TOD-X理论框架,通过整合TOD核心理论与衍生模型,并结合AI技术,优化其应用适配性,探索城市可持续发展的新路径。
    研究结论:(1)TOD-X框架具有以下优势:通过模块化设计增强理论与实践的适配性;整合多方需求,扩展研究视角与政策支持;借助AI技术强化数据处理与资源配置能力;针对不同场域特性提供智能化、差异化决策支持;(2)本文研究可为公交导向型城市的可持续发展提供创新性理论工具与实践范式。
  • 工程材料
  • 王兴国, 柳志炫, 王永贵, 姜茂林, 宋广明, 程朝霞
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 98-103.
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    研究目的:再生混凝土的界面过渡区较薄弱,微孔隙较多,导致力学性能下降,严重危害混凝土结构的安全性和耐久性。为研究纳米SiO2溶液对再生碎石料预浸泡的浓度、混掺钢-聚乙烯醇纤维量等因素对再生混凝土力学性能的影响,拟采用正交试验,设计16组纳米SiO2改性骨料-钢/PVA纤维再生混凝土试块测试各因素对其抗压强度、劈裂抗拉强度的影响规律。
    研究结论:(1)掺入纤维可以改善再生混凝土内部的应力状态,使破坏后的试件仍保持一定的整体性;(2)纳米SiO2溶液可以改善再生混凝土的界面过渡区性能,使混凝土内部更加致密化;(3)钢纤维掺量对混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度影响最大且呈正向影响,PVA纤维掺量对混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度影响较小,而再生粗骨料取代率对混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度具有负向影响;(4)提出的纳米SiO2改性骨料-钢/PVA纤维再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度预测模型,对再生混凝土工程应用有一定参考价值。
  • 何永义, 上官宇文, 刘大刚, 王洋洋, 王志龙, 王明年
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 104-108.
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    研究目的:目前二次衬砌环向施工缝的防水问题,主要采用中埋式止水带防水材料治理,但施工过程中往往会出现止水带扭曲、上浮、位移、倾倒等问题,导致施工质量难以保证。因此,本文采用室内试验手段,对矿山法隧道二次衬砌施工缝水泥基渗透结晶型防水涂料和非渗油型蠕变橡胶防水涂料两种新型防水材料的防水效果进行了研究。
    研究结论:(1)防水涂料的类型和施作方式与水压强度密切相关,需依据水压强度合理选择;(2)灰尘会影响防水涂料与基材的粘结性,有尘情况会明显降低防水性能;(3)凿毛工艺对非渗油型蠕变橡胶防水涂料施工缝的抗渗性能影响较小;(4)研究成果可为矿山法隧道防水技术的发展以及隧道支护结构安全性的控制提供参考。
  • 工程经济与管理
  • 郭婧娟, 张正文, 高振基, 李彬
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 109-115.
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    研究目的:目前,我国铁路工程主要依据定额计价,定额对市场环境、价格波动方面的应变具有一定滞后性。而根据工程和市场实际数据分析得到的造价指标不仅可以提供具有时效性的市场参考价格,数据结构也更适用于造价的信息化管理。本文旨在通过分析铁路工程造价的影响因素,建立铁路工程造价的预测模型,提出一种编制铁路工程造价指标的方法,从而为铁路工程造价市场化管理模式建立和信息化管理水平提升提供理论依据和参考方法。
    研究结论:(1)通过文献研究、调查研究和灰色关联分析,得出影响铁路工程造价的主要工程特征变量;(2)应用弹性网络回归法建立铁路工程造价预测模型,在实例验证中预测误差低于8%,预测拟合优度良好;(3)应用基于弹性网络回归的铁路工程造价预测模型,可以编制不同时期、不同工程特征下的铁路工程造价指标,也可以拓展到基于施工图预算、投标报价等对应的工程造价指标编制中。
  • 张新宁, 陈世羽, 刘娜
    铁道工程学报. 2025, 42(5): 116-121.
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    研究目的:本文基于2018—2022年京津冀铁路相关数据,采用Malmquist指数和DEA模型进行静态和动态分析,以资源是否分配合理及投入产出是否达到均衡作为研究目的,分析京津冀铁路资源投入与产出效率指标的变化情况,并进行投入冗余与产出不足分析,再对数据进行调整以达到最优状态,对于京津冀铁路资源优化和京津冀地区协同发展具有重要的理论和实践研究价值。
    研究结论:(1)基于DEA-BCC模型,从三个角度并引入松弛变量,发现天津铁路在2018年出现旅客周转量与货物周转量不足及北京铁路在2019—2021年铁路运输就业人员冗余的现象;基于Malmquist模型,对其进行动态分析,发现京津冀地区的全要素生产率的下降主要是由规模效率所决定;(2)针对上述问题,提出实现京津冀地区的优势互补和促进京津冀地区的人员流动等两点建议;(3)采用精确数据与实证分析相结合的方法得出的成果,适用于京津冀铁路资源优化配置的应用领域。