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  • 工程经济与管理
    谷玉荣, 曹馨语, 常远, 赵莉琴, 雷书华
    铁道工程学报. 2025, 42(9): 105-112.
    摘要 (1367) PDF全文 (104)   可视化   收藏
    研究目的:高铁的平稳运行对服务我国构建新发展格局和推动经济高质量发展至关重要。为应对我国高铁债务扩张与效益提升滞缓的挑战,本研究构建“节流-开源-可持续”分析框架,采用作业成本法精细核算成本构成,通过盈亏平衡与敏感性分析识别盈利关键影响要素,并基于“能源-经济-环境”(3E)理论量化评估高铁综合效益优势。
    研究结论:(1)我国高铁运营的平均成本为0.372元/(人·km),其中资本成本占主导(46.15%),运输成本(36.16%)次之;(2)保本运营与收支平衡两种情景下的列车日开行密度分别为25列/日和84列/日;(3)敏感性分析表明,上座率提升对降低盈亏平衡点影响最显著,线路造价次之;(4)我国高铁运营效益的提升路径主要包括实施全生命周期精细化成本管控、多措并举拓展收入来源及充分发挥高铁绿色低碳的比较优势;(5)本研究成果可为高铁投融资与运营管理提供决策参考,助力我国高铁可持续发展。
  • 长大干线: 勘测设计
    周福军, 孟祥连, 张文忠, 李俊青, 王栋, 陈兴强, 张坤, 柴伦炜
    铁道工程学报. 2025, 42(10): 1-6.
    摘要 (1270) PDF全文 (101)   可视化   收藏
    研究目的:勘察是各类基础设施工程项目规划设计、建设运维的前提和基础,随着我国铁路工程等基础设施的不断完善和城市化进程的持续发展,以及“一带一路”国际合作倡议的深入推进,工程勘察面临的环境挑战越发艰险、传统勘察手段实施困难,工程建设领域的市场竞争更加激烈,对勘察成果和质量提出更高的要求,迫切需要结合云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术,提升勘察技术水平,实现勘察技术的数智化转型与智能化升级。
    研究结论:(1)智能勘察是铁路工程领域综合勘察技术发展的3.0全面提升阶段;(2)本文围绕勘察“信息标准、数据成果、装备手段、作业流程、应用服务”五条主线,系统构建了铁路工程智能勘察的技术体系内涵和整体解决方案;(3)分享了勘察信息化标准、遥感解译成果标准化成图、地质图件快速成图、机载多源遥感装备、孔内多参数测试装备、智能遥感解译、岩心岩性智能识别、三维地质快速建模、地质信息服务与地质大模型等研究成果;(4)分析了铁路智能勘察的后续发展方向,即标准体系构建、勘察装备革新、专业应用升级、协同服务提升、综合人才培养等;(5)本研究成果可为智能化勘察技术科研攻关提供借鉴,为全行业、各单位共同推进勘察数智化转型、智能化升级提供指导和参考。
  • 长大干线: 工程地质与路基
    黄生根, 徐锐, 黄启坤, 李梓俊, 胡波
    铁道工程学报. 2025, 42(9): 1-7.
    摘要 (1158) PDF全文 (121)   可视化   收藏
    研究目的:目前对超深圆形地连墙的研究成果较少,对其变形特性的研究滞后于工程实践。本文结合棋盘洲长江公路大桥南锚锭超深圆形基坑工程,通过建立平面极坐标方程推导水平位移公式;利用FLAC3D软件建立不均匀地层条件的三维模型,对圆形地连墙的力学特性和变形规律进行对比分析。
    研究结论:(1)基岩对地连墙嵌固作用明显;地连墙深层水平位移在同一深度区域差异性较小;(2)环向应力的变化规律与深层水平位移变化相似,环向应力最大值位置与深层水平位移最大值点相近,环向应力横向分布较为均匀,最大值点横向变化规律近似余弦函数;(3)本研究成果可为超深圆形地连墙整体力学特性和变形规律的分析提供借鉴,并可为实际工程应用提供参考。
  • 长大干线: 隧道工程
    许广春
    铁道工程学报. 2025, 42(12): 59-64.
    研究目的:围岩等级划分是隧道勘察设计中不可或缺的关键环节,是选择隧道施工方法和围岩加固措施的重要依据。传统围岩等级划分大多依据岩性开展,存在较大误差。大地电磁测深技术有着测深广、精度高的特性,能够获取较深范围的电阻率等值线分布,为深埋隧道围岩等级识别提供了新的技术途径。然而,其解译过程通常依赖于专业人员经验,难以直接用于围岩等级准确判别。为此,本文综合考虑岩性、风化程度、裂隙发育及地下水富集程度等因素,基于大模型分析技术,构建大地电磁测深电阻率与围岩等级之间的对应关系。
    研究结论:本文选取67条隧道、共514 304 m长度大地电磁测深数据,构建了围岩等级与大地电磁测深电阻率、岩性、含水量的隧道围岩等级智能判别模型,建立了围岩等级定量化判识方式,并得到如下结论:(1)所提方法充分发挥了大地电磁勘探技术在深部地质结构探测中的优势,显著提升了围岩等级划分的准确性;(2)基于大量现场实测数据,结合数据驱动的智能分析方法,所构建的智能判别模型准确率达96.54%,明显优于传统判别方法;(3)研究成果对于优化隧道施工方案与降低工程成本具有重要应用价值。
  • 城市轨道工程
    那艳玲, 郝家旺, 孙超, 江崇旭, 方书凡, 刘博文
    铁道工程学报. 2025, 42(10): 101-106.
    研究目的:实现城市地铁建设中的精细化碳排放测算,有助于城市轨道交通行业“双碳”战略目标的落实。通过聚焦天津地铁7号线21座车站,采用主成分分析(PCA)-系统聚类(HC)组合算法,从11个工程属性变量中综合提取出三个主成分,系统将车站划分为四种类型。基于生命周期评价(LCA)方法,揭示各类型车站在建材生产、运输和施工建设阶段的碳排放规律。
    研究结论:(1)C型车站在建材生产中的混凝土和钢材碳排放接近,均为主要来源,混凝土在运输阶段的碳排放量最为突出,A型车站的钢材碳排放量在运输阶段内显著高于混凝土和水泥;(2)在施工建设阶段内,A型和C型车站的焊接机械碳排放最高,另外两种车站“土石方筑路”和“焊接机械”的碳排放贡献基本相同;(3)本研究不同于传统方法对多个车站的整体测算模式,通过突破传统粗放式的碳核算模式,构建了基于车站差异化类型的精细化碳排放测算方法,可为地铁车站的精确降碳思路提供一定参考价值。
  • 长大干线: 勘测设计
    吴东亮
    铁道工程学报. 2025, 42(12): 7-11.
    研究目的:裂缝的定位及宽度特征是评估钢筋混凝土结构安全状态的重要参数。为此,以某装配式地铁车站的地下连续墙-腰梁-支撑节点试验为依托,通过采用光频域反射计(optical frequency domain reflectometer,OFDR)分布式光纤技术监测裂缝位置与钢筋应变,并结合现有裂缝宽度计算方法,创新提出了基于OFDR分布式光纤技术的钢筋混凝土构件裂缝宽度计算方法。
    研究结论:(1)基于OFDR分布式光纤技术测得的钢筋应变准确测试出了钢筋混凝土的开裂位置,并在量值上略大于规范计算值和应变片测试值,显示出了良好的测试性能;(2)采用OFDR分布式光纤技术测得的钢筋应变而计算得到的裂缝宽度与实测裂缝宽度在量值上存在一定差异,但测得的变化规律基本一致;(3)提出了基于OFDR分布式光纤技术的混凝土结构裂缝宽度计算方法,其与规范推荐公式比较,仅引入了一个综合修正系数c,并给出了c的推荐值为0.73;(4)本文研究可为混凝土的裂缝定位及其宽度计算提供参考。
  • 长大干线: 线路与轨道
    杨文茂, 林红松, 徐浩
    铁道工程学报. 2025, 42(12): 30-35.
    研究目的:孟加拉帕德玛大桥铁路连接线为客车设计时速120 km、货车设计时速80 km的客货共线铁路,其控制性工程帕德玛公铁两用大桥,主桥为联长900 m连续钢桁梁桥,该桥桥墩最大沉降量理论值达 80 mm,远超我国现行规范限值要求。桥墩沉降所引起的轨道垂向变形降低了线路平顺性,对车辆运行稳定性产生不利影响,亟须量化评估不同沉降工况下的轨道平顺度及车辆动力特性,以确保行车安全。
    研究结论:(1)钢桁梁主桥联内单墩沉降量达80 mm时,轨道前后高低最大值为0.685 mm,远小于规范限值,线路平顺性状态良好;(2)钢桁梁主桥联间桥墩沉降量达80 mm时,轨道前后高低最大值为3.360 mm,仍小于规范限值;(3)为进一步提高线路平顺性保持能力,桥梁采用可调支座,以便在桥墩沉降后对梁端高程进行调整;(4)当客车、货车分别以120 km/h、80 km/h速度通过桥梁沉降区段时,脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、车体振动加速度等动力学指标均满足规范要求;(5)本研究可为长联大跨连续钢桁梁桥桥墩沉降影响评估提供参考和借鉴。
  • 长大干线: 隧道工程
    于清浩
    铁道工程学报. 2025, 42(9): 80-85.
    研究目的:针对极高地应力环境下不同等级大变形隧道施工期动态预警难题,本文以四川某极高地应力软岩隧道为工程背景,开展地应力反演与围岩大变形规律量化研究;研发基于遗传算法的地应力反演程序,为数值模拟提供可靠的地应力边界条件;构建不同大变形等级下围岩与支护结构协同演化曲线,通过对曲线的耦合分析,确定围岩稳定性动态预警阈值;引入位移贡献率权重,实现不同施工阶段各台阶变形贡献值的动态量化。
    研究结论:(1)基于遗传算法开发的地应力智能反演模型,融合了地质构造场与监测数据,实现了极高地应力场95%置信度精准重构;(2)构建了围岩-支护协同演化曲线,揭示了特征曲线交叉演化节点与围岩失稳的临界关联性,提出了稳定性判别预警指标;(3)提出了“大变形等级-施工阶段”双控动态预警体系,形成了“监测-诊断-调控”的全周期决策链,为保障隧道施工安全、制定切实可行的预警策略提供依据;(4)本文研究成果可为极高地应力隧道施工期大变形灾害的分级预警与精准防控提供技术支撑,对类似复杂地质条件隧道工程提供参考。
  • 城市轨道工程
    赵斗, 叶少敏, 刘鹏, 姜博龙, 芦峙廷, 刘卫丰
    铁道工程学报. 2025, 42(12): 95-100.
    研究目的:以某大型地下轨道交通枢纽车站为研究对象,采用传递函数法对高铁及地铁列车运行引起的地下轨道交通枢纽车站结构的振动响应进行预测,并与传统的有限元模型计算结果进行对比分析,以研究传递函数法在大型复杂建筑结构振动预测中的适用性。
    研究结论:(1)传递函数法可以用于列车运行引起的大型复杂建筑结构的振动预测,且具有良好的准确性;(2)相比于传统的有限元法,传递函数法计算效率高,尤其适用于多种车轨工况下大型复杂建筑结构振动响应的计算;(3)对于地下列车振源,地下结构振动响应在轨道的侧面会出现振动放大区,这一现象源于隧道-土体-地下结构系统的振动传递特性;对于高铁和地铁列车而言,其引起的地下结构振动分别在40~60 Hz和50~80 Hz具有较大的量级,这一现象源自高铁和地铁列车-轨道动力相互作用系统的特性;(4)本研究成果可应用于大型地下交通枢纽的振动预测与减振设计,为高铁与地铁沿线建筑结构的振动舒适性评估及低频噪声控制提供一种新的思路。
  • 长大干线: 线路与轨道
    李秋义, 任西冲, 刘杰, 周磊, 牛亚文
    铁道工程学报. 2025, 42(10): 22-27.
    研究目的:双孔限位装配式轨道板因其施工方便、传力路径清晰、稳定性好等特点,在城轨、市域铁路中应用越来越多。为探明市域铁路双孔限位轨道板的受力变形规律,验证轨道结构的承载能力与结构安全性,在试验场地构建非预应力轨道板1∶1实尺试验模型,开展纵、横截面承载能力试验,分析轨道板在静载作用下的力学响应特征。
    研究结论:(1)在设计荷载范围,轨道板位移随着荷载的增大而增大,试验过程未见明显突变,受力变形状态良好;(2)轨道板在纵截面检验荷载29 kN作用下,最大垂向位移0.896 mm,加载至31 kN开始出现裂纹,40 kN荷载下板中心线贯通裂纹最大值0.17 mm,未超过裂纹设计允许限值,纵截面承载能力满足要求;(3)轨道板在横截面检验荷载28 kN作用下,最大垂向位移2.751 mm,最大应变82.205 με,当荷载加载至29 kN时开始出现裂纹,32 kN荷载下裂纹最大宽度0.21 mm,小于设计允许值,横截面承载能力具备充足安全余量; (4)纵、横截面加载过程中下边缘混凝土受压,最大值212.37 με,远小于混凝土极限抗压强度限值,受压区工作状态良好;(5)轨道板限位孔四周混凝土应力随荷载增加非线性增长,应变相较于同截面其他测点增幅不超过10 με,对轨道板整体强度削弱影响有限,轨道结构安全可靠;(6)本研究成果可为双孔限位板式无砟轨道设计与优化提供试验依据。
  • 长大干线: 工程地质与路基
    贾哲强, 张茹, 王栋, 任利, 徐正宣, 谢晶, 王哲威, 肖坤
    铁道工程学报. 2025, 42(12): 18-23.
    研究目的:由于深部岩体复杂结构特征的影响,深埋隧道围岩变形破坏行为具有显著不确定性,传统微裂纹模型往往忽略裂纹之间的相互作用,本文以微裂纹扩展损伤机制为切入点,在传统微裂纹模型基础上引入自洽模型,旨在更准确地描述复杂地质条件下的岩石力学行为。
    研究结论:(1)基于细观损伤力学,充分考虑滑移型裂纹模型的起裂、扩展与相互作用机制,构建了考虑裂纹相互作用的岩石微裂纹损伤本构模型,并与试验数据进行对比验证了模型的可行性;(2)对不同围压、原生微裂纹长度和密度以及断裂韧度影响下的微裂纹模型本构关系进行了系统分析,验证了模型在不同条件下的适用性;(3)本研究成果可为深埋隧道围岩变形破坏的精细化分析与评价提供理论支撑,适用于工程地质勘察领域。
  • 长大干线: 勘测设计
    戴均豪
    铁道工程学报. 2025, 42(12): 1-6.
    研究目的:轨道交通、公路、输油气管道、输电线路等长大线状工程所面临的地质现象具有变化程度剧烈、各向异性显著等特点,导致常规的地质断面设计面临工作繁重、填绘效率低、数据源稀疏、主观性强等问题。为解决上述问题并提升线状工程地质断面设计的效率与精度,研究提出一套线状工程地质断面隐式建模驱动的正向设计方法。
    研究结论:(1)提出了一套基于隐式地质建模的线状工程地质断面正向设计方法;(2)该方法以地质钻孔分层数据、地形数据、地质平面图为数据源,进行数据预处理、隐式地质建模、模型自由剖切以及断面正向设计;(3)在某铁路马富河特大桥工程应用中,模型与断面图有效刻画了桥址区复杂地质体的分布特征;(4)与传统人工地质填绘方法相比,本方法提升设计效率约75%,且能够满足下游专业设计需求;(5)本成果可广泛应用于各类线状工程地质勘察设计领域。
  • 长大干线: 桥梁工程
    魏程峰, 艾宗良, 刘伟, 向律楷, 蔡超, 彭福兵
    铁道工程学报. 2025, 42(12): 46-51.
    研究目的:为调整改善高速铁路飞燕式自平衡拱桥拱脚受力及支座反力差较大的问题,本文以成渝中线高速铁路简阳沱江特大桥(72+320+72)m飞燕式自平衡拱桥为例,基于有限元分析和最优化理论,研究采用“缩短系杆下料长度”的主动控制设计技术。
    研究结论:(1)主动控制技术能够有效改善飞燕式自平衡拱桥的受力状况,运营阶段边拱拱脚混凝土应力降低了62.2%,主拱拱脚钢管应力降低了25.1%,拱座双排支座反力差减小了86.4%,活动侧支座位移减小了54.7%;(2)基于最优化理论,综合考虑结构内力、反力差、支座位移等多个目标量的改善效果,快速确定了系杆下料长度缩短值;(3)主动控制技术通过系杆预留合龙口主动张拉强迫就位的方法实现,最大张拉力约5 800 t;(4)相关研究成果可为高速铁路飞燕式自平衡拱桥主动控制设计技术研究提供借鉴和参考。
  • 长大干线: 通信信号
    傅佳伟, 邹海平, 杨一鸣
    铁道工程学报. 2025, 42(10): 65-70.
    研究目的:本文以深圳15号线、29号线共址叠建同乐双层车辆基地为研究对象,针对两线采用不同信号制式的情况,研究同乐双层车辆基地联络线关键信号方案。从技术可行性、工程实施性、后期运营的便利性出发,提出适合同乐双层车辆基地联络线“降级转线作业模式”,在此基础上研究联络线的室外信号设备布置方案、联锁接口电路方案、车辆基地列车自动监控系统(Automatic Train Supervision,ATS)建设方案。
    研究结论:(1)鉴于TACS和传统CBTC互联互通目前尚未有成熟的解决方案,推荐初期15、29号线在同乐车辆基地采用降级转线作业模式,远期15、29号线信号系统可结合大修改造背景进行互联互通建设;(2)本文提出的室外信号设备平面布置、联锁接口电路方案能够实现敌对进路照查、区段状态复示、道岔状态采集等联络线关键控制功能,满足联络线安全作业需求;(3)为保证工程顺利实施,建设初期推荐15、29号线工程采用独立建设车辆基地ATS方案;(4)本研究成果可为不同信号制式下双层车辆基地工程实施提供参考。
  • 信息化技术
    朱铁栓
    铁道工程学报. 2025, 42(12): 90-94.
    研究目的:针对复杂环境下 GNSS 变形监测中存在的选星困难与定位不稳的问题,本文提出了基于验后残差自适应选星的单北斗监测方法。该方法构建了多系统双差载波滤波流程,涵盖周跳检测、钟跳改正、状态估计及模糊度固定等环节,并引入验后残差检核机制剔除低质量观测,减弱粗差干扰。通过遍历共视卫星组合计算残差,动态选取最优组合输出三维固定解。试测验证该方法在强电磁干扰、多路径及低信噪比下具备显著优势。
    研究结论:(1)构建了多系统双差载波滤波算法流程,实现了包括周跳检测、钟跳检验与改正、状态参数估计及模糊度固定在内的全流程高精度解算;(2)基于验后残差对低质量卫星观测数据进行检验与剔除,有效减小含粗差观测值对解算稳定性的影响;(3)本研究基于验后残差的自适应选星模式能够在强电磁干扰等恶劣监测环境中显著提升定位结果的稳定性和可靠性,可为类似条件下的GNSS变形监测提供有益参考。
  • 长大干线: 电气化工程
    刘若飞
    铁道工程学报. 2025, 42(12): 71-76.
    研究目的:受限于未设置综合地线且不具备上、下行钢轨横向连接的条件,高土壤电阻率地区部分单线电气化铁路面临钢轨电位过高问题:一是大功率机车牵引电流显著偏大;二是受高土壤电阻率影响,钢轨对地泄漏电阻高。两者共同作用导致钢轨电位较其他线路偏高,严重时会威胁人员及设备安全,干扰铁路正常运输秩序,因此必须采取针对性措施降低钢轨电位。
    研究结论:(1)目前暂无相关规范及标准对单线电气化铁路的钢轨电位限值作出明确规定;受限于单线铁路的特点,在当前情况下完全按照高铁验收规范执行值得商榷;(2)针对单线电气化铁路的钢轨电位降低措施,实践证明,采用增设接地极与埋设贯通地线的组合方案具有良好效果;(3)在整治钢轨电位过高问题时,建议综合考虑线路条件、负荷大小、土壤电阻率等实际因素进行系统仿真计算,选取经济、高效的工程措施,避免投资浪费;(4)本研究成果可为高土壤电阻率地区单线电气化铁路的钢轨电位治理提供参考。
  • 长大干线: 电气化工程
    罗健, 吴孟臻, 古晓东, 何常红, 张琦, 韩凌青, 刘继冬
    铁道工程学报. 2025, 42(12): 77-83.
    研究目的:在高速列车通过时,无备用的接触网附加导线会受到复杂列车风载荷的影响而产生大幅振动,进而诱发附加导线断丝断股事故,对高铁的安全稳定运行带来重大安全隐患。亟需对接触网附加导线的列车风致振动进行系统研究,并提出列车抗风能力提升方案。
    研究结论:(1)雨棚车站场景下保护线的列车风致振动幅值显著高于其他场景,断丝断股风险突出,正馈线因距列车较远,振动幅值明显降低;(2)当保护线在列车风载荷作用下的垂向位移幅值达到250 mm的极端工况下,端部最大应力超过外层硬铝线的抗拉强度,会直接导致硬铝线断裂;(3)本文以减小保护线在列车风致振动过程中的端部最大应力为目标,以保护线在全服役温度范围内关于最大拉断力的安全系数大于2.5为约束条件,对保护线的张力设置和线夹类型进行了联合优化,优化后保护线端部最大应力显著下降,安全可靠性提升;(4)本研究成果适用于电气化铁路接触网专业领域。
  • 长大干线: 隧道工程
    薛亚东, 李雨轩, 罗炜, 王化武, 郭永发, 汪加轩
    铁道工程学报. 2025, 42(9): 66-72.
    研究目的:随着隧道工程逐步向大埋深、长距离方向发展,全断面隧道掘进机TBM因自动化程度高、环境扰动小、施工高效等优点受到广泛应用。然而,由于TBM在硬岩地层中的掘进参数调整依赖于司机经验,掘进性能与地质环境难以匹配,缺乏有效的破岩提升策略,易导致掘进效率较低、刀具荷载超限、工程超期等问题。为此,本研究改进CSM模型提出一种SCSM模型用于掘进参数与地质环境之间的关系表达,根据设备推力、扭矩、出渣量极限性能约束对掘进参数优化问题可行域分区,采用多模式求解最优控制参数。
    研究结论:(1)以引松工程的现场掘进数据为基础,通过线性拟合得到临界推力经验公式,依托引汉济渭工程考虑临界推力以及FPI,建立破岩模式分区模型,针对所构建的分区可行域,根据TBM性能极限定义极硬岩,提出适用于极硬岩的磨岩模式以及片岩、混合模式的优化策略;(2)以引汉济渭岭南工程K29+169.2~K33+613.1标段为例,应用本文研究成果,优化后的掘进能耗降低了5.6%,施工进度提升显著;(3)研究结果表明基于多模式掘进参数优化策略可充分挖掘中低强度下掘进机的性能,对于极硬岩情况可兼顾工期与能耗进行多目标优化。
  • 长大干线:工程地质与路基
    曹风旭, 叶朝良, 孙铁成, 吴振戌, 孙浩, 李欣晔
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 1-7.
    研究目的:海积软土具有三高两低等不良工程特性,其与水泥搅拌桩土界面剪切特性对桩体荷载传递机理至关重要。为研究海积软土与深层水泥搅拌桩(DCM)界面剪切力学行为,本文采用改进直剪试验设备,考虑不同桩土界面法向应力、含水率和静置时间因素,分析了海积软土-DCM桩土界面剪切演化规律,并提出了用于描述海积软土-DCM桩土界面剪切力学特性的变刚度理想弹塑性模型。
    研究结论:(1)桩土界面剪应力与剪切位移关系呈初始、过渡和稳定三个阶段变化,符合双曲线关系; (2)随着含水率的增加,桩土界面峰值剪应力迅速减小,而峰值剪切位移呈增长趋势变化;(3)随着法向应力和静置时间的增长,界面峰值剪应力增大;其中,静置时间3~14 d内增幅明显,14~28 d后增量转而减缓;界面峰值剪切位移呈减小趋势;(4)含水率和静置时间对桩土界面黏聚力和内摩擦角有显著影响,界面黏聚力和内摩擦角均随含水率的增大而减小,变化范围在8.8~1.1 kPa、3.7°~1.1°,而随静置时间的增加而增大,变化范围在1.6~5.5 kPa、2.3°~3.2°,均呈幂指函数关系变化,静置时间3~14 d内抗剪强度参数增长显著;(5)基于试验结果,得到了不同含水率海积软土在不同法向应力下的界面剪切刚度计算公式;(6)本研究结果可为海积软土地层DCM桩的设计与施工提供借鉴或参考。
  • 长大干线: 工程地质与路基
    万鹏
    铁道工程学报. 2025, 42(12): 12-17.
    研究目的:为探究上软下硬地层条件下基坑分级开挖存在的破坏模式类型,针对杭州市典型上软下硬二元地质特征,以富阳某大型基坑项目为背景,通过数值模拟对基坑分级开挖潜在破坏模式进行研究,重点分析内坑宽深比、软硬土层模量比、地连墙插入比等参数对基坑开挖破坏模式的影响。
    研究结论:(1)基坑潜在破坏模式受多种参数影响,可能会产生外墙踢脚破坏、外墙土体隆起破坏、外墙支护结构断裂破坏和内墙踢脚破坏四种基本模式;(2)随着内坑宽深比的增大,基坑破坏从外墙滑动破坏转变成外墙的剪切破坏,此时支护结构中部承受较大主动土压力,基坑稳定性由外墙刚度控制;(3)软硬土层刚度比对基坑潜在破坏面发展及稳定性大小影响不大,硬土层的存在会使开挖过程中基坑支护结构最大侧向位移点发生改变,最大变形发生在0.8倍开挖深度附近;(4)外地连墙或其邻近内墙进入强度刚度较大的土层后需关注其在浅部软土层变形过大导致的断裂破坏;(5)本研究成果可为类似上软下硬地层条件下超大超深基坑工程的设计与施工提供一定的参考。
  • 长大干线: 隧道工程
    周航, 赵晓彦, 冯涛, 张敏, 陈仕阔, 袁东
    铁道工程学报. 2025, 42(12): 65-70.
    研究目的:雅鲁藏布江缝合带深埋隧道位于青藏高原腹地,该区域地质构造背景复杂、构造活动强烈,导致工程区初始地应力状态显著偏高。硬岩岩爆是影响隧道施工及运营安全的核心风险源。本文通过钻孔实测地应力和初始地应力场反演分析,研究分析雅鲁藏布江缝合带深埋长大隧道的高地应力特征,并开展隧道岩爆风险评估。
    研究结论:(1)雅鲁藏布江缝合带深埋隧道面临显著的地应力挑战,隧道轴线最大水平主应力SH、竖向主应力Sv的量值范围依次为3.3~43.6 MPa和0.6~48.4 MPa,全线共计7 000 m(占比60.3%)处于高至极高地应力区段,高应力环境是诱发岩爆灾害的关键动力因素;(2)研究区隧道由水平构造应力和自重应力共同控制,呈现显著埋深效应,当隧道埋深小于1 300 m时,以水平构造应力为主;当隧道埋深超过1 300 m时,竖向主应力渐趋主导地位;(3)研究区隧道地层多为Ⅱ、Ⅲ级硬质脆性围岩,岩体完整性系数多在0.60~0.85之间,结合基于岩石弹性变形能指数Wet和岩石强度脆性系数B(Rc/Rt)的岩爆倾向性试验结果,闪长岩和片麻岩具有中等岩爆倾向的储能和释能条件;(4)基于隧道岩爆双指标评价法,研究区隧道全长11 600 m,潜在岩爆孕灾区段全长8 500 m,占总长的73.3%,其中强烈岩爆风险段2 000 m,占岩爆风险段的23.5%;(5)研究区高地应力特征极为显著,局部地应力大小与方向变化频繁,应力时效特征明显,二次应力调整历时较长;此外,隧道工程区闪长岩与片麻岩中结构面发育,导致DK17+750~DK18+250、DK19+000~DK21+000段可能发生超长时滞型岩爆;(6)本文研究成果可为类似深埋长大隧道选线、岩爆风险评估和防控提供参考。
  • 长大干线: 线路与轨道
    王伟华, 韦臻, 申祎喆
    铁道工程学报. 2025, 42(12): 36-40.
    研究目的:钢轨波磨作为轨道交通领域普遍存在的病害,不仅会引发列车振动噪声,还会加速扣件系统疲劳损伤、出现弹条断裂从而威胁行车安全。为探究地铁快线扣件刚度对钢轨不均匀磨耗频域响应的影响,本文建立嵌入钢轨USFD磨损的三维车辆-轨道耦合动力学模型,分析不同扣件刚度和谐波不平顺激励频率下垂向轮轨力以及钢轨不均匀磨耗的频域响应。
    研究结论:(1)垂向轮轨力与钢轨磨耗深度在200~1 000 Hz谐波激励下均呈波动上升趋势,并于转向架轮对间钢轨局部二阶(350~420 Hz)、三阶(650~710 Hz)共振频率处出现峰值;(2)随着扣件刚度的增大,这两处峰值的特征频率向高频移动,且对应的钢轨不均匀磨耗深度先增大后减小;(3)当扣件刚度在10~25 kN/mm范围内时,会产生较深的钢轨不均匀磨耗深度;(4)本研究结论可为扣件刚度设计、运营维护提供借鉴与参考。
  • 长大干线:线路与轨道
    房建, 邓远星, 邱海浪, 涂祥国, 雷晓燕, 练松良
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 26-30.
    研究目的:由于社会交通运输需求的不断增加,提速线路在我国交通运输中仍发挥着不可或缺的作用。列车运行速度的提高将加剧轮轨之间的相互作用力与冲击作用,造成车轮和轨道损坏,影响轨道的平顺性进而危害列车运行的平稳与安全性。为研究提速线路在不同实测轨道不平顺激励作用下轨道结构的振动响应规律,本文基于京广线某区段轨道不平顺现场实测数据,通过对实测数据进行剔除趋势项、消除异常值、滤波以及平稳性判断等预处理,利用最小二乘法原理拟合轨道不平顺功率谱,提出提速线路轨道不平顺拟合公式;其次基于提速线路轨道结构特点,建立提速线路车辆-轨道耦合系统动力有限元模型,验证了模型的有效性,从时域角度探究了不同波长范围下轨道不平顺对车辆-轨道耦合系统振动的影响。
    研究结论:(1)分别利用Welch法和最大熵法计算提速线路轨道不平顺功率谱并对比分析两种方法的差异,其中最大熵法可有效解决分辨率和数据长度限制的问题;(2)随着波长范围的增大,轨道不平顺对轨道结构的振动响应总体趋势减小,1~30 m波长轨道不平顺对轨道结构的振动响应影响显著;(3)轨道不平顺激励的范围越大,对轮轨力的影响越大,轨道不平顺波长越大,对轮轨力的影响越明显;(4)本研究可为提速线路轨道养护维修、结构优化及行车安全管控提供理论依据与技术参考。
  • 工程经济与管理
    耿文瑞, 陈艳春
    铁道工程学报. 2025, 42(9): 113-119.
    研究目的:目前,基于造价信息与数据的全过程造价控制体系研究相对罕见,对工程投资目标非线性预测与控制的研究有待深入。本文针对大型建筑企业建设项目难以避免的投资超支问题,以某大型建筑企业房建项目为例,综合集成余弦相似度算法、误差反向传播网络(简称BP神经网络)、显著性理论、挣值法和PDCA循环,以实现对大型建筑企业建设项目投资的有效控制。
    研究结论:(1)从工程建设单位视角出发,充分发挥大型建筑企业建设经历丰富、历史案例充足的优势,建立大型建筑企业已完工程案例数据库,可为后续研究提供基础;(2)采用余弦相似度算法、BP神经网络和显著性理论,从总投资目标,分部分项工程与措施项目投资目标,人工费、材料费与施工机具使用费投资目标三个层面构建建设项目投资目标三级预测模型,可提高投资目标预测准确性;(3)运用挣值法和PDCA循环管理理念,对显著性子目工程投资目标进行动态分析与优化提升,并建立投资偏差分级预警体系,可实现有效的建设项目投资控制;(4)本研究可为大型建筑企业建设项目投资控制提供参考。
  • 长大干线: 工程地质与路基
    周勇
    铁道工程学报. 2025, 42(12): 24-29.
    研究目的:受列车长期动载作用和复杂服役环境影响,部分线路无砟轨道路基出现超出扣件系统可调范围的不均匀沉降,严重影响列车安全运行。本文通过数值模拟和正交试验,开展高聚物注浆抬升关键控制参数和施工工艺参数研究,对比分析注浆抬升前后轨道结构动态特性,为后续工程实践提供理论指导。
    研究结论:(1)在保证轨道结构正常使用功能下,综合考虑高聚物注浆施工效率和抬升精度,单次最大抬升量可取10~15 mm,最佳抬升孔间距为5.2 m,单个天窗点内可进行多次循环抬升;(2)采用较大的注浆压力7~9 MPa和较短的起发时间5~8 s,同时在注浆抬升前、中、后期适时调整注停节奏,可实现以最小施工成本达到最佳抬升效果;(3)高聚物注浆抬升后,形成的胶结层与轨道-路基体系能很好地匹配,轨道结构各层位动态特性指标变化不大,且均远小于规范限值;(4)本研究结果可进一步完善运营高铁运维技术体系,对保障高铁安全运营具有重大意义。
  • 城市轨道工程
    王春森, 藏晓东, 康启扬, 刘竞元
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 102-106.
    研究目的:在都市圈融合发展与粤港澳大湾区基础设施互联互通战略背景下,东莞作为串联广州、深圳的核心节点城市,轨道交通发展滞后于区域经济发展需求,存在城市轨道网络密度不足、枢纽能级偏低、多式联运衔接不畅等突出问题,与国内同类城市差距显著。本研究借鉴国内外轨道交通发展经验,聚焦东莞轨道交通发展瓶颈,系统梳理发展现状与核心问题,提出针对性优化对策,以期破解发展困境,支撑东莞轨道交通高质量、可持续发展。
    研究结论:(1)东莞轨道交通已形成多层次网络架构,与湾区城市互联性提升,但仍处于“骨架初成、功能待优”阶段,核心短板为枢纽能级不足、城轨建设滞后;(2)优化枢纽布局是关键,需引入广深第二高铁、建设中心城区主枢纽,实现向枢纽城市转型;(3)构建“两纵两横”城际骨架,推进城市轨道交通3号线一期建设,实现轨道网络化运营,改善客流不足现状;(4)通过TOD规划法定化、建立收益反哺机制等举措,破解资金筹措与项目推进难题,促进轨道交通与土地利用协同发展;(5)本研究结果可为湾区同类节点城市提供实践范例参考和借鉴。
  • 长大干线:工程地质与路基
    石坤鹏, 王树仁, 廖立坚, 苏伟, 刘先峰
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 8-13.
    研究目的:为探究地下水位变动对高铁采空区地基稳定性的影响效应,以太焦高铁穿越店上煤矿采空区为工程背景,开展室内物理模型试验研究。选取几何相似比1∶100,设置地下水位距地表15 m、25 m、35 m、45 m四种工况,分析高铁往复动荷载作用下,采空区地基的动应力、加速度及位移等动力学响应特征,揭示不同水位条件下地基土体累积变形的演化规律。
    研究结论:(1)随着地下水位抬升,采空区地基动应力和加速度随之增大,采空区地基的动力学响应存在放大效应;(2)地下水位变化会造成采空区上覆岩土体结构密实化,致使采空区地基发生累积变形;(3)有效振速法评价表明地下水位抬升会导致采空区地基的动力稳定性降低,存在累积变形超限的风险;(4)本研究结果对穿越采空区场地高铁安全运维有借鉴和指导意义。
  • 长大干线:隧道工程
    闻毓民, 彭鑫, 钟浩, 童建军, 于丽, 赵思光, 王明年
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 50-55.
    研究目的:为解决传统围岩分级主要依赖人工判识所带来的主观性强、效率低等问题,实现从掌子面图像与施工阶段随钻参数中有效提取围岩分级相关特征,本文提出一种融合随钻参数与掌子面图像的钻爆法隧道围岩智能分级方法,并进一步开展特征重要性评价,以揭示不同特征对围岩分级结果的贡献程度。
    研究结论:(1)构建完整的随钻参数-图像多源地质信息采集-预处理-对齐流程;(2)提出104维图像及随钻参数融合特征体系并设计轻量残差分级模型,在预测样本上取得了91.11%的整体准确率;(3)引入随机森林-极端梯度提升-轻量梯度提升机的三模型联合特征重要性评价,分析不同特征对围岩分级任务的重要性程度;(4)本研究成果可为钻爆法隧道施工中的实时围岩等级判定、支护优化提供可靠的数据支撑。
  • 工程经济与管理
    牛衍亮, 黄亚冰, 汪钏, 王灿
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 114-118.
    研究目的:随着全球高铁建设加速推进和经济环境不断变化,国际高铁EPC(Engineering, Procurement and Construction,设计-采购-施工)项目面临供应链风险管理情景复杂且缺乏适配策略库的挑战。基于此,本文采用LDA(Latent Dirichlet Allocation,潜在狄利克雷分布)主题模型识别管理策略,结合动态能力理论构建策略框架,并通过fsQCA(Fuzzy-set Qualitative Comparative Analysis,模糊定性比较分析)方法,分析不同情景下的策略组合效应。
    研究结论:(1)通过LDA分析识别出五种策略:动态感知、数字驱动、标准化、协同计划和资源重构,结合这五种策略与动态能力理论,构建了“风险感知-快速响应-持续适应”闭环风险管理策略框架;(2)通过fsQCA分析发现:供应链风险内强外弱时重点实施“协同计划+资源重构”策略组合,内弱外强时重点实施“动态感知+数字驱动+标准化”策略组合,内外均强时全面实施五种策略组合;(3)本研究可为国际高铁EPC项目总承包商开展供应链风险管理、保障项目安全稳定运行提供实践指引。
  • 长大干线:线路与轨道
    闫斌, 侯本光, 张鹏飞, 张颖
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 14-19.
    研究目的:在复杂的现场环境中,铁路扣件系统的紧固扭矩值往往呈现出显著的随机性特征,扭矩的随机性会使扣件纵向阻力随机分布。为探明扣件紧固扭矩随机性对梁轨系统地震响应的影响,以WJ-8型扣件为例,结合既有试验数据假设扣件紧固扭矩分布为正态分布X~N(μ,σ2),推导考虑扭矩随机性的扣件纵向阻力公式,建立7×32 m简支梁桥与轨道相互作用模型,探究扭矩随机性对梁轨系统地震响应的影响规律。
    研究结论:(1)不同地震波作用下梁轨系统地震响应的变化幅度存在差异,但均随扣件紧固扭矩标准差σ的增加而增加;(2)钢轨应力、钢轨位移和梁轨相对位移对扣件紧固扭矩随机性更为敏感,最大变化幅度分别为8.2%、6.6%和8.7%;(3)主梁位移、墩顶位移和桥墩内力受扣件紧固扭矩随机性的影响相对较小,最大变化幅度分别为2.0%、1.9%和2.0%;(4)在进行桥上无砟轨道抗震设计时,考虑扣件紧固扭矩随机性的影响,可将钢轨应力、钢轨位移和梁轨相对位移取1.1的安全系数;(5)本研究成果可为桥上无砟轨道结构的抗震设计、安全运营和状态维护提供参考和借鉴。
  • 工程材料
    程海根, 陈伦杰, 邹鹏, 龚汉隆, 郑尚敏
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 107-113.
    研究目的:腐蚀疲劳严重危害在役钢桥服役安全,发展免涂装耐候钢桥已成为极具增长潜力的方向。为研究耐候高韧高强钢Q420qENH及其焊接接头在腐蚀环境下的疲劳性能,对两种常用焊接方式的焊接接头及未焊接母材试件开展腐蚀及腐蚀后的疲劳性能相关试验,并对腐蚀后疲劳性能试验数据进行S-N曲线拟合及分析。
    研究结论:(1)Q420qENH耐候钢实际使用过程中的焊接影响不可小视,依照公路免涂装耐候钢桥梁设计时,建议耐候钢对接接头不打磨焊缝余高的疲劳强度采用100疲劳细节类型,母材试件采用125疲劳细节类型;依照铁路免涂装耐候钢桥梁设计时,建议耐候钢对接接头的疲劳容许应力幅类别降为Ⅶ类,母材试件降为Ⅲ疲劳细节类型;(2)当采用十字焊接方式时,不建议采用从外向内的焊接顺序;(3)Q420qENH构件在承受高应力水平区域建议进行定期维护或使用前做局部涂装处理;(4)本研究结果可为海洋大气环境免涂装耐候钢桥梁的理论研究及疲劳性能设计等提供数据支撑和技术参考。
  • 长大干线:通信信号
    王浩然, 郑理华, 唐汇东, 赵阳, 冯军
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 79-83.
    研究目的:作为我国普速铁路CTCS-0级列控系统的核心设备,LKJ长期以来对于保障普速铁路行车安全和提高运输效率发挥了重要作用。但是,由于设计之初的铁路线路状况,人工介入操作偏多,已不能适应我国铁路进一步发展。本文针对LKJ在进出站过程中侧线股道号、支线号、开车对标的人工操作问题,提出一种基于STP的普速铁路CTCS-0级列控系统进出站功能优化方案。
    研究结论:(1)研究基于北斗卫星导航、LKJ运行信息和联锁信息的多源信息融合的机车定位技术确保对机车位置的精确跟踪;(2)利用STP既有的联锁数据安全接口和数传电台,使用安全协议进行车地数据交互实现实时联锁信息上车;(3)研究利用STP站场联锁信息自动生成LKJ控制信息以取代进出站过程相关人工操作,并提供一体化解决方案;(4)方案维持LKJ硬件不动,STP只做简单升级,并延用STP管理规范,可以减少成本,方便后期维护管理,为普速铁路列控系统的改造提供一定参考。
  • 长大干线:线路与轨道
    余路, 张鹏飞, 邓诏辉, 唐强强
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 20-25.
    研究目的:持续高温环境下,无砟轨道内部易形成显著温度梯度,诱发轨道板翘曲与层间离缝,进而削弱其承载能力与服役寿命。为揭示CRTSⅢ型无砟轨道在持续高温下的温度分布特征,依托华东地区某轨道基地,构建了CRTSⅢ型无砟轨道温度场监测系统,实时监测无砟轨道温度场数据。基于监测结果,深入分析了持续高温环境下无砟轨道的温度场时空演化规律,并建立了CRTSⅢ型无砟轨道板温度场预估模型。
    研究结论:(1)持续高温环境下,无砟轨道结构温度场呈以日为周期的循环变化,其中钢轨日温差最大,而轨道板、自密实混凝土层和底座板的日温差依次递减;(2)轨道板存在正、负温度梯度的日周期性变化,且温度变化沿竖向有明显的滞后性;轨道板中、板底的温度梯度最大正负值比值介于3.08~3.38,负温度梯度持续时间为正温度梯度的1.27~1.38倍;(3)受太阳辐射的影响,结构横向温度分布呈非对称性,轨道板、自密实混凝土层位横向温差较小,而底座板最大横向温差达8.3 ℃;(4)基于监测数据与统计回归分析,建立了CRTSⅢ型无砟轨道温度场预估模型,验证效果良好;(5)本研究成果可为高温地区无砟轨道结构设计与运维提供理论依据。
  • 长大干线:通信信号
    徐效宁, 于潇, 姜璐, 王文涛
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 74-78.
    研究目的:CTCS-2级列控系统已在我国高速铁路成功运用多年,积累了丰富的技术和运营经验,成为海外铁路信号系统的一个重要选择。但是,海外铁路有的线路与我国高速铁路设计规范存在一定的差异,导致CTCS-2级列控系统不能很好地满足运营需求。本文列举某些海外铁路与我国高速铁路的一些差异,分析CTCS-2级列控系统面临的问题和其他系统的处理方式,结合CTCS-2级列控系统的特点,提出CTCS-2级列控系统在海外铁路的适应性方案。
    研究结论:(1)应答器报文增加对信号机防护内方所有侧向进路的最低限速描述,可解决车站存在12号以下道岔带来的安全和效率问题;(2)应答器报文增加靠标困难股道的标识,车载设备根据标识实现开口速度监控,可解决到发线停车靠标困难的问题;(3)车站有源应答器组备份设置,车载设备的人机界面单元(DMI)和应答器传输单元(BTM)双套配置,可进一步提高CTCS-2级列控系统的可用性;(4)本研究成果可为国内CTCS-2级列控系统的运用和我国高速铁路走出去提供一定借鉴。
  • 长大干线:桥梁工程
    盛能军, 汪正兴, 王朝, 杨林
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 43-49.
    研究目的:屈曲约束支撑是一种性能优越的拉压型金属阻尼器,但目前在大跨度桥梁领域中的运用还较少。本文针对桥梁大吨位屈曲约束支撑,设计制作缩尺模型,通过有限元分析与模型试验对比的方法,分析屈曲约束支撑核心构件材质、约束构件填充材料、约束构件钢筒的约束刚度、核心构件与约束构件之间的约束间隙、核心构件核心段施焊成型工艺等参数,研究桥梁屈曲约束支撑关键结构参数取值。
    研究结论:(1)屈曲约束支撑核心构件材质应优选耗能能力及塑性变形能力更强的LY225材质;(2)约束构件填充材料宜选择UHPC,以提高约束构件的填充密实度与耐久性;(3)约束构件钢筒壁厚仅需满足焊接构造要求,即可满足约束刚度要求;(4)约束间隙宜取为1 mm,使屈曲约束支撑具备良好的拉压均匀性;(5)核心构件核心段宜采用间断点焊的成型工艺,以取得更优的疲劳性能;(6)本研究成果可应用于联塔桥梁结构及大型墩柱等领域的屈曲约束支撑之中。
  • 长大干线: 工程地质与路基
    姚洪锡, 孙红林, 林志果, 徐杨青, 马淑霞
    铁道工程学报. 2025, 42(10): 7-15.
    研究目的:大面积采空区是控制铁路工程选线设计方案的重要因素之一。目前铁路工程采空区安全距离计算时对保护等级为特级的铁路采用边界角,其他保护等级铁路采用移动角,但部分等级铁路采用移动角计算的结果难以满足线路对变形的控制要求。本文从移动角包含的曲率、倾斜、水平变形三个临界变形值与铁路变形控制要求差异出发,定义曲率、倾斜两个临界变形值中最外侧点至采空区边界的连线与水平线在矿柱一侧的夹角作为曲倾角,并基于采空区移动盆地概率积分法基本理论,综合采用理论分析、程序开发、数理统计及实例验证等方法,系统分析曲倾角与临界岩移角的关系,研究提出不同铁路等级、不同岩层条件下临界岩移角的取值范围。
    研究结论:(1)临界岩移角与曲倾角呈显著的线性相关性,移动角与曲倾角大小较为接近且移动角不大于曲倾角,可将曲倾角为中间桥梁建立移动角与临界岩移角之间的换算关系,结合不同等级铁路变形控制要求对临界岩移角进行计算;(2)采空区覆岩类型为坚硬岩、较硬岩、较软岩~极软岩时,临界岩移角比移动角分别小约7°、4°、3°;(3)经多个采空区实测资料验证,提出的临界岩移角取值范围与实测资料较为吻合,可为铁路工程大面积采空区选线安全距离计算提供参考。
  • 长大干线:电气化工程
    许建国, 韩建民, 郑浩楠
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 84-89.
    研究目的:精确计算高速铁路接触网全补偿弹性链形悬挂吊弦长度是高质量建设接触网工程、保障高速运营弓网受流性能的核心技术之一。针对仿真或非线性方法计算接触网吊弦长度存在迭代计算繁琐、收敛依赖初始值等问题,本文构建基于悬索结构分析精确单元方法的吊弦长度计算模型,实现吊弦长度一次性精确求解。
    研究结论:(1)研究整合荷载与约束条件,引入承力索密度修正函数补偿线性化误差,构建多项式位移分布模式的吊弦系统离散模型,推导线性化节点单元关系,建立全补偿直链吊弦长度通用计算模型;(2)与欧洲标准中工作弹链跨参考模型计算对比,本文方法与标准值完全一致,绝对误差、相对误差均为0;与欧洲标准中弹性链形锚段关节实测线路数据对比,本文方法最大相对误差分别为工作弹链跨0.102%、过渡“弹链+简链”跨0.060%,验证了本文方法的准确性、工程适配性;(3)本文方法考虑了承力索非线性特性对吊弦长度的影响,适配大跨距、复杂荷载等工程场景,可直接与接触网数字化设计平台兼容,为高速铁路接触网工程智能建造与安全运维提供技术支持。
  • 长大干线:隧道工程
    蒋望涛, 刘赫, 黄阜, 凌同华, 钟晓林, 王建望
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 67-73.
    研究目的:季冻区隧道围岩冻融损伤劣化是渐进变化过程,冻融-加载耦合条件下围岩变形机理复杂,而现有理论模型鲜有能准确模拟岩石渐进冻融变形全过程。基于此,以榆树川隧道为例,开展冻融作用下隧道围岩单轴压缩试验,探究经历600次冻融循环后花岗岩的损伤劣化特性,建立考虑冻融-加载耦合作用下岩石变形全过程的力学本构模型,并结合试验数据对模型进行验证、对比和讨论。
    研究结论:(1)经历600次冻融循环后,隧道围岩的线弹性模量退化率达67.413%,且初始压密阶段逐渐凸显;(2)所建立的力学本构模型与试验曲线间吻合程度高,误差相对系数均大于0.95,模拟精度优于既有理论模型,且该模型能适用于其他类型的冻融岩石,具有较好的普遍适用性; (3)本研究成果对季冻区隧道施工、设计和运营维修等具有重要的理论指导意义。
  • 长大干线:隧道工程
    冯欢欢, 洪开荣, 王树英, 毛红梅, 陈桥, 聂红宾, 郑响凑, 冯志耀, 刘辉
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 56-66.
    研究目的:随着我国城市地下空间开发与交通网络建设的快速发展,超大直径(≥14 m)土压平衡盾构的应用空间不断拓展。与小直径盾构相比,超大直径盾构掌子面稳定性控制难度显著增加,已成为制约安全高效掘进的关键技术瓶颈之一。本文旨在系统梳理超大直径土压盾构隧道掌子面稳定性领域的研究现状,归纳现有理论方法与技术手段的适用性及局限性,剖析影响稳定性的多因素耦合机制与潜在风险源,总结当前主要控制措施的特点与不足,进而为揭示超大直径盾构掌子面失稳机理、优化施工控制策略、推动智能化与精细化发展提供理论参考与技术支撑。
    研究结论:(1)在破坏机理研究方面,形成了以极限分析、极限平衡和筒仓理论为代表的传统理论方法,以及有限元、有限差分和离散元等数值模拟技术,并结合基于主动卸载和动态掘进过程的模型试验方法,揭示了掌子面失稳的基本规律,但现有方法在刻画土体非均质性、动态施工过程及多场耦合作用方面仍存在明显局限;(2)在影响因素方面,土体物理力学参数与结构特征、地下水作用、施工参数以及盾构直径与埋深等因素对掌子面稳定性存在多重耦合影响,其中直径增大显著改变了应力传递路径与支护压力分布模式,对稳定控制提出了更高要求;(3)在风险分析方面,软土、砂土及复合地层等不良地质条件,以及土仓压力失衡、推进速度与刀盘转速不匹配、地下水活动、同步注浆缺陷和监测不到位等施工与管理因素,是诱发掌子面失稳灾害的主要风险源;(4)在控制措施方面,以土仓压力智能调控、渣土改良技术和地层加固技术为代表的稳定性控制方法已取得显著成效,渣土改良智能化、掘进参数协同联动及智能监测闭环控制正成为未来技术发展的重要方向;(5)本研究成果可为超大直径土压平衡盾构隧道的掌子面稳定性分析与控制提供理论支撑,并为相关工程的设计、施工与风险管控提供技术参考。
  • 长大干线:电气化工程
    张万起, 杨少兵, 吴命利
    铁道工程学报. 2026, 43(5): 90-96.
    研究目的:包含牵引供电系统在内的传统电力系统潮流算法需要依赖高性能计算设备才能满足在线状态评估,而高效潮流算法可在列车负荷强随机情况下及时评估供电能力,为行车组织自主优化提供技术支撑。本文针对牵引供电系统提出一种适用于多时间尺度的分层级快速潮流算法,可支持多CPU核心并行计算,提高硬件利用效率。根据牵引变压器接线原理提出两侧供电臂的解耦方法,将大型矩阵整体求解转换为小型矩阵的迭代求解;然后,针对传统追赶法在特殊情况下适应性差的问题,提出具体改进思路,在前述基础上提出全线潮流计算的模块化组织方案,增强系统在线评估的灵活性与快速性;最后,采用MATLAB仿真模型和传统算法对所提算法进行对比验证。
    研究结论:(1)所提算法在保证精确性和收敛性的同时,可以有效实现系统的在线状态评估;(2)相较于传统求解算法,所提算法求解效率更加显著,当分析时间窗为60 s时,计算效率可提升37.73%;(3)所提算法可为电气化铁路在线评估和分析提供理论基础。