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2016年 33卷 7期
刊出日期:2016-07-15
路网研究
城市轨道工程
节能环保
地质与路基
线路与轨道
桥梁工程
隧道工程
通信信号
枢纽、站场与房建
路网研究
1
京津冀一体化的河北铁路网规划方案研究
Hot!
段晓晨,崔晶娜,付建烁,孙有才
摘要:研究目的:京津冀协同发展要求交通先行,铁路作为一种重要的交通方式,其发展规划必须受到重视。 本文在分析当前河北省铁路规划现状的基础上,为满足京津冀一体化发展对交通的需求,指出河北省进行铁 路交通规划模式研究的必要性。研究结论:(1)运用全域分层联合和模糊评价的方法,建立一体化大交通规划模式,即“全域布局、分层设 置、先干后支、由粗到细、模糊评价、层次优化”(2)基于提出的铁路网规划模式,提出了以“两环四纵四横”为 骨架的河北省铁路大交通规划方案;(3)运用模糊评价法评价了河北铁路大交通规划方案的合理性和有效 性;(4)本研究成果可为区域铁路规划提供一定的参考。
2016 Vol. 33 (7): 1-6 [
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地质与路基
7
非饱和黏性地基土一维压缩特性试验研究
李晓宁,巫锡勇,冯君,朱宝龙
摘要:研究目的:非饱和黏性土的压缩特性是路基工程、基础工程、地下工程以及边坡工程设计计算的重要参 数。为研究基质吸力对非饱和土一维压缩特性的影响,本文以合肥地区非饱和黏性地基土为研究对象,进行 基质吸力为常数、净竖向应力逐级增大的一维压缩试验。研究结论:(1)一维压缩变形下,不同基质吸力的e -lgp曲线均可以看作以净竖向应力300 kPa为分界点 的两条直线段;(2)压缩指数随基质吸力的变化关系符合Barcelona模型;压缩指数和切线压缩系数随基质吸 力的增大呈指数衰减的变化规律;(3)为反映吸力对土体一维压缩变形的贡献,提出吸力切线压缩系数的概 念,得到吸力切线压缩系数与净竖向应力之间呈现指数关系;(4)该成果可为研究黏性地基土的非饱和工程 特性 参 考。
2016 Vol. 33 (7): 7-10 [
摘要
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线路与轨道
11
盾构下穿施工对高速铁路轨道结构的影响研究
Hot!
蔡小培,蔡向辉,谭诗宇,彭华,郭亮武
摘要:研究目的:城市轨道交通盾构下穿高速铁路施工时,土体的扰动会导致上部既有线路结构产生轨道不平 顺,对高速列车的安全运营产生非常不利的影响。本文考虑盾构隧道下穿施工、高速铁路结构间的相互作用 关系,建立轨道-路基-土体有限元模型,分析盾构开挖过程中高速铁路轨道变形特征,并基于所建立的动力 学模型探讨盾构下穿施工对列车运行的影响规律。研究结论:(1)轨道变形会随着盾构下穿施工不断增大,在开挖完毕后逐步趋于稳定,轨道垂向变形明显 大于横向变形;(2)盾构开挖面位于线路中心线正下方时,轨道沉降变形速率、两股钢轨沉降差和钢轨横向位 移最大,通过中心线后其值会逐渐减小;(3)轨道变形随盾构隧道埋深的增大而减小,随盾构隧道半径的增大 而增大,基本呈线性关系;(4)列车通过盾构下穿影响区域时,对轮轨力及安全性指标影响显著,随列车速度 的增加而增大;(5)盾构开挖面位于线路中心线正下方时,轮轨垂向力和轮重减载率的变化较为明显;(6)本 研究成果对盾构下穿既有铁路工程的评估和风险控制具有一定的指导意义。
2016 Vol. 33 (7): 11-17 [
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18
隧道弹性支承块式无砟轨道水沟偏移影响分析
任娟娟,李潇,赵华卫,倪跃峰,陈利杰
摘要:研究目的:弹性支承块式无砟轨道由于其良好的减振降噪效果,在隧道和城市轨道交通中得到广泛应 用。隧道内为方便排水,一般在线路中心线的仰拱处设排水沟。因施工误差等因素,客货共线隧道内的弹性 支承块式无砟轨道的水沟中线与线路中线可能存在较大的偏移,特定条件下偏移会导致盖板破坏及道床板 底部分脱空,影响行车安全。本文通过分析水沟偏移对钢轨位移及盖板应力等静力特性的影响,以及道床板 脱空对车体加速度、轮重减载率及轨道结构动态响应等动力特性的影响,提出脱空控制指标,为隧道内弹性支 承块式无砟轨道道床板底脱空的养护维修提供理论依据。研究结论:(1)水沟偏移对弹性支承块式轨道结构静力特性的影响有限,当支承块悬空25 cm时,盖板最 大应力仅为0.25 MPa;(2)道床板板端脱空长度未超过0.55 m时,脱空对车体加速度、轮轨力以及轮重减载 率基本无影响;(3)道床板板端脱空长度超过0.55 m时,车体加速度、轮轨力以及轮重减载率显著增大,可能 会危及行车舒适性和安全性,建议盖板偏移致板底脱空长度控制在0. 55 m以内;(4 )该研究成果可为隧道内 弹性支承块式无砟轨道提供指导 。
2016 Vol. 33 (7): 18-24 [
摘要
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25
一种抑制CRTS瓜型轨道板离缝的门型筋加密方案
Hot!
曾志平,朱坤腾,余志武,吴斌,魏炜,何贤丰
摘要:研究目的:轨道板与自密实混凝土层间的离缝是服役过程中CRTS m型板式无砟轨道结构的典型病害 之一。本文根据CRTS m型板式无砟轨道结构的受力特点,通过建立有限元力学分析模型,提出一种抑制轨 道板与自密实混凝土层离缝的“T”型门型筋加密方案。研究结论:(1)负温度梯度荷载作用是导致板边离缝的主要原因,而列车荷载和正温度梯度荷载耦合作 用是导致板中和轨下离缝的主要原因;(2)无离缝时,门型筋加密后轨道板与自密实混凝土层界面竖向最大 拉应力降低80% ; 3)有离缝时,门型筋加密后离缝处界面竖向拉应力显著降低87% ;(4) “ T”型门型筋加密 方案有利于提高轨道板与自密实混凝土层界面竖向拉裂的安全系数,降低界面离缝的发生概率,减缓离缝区 域的扩展速度,提高服役过程中轨道结构的耐久性;(5)该研究成果对于优化CRTS m型板式无砟轨道的结构 设计具有参考价值。
2016 Vol. 33 (7): 25-29 [
摘要
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桥梁工程
30
悬挂式单轨交通系统桥梁结构的选型设计
杨平1,鲍玉龙2,曾永平1,周帅1,李永乐2,丁嘉杰2
摘要:研究目的:为促进悬挂式单轨交通系统在我国的发展,通过收集国外已运营悬挂式单轨线路的资料,分 析悬挂式单轨交通系统中桥梁结构的轨道梁、桥墩和支撑约束的主要形式,提出一种30 m双线简支梁的悬挂 式单轨桥梁结构形式。研究结论:(1)结合国外已建成悬挂式单轨桥梁结构特点,考虑我国国情,确认轨道梁横截面为大断面, 标准跨度为30 m; (2)悬挂式单轨系统桥墩为T型结构,桥墩设计半径取1.5 m,高度取14 m; (3)对该30 m 双线三跨简支梁悬挂式单轨桥梁结构进行了自振分析,计算表明桥梁结构的横弯基频和竖弯基频分别为 2. 620 Hz和5. 398 Hz ; 3)研究表明,该30 m悬挂式单轨系统桥梁结构适合我国国情且结构安全可靠,为今后 悬挂式单轨系统建设提供了一定的参考。
2016 Vol. 33 (7): 30-35 [
摘要
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隧道工程
36
由新圣哥达隧道思考高黎贡山隧道的修建
张民庆
摘要:研究目的:新圣哥达隧道全长57. 1 km,是目前世界上最长的铁路隧道之一,在其修建过程中,针对复杂 的地质条件,取得了一系列研究成果。高黎贡山隧道是我国正在修建的最长的铁路隧道,全长34. 538 km,地 质条件同样复杂,修建过程中必然也会遇到许多技术难题。因此,通过对新圣哥达隧道技术成果进行梳理、提 练,对高黎贡山隧道地质进行系统分析,以期对高黎贡山隧道的成功修建提供有益指导。研究结论:(1)高黎贡山隧道具有“地层岩性多样、地质构造复杂、隧道水量丰富、地温地热明显、软岩地 应力高”的特征,施工过程中必将遇到富水断层、软岩高地应力大变形、高地温热害等技术难题,需要借鉴新 圣哥达山隧道的施工经验,采取超前支护、注浆加固、制冷通风等一系列技术措施,以确保施工安全;(2)高黎 贡山隧道工期压力巨大,必须加强机械设备配套,加强施工组织管理,以确保按期完成;(3)该研究成果可应 用于类似特长隧道工程的设计与施工中。
2016 Vol. 33 (7): 36-40 [
摘要
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41
旱塘坡隧道口斜坡变形分析及防护措施研究
邱恩喜1,苏谦1,薛元2,刘洋2
摘要:研究目的:旱塘坡隧道出口开挖时,斜坡体地表出现了局部开裂,多条裂缝呈弧形分布于开挖段隧道右 侧(靠山侧)50 m范围内,缝宽0. 1 ~5 cm,最大长度约30 m,可见最大深度约0.45 m。为了确保隧道工程安 全,本文结合现场变形观测数据及现场调绘,对斜坡体和隧道进行不同工况下数值模拟分析,并研究不同防护 措施下斜坡体及隧道变形规律,为隧道开挖防护设计提供科学依据。研究结论:(1)该隧道为断层破碎带内浅埋偏压隧道,斜坡体变形开裂原因主要是隧道开挖初支后,由于 隧道偏压及围岩破碎等因素导致洞身变形延伸至地表;(2)后续隧道施工防护方案推荐采用加强隧道洞身衬 砌支护强度,斜坡坡脚采用回填反压措施,若后续施工过程中隧道变形继续发展,则在隧道左侧增设埋设桩防 护,经专家评审后,采用加强洞身衬砌支护强度和坡脚反压综合防护措施,隧道变形得到有效控制,确保了后 续隧道工程的施工安全;(3)本研究成果可应用于铁路、公路及水电等其他行业隧道工程,可为类似处于断层 破碎带范围内浅埋偏压隧道工程的防护设计提供参考或借鉴。
2016 Vol. 33 (7): 41-45 [
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46
盾构隧道双层衬砌结构受力现场监测试验研究
Hot!
阳军生1,肖小文1,张聪1,邹志林2,张学民1梁奎生3刘洪震3
摘要:研究目的:为探求海底盾构隧道双层衬砌结构的受力特性,本文以台山核电站海底取水盾构隧道为工程 背景,对双层衬砌结构受力进行现场监测,并基于现场测试数据提出一种能准确计算软土地层海底盾构隧道 设计荷载的方法,以期为类似工程提供借鉴。研究结论:(1)监测成果显示,采用的大断面泥水加压平衡盾构及新型衬砌施工法施工快、质量高;(2)取 水盾构隧道二次衬砌主要承受内水压力,隧道围岩压力主要由管片承担,管片衬砌外水土压力受施工及地层 条件影响明显,施工期土压力存在加速、减速和加速趋于稳定三个时段,且加速段最为关键,稳定期土压力整 体呈现上大下小形态,测点压力分布不均匀,水压力与隧道区域渗流分布规律一致,受隧道周边围岩地层影 响,水压力分布又具有一定随机性,二次衬砌混凝土凝固收缩的影响会随时间减弱,受二衬自重影响,双层衬 砌间接触压力在拱顶位置较小,拱脚位置较大;(3)当埋深≤1.7D,垂直土压力=1.31 ╳rh,水平土压力= 1.65 ╳λrh;当埋深1.7D 2. 2D,垂 直土压力=0. 63 ╳rh,水平土压力=0. 61 ╳λrh;(4)本研究结果可为海底盾构隧道双层衬砌设计和施工提供 指导。
2016 Vol. 33 (7): 46-53 [
摘要
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54
高地应力挤压性断层中隧道施工三维仿真
陈志敏1,赵德安2,余云燕1
摘要:研究目的:兰渝铁路木寨岭隧道位于西秦岭中山区,地质条件复杂,其中大战沟斜井穿越U逆断层,为 板岩夹砂岩夹炭质板岩。该位置实测地应力表明,地应力处于极高应力状态且最大水平主应力与斜井基本垂 直,实测横向侧压力系数达到3. 79。由于岩体软弱破碎、地应力高、横向侧压力系数大等原因导致坑道自稳 能力差。本文通过FLAC3D模拟预测隧道施工引起的变形和受力规律,为隧道施工安全通过高地应力挤压性 断层的施工方案确定和现场监测方案制定提供技术支撑。研究结论:(1)横向变形大的原因是横向侧压力系数大、围岩软弱等因素共同作用,其中竖向和横向受载 严重不均匀、支护结构处于极端不利受力条件是主要原因;(2)由于初支与围岩的共同作用,支护结构作用发 挥明显,加固区围岩明显得到加强,原有应力松弛问题得到缓解,因掌子面未采取支护措施,有纵向拉应力区 出现;(3)初始地应力处于高应力状态下,随着变形的发展,支护结构与围岩经过较长时间的相互作用才能使 围岩达到最终稳定,围岩应力处于较高的压应力状态;(4)初支在拱顶承受215. 00 MPa的极大压应力,边墙 出现较大拉应力,总体处于较差的受力状态;(5)该研究成果可为高地应力挤压性断层隧道的施工和变形控 制方案的制定提供参考。
2016 Vol. 33 (7): 54-58 [
摘要
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59
高海拔高岩温低气压对隧道活塞风的影响
Hot!
孙三祥,赵寿,张云霞
摘要:研究目的:青藏铁路是目前海拔最高的高原铁路,其气候特点是低气压缺氧,沿线遍布着大量的温泉、沸 泉。隧道运营期间,高岩温、低气压特殊条件长期存在,其对隧道活塞风的影响亟待研究。研究结论:采用ANSYS/CFX14. 0有限元模拟软件建立三维动网格模型,基于试验数据验证了模型的正 确性。选用标准k - s两方程模型,采用Reynolds时均法,对单列车变速穿过隧道时高岩温壁面热流及高海 拔低气压对隧道活塞风压力系数影响进行了数值模拟分析。结果表明:(1)隧道壁面热流小于30 W/m2时, 对隧道活塞风压力系数的影响非常小,可以忽略;(2)与标准大气压1.0 atm相比,青藏高原高海拔低气压条 件最小值0. 562 5 atm对隧道内活塞风压力系数无影响;(3)该研究结果完善了高海拔高岩温、低气压活塞风 计算理论,可为青藏高原特殊气候条件下活塞风的计算提供依据。
2016 Vol. 33 (7): 59-63 [
摘要
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通信信号
64
不同制式LTE技术的高铁场景适应性比较研究
李栋
摘要:研究目的:目前我国高速铁路在列车速度大于250 ki^h时,尚不能正常提供面向乘客的宽带数据业务, 主要依靠三大运营商对既有公网2G/3G/4G( LTE)网络补强来提供语音和数据业务服务,本文通过搭建半实 物仿真平台,研究在高速铁路移动场景下不同制式LTE技术的适应性,为我国下一步开展铁路宽带无线网络 规划和建设提供理论支持。研究结论:(1)两种制式FDD -LTE和TDD -LTE技术在不同高铁环境下均能提供安全、可靠的车地间 宽带无线通信,FDD - LTE制式相比TDD - LTE制式网络具有更强的高速适应性;(2)两种FDD - LTE和TDD - LTE制式的网络误块率和吞吐量性能与移动速度的变化趋势一致,均是随着速度增大,误块率逐渐增大,吞 吐量逐渐下降;在速度超过300 km/h后,TDD - LTE网络相比FDD - LTE网络性能下降明显;在速度超过 400 ki^h后,两种制式网络性能均有大幅下降;在相同速度条件下,FDD - LTE制式比TDD - LTE制式网络 性能更稳定;(3)两种FDD -LTE和TDD - LTE制式的网络误块率和吞吐量性能与覆盖场强的变化趋势一 致,随覆盖场强增加,误块率会有一定程度的减小,而吞吐量会有一定程度的提高,特别是在移动速度较高时, 提高覆盖场强,性能改善更为明显;(4)本研究成果可以为我国铁路宽带无线网络规划和建设提供依据和参考 。
2016 Vol. 33 (7): 64-70 [
摘要
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71
动车组过分相暂态过程对信号设备电磁影响
苏立轩,张晨
摘要:研究目的:铁路运营中信号设备遭受列车过电分相产生的瞬态电磁干扰造成工作异常时有发生,给行车 安全带来隐患。本文旨在通过理论分析,现场车载、地面信号设备受列车过分相干扰实测,弄清列车过分相干 扰产生机理和干扰途径、方式及影响程度,从而为采取有效措施,降低或消除此类干扰提供技术支撑。研究结论:(1)列车过分相产生的瞬态骚扰通过空间辐射和传导方式传播,最终对信号设施产生瞬态电 磁影响;(2)列车过分相对车载BTM端口造成的瞬态干扰主要是通过BTM天线直接耦合的差模脉冲干扰,其 电平有时大于BTM接收信号电平,信噪比最差时可达-9 dB,从而影响BTM正常工作;(3)列车过分相产生 的瞬态干扰通过牵引回流各途径共同作用耦合到轨旁信号设施中,在单个闭塞区间长度信号电缆感应电动 势瞬时干扰测量值最大可达360 V,远超相关标准中60 V的限值要求,会对人身和设备的安全造成影响; (4)本研究结论可为高速铁路工程信号干扰防护设计提供参考依据。
2016 Vol. 33 (7): 71-77 [
摘要
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枢纽、站场与房建
78
基于溜车安全的驼峰加速坡坡长优化研究
Hot!
魏庆朝1,尹国栋1,来琳2
摘要:研究目的:驼峰设计规范中对于车辆溜放安全多从避免难易行车追钩撞车以及预防车辆高速连挂角度 考虑,较少考虑溜放过程中车辆行车性能所反映的溜车安全问题,且对溜放区纵断面采用先定峰高后定坡段 的设计方式,这不仅禁锢驼峰线形设计的灵活性,也限制溜车效率的提高。本文依托某驼峰溜放区实际线路 条件,通过进行车辆行车性能分析,在保证车辆溜放安全的基础上,以提高溜放效率为前提,对溜放区加速坡 坡长进行优化。研究结论:(1)既有规范中所规定的驼峰加速坡坡长足以保证车辆溜放安全;(2)既有规范中所规定的驼 峰加速坡坡长制约了车辆溜放速度的提高;(3)此研究可为驼峰设计中依据驼峰等级和地形条件增大加速坡 坡长选取范围以及提升驼峰下车辆的溜放效率提供参考。
2016 Vol. 33 (7): 78-82 [
摘要
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83
基于MSPC的铁路站房健康监测系统设计
黄祖光,申兆武,刘军,陈艳春
摘要:研究目的:随着高速铁路的快速发展,新建大跨度铁路站房逐渐增多,铁路站房安全健康监测已经引起 广泛关注,基于多元统计过程控制构建结构健康监测系统已成为研究的热点。研究结论:以石家庄站房监测为例,综合考虑建筑结构特性和环境因素,基于多元统计过程控制方法设计 一个由五部分组成的铁路站房结构健康监测系统。(1)根据工程实践,对监测数据进行建模,并分析其计算 特征;(2)考虑环境因素的不确定性,确定训练数据窗口大小和数据规模,动态计算控制限,有效降低虚假报 警率;(3)构建T2控制图和椭圆控制图,实现监控同期相关的一组变量的需求;(4)设计两层数据存储策略, 符合实时响应的要求;(5)该研究不仅丰富了铁路站房结构健康监测的实践,也可为大型建筑在线监测系统 计 考虑。
2016 Vol. 33 (7): 83-87 [
摘要
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城市轨道工程
88
邻近建筑物条件下西安地铁盾构施工风险评估
Hot!
任建喜1,杨锋1,朱元伟2
摘要:研究目的:在邻近建筑物条件下,地铁采用盾构施工需对其风险进行评估,并确定其主要风险源及次要 风险源。本文以西安地铁3号线某区间盾构隧道为工程背景,采用模糊综合评价法建立邻近建筑物条件下盾 构施工风险评估体系,评估该区间盾构隧道施工风险等级,以期为降低盾构施工风险提供科学依据。研究结论:(1)通过分析,该区间邻近建筑物条件下地铁盾构隧道施工安全的主要影响因素是工程地质、 建筑物基础类型、建筑物与盾构隧道相对位置及盾构施工工艺;(2)采用模糊综合评价法进行评估,得到该区 间邻近建筑物条件下地铁盾构隧道施工风险等级是三级,属于不可控风险,必须采取相应减灾措施,将盾构隧 道施工风险降为一级;(3)该研究结果可为类似地铁工程盾构隧道施工安全提供参考。
2016 Vol. 33 (7): 88-93 [
摘要
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94
暗挖大跨地铁车站临时支撑拆除效应研究
孙克国,龚彦峰,许炜萍,仇文革,周慧超
摘要:研究目的:对于采用复合式衬砌的暗挖大跨地铁车站而言,初期支护的最危险状态是临时支撑拆除而二 次衬砌尚未起作用的环节,如果不能有效应对,将导致塌方等安全事故。如何在保证安全的前提下,合理组织 拆撑施工,对工程进度具有重要影响。鉴于国内外暗挖大跨地铁车站临时支撑拆除效应和影响范围的研究较 少,本文结合实际工程,对此问题进行研究。研究结论:论文采用理论分析、数值计算和现场监测三种手段,利用增量法对临时支撑拆除过程中的围岩 与结构的变形和内力变化规律进行研究,得到如下结论:1)临时支撑拆除在纵向上的影响范围具有极限长 度,结合江西路站实际条件得出临时支撑拆除的影响范围为30 m; (2)单次拆撑长度越长,导致的变形越大,但单次拆撑长度超过30 m后,其增幅缓慢;(3)对不同单次拆撑长度进行三维计算,结合江西路站周边环境 的允许位移值,确定该暗挖车站的单次拆撑长度为6 m; (4)采用破损阶段法对现场采用的单次拆撑长度为 6 m的拆撑方案的安全性进行评判,并与现场施工的监测结果进行对比分析;(5)江西路站的顺利建成,验证 了研究结论的正确性,可为今后大跨隧道临时支撑的拆除设计与施工不断改进及完善提供参考。
2016 Vol. 33 (7): 94-100 [
摘要
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101
兰州市西北片区建设现代有轨电车适应性研究
李强
摘要:研究目的:现代有轨电车因其绿色环保、外观高端时尚而被推崇,但实际应用效果却与高效、承担大客流 的用户预期存在差距,成为其发展的障碍。本文通过对兰州市西北片区交通需求的分析,对该区域建设现代 有轨电车的综合适应性进行研究,以期成为城市综合交通体系设计的典型案例,明确现代有轨电车的应用条 件。研究结论:(1)现代有轨电车适应于中等客流量、区域衔接及各种交通方式之间客流接驳的功能需求;兰州市西北片区人居和商业集中的发展预期以及目前单一的交通方式,迫切需要新的交通解决方案;区域内沿河建设现代有轨电车,具有效率、成本、景观等综合优势,能够充分满足交通需求并发挥其优势。
2016 Vol. 33 (7): 101-105 [
摘要
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节能环保
106
基于灰色聚类法的铁路绿色施工等级评价研究
鲍学英,杨姝,王起才
摘要:研究目的:铁路绿色施工是实现铁路可持续发展的重要措施之一。目前,我国对于建筑工程绿色施工具 有一套比较完整的评价标准,但对于绿色铁路施工的研究尚处于探索阶段。本文以《建筑工程绿色施工评价 标准》为依据,在深人考虑绿色铁路施工特点的基础上,提出一种铁路绿色施工等级的评价方法,实现对铁路 绿色施工等级的评价,为规范我国铁路绿色施工提供技术支撑。研究结论:(1)铁路绿色施工等级评定的主要影响因素是施工管理、环保措施、水保措施、环境污染治理、 节能降耗;(2)铁路绿色施工等级根据其对各项参数的满足程度可以划分为优、良、合格、不合格4个等级; (3)兰州至中川机场城际铁路绿色施工等级评定为“良” ;(4)本研究成果可以为铁路绿色施工等级的评定提 供一定的理论依据,为铁路绿色施工评价标准的制定提供参考。
2016 Vol. 33 (7): 106-107 [
摘要
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