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中国车路协同产业研究与发展对策建议

中国公路学报 2023年第3期36卷 225-233页

作者：卢春房马成贤江媛李喆张健中国国家铁路集团有限公司北京100844 中国工程院战略咨询中心北京100088 东南大学交通学院江苏南京211189

当前,中国正以车路协同作为自动驾驶的主要发展路径,相关成果不断更新迭代,车路协同产业得到了快速发展。车路协同系统以“聪明的车”和“智能的路”为核心要素,以两者高效协同为基础支撑,其覆盖面广、产业链条长、跨界融合特征突出。首... 详细信息

当前,中国正以车路协同作为自动驾驶的主要发展路径,相关成果不断更新迭代,车路协同产业得到了快速发展。车路协同系统以“聪明的车”和“智能的路”为核心要素,以两者高效协同为基础支撑,其覆盖面广、产业链条长、跨界融合特征突出。首先,阐述车路协同概况,介绍关键技术、总体架构等。其次,梳理中国车路协同产业发展基础优势。不同于欧美发达国家,中国土地与道路设施的国有优势、新型举国体制下的制度优势、门类齐全的制造业基础优势以及全球最大自动驾驶的潜在市场优势,使车路协同成为中国智慧交通发展的优选之路。然后,从规划设计、法律法规、关键技术、标准规范等方面深入剖析发展中存在的问题。最后,针对性地提出中国车路协同产业发展的对策建议,以期加快车路协同发展、推进智慧交通建设。这对实现“交通强国”发展目标、贯彻落实双碳发展战略、保障国家交通信息安全、推动交通运输跨越式发展具有重要意义。

关键词：交通工程车路协同综述基础优势交通强国

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高速铁路装配式桥墩抗震性能研究

铁道标准设计 2023年第8期67卷 103-111页

作者：张彦玲郭雅轩杨斌罗云峰冯沛石家庄铁道大学土木学院石家庄050043 中国国家铁路集团公司工程管理中心北京100844 河北省建筑材料工业设计研究院有限公司石家庄050050 中国铁路设计集团有限公司天津300308

为研究装配式桥墩在高速铁路桥梁中的适应性,以京雄高铁固霸大桥装配式桥墩为原型,在足尺拟静力试验基础上,采用ANSYS软件进行有限元数值模拟,并与试验数据进行比较;采用验证后的有限元模型对实际装配式成桥墩的抗震性能,以及一座采用... 详细信息

为研究装配式桥墩在高速铁路桥梁中的适应性,以京雄高铁固霸大桥装配式桥墩为原型,在足尺拟静力试验基础上,采用ANSYS软件进行有限元数值模拟,并与试验数据进行比较;采用验证后的有限元模型对实际装配式成桥墩的抗震性能,以及一座采用装配式桥墩的两跨连续梁桥在地震波作用下的时程响应进行分析。研究表明:试验装配墩与实际成桥装配墩的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化特征、耗能能力及残余变形均基本一致,且均与现浇墩差别不大,说明套筒连接未对桥墩的滞回性能和恢复力特征值产生明显影响;考虑桩-土效应后,装配墩的滞回环面积减小,初期刚度和滞回耗能分别下降36%和23.5%;采用装配墩的连续梁桥相同模态下的自振频率比采用现浇墩时略小,但最多只相差2.7%,而桩-土效应则使自振频率下降多达19%;在实际地震波作用下,装配墩连续梁桥与采用现浇墩时的墩顶最大位移、顺桥向墩底弯矩和剪力均接近,但桩-土效应使顺桥向墩顶最大位移增加9.4%,顺桥向墩底弯矩和剪力分别减小41%和40.9%。研究结果表明,采用装配式桥墩的高速铁路桥梁与现浇墩桥梁的抗震性能相比未明显下降。

关键词：高速铁路铁路桥梁装配式桥墩抗震性能桩-土效应

超大型地下结构系统地震响应高性能弹塑性流固耦合分析

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土木工程学报 2024年第6期57卷 190-199页

作者：余嘉轲王荣鑫王睿张建民孙俊岭王永成清华大学北京100084 中国铁路设计集团有限公司天津300142

随着城市地下空间开发进行加快,地下结构的抗震安全问题日益受到重视。为了研究饱和土层,尤其是可液化场地中超大型地下结构的地震响应,必须解决高性能计算、弹塑性本构模型、流固耦合等关键问题。该文基于高性能数值仿真平台GEOSX,开... 详细信息

随着城市地下空间开发进行加快,地下结构的抗震安全问题日益受到重视。为了研究饱和土层,尤其是可液化场地中超大型地下结构的地震响应,必须解决高性能计算、弹塑性本构模型、流固耦合等关键问题。该文基于高性能数值仿真平台GEOSX,开发一套高性能弹塑性流固耦合分析方法。以北京城市副中心站综合交通枢纽为例,采用砂土液化大变形模型进行动力弹塑性流固耦合分析,计算规模超千万自由度。计算结果表明,所开发的分析方法具有较高的并行计算效率,可以实现可液化场地地下结构系统的大规模高效弹塑性流固耦合模拟。对于这一主要处于饱和砂土地层中的超大型地下结构系统,在基本地震作用下,饱和砂土层的最大超静孔压比达到约0.5,产生较为明显的弱化;结构地震层间位移角和内力均满足规范要求,由于存在开洞等断面变化,结构响应三维效应明显;由于与地下结构相连的地上结构相对较小,地上结构对地下结构地震响应影响有限。

关键词：地下结构可液化场地动力分析高性能计算流固耦合弹塑性模型

基于BIM+GIS的高铁动车运用所设备设施运维管理平台

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铁路技术创新 2022年第1期 7-13页

作者：赵峰中国铁路设计集团有限公司机械动力与环境工程设计研究院天津300308

为响应铁路数字化、网络化、智能化转型发展趋势,基于BIM+GIS技术开展高铁动车运用所设备设施运维管理平台研究。搭建平台整体架构和功能框架,构建动车运用所BIM+GIS数字孪生场景,开展平台数字孪生虚拟展示、运营监控、设备中心、报警... 详细信息

为响应铁路数字化、网络化、智能化转型发展趋势,基于BIM+GIS技术开展高铁动车运用所设备设施运维管理平台研究。搭建平台整体架构和功能框架,构建动车运用所BIM+GIS数字孪生场景,开展平台数字孪生虚拟展示、运营监控、设备中心、报警管理、资产管理、维保管理、智能分析以及移动端具体功能设计。研究成果可实现动车运用所设备设施运维信息的集成和共享,以及设备设施全生命周期安全监测管理,为铁路各级管理部门提供更加集成化、智能化的决策信息,从而提高高铁动车运用所运维管理水平,应用前景广阔。

关键词：高速铁路动车运用所 BIM+GIS 设备设施运维管理

基于拓扑优化理论的悬索桥双吊杆索夹优化设计

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铁道科学与工程学报 2022年第7期19卷 1945-1953页

作者：刘卧唐冕宋旭明胡省阳中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中国铁路设计集团有限公司天津300142

索夹是连接悬索桥主缆和吊索普遍采用的关键构件,该部位的设计目前主要取决于相应的力学标准和设计者的经验,此方法存在明显的局限性,故进行索夹空间具体形式的研究十分必要。以长沙市三汊矶湘江大桥为工程背景,取索夹耳板及过渡部位作... 详细信息

索夹是连接悬索桥主缆和吊索普遍采用的关键构件,该部位的设计目前主要取决于相应的力学标准和设计者的经验,此方法存在明显的局限性,故进行索夹空间具体形式的研究十分必要。以长沙市三汊矶湘江大桥为工程背景,取索夹耳板及过渡部位作为主要研究对象,建立不同倾角的双吊杆索夹有限元实体模型,分析索夹基本结构的力学性能。基于变密度法连续体拓扑优化理论,在静力分析的基础上对索夹基本结构进行优化设计。根据拓扑优化结果分析,优化后索夹结构模型图与基本结构应力云图具有明显相似性,可参照基本结构静力分析中应力等值线进行新型索夹的概念设计。综合考虑优化后索夹结构侧边线倾角的变化规律和索夹设计区域相对索夹中心的偏移幅度,调整索夹吊孔位置使吊索合力尽可能的通过索夹中心。拓扑优化中索夹设计区域的偏移距离与吊索力的偏移距离存在显著的线性函数关系,经过线性回归分析,得到优化后索夹形状的简化拟合公式,在满足索夹抗滑及结构受力均匀的前提下使材料用量最经济。研究结果表明:在满足结构应力安全储备的前提下,优化后索夹结构的耳板相较于基本结构减重约50%~60%,相较于原工程背景结构减重约20%。索夹拓扑优化实现了结构轻质、高强和经济的设计目标,为同类索夹设计提供了一种新的可行方案。

关键词：索夹拓扑优化悬索桥倾角

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大跨度混凝土拱壳声屏障结构设计研究

建筑结构 2023年第12期53卷 49-54页

作者：程卫红张高明刘枫党辉中国建筑科学研究院有限公司北京100013 中国铁路设计集团有限公司天津300142 国家建筑工程技术研究中心北京100013

北京朝阳站至五环路段(里程DK14+400~DK15+050)封闭式声屏障垂直轨线方向的结构跨度约40m,采用大跨度混凝土拱壳结构形式。结构拱形由斜线+圆弧+抛物线组成,满足建筑限高和景观要求;在拱顶抛物线段设置预应力平衡拉索,以平衡高位局部拱... 详细信息

北京朝阳站至五环路段(里程DK14+400~DK15+050)封闭式声屏障垂直轨线方向的结构跨度约40m,采用大跨度混凝土拱壳结构形式。结构拱形由斜线+圆弧+抛物线组成,满足建筑限高和景观要求;在拱顶抛物线段设置预应力平衡拉索,以平衡高位局部拱结构的推力,显著改善主拱结构和拱脚基础的受力状态。主拱之间的混凝土薄壳采用预制装配式壳板,通过优化SP预应力空心板和主拱结构的连接节点构造,提升主体结构施工效率的同时保证结构连接的可靠性。设计过程中,充分考虑施工组织方案,按照多个施工阶段进行包络设计;主拱结构各阶段的变形验算均满足规范要求,进行了拱结构的整体稳定性分析。主拱基础采用设反倾角的重力式混凝土条形基础形式,基础设计过程中充分考虑各种不利设计工况,充分保证基础设计的安全性。

关键词：北京朝阳站封闭式声屏障大跨度混凝土拱壳预应力平衡拉索预制装配式壳板施工分析

基于构件复用与边折叠的BIM模型几何轻量化方法

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铁道标准设计 2023年第6期67卷 60-65页

作者：范登科张恒张丽中国铁路设计集团有限公司天津300308 城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程研究中心天津300308

针对BIM模型几何复杂、与GIS融合时构件结构难以准确恢复等问题,提出一种基于构件复用与边折叠的BIM模型几何轻量化方法。首先,对IFC格式的构件装配关系进行解析,确定各构件的参考模型和空间变换矩阵;然后,利用边折叠简化算法对模型面... 详细信息

针对BIM模型几何复杂、与GIS融合时构件结构难以准确恢复等问题,提出一种基于构件复用与边折叠的BIM模型几何轻量化方法。首先,对IFC格式的构件装配关系进行解析,确定各构件的参考模型和空间变换矩阵;然后,利用边折叠简化算法对模型面片顶点进行二次误差测度,在保证质量的前提下对参考模型进行几何简化;最后,将构件实例的相对空间方位信息转换为3D GIS平台的绝对位置姿态信息,实现BIM模型在3D GIS场景中的构件级重装配。通过实验对比分析,验证了本文方法可将模型的几何轻量化比率提高1.9倍,并确保3D GIS平台中BIM模型各构件之间的拓扑联接关系得到完整恢复。本文方法能够为基于BIM与GIS的精细化建设管理提供一套可靠的数据交换方案。

关键词：构件复用边折叠简化算法几何轻量化构件级重装配 BIM与GIS融合

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基于粒子概率神经网络算法的钢轨波磨识别

浙江大学学报:工学版 2023年第9期57卷 1766-1774页

作者：汤雪扬蔡小培王伟华常文浩王启好北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国铁路设计集团有限公司天津300308

针对地铁钢轨波磨问题,采用粒子群优化算法对概率神经网络进行优化,提出粒子概率神经网络(PPNN)算法.使用PPNN算法在一定数值范围内对概率神经网络的平滑因子进行随机初始化,为了保证算法的全局搜索能力和计算效率,选用凹函数递减惯性... 详细信息

针对地铁钢轨波磨问题,采用粒子群优化算法对概率神经网络进行优化,提出粒子概率神经网络(PPNN)算法.使用PPNN算法在一定数值范围内对概率神经网络的平滑因子进行随机初始化,为了保证算法的全局搜索能力和计算效率,选用凹函数递减惯性权值实现平滑因子的更新迭代,得出分类准确率最高的平滑因子最优解.为了说明PPNN算法的有效性,对钢轨粗糙度以及车内噪声进行现场测试,提取与钢轨波磨相关的车内噪声特征,分析该算法的种群规模和进化次数对波磨识别准确率的影响,对比不同智能分类算法的识别效果.结果表明:与地铁钢轨波磨相关的车内噪声特征为315、400、500、630、800、1000 Hz中心频率处的A计权声压级;相比于决策树、高斯朴素贝叶斯、支持向量机、K近邻等主流智能分类算法,PPNN算法具有显著的优势,其波磨识别准确率达到98.582%.

关键词：地铁钢轨波浪形磨耗车内噪声概率神经网络粒子群优化算法

严寒地区高速铁路全断面沥青混凝土防水封闭结构温度效应研究

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铁道建筑 2018年第10期58卷 63-68页

作者：李泰灃蔡德钩闫宏业包黎明张新冈吕宋中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁路经济规划研究院有限公司北京100038 中国铁路总公司工程设计鉴定中心北京100844 中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081 北京交通大学土木建筑工程学院北京100080

我国接近1/3国土面积属于严寒地区。高速铁路路基采用水泥基材料进行局部防水封闭,存在大量结构缝,部分严寒区段防水失效引发冻害。沥青混凝土防水封闭结构具有全断面封闭防水性能,在高平顺性标准和60年使用寿命条件下,沥青混凝土封闭... 详细信息

我国接近1/3国土面积属于严寒地区。高速铁路路基采用水泥基材料进行局部防水封闭,存在大量结构缝,部分严寒区段防水失效引发冻害。沥青混凝土防水封闭结构具有全断面封闭防水性能,在高平顺性标准和60年使用寿命条件下,沥青混凝土封闭层在高速铁路结构体系中的工作状态复杂,其长期服役风险评估尚待研究。本文通过原位足尺模型试验和仿真分析,研究周期性温度效应作用下基床-沥青混凝土封闭层-无砟轨道结构体系受力变形的时空分布特征及演变规律。研究结果表明:温度效应是造成底座板结构缝处沥青混凝土层受迫拉伸的主要原因;在沥青混凝土表面底座板结构缝两侧铺设复合土工膜可有效改善沥青混凝土防水封闭结构的受力状态,显著降低其拉伸应变;当复合土工膜铺设范围为结构缝两侧各1. 2 m时,应变约减小60%。

关键词：高速铁路温度效应试验研究沥青混凝土板间应变