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铁路线站设计用几何计算内核的构建与应用

铁道工程学报 2024年第2期41卷 86-92,99页

作者：许胜博中国铁路设计集团有限公司天津300142

研究目的:传统铁路线站设计软件高度依赖于特定的图形平台,限制了软件的可移植性和独立性,不利于铁路线站设计软件的自主发展。为此,本文通过对线站设计用几何计算内核架构、几何算法及第三方图形平台解耦机制的研究,旨在构建一个独立... 详细信息

研究目的:传统铁路线站设计软件高度依赖于特定的图形平台,限制了软件的可移植性和独立性,不利于铁路线站设计软件的自主发展。为此,本文通过对线站设计用几何计算内核架构、几何算法及第三方图形平台解耦机制的研究,旨在构建一个独立于图形平台的铁路线站设计用几何计算内核,使得线站设计业务逻辑与特定图形平台解绑,使其能够适应不同的操作系统和图形平台,从而提高铁路线站设计软件研发的自主性。研究结论:(1)本文提出的几何计算内核架构可扩展性强,核心算法通用度高,能够满足各类铁路线站设计场景;(2)与第三方图形平台相比,本文提出的几何计算内核在铁路线站线型支持、绘制方法、计算精度、计算效率、跨平台移植方面具有明显优势;(3)通过在实际生产项目上的应用,证明了本文提出的几何计算内核可作为线站设计软件研发的底层内核,同时通过对线型定义层的拓展,几何内核构建方法及相关解耦机制也可为其他线性工程设计软件的自主研发提供借鉴。

关键词：铁路线站设计软件几何计算内核缓和曲线算法图形平台解耦

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阵列式监测传感器研究及算法实现

铁道工程学报 2024年第4期41卷 84-89页

作者：薛骐中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:目前基坑深层水平位移自动化监测和路基隧道等构筑物内部形变自动化监测领域中所用测量传感器普遍使用测斜等轮轴测量设备,存在抗压性较差、监测密度不够详细等问题。本文通过研发具有高强度、高稳定性的阵列式传感器,并针对... 详细信息

研究目的:目前基坑深层水平位移自动化监测和路基隧道等构筑物内部形变自动化监测领域中所用测量传感器普遍使用测斜等轮轴测量设备,存在抗压性较差、监测密度不够详细等问题。本文通过研发具有高强度、高稳定性的阵列式传感器,并针对设备监测过程中发生的旋转误差问题研究多轴实时矫正算法,以实现实时、自动化、高精度监测。研究结论:(1)本文通过软硬件结构设计,将加速度传感芯片、磁力传感芯片和温度传感芯片等高度集成,研发了MEMS三维形变监测仪;(2)本文针对各芯片的输出数据进行解算,开发了各节段位移计算方法;(3)本文利用三轴加速度计和三轴磁力计研发了组合旋转角度计算方法,测试证明了在单节段0.5 m条件下,单节绝对精度优于0.1 mm,系统稳定性优于0.2 mm,航向角绝对精度优于0.5°,航向角稳定性优于0.1°;(4)本文研究可为自动化监测领域提供一种新型设备及自动化监测方法。

关键词：阵列式传感器自动化监测旋转角

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近海工程多道地震高分辨率处理技术应用研究

铁道工程学报 2024年第6期41卷 17-22页

作者：刘振明周学明祁晓雨中国铁路设计集团有限公司天津300251

研究目的:跨海大桥、海底隧道等重大工程建设需要通过多道地震方法查明海域沉积层结构与厚度、断裂分布与活动性特征、基岩起伏与风化层厚度,以及特殊地质体分布范围等。但是在近海海域多道地震施工的条件受到诸多限制,如水深较浅、流... 详细信息

研究目的:跨海大桥、海底隧道等重大工程建设需要通过多道地震方法查明海域沉积层结构与厚度、断裂分布与活动性特征、基岩起伏与风化层厚度,以及特殊地质体分布范围等。但是在近海海域多道地震施工的条件受到诸多限制,如水深较浅、流速大、养殖区和渔业活动密集等,进而导致采集电缆较短且缺乏姿态控制,同时由于采集电缆较短产生覆盖次数少、速度分析困难等问题。最终获得的地震资料品质相对较差,存在信噪比低、多次波发育、电缆姿态不好等问题,需要进行针对性地分析和处理。研究结论:(1)地震数据经过联合噪声压制、多次波组合压制、提高覆盖次数、电缆时差校正等技术处理,显著提高了地震剖面的分辨率和信噪比;(2)处理后的地震剖面自浅至深各主要反射层的产状和构造形态清晰,地质现象清楚;(3)针对数据处理中遇到的噪声类型复杂、多次波压制难度大、速度分析困难等难点和挑战,总结出了一套适用于近海工程的多道地震数据处理技术流程,对后续近海工程高分辨率多道地震探测的数据处理工作具有一定的指导意义。

关键词：近海工程多道地震噪声压制多次波

基于TSI的匈塞铁路塞段站场主要技术标准研究

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铁道工程学报 2024年第6期41卷 98-103页

作者：秦宝来张立阳倪家浩中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:为指导匈塞铁路塞尔维亚段站场工程设计、施工,并便于建成后的运输组织和养护维修,结合项目所在国铁路运输、设备维护及管理需要,基于欧盟铁路互联互通(TSI)条件,对线间距、到发线有效长度、客运设备及车辆设备、站线轨道四方... 详细信息

研究目的:为指导匈塞铁路塞尔维亚段站场工程设计、施工,并便于建成后的运输组织和养护维修,结合项目所在国铁路运输、设备维护及管理需要,基于欧盟铁路互联互通(TSI)条件,对线间距、到发线有效长度、客运设备及车辆设备、站线轨道四方面技术标准展开对比研究。研究结论:(1)车站线间距的规定推荐采用塞尔维亚标准;(2)接发客货列车的到发线有效长度一般为650 m,每隔20~25 km车站到发线有效长度满足750 m;仅接发客车的到发线有效长度:临靠400 m长度站台的到发线,有效长度不小于530 m,临靠220 m长度站台的到发线,有效长度不小于350 m;(3)停靠国际列车的站台长度不少于400 m,仅停靠国内列车的站台长度不少于220 m,侧式站台宽度为4 m,岛式站台宽度为6.66 m,站台高度采用0.55 m;(4)正线和到发线采用60E1型,R260品质钢轨;其余站线轨道采用49E1型,R260品质钢轨;道岔选用UIC道岔系列,根据通过速度选择不同型号;(5)本研究成果对其他欧洲铁路项目站场主要技术标准的选择及国内铁路设计具有借鉴意义。

关键词：匈塞铁路站场技术标准欧盟铁路互联互通

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高速铁路大范围穿越采空区关键技术研究

铁道工程学报 2024年第6期41卷 34-39页

作者：赵斗中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:太焦铁路是第一条穿越大面积采空区的高速铁路,也是迄今为止国内外穿越采空区分布最广、分布最复杂的高速铁路。本文针对太焦铁路采空区特征,开展高速铁路大范围穿越采空区关键技术研究,对于查清采空分布、合理选择线位、确定... 详细信息

研究目的:太焦铁路是第一条穿越大面积采空区的高速铁路,也是迄今为止国内外穿越采空区分布最广、分布最复杂的高速铁路。本文针对太焦铁路采空区特征,开展高速铁路大范围穿越采空区关键技术研究,对于查清采空分布、合理选择线位、确定安全的路桥隧工程措施具有重要意义。研究结论:(1)研究形成多学科、多层次、多方法耦合采空区勘察技术,在宽达37 km的采空区密布带上找出了200 m的安全通路,提出“两咽喉、一通道、六绕避、二治理”地质通廊;(2)研究形成多维空间选线技术,线位绕避采空区密集、时间久远难以查明的古窑等区域,平面无法绕避时,部分区段线路以隧道形式从采空区下方安全深度通过;(3)研究形成隧道下穿采空区技术,通过围岩稳定性和隧道下穿采空区距离研究,提出隧道支护措施以及探测和预报、质量检测方法;(4)研究形成路基整治技术,针对采空区埋深大、沉降要求高的特点,通过缩小注浆孔间距、调整浆液成分、加大注浆压力等措施,保证了整治效果,可为其他同类工程提供借鉴。

关键词：高速铁路采空区关键技术

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变透水边界与起始坡降下软土路基固结模型

铁道工程学报 2024年第6期41卷 40-44,51页

作者：杨强魏征中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:路基沉降问题是引起铁路、公路等基础设施发生工程事故的主要原因。为提高软土地区路基土沉降预测水平,本文考虑土体的非达西渗流效应、土体边界透水能力的变化以及变形非线性特征,建立相应的分段线性化固结模型。其中,起始坡... 详细信息

研究目的:路基沉降问题是引起铁路、公路等基础设施发生工程事故的主要原因。为提高软土地区路基土沉降预测水平,本文考虑土体的非达西渗流效应、土体边界透水能力的变化以及变形非线性特征,建立相应的分段线性化固结模型。其中,起始坡降渗透模型用来反映土体的非达西渗流过程,连续排水边界用来描述土体边界透水性能的变化,e-lg(av0)关系用来表示土体的非线性变形特征。然后,应用一些算例分析探讨边界透水性能变化、土体非线性变形以及非达西效应下土体的固结行为,以期为软土路基工程工后沉降预测提供理论支撑。研究结论:(1)土体的非达西效应越强(即起始坡降值越大),边界透水性能越差(即连续排水界面参数越小),相同时刻下的固结滞后现象越明显;(2)起始坡降值能同时影响固结过程及最终结果;(3)连续排水边界和起始坡降下初始压缩系数对沉降过程的影响比较显著;(4)本文固结模型可模拟深厚软土路基的沉降过程,相关结论可应用于深厚软土的堆载排水加固过程。

关键词：软土路基固结起始坡降连续排水边界

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地铁盾构施工下穿既有明挖隧道模型试验研究

中国铁道科学 2024年第1期45卷 110-121页

作者：刘勇曹毅泽吴薪柳樊浩博周怡晟宋玉香林家桢石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 中国铁路设计集团有限公司城交事业部天津300308 中铁第四勘察设计院集团有限公司浙江分公司浙江杭州310000

为探究盾构下穿施工对既有隧道结构和地层的变形影响规律,以拟建的石家庄市地铁5号线下穿6线隧道为工程背景,基于几何相似比配制地层和结构模型试验材料,并设计试验监测系统。采用直径1 200 mm小型盾构机,试验模拟盾构隧道以不同深度垂... 详细信息

为探究盾构下穿施工对既有隧道结构和地层的变形影响规律,以拟建的石家庄市地铁5号线下穿6线隧道为工程背景,基于几何相似比配制地层和结构模型试验材料,并设计试验监测系统。采用直径1 200 mm小型盾构机,试验模拟盾构隧道以不同深度垂直下穿既有6线隧道的施工过程,并分析下穿过程中既有6线隧道和地层土体的沉降变形规律。结果表明:随着既有隧道底部地层距盾构隧道拱顶距离的增大,地层沉降减小,盾构施工对地层的影响范围约为1.5倍洞径,显著影响区为1倍洞径;随着埋深的增大,盾构施工引起结构下方地层的沉降减小,距盾构隧道拱顶距离分别为1倍洞径和1.5倍洞径时沉降最大差值为31.25%;6线隧道结构与其下方地层产生脱空,盾尾脱出阶段发生的地层沉降占比大于80%。

关键词：地铁盾构施工下穿既有隧道模型试验沉降规律埋深

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铁路信号室内设备运行环境综合监测研究

铁道工程学报 2024年第4期41卷 80-83页

作者：王海忠中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:本文通过对室内信号设备正常运行造成安全威胁的外电入侵、防雷接地劣化失效、地电位反击、故障电弧、电气设备发热等多种风险因素的侵入路径及演变机理的分析,提出优化的处理措施和监测手段,对监测数据进行汇总和大数据分析,... 详细信息

研究目的:本文通过对室内信号设备正常运行造成安全威胁的外电入侵、防雷接地劣化失效、地电位反击、故障电弧、电气设备发热等多种风险因素的侵入路径及演变机理的分析,提出优化的处理措施和监测手段,对监测数据进行汇总和大数据分析,对设备状态和性能演变趋势进行预测,达到预警、报警和联动控制的目的,以便快速判定故障原因,采取有效应急处置措施,避免故障扩大。研究结论:(1)电缆引入室内的一次成端由现行规范规定的不断开铝护套调整为断开铝护套,以便更好地阻止外电入侵;(2)车站搭建基于成端监测、防雷监测、接地监测和故障电弧监测的室内运行环境综合监测平台,可实现故障诊断预警功能;中心可实现多系统集中监控、故障诊断分析和定位等功能;(3)本研究成果可应用于信号智能运维领域,为研发和应用信号室内设备运行环境综合监测系统提供参考和借鉴。

关键词：信号运行环境监测研究

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盾构隧道衬砌缺损移动扫描检测方法研究

铁道工程学报 2024年第4期41卷 75-79页

作者：巩健中国铁路设计集团有限公司天津300251

研究目的:衬砌缺损病害状况是盾构隧道健康状态评估的重要参考依据。传统人工巡检方法受环境和人为因素影响大、检测效率低且易发生漏检。车载移动扫描技术已在隧道收敛和错台等结构病害检测中得到应用,本文充分发挥其“多方面应用”的... 详细信息

研究目的:衬砌缺损病害状况是盾构隧道健康状态评估的重要参考依据。传统人工巡检方法受环境和人为因素影响大、检测效率低且易发生漏检。车载移动扫描技术已在隧道收敛和错台等结构病害检测中得到应用,本文充分发挥其“多方面应用”的特点,研究利用该技术获取的三维激光点云准确、快速地检测隧道衬砌缺损病害的方法,用以辅助运维管理部门及时掌握相关信息开展修缮工作。研究结论:(1)对盾构隧道激光点云采用圆柱模型建立投影关系可实现三维点云向二维图像的跨模态转换,有效提升数据处理效率;(2)将点云的位置信息和深度信息融合创建深度图像,能够突出衬砌缺损区域的视觉对比度,从而快速判识衬砌缺损病害;(3)经工程实例验证,本研究成果的检测准确率高于传统人工巡检方法,可应用于盾构隧道表观病害检测领域。

关键词：车载移动扫描盾构隧道衬砌缺损跨模态转换深度图像