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城际铁路桥上新型双块式无砟轨道力学特性

铁道工程学报 2024年第2期41卷 44-49页

作者：王伟华高梓航张乾中国铁路设计集团有限公司天津300308 北京交通大学北京100044

研究目的:为优化城际铁路无砟轨道结构设计,本文提出一种桥上新型双块式无砟轨道结构。该结构采用单层道床板形式,同时配以新型角钢-双块式轨枕。通过建立桥上新型双块式无砟轨道空间耦合力学模型,分析典型荷载作用下轨道静力学特性与... 详细信息

研究目的:为优化城际铁路无砟轨道结构设计,本文提出一种桥上新型双块式无砟轨道结构。该结构采用单层道床板形式,同时配以新型角钢-双块式轨枕。通过建立桥上新型双块式无砟轨道空间耦合力学模型,分析典型荷载作用下轨道静力学特性与动力学响应。研究结论:(1)角钢-双块式轨枕与道床板连接良好,在承受荷载作用时,角钢、轨枕与道床板协同变形,且角钢和轨枕的受力均不超过其材料的极限强度;(2)新型双块式无砟轨道在承受列车荷载、温度梯度荷载及整体温度荷载作用时,道床板的受力及变形情况较好,结构强度满足城际铁路设计要求;(3)新型双块式无砟轨道可以给列车提供平顺稳定的运行面,列车动力响应较小,安全性与平稳性指标均小于限值;(4)单层无砟道床可以提供足够的支承刚度,钢轨垂向位移较小,且由于道床板与梁面连接紧密,道床板动力响应较小;(5)本研究结论可为城际铁路轨道结构的优化设计提供理论支撑。

关键词：城际铁路新型双块式无砟轨道角钢-双块式轨枕静动力分析

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基于大刚度支护体系的新型暗挖技术

岩土工程学报 2024年第6期46卷 1332-1338页

作者：聂子云谭小兵朱占国关永平中国铁路设计集团有限公司天津300251 台州市交通投资集团有限公司浙江台州318000

传统暗挖技术存在施工风险大、施工效率低、对周边环境影响大、工程投资大等问题,很难适用于软弱地层或复杂环境下大型地下结构暗挖施工。为解决以上问题,提出一种基于大刚度支护体系的新型暗挖技术。新型暗挖技术利用纵向管幕、顶横梁... 详细信息

传统暗挖技术存在施工风险大、施工效率低、对周边环境影响大、工程投资大等问题,很难适用于软弱地层或复杂环境下大型地下结构暗挖施工。为解决以上问题,提出一种基于大刚度支护体系的新型暗挖技术。新型暗挖技术利用纵向管幕、顶横梁和中间立柱构筑大刚度支护体系,支护体系各构件通过非开挖方式或者在管幕保护下利用小空间构筑,保证施工安全的同时,防止地层出现较大应力释放,支护体系构筑完成后即可进行大面积暗挖施工。新型暗挖技术工序简单、施工效率高、风险低、对周边环境影响小、工程投资小。数值分析和工程实例验证了新型暗挖技术的可行性和实用性,新技术为大型地下结构暗挖技术提供了新的思路。

关键词：大型地下结构暗挖大刚度支护体系数值分析

考虑地下水位影响的碱渣土地基半埋混凝土内氯离子传输试验研究

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材料导报 2024年第7期38卷 72-78页

作者：王元战杨旻鑫龚晓龙王禹迟郭尚天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津港(集团)有限公司天津300461 交通运输部天津水运工程科学研究所天津300456

关于碱渣土地基环境下钢筋混凝土结构耐久性问题,尚未见相关研究成果,是有待研究的课题。为探究碱渣土地基混凝土内氯离子传输规律,本工作模拟真实碱渣土地基及地下水侵蚀环境,设计了三种地下水位-0.2 m、-0.5 m、-0.8 m,开展半埋于碱... 详细信息

关于碱渣土地基环境下钢筋混凝土结构耐久性问题,尚未见相关研究成果,是有待研究的课题。为探究碱渣土地基混凝土内氯离子传输规律,本工作模拟真实碱渣土地基及地下水侵蚀环境,设计了三种地下水位-0.2 m、-0.5 m、-0.8 m,开展半埋于碱渣土地基的混凝土氯离子自然扩散试验,探究不同地下水位环境下混凝土地表吸附区及地下区域的氯离子分布规律。结果表明,地表吸附区由于其蒸发浓缩及毛细作用,氯离子浓度高于地下区域。氯离子浓度随地下水位的变化呈现较大差异,地表吸附区氯离子浓度随地下水位的升高呈下降趋势,地下区域地下水位的影响主要体现在试件与水位的相对位置,地下水位以下区域氯离子浓度高于地下水位以上区域。在此基础上,探究碱渣土地基半埋混凝土内氯离子传输机理,基于Fick第二定律定量研究了地下水位对表面氯离子浓度及扩散系数的影响,建立考虑地下水位影响的氯离子传输时变模型,通过与实测结果对比印证了模型的正确性,本模型可为实际工程中定量评估不同碱渣土侵蚀环境下混凝土内氯离子浓度以及服役寿命预测提供技术支持。

关键词：碱渣土地基半埋混凝土氯离子传输地下水位耐久性

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高速地铁隧道洞口及风井对压力波的影响研究

铁道工程学报 2024年第4期41卷 90-95,101页

作者：那艳玲牟野叶天震卜永和江崇旭中国铁路设计集团有限公司天津300308 天津大学天津300350

研究目的:地铁车辆由明线高速驶入隧道洞口和经过中间风井时,由于断面突变引起车厢内部压力剧烈波动,导致乘客不舒适,为解决该问题,本文使用三维可压缩黏性流体N-S方程和RNG k-ε两方程模型,研究不同中间风井位置和采取不同形式洞口缓... 详细信息

研究目的:地铁车辆由明线高速驶入隧道洞口和经过中间风井时,由于断面突变引起车厢内部压力剧烈波动,导致乘客不舒适,为解决该问题,本文使用三维可压缩黏性流体N-S方程和RNG k-ε两方程模型,研究不同中间风井位置和采取不同形式洞口缓冲结构工况对地铁隧道的空气动力学效应的影响。研究结论:(1)中间风井位置的不合理设置会导致膨胀波叠加使车厢内压力梯度不满足要求,可根据列车长度、列车运行速度等因素计算出中间风井的合理位置;(2)隧道洞口采取断面扩大型和喇叭型缓冲结构分别能使车厢表面压力梯度最大值下降29.3%和38.2%;(3)按照现行标准中人体舒适性的考核指标进行评价,140 km/h高速磁浮列车系统隧道口缓冲结构缓压段的长度设置为2倍的隧道断面水力直径更合理;(4)本文研究可以为优化高速地铁列车驶入隧道洞口时的气动效应问题提供参考。

关键词：高速地铁列车空气动力学压力波风井位置缓冲结构

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基于机器视觉的高鲁棒轨道表面缺陷检测方法

铁道工程学报 2024年第5期41卷 11-18页

作者：李栋王睿王烨江周娴崔晓彤北京交通大学北京100044 中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300308

研究目的:为了解决轨道缺陷检测系统在实际自然环境因素干扰下由于鲁棒性下降从而造成决策的不确定性问题,提出一种提高检测系统鲁棒性的方法,首先利用变异算法处理生成多样化的鲁棒训练样本,使模型能够学习适应各种环境扰动和变化,然... 详细信息

研究目的:为了解决轨道缺陷检测系统在实际自然环境因素干扰下由于鲁棒性下降从而造成决策的不确定性问题,提出一种提高检测系统鲁棒性的方法,首先利用变异算法处理生成多样化的鲁棒训练样本,使模型能够学习适应各种环境扰动和变化,然后选择基于YOLOv5的目标检测模型作为轨道缺陷检测器,以满足高精度、实时性的要求,且准确性较高。研究结论:(1)通过变异生成算法,可以生成更多样性的鲁棒训练样本,使模型有更多的样本来学习各种扰动,以此适应各种环境;(2)所选YOLOv5目标检测模型作为轨道缺陷检测器,不仅能满足轨道缺陷检测对检测精度和实时性的高要求,而且即使在训练样本数量有限的情况下,也能凭借其优秀的泛化能力取得良好的检测效果,契合了实际轨道检测场景下对数据获取的困难,展现出较强的适用性;(3)在真实地铁线路上采集轨道巡检数据进行实验,实验结果表明,经过鲁棒重训练的轨道缺陷检测器在扰动数据上的鲁棒性得到了显著的提升,平均准确率提高23.35%,召回率提高32.75%,mAP50提高30.98%,mAP50-95提高19.54%;(4)本研究成果可应用于铁路、地铁等交通领域,有助于保障线路的安全运行。

关键词：目标检测轨道缺陷检测变异生成算法鲁棒重训练

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考虑动车组接续的区域城际网运行图加线模型

铁道学报 2024年第1期46卷 13-21页

作者：曲云腾姚向明赵鹏赵雅峰邹庆茹北京交通大学交通运输学院北京100044 中国国家铁路集团有限公司科技和信息化部北京100844 中国铁路设计集团有限公司交通运输规划研究院天津300308 重庆交通大学交通运输学院重庆400074

加线是运行图调图阶段常用的技术,加线时若能协同考虑动车组周转接续对降低动车组运用成本、提高行车组织效率具有重要意义。以区域城际高速铁路网络化运营为背景,以对既有运行图调整幅度最小化、动车组周转接续数量最大化为目标,考虑... 详细信息

加线是运行图调图阶段常用的技术,加线时若能协同考虑动车组周转接续对降低动车组运用成本、提高行车组织效率具有重要意义。以区域城际高速铁路网络化运营为背景,以对既有运行图调整幅度最小化、动车组周转接续数量最大化为目标,考虑行车安全、接发车能力、动车组周转接续等约束,构建考虑动车组周转接续的多线路运行图协同加线优化模型;基于ε约束法处理多目标优化问题,设计滚动时域算法以提高模型求解效率。最后,选取宁杭高速铁路、沪昆高速铁路、京沪高速铁路组成的区域城际网进行案例分析,结果表明所构建方法能够实现运行图加线与车底运用的协同优化,相比既有单线加线模式,动车组平均利用率提高9.7%。该研究能够为运行图调整提供方法支持,提高调图质量与效率。

关键词：运行图加线多目标优化区域城际网动车组接续网络化运营

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复杂地质条件下铁路桥梁桩基通用计算方法

中国铁道科学 2024年第2期45卷 72-80页

作者：廖立坚苏伟杨新安王雨权李黎中国铁路设计集团有限公司天津300308 同济大学交通运输工程学院上海201804 中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300308

为保障复杂地质环境中铁路桥梁桩基础的结构安全,进一步提升设计质量,提出一种通用的复杂特殊地质条件下桩基计算方法。选择静水、负摩阻力、膨胀土和地震液化土作为4种基本特殊地质,以桥梁桩基设计规范中的m法和单桩承载力计算式为基础... 详细信息

为保障复杂地质环境中铁路桥梁桩基础的结构安全,进一步提升设计质量,提出一种通用的复杂特殊地质条件下桩基计算方法。选择静水、负摩阻力、膨胀土和地震液化土作为4种基本特殊地质,以桥梁桩基设计规范中的m法和单桩承载力计算式为基础,提出它们各自分别作用时的计算方法和综合作用时的耦合效应算法。结果表明:季节冻结深度线、多年冻土上限深度线、中性点深度线和急剧层深度线可作为冰、液态水、冻土、负摩阻力、膨胀土的分界线;该方法在规范基础上增加的计算步骤、计算参数和外载增量可以移植到桩基通用设计程序中,并适用于任意复杂特殊地质条件计算,可为实现该条件下铁路桥梁桩基安全、高效、精细化的计算提供支持。研究成果应用于铁路桥梁设计中,节省桩长约5%、桩身配筋约4%。

关键词：铁路桥梁复杂地质桩基计算冻土上限耦合效应

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分配特殊群桩空间作用效应的双向m法

岩土工程学报 2024年第6期46卷 1197-1205页

作者：廖立坚苏伟杨新安王雨权中国铁路设计集团有限公司天津300308 同济大学交通运输工程学院上海201804

群桩到单桩的作用分配是桩基计算的关键问题,针对规范中的单向m法只适用于平面作用的局限性,从单桩刚度、群桩刚度、受力平衡方程3个层面进行公式推导,建立了变形协调的群桩刚度矩阵和空间受力平衡方程,形成了适用于空间作用的双向m法,... 详细信息

群桩到单桩的作用分配是桩基计算的关键问题,针对规范中的单向m法只适用于平面作用的局限性,从单桩刚度、群桩刚度、受力平衡方程3个层面进行公式推导,建立了变形协调的群桩刚度矩阵和空间受力平衡方程,形成了适用于空间作用的双向m法,并以对称等长直桩、双向斜桩、不对称桩为计算实例,对比分析了单向m法和双向m法的计算结果。结果表明:单向m法计算对称等长直桩时,结果准确,计算双向斜桩时,单桩的弯矩和剪力波动较大,最大值偏小20%左右,计算不对称桩时,单桩外力之和与总外力不闭合,可信度低;而双向m法的理论解可覆盖这些桩基类型,结果更接近有限元数值解。研究成果为特殊桩基提供了一种快速且简便的计算方法,扩展了公路和铁路桥梁桩基设计规范的适用范围。

关键词：群桩作用分配空间作用 m法双向斜桩不对称桩

面向灵活编组的城轨列车开行频率与时刻表综合优化

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交通运输工程与信息学报 2024年第2期22卷 104-115页

作者：钟林环徐光明邓连波周文梁赵疆昀霍云峰中南大学交通运输工程学院长沙410075 天津轨道交通运营集团有限公司天津300380

在城市轨道交通中,列车开行频率与时刻表在很大程度上决定着其运输服务水平。针对城市轨道交通客流时空分布不均衡的问题,本文采用灵活编组运营模式综合优化列车开行频率和时刻表,以达到运输能力供给与客流需求的精准匹配,保证乘客服务... 详细信息

在城市轨道交通中,列车开行频率与时刻表在很大程度上决定着其运输服务水平。针对城市轨道交通客流时空分布不均衡的问题,本文采用灵活编组运营模式综合优化列车开行频率和时刻表,以达到运输能力供给与客流需求的精准匹配,保证乘客服务水平的同时降低企业运营成本。首先,通过列车运行线候选集的建模方法,考虑列车开行频率、安全间隔等约束,以乘客总等待时间和企业总运营成本最小化为目标,构建灵活编组模式下列车开行频率与时刻表综合优化混合整数非线性数学模型,对列车开行频率、列车编组方案和列车时刻表进行协同决策优化。其次,针对所构建模型非线性的特点,基于变邻域搜索算法框架构造3种邻域结构并结合动态客流加载仿真过程,设计了高效求解的启发式算法。最后,以某城轨线路的实际数据进行案例分析,验证所提模型和算法的有效性。算例结果表明:相较于固定编组运营模式,本文方法可在乘客平均等待时间仅增加0.26 min的情况下,降低约7.05%的运营成本;此外,相较于单一运营方案优化,在灵活编组模式下综合优化列车开行频率和时刻表能够进一步实现列车运输能力与乘客需求精准匹配,在保证乘客服务水平的同时降低运营成本;并且在实际应用中,运营企业还可根据运营目标合理设置权重系数,进一步平衡乘客服务水平与企业运营成本。

关键词：城市轨道交通灵活编组模式列车开行频率时刻表变邻域搜索算法

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