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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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基于系统思维的沪杭铁路通道规划布局研究

铁道工程学报 2023年第6期40卷 12-17页

作者：张建吴其刚天津大学天津300072 中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:沪杭铁路通道是国家“八纵八横”高铁主通道的重要组成部分,当前面临着能力紧张、运输质量不高、覆盖范围不均衡、支撑作用不强的局面,无法满足旅客高质量出行需求。按照“系统规划、整体协同、分步实施”的总体思路,以系统思... 详细信息

研究目的:沪杭铁路通道是国家“八纵八横”高铁主通道的重要组成部分,当前面临着能力紧张、运输质量不高、覆盖范围不均衡、支撑作用不强的局面,无法满足旅客高质量出行需求。按照“系统规划、整体协同、分步实施”的总体思路,以系统思维统筹研究沪杭铁路通道各线作用与分工,以区域路网整体协调、相关通道衔接顺畅为目标,从通道需求、路网功能等方面,分析研究沪杭铁路通道内规划格局、功能定位及分工、建设方案及时序、主要技术标准及货运系统等关键问题。研究结论:(1)沪杭铁路通道规划10线格局是合适的;(2)初期规划新建沪乍杭铁路,主要承担上海浦东、嘉兴与杭州及以远客流,兼顾部分浦西客流;近期规划新建沪杭城际铁路,主要承担浦西与嘉兴、杭州城际客流,兼顾部分中长途客流;(3)沪乍杭铁路速度目标值宜为350 km/h,沪杭城际铁路速度目标值宜为350 km/h并预留提速至400 km/h线路条件;(4)统筹考虑客运、货运及不同层次轨道网融合发展,打造系列综合交通枢纽并引导城市群一体化发展;(5)本研究思路和成果对研究国内类似铁路通道具有借鉴意义。

关键词：系统思维沪杭通道规划布局功能定位建设时序建设方案

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基于GIS的岩溶隧道富水程度评价技术研究

铁道工程学报 2023年第10期40卷 93-98页

作者：刘桂卫王飞孙琪皓张璇钰王东旭中国铁路设计集团有限公司天津300251

研究目的:突涌水是岩溶地区隧道施工过程中最常见的工程地质问题,具有隐蔽性、突发性和破坏性强的特点,已成为当前隧道建设面临的主要难题之一。为有效防范突涌水灾害风险,本文采用GIS空间分析技术和层次分析方法,构建了多尺度、多因素... 详细信息

研究目的:突涌水是岩溶地区隧道施工过程中最常见的工程地质问题,具有隐蔽性、突发性和破坏性强的特点,已成为当前隧道建设面临的主要难题之一。为有效防范突涌水灾害风险,本文采用GIS空间分析技术和层次分析方法,构建了多尺度、多因素量化融合的岩溶隧道富水评价模型,以系统反映各类因素对隧道富水的控制作用,有效提高岩溶隧道富水程度预测的准确性。研究结论:(1)由于岩溶隧道富水问题的复杂性,本文综合考虑岩性、地形、构造和水源等影响因素,建立了7个主要影响因子的量化分级标准,通过层次分析法构建了岩溶隧道富水评价模型;(2)采用评价模型对吕梁山隧道富水程度进行分析和预测,结果显示极强富水区占隧道长度的43.7%,强富水区占25.3%,中等富水区占12.8%,弱富水区占18.2%,与施工开挖后涌水量对比,预测准确率为84.3%;(3)本研究成果大幅提高了隧道富水评价的准确性,可为岩溶隧道富水程度和涌水风险预测提供实践参考。

关键词：岩溶隧道富水评价 GIS 层次分析法

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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

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空天地一体化铁路外部环境监管技术研究

铁道工程学报 2023年第4期40卷 99-104页

作者：甘俊中国铁路设计集团有限公司天津300251

研究目的:路外环境隐患影响铁路运维安全,单一人工巡检方法存在检视范围小、漏检严重、作业效率低下的问题。本文通过分析研究高精度航空摄影测量和卫星遥感技术用于路外环境隐患建档和排查监测的可行性和精度,并与人工巡检方法融合应用... 详细信息

研究目的:路外环境隐患影响铁路运维安全,单一人工巡检方法存在检视范围小、漏检严重、作业效率低下的问题。本文通过分析研究高精度航空摄影测量和卫星遥感技术用于路外环境隐患建档和排查监测的可行性和精度,并与人工巡检方法融合应用,研究技防+人防相结合的路外环境监测管理方法,解决单一人工巡检存在的问题。研究结论:(1)高精度航飞建档技术可用于路外环境首次摸底排查工作,总体建档精度满足应用需要;(2)卫星遥感监测可作为路外环境定期排查、指导人工巡检的有效手段;(3)总结的融航空摄影/卫星遥感/人工巡检结合的空天地一体化路外环境监管方法在实践项目中得到成功应用,实现了路外环境风险源隐患从监测发现到处置销号的智能闭环管理,具有推广意义。

关键词：航空摄影卫星遥感路外环境隐患建档

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时速400公里高速铁路主要技术标准研究

铁道工程学报 2023年第6期40卷 99-103,108页

作者：孙海富中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:目前国内外高速铁路最高运营速度为350 km/h。近期部分国家提出了建设400 km/h高速铁路的意向,国内外高速铁路进行了大量的更高速度的试验,积累了丰富的试验资料和科研成果,为开展更高速度铁路关键技术的研究提供了理论基础。... 详细信息

研究目的:目前国内外高速铁路最高运营速度为350 km/h。近期部分国家提出了建设400 km/h高速铁路的意向,国内外高速铁路进行了大量的更高速度的试验,积累了丰富的试验资料和科研成果,为开展更高速度铁路关键技术的研究提供了理论基础。开展400 km/h高速铁路的关键技术研究,制定相应的技术标准,对于完善我国高速铁路技术标准体系,引领世界高速铁路技术发展具有重要的意义。本文对国内外高速铁路的运营和试验最高速度、理论最高速度进行了分析,对主要技术标准进行了说明,并进行了经济性分析,对于类似项目有较强的借鉴意义和指导作用。研究结论:(1)400 km/h高速铁路建筑限界、设计活载、路基、桥梁、隧道等主要技术标准维持现行350 km/h设计标准;(2)400 km/h高速铁路的四电系统设计标准基本维持现行350 km/h设计标准,仅接触网线材和接触线张力有所加强;(3)400 km/h高速铁路的最小曲线半径一般为8000 m,困难为7000 m,有条件时优先采用9000 m,线间距维持现行350 km/h设计标准;(4)400 km/h动车组车体密封指数不小于10 s,车体强度不小于8 kPa;(5)400 km/h高速铁路设计标准对于指导高速铁路设计,引领世界高速铁路技术的发展具有重要意义。

关键词： 400 km/h高速铁路技术标准

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中欧标准下接触网支柱荷载计算的差异性分析

铁道工程学报 2023年第10期40卷 105-111页

作者：李洪生中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:支柱荷载计算是接触网系统设计的重要组成部分,不同的计算方式、参数取值均会对荷载标准值和设计值产生较大影响。对于境外铁路接触网设计,采用中国标准和欧盟标准进行计算时,取得的计算结果也不相同,所以必须做好两种计算方... 详细信息

研究目的:支柱荷载计算是接触网系统设计的重要组成部分,不同的计算方式、参数取值均会对荷载标准值和设计值产生较大影响。对于境外铁路接触网设计,采用中国标准和欧盟标准进行计算时,取得的计算结果也不相同,所以必须做好两种计算方式差异性分析的基础工作。研究结论:(1)通过中国标准和欧标的列式对比,分析两种标准下接触网荷载计算的相同点和不同点,本文以特定计算条件为基础,分析了两种计算方式和相关参数的差异性;(2)当风圧高度为10 m,风向垂直于线路方向时,对风荷载和风冰荷载两种工况分别计算,其中永久荷载计算公式和计算数值均没有差异,可变荷载中欧标计算的风荷载相对较大,而风冰荷载工况的计算值也大于无冰、最大风工况,所以接触网支柱基础的结构设计将基于风冰荷载工况进行设计;(3)通过相关参数的对比分析,说明了随着参数取值的变化,两类标准框架下荷载计算值的大小也将发生相对性变化;(4)本研究成果有利于国内外接触网设计标准的进一步融合,有利于中国标准接触网体系的进一步完善。

关键词：接触网荷载计算标准差异性

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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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综合勘察技术在高速铁路活动断裂勘察的应用

铁道工程学报 2023年第6期40卷 26-31页

作者：王刚刚中国铁路设计集团有限公司天津300251

研究目的:活动断裂对高速铁路选线具有重大影响,尤其是全新世活动断裂,能引起场地砂土液化、地裂缝、地面沉降及地表变形等次生地质灾害,因此选择正确的勘察技术手段查明活动断裂的位置和活动性对高速铁路地质选线及工程措施建议至关重... 详细信息

研究目的:活动断裂对高速铁路选线具有重大影响,尤其是全新世活动断裂,能引起场地砂土液化、地裂缝、地面沉降及地表变形等次生地质灾害,因此选择正确的勘察技术手段查明活动断裂的位置和活动性对高速铁路地质选线及工程措施建议至关重要。研究结论:(1)通过资料收集、地质调绘、无人机测绘、综合物探、地质钻探、槽探、14C及光释光试验测年等综合勘察技术手段,查明了研究区内安丘-莒县断裂为全新世活动断裂;(2)安丘-莒县断裂东支走滑活动速率为1.49 mm/a,与铁路交叉里程为DK141+780、DK141+940,安丘-莒县断裂西支晚更新世以来垂直活动速率为0.16 mm/a,与铁路交叉里程为DK152+275;(3)高速铁路应大角度穿越安丘-莒县断裂,工程类型宜采用易修复的简易工程通过;(4)综合勘察技术的应用在活动断裂带勘察中取得了良好效果,对高速铁路穿越活动断裂带地质勘察具有一定指导意义。

关键词：活动断裂地质选线高速铁路综合勘察技术