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基于分步-协同粒子群算法的纵断面线路-电分相布设综合优化

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铁道科学与工程学报 2025年

作者：陈燕平中铁第四勘察设计院集团有限公司线站院

电分相布设是否合理对于列车的安全运行有着重要影响。以往铁路设计中，会考虑纵断面设计对于控制因素、重要征拆、工程造价、施工工艺等的影响，由于站前与站后设计不同步，较少考虑纵断面设计对于电分相的决定性影响，当前电分相的设... 详细信息

电分相布设是否合理对于列车的安全运行有着重要影响。以往铁路设计中，会考虑纵断面设计对于控制因素、重要征拆、工程造价、施工工艺等的影响，由于站前与站后设计不同步，较少考虑纵断面设计对于电分相的决定性影响，当前电分相的设置通常后置于铁路选线设计工作，基于既定的线路方案而展开，导致电分相与线路匹配困难，甚至一旦后期运营面临极端天气无法达速时，易发生列车掉电分相等情况而危及行车安全。针对这一问题，本研究在纵断面线路设计过程中预先考虑了电分相布设的影响，基于列车牵引运行仿真分析，建立了铁路线路纵断面与电分相布设的协同优化模型，该优化模型以里程与标高为设计变量，以铁路综合费用为目标函数，以最大坡度、最小坡段长、最大坡度代数差等为约束条件；本研究提出了分步-协同粒子群算法用于优化模型的解算，采用元启发式群智能优化方法，将优化问题的解决方案抽象为超维设计空间中的粒子，先分步生成初始群体，再协同进化线路-电分相综合方案的粒子群优化算法，实现了纵断面线路-电分相布设的综合方案智能优化。本研究成果已成功应用于某重大高速铁路线路车站的上行联络线工程，指导了该段纵断面线路设计过程，通过分步-协同粒子群算法解决了传统设计列车掉电分相的难题，从源头上降低了铁路运营期间沿线的电分相的相关风险。

关键词：铁路纵断面设计电分相粒子群算法最优化列车运行模拟

铁路碎石类盐渍土路基填料可用性及处理措施研究

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铁道勘察 2025年

作者：邹波新疆铁道勘察设计院有限公司

现行铁路规范在盐渍土试验与设计方面仅适用于粉质黏土、粉土和砂类土，而对于细圆砾土等级以上的碎石类土，其易溶盐含量测定及相应路基处理措施尚待深入研究。结合罗布泊—若羌铁路沿线取土场填料特征，参考现行有关盐渍土的规范，开... 详细信息

现行铁路规范在盐渍土试验与设计方面仅适用于粉质黏土、粉土和砂类土，而对于细圆砾土等级以上的碎石类土，其易溶盐含量测定及相应路基处理措施尚待深入研究。结合罗布泊—若羌铁路沿线取土场填料特征，参考现行有关盐渍土的规范，开展一系列考虑填料颗粒级配及过筛孔径等影响因素的碎石类土填料易溶盐含量测定试验。结果表明，按铁路现行规范进行试验得出的碎石类土易溶盐含量偏高，难以反映实际情况，会降低其作为基床填料的可用性。过5mm筛和全级配的试验结果最为接近，根据其易溶盐含量试验值判定盐渍土，能够更好地体现碎石类土作为路基基床填料的可用性。在干旱戈壁荒漠区，铁路工程采用碎石类盐渍土填筑路基，对隔断层、路堤边坡坡率、路基面加宽、坡脚护道的设计措施，可根据自然特征、颗粒级配、易溶盐含量等因素进行适当调整。

关键词：铁路盐渍土碎石类土易溶盐试验路基填料处理措施

基于长联大跨桥梁的梁端承托装置结构及稳定性研究

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铁道勘察 2025年

作者：邓艳许三平饶少臣中铁第四勘察设计院集团有限公司

长联大跨桥梁中钢轨伸缩调节器所处地段是线路结构中的薄弱环节，为解决该问题，研究一种悬臂梳子板式伸缩缝梁端承托装置。以长赣高铁湘江特大桥为背景工程，该桥为（96+93+390+93+96）m的斜拉桥，基于梁-轨相互作用理论，采用有限元... 详细信息

长联大跨桥梁中钢轨伸缩调节器所处地段是线路结构中的薄弱环节，为解决该问题，研究一种悬臂梳子板式伸缩缝梁端承托装置。以长赣高铁湘江特大桥为背景工程，该桥为（96+93+390+93+96）m的斜拉桥，基于梁-轨相互作用理论，采用有限元数值模拟方法，建立主桥及桥上无砟轨道线路系统模型，对悬臂梳子板式伸缩缝强度及连接稳定性进行分析。研究表明，对于缝宽400mm、齿宽300mm型悬臂梳子板式伸缩缝，在不同的梁端转角、位移、轮轴工况下，其结构内力及应力水平均较低。在工作状态下，悬臂梳子板式伸缩缝的应力保持在70MPa以下，最大剪力不超过280kN。此外，钢轨与底座板、底座板与侧梁的连接在受力过程中内力稳定，变化率均在10%以内。研究结果表明，悬臂梳子板式伸缩缝作为梁端承托装置，不仅能解决因温度力导致钢轨伸缩位移较大所引发的问题，还能提升长联大跨桥梁在梁端大梁缝处的梁轨跟随性，从而增强轨道结构的安全性与稳定性。

关键词：高速铁路无砟轨道长联大跨桥连续梁大梁缝钢轨伸缩调节器

不同地铁区间联络通道布置对防火门活塞风作用影响对比研究

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铁道标准设计 2025年

作者：刘剑春中铁第一勘察设计院集团有限公司

为了寻找减小隧道列车活塞风对地铁联络通道防火门的风压作用效应的方法，提高防火门的使用寿命，提出设置智能闭合窗的地铁区间联络通道布置形式。以西安地铁为例，采用OpenFOAM软件，建立地铁隧道三维非稳态流动模拟模型，采用动网格... 详细信息

为了寻找减小隧道列车活塞风对地铁联络通道防火门的风压作用效应的方法，提高防火门的使用寿命，提出设置智能闭合窗的地铁区间联络通道布置形式。以西安地铁为例，采用OpenFOAM软件，建立地铁隧道三维非稳态流动模拟模型，采用动网格方法模拟地铁列车在隧道内的实时运动，分析不同列车行车速度下增设智能闭合窗的地铁区间联络通道防火门表面风压及周边的活塞风流动特征。在此基础上，分析不同的智能闭合窗布置组合的区间联络通道防火门表面平均风压和峰值风压时联络通道内的流场风速。结果表明：智能自动闭合窗的设置改变了联络通道内的风流的路径，减缓了风压差的形成，延长了联络通道内防火门正压与负压之间突变时间达2s以上，减小了作用于防火门表面的瞬时力；当列车速度为50m/s时，防火门所受的最大正压力和负压力可降低89.4%和77.3%；区间联络通道一侧内布置2扇智能闭合窗比布置1扇时，防火门表面正压减弱最大可达85.8%，负压减弱最大可达45.9%。设置智能闭合窗是一种有效减小防火门受活塞风作用效应的技术措施。

关键词：地铁区间联络通道防火门活塞风智能自动闭合窗

联合知识图谱与图神经网络的路基地基加固方案智能决策

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铁道标准设计 2025年

作者：谢浩姚洪锡向子南李慈航李瑶中铁第四勘察设计院集团有限公司西南交通大学土木工程学院

随着交通基础设施建设规模的不断扩大，传统的路基地基加固方案设计方法已经无法满足日益增长的设计需求和效率要求，仅采用神经网络方法进行方案预测往往存在可解释性差、无法兼顾规范要求等问题。提出联合规范知识图谱与设计案例图神... 详细信息

随着交通基础设施建设规模的不断扩大，传统的路基地基加固方案设计方法已经无法满足日益增长的设计需求和效率要求，仅采用神经网络方法进行方案预测往往存在可解释性差、无法兼顾规范要求等问题。提出联合规范知识图谱与设计案例图神经网络的方案智能决策方法，针对规范条文设计“方案-适用性-因素”的三元组关系，构建路基规范条文规则知识图谱，采用广度优先搜索算法遍历所有影响因素，得到适用性分选向量；针对大量路基设计案例，建立影响因素与设计方案之间的图连接关系，采用图神经网络算法进行深度学习，训练设计方案的预测向量，采用哈达玛乘积融合分选向量和预测向量，得到最终的决策向量，从而在维持规范逻辑的基础上，融入深度拟合的设计案例数据。实际工程样本分析结果表明，通过联合决策方法得到的方案准确率达到85%，远高于仅采用图神经网络预测方案的准确率75%，且决策方案与实际方案不吻合时，仍然满足规范要求。联合知识图谱与图神经网络的路基地基加固方案，智能决策方法能够较好地解决预测精度和准确度难以兼顾的问题，既可以保证方案满足规范的约束性规则，避免错误方案的产生，又可以吸收学习优秀案例的工程经验，实现设计规范显性知识与设计案例隐性知识的联合决策，可为陆路交通基础设施设计领域方案智能决策提供参考。

关键词：路基知识图谱图神经网络地基加固联合决策分选向量决策向量

基于复变函数的隧道应力解析及支护结构安全分析

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公路 2025年 313-319页

作者：安超山西省交通规划勘察设计院有限公司

为深入探究隧道开挖建设对周围岩土体应力分布的影响,以非均压荷载下的三心圆隧道开挖作为模型,引入岩土体侧压力系数,利用复变函数理论推导隧道围岩应力的解析解。以离隰高速某隧道工程为依托,探讨不同侧压系数作用下,隧道孔口围岩应... 详细信息

为深入探究隧道开挖建设对周围岩土体应力分布的影响,以非均压荷载下的三心圆隧道开挖作为模型,引入岩土体侧压力系数,利用复变函数理论推导隧道围岩应力的解析解。以离隰高速某隧道工程为依托,探讨不同侧压系数作用下,隧道孔口围岩应力的变化特征,提出隧道复合式衬砌的支护方案,并基于数值模拟和现场监测数据,论证支护结构的安全性。研究表明:岩土体应力作用下,隧道拱脚附近产生应力集中效应,且随着侧压系数的增大,隧道孔口的切向正应力逐渐增大,应力集中作用点逐渐向下方拱脚处移动。根据数值模拟分析及现场隧道工工程监测数据可知:结构变形量最大处位于隧道拱顶位置,拱脚变形量次之,侧墙变形量相对较小,且变形量均满足规范要求;工程中应对隧道拱顶、拱脚等重点位置进行支护加强,并在施工中实时监测隧道的裂缝与变形。

关键词：隧道工程非均压荷载围岩应力复变函数复合式衬砌数值模拟

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考虑风载脉动特性的连续刚构桥动力响应分析

公路 2025年 193-197页

作者：毛莹莹山西省交通规划勘察设计院有限公司

我国近年来修建的公路桥梁数目稳定上升,且随着国家规划发展建设等的需要,道路与桥梁建设的重心逐渐向西部倾斜。面对西部地区特殊的地质条件,高墩连续刚构成为了跨越山谷较好的选择。高墩条件下,桥梁主要构件高度处风速较大,其脉动程... 详细信息

我国近年来修建的公路桥梁数目稳定上升,且随着国家规划发展建设等的需要,道路与桥梁建设的重心逐渐向西部倾斜。面对西部地区特殊的地质条件,高墩连续刚构成为了跨越山谷较好的选择。高墩条件下,桥梁主要构件高度处风速较大,其脉动程度也较高。然而,目前对连续刚构桥的分析计算通常却未对风荷载的脉动特性进行动力分析。以某七跨连续刚构桥为例,利用现有观测数据及现有研究中所提出的脉动风谱,采用谐波叠加法生成考虑风荷载脉动特性的风速时程,并基于准定常假定将其转化为风荷载时程以导入有限元模型进行动力分析。结果表明,结构风致响应曲线与风荷载时程曲线呈现强相关性,且结构各向响应对风荷载不同频率脉动部分的敏感程度不同。所得结论可为设计施工提供一定参考作用。

关键词：桥梁工程连续刚构桥谐波叠加法脉动特性动力响应分析

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长大线路有轨电车工程快速化改造研究

铁道建筑技术 2025年

作者：钱卫中铁第四勘察设计院集团有限公司

借鉴国内外快速有轨电车应用案例,针对某全长36.0 km的有轨电车线路,探讨其快速化改造的必要性和可行性。具体改造方案为:(1)采用最高运行速度100 km/h高地板铰接车替代常规100%低地板有轨电车;(2)全线独立路权段比例提高至95%以上;(3)... 详细信息

借鉴国内外快速有轨电车应用案例,针对某全长36.0 km的有轨电车线路,探讨其快速化改造的必要性和可行性。具体改造方案为:(1)采用最高运行速度100 km/h高地板铰接车替代常规100%低地板有轨电车;(2)全线独立路权段比例提高至95%以上;(3)起点半独立路权段平交口处采用信号灯控制,限速运行;(4)改造车站站台高度以适应车辆地板高度;(5)钢轨由槽型轨改为工字轨;(6)牵引网电压等级由DC 750 V改为DC 1500 V,供电等级采用一级负荷;(7)信号系统由常规有轨电车信号系统升级为CBTC系统。快速化改造后,线路功能提升,旅行速度由35 km/h提高至52 km/h,客流吸引力增强,可在兼顾组团内交通出行的同时承担市域功能,项目总投资减少0.25亿元,快速化改造方案合理可行。

关键词：有轨电车快速有轨电车长大线路快速化改造

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基于QC方法的转向架智能清洗设备研究

铁道建筑技术 2025年

作者：冯帅中铁第四勘察设计院集团有限公司

针对现有转向架清洗效率低、效果差、劳动强度大,难以满足机车、动车组运用检修需求的行业难题,确定QC课题为研究转向架智能清洗设备。本研究首先采取“5M1E”分析法从人员储备、研发能力、技术协作、研发经费等方面确定目标可行;其次... 详细信息

针对现有转向架清洗效率低、效果差、劳动强度大,难以满足机车、动车组运用检修需求的行业难题,确定QC课题为研究转向架智能清洗设备。本研究首先采取“5M1E”分析法从人员储备、研发能力、技术协作、研发经费等方面确定目标可行;其次采用头脑风暴法,提出检修线清洗方案、隔离分库清洗方案及隔离集中清洗方案,并绘制亲和图以确定推荐方案;再采用“5W1H”分析法制定对策表,从洗涤方式、运输装置、工艺布局和总装调试方面进行方案实施;最后通过效果核查和巩固举措以验证QC活动的有效性。

关键词： QC方法转向架清洗设备清洁度