基于活塞风理论的高速铁路隧道衬砌压力计算改进方法

依据一维非定常流理论,对以往的活塞风理论进行了改进与优化,首先对不同状态下隧道内的空气密度进行了修正,充分考虑了活塞风的非定常性,改进了以往理论中空气密度的选取方法,使其更符合实际工况.其次引入了压力波传递机制,将其应用于活塞风的状态方程中,更准确地反映出隧道内压力的传递规律.     

高速铁路隧道压力波数值分析

本文根据一维、可压缩、不等熵非定常流体流动理论并利用特征线法发展了高速列车驶人隧道引起隧道内空气压力瞬变的数值模拟方法，并根据该方法初步探讨了喇叭口型隧道减缓压力波的效果。计算结果表明，该方法可作为我国高速铁路隧道设计参数选择的研究工具。隧道设置喇叭状洞口作为减缓压力波的措施是可行的。     

计算隧道排水量及衬砌外水压力的一种简化方法

针对山区高水位隧道建立了研究隧道排水量及衬砌外水压力的简化模型，经过理论推导得出隧道排水量以及衬砌、注浆加固圈外水压力的解析公式，并将其应用于圆梁山隧道涌水量预测及排水量与衬砌水压关系研究．研究结果表明，随着隧道排水量的增加，衬砌水压减小，只有在考虑衬砌的排水性能即采取排水措施时才能发挥注浆加固圈对渗透水压的衰减作用，所得结论对于山区高水位隧道设计具有一定指导作用．     

隧道衬砌外水压力的理论与数值研究分析

随着高水位隧道及海底隧道的增多,隧道衬砌外水压力的计算是一个亟待解决的问题。本文采用理论分析方法,推导了高水位隧道衬砌外水压力的理论解析解公式,在理论解的基础上,采用数值分析方法,对理论解的合理性进行验证。通过本文的研究,对高水位隧道衬砌外水压力的计算,提供一种简洁可靠的方法。     

地铁隧道活塞风成风影响因子分析

地铁列车在进站或驶离车站过程中产生的活塞效应及其活塞风与地铁通风和能耗关系密切。随着地铁的广泛应用,如何在保证满足站厅和站台层舒适度要求的前提下,尽可能的降低能耗,减少运行费用,是建设和管理部门必须考虑的问题。所以有关活塞风的合理利用对于实现地铁运营节能具有重要的理论价值和实际意义。从活塞风的成因出发,系统的研究了影响活塞风成风大小的因素,对影响活塞风成风的主要因素进行了SES单因素模拟试验,并指出活塞风成风因素的优化选择。这既是合理利用活塞风以实现进一步节能的有效途径,也为地铁设计和运营提供理论上的支持和技术上的参考。     

隧道水平围岩压力计算方法

分析了采用中隔壁法施工时隧道中隔壁的变形特性, 研究了中隔壁变形和水平荷载之间的内在关系, 提出了一种新的隧道水平围岩压力计算方法。采用结构力学分析理论, 建立了中隔壁变形和水平围岩压力之间的关系, 利用中隔壁变形监测数据, 得到水平围岩压力。基于天恒山土质浅埋隧道Ⅴ级围岩, 采用谢家烋法计算的水平围岩压力为88~145 kPa, 采用新算法计算的水平围岩压力为110 kPa。其中, 当围岩摩擦角为45°时, 采用谢家烋法计算的水平围岩压力为115 kPa, 与采用新算法计算的水平围岩压力接近, 两者相差5 kPa, 验证了新算法的可行性。     

开挖方法影响下的深埋隧道形变压力计算方法

为了研究开挖方法对围岩形变压力的影响,采用理论分析、文献调研及现场测试方法明确了其对围岩形变压力的影响规律;根据相应变化规律,基于多元非线性回归方法,考虑围岩级别、隧道跨度及隧道开挖方法因素建立了围岩形变压力定量计算公式;对54座隧道的205个实测形变压力断面数据（108个大型机械化配套大断面开挖施工监测断面、97个常规分部开挖施工监测断面）进行分析.结果表明:采用大型机械化大断面开挖方法,隧道开挖后围岩稳定,所产生的围岩形变压力小;采用常规机械化分部法开挖方法,所产生的围岩形变压力大;围岩形变压力计算公式中开挖方法影响系数k_c的取值范围为1.00～1.15,且围岩级别越大,k_c取值越大,开挖方法对围岩所产生形变压力的影响越明显.      

地铁隧道附属广告设施的活塞风作用时变特性

为了预测地铁隧道内由活塞风效应引起的广告牌表面风荷载的时变特性,采用计算流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）开展了活塞风三维非稳态流动模拟. 基于用户自定义函数（user-defined functions,UDF）定义了列车运行控制与动网格控制程序,搭建了精度更高的活塞风模拟方法,并结合以往的实验与仿真,验证了方法的合理性. 在此基础上根据实际隧道断面建立了全尺寸动网格模型,考虑了不同运行速度下由列车运动引起的流场变化,重点关注地铁隧道内不同位置广告牌表面的静压变化. 研究结果表明,列车经过广告牌时表面静压由正变负,速度增加时会导致广告牌表面的静压显著增大,对于80 km/h的工况静压幅值能超过500 Pa;对于部分以120 km/h运行的地铁,静压幅值超过1 kPa.      

严寒区高速铁路隧道工程衬砌质量缺陷检测与整治技术探讨

以严寒区高速铁路沿线上的高台隧道为工程背景,根据缺陷检测结果,提出严寒地区高速铁路隧道工程衬砌“多道防护,综合治理”原则。同时探讨了衬砌一般病害、结构补强、渗漏水等整治措施及其相关施工方案。基于大气降水渗入量法计算得到高台隧道正常涌水量接近600 m³/d,最大涌水量接近1 200 m³/d。按照提出的整治措施进行处理后,隧道不再出现流水和喷水病害,渗水病害范围减少52%,隧道缺陷问题得到显著改善,后期服役性能良好。     

带疏散通道的高速铁路隧道内列车风分布特征

采用数值方法对高速列车在带疏散通道的隧道内列车风时程变化规律和空间分布特征进行了研究.结果表明,测点处列车风的风速在车头与车尾经过时变化较剧烈,隧道纵向列车风最大值出现在列车完全进入隧道后的时段,且车头、车尾附近的列车风以横向风为主.隧道内会车时,列车风的时程变化规律与单车运行情况下基本相同,由于列车风反向叠加,两车之间的列车风风速很小,且在在隧道内呈中心对称分布.近列车疏散通道内纵向列车风变化规律与隧道中线附近的列车风基本相似,而远列车侧疏散通道内纵向列车风风速变化相对缓和.     

高速风洞气体支撑的性能分析计算

计算了风洞气体支撑的平衡位置、承载能力、压力及流量等性能参数,并对计算结果进行了分析,得出了可以通过调整总间隙来改善气体支撑承载能力这一实用性结论.     

基于可靠度理论的铁路隧道洞门极限状态设计方法

针对铁路隧道洞门结构稳定性极限状态功能函数具有非线性及其参数具有随机性的特点,提出了基于可靠度理论的铁路隧道洞门结构设计方法.通过分析铁路隧道洞门的极限状态,建立了其极限状态方程.基于可靠度理论,以时速140 km/h的单线电气化铁路隧道端墙式洞门可靠指标计算为例,根据采用同样方法对3种设计时速共16种形式、22种类别隧道洞门的可靠指标计算结果,确定各极限状态下的目标可靠指标,建立极限状态设计式,求解并优化抗力分项系数.研究结果表明:铁路隧道洞门主要有抗裂、抗压、倾覆、滑动和地基承载力不足5种极限状态;极限状态方程中基本随机变量的统计特征是铁路隧道洞门可靠度设计是否准确的关键,可靠指标的确定是洞门结构极限状态设计的核心;建立的极限状态设计方法可直接用于铁路隧道洞门结构设计.      

高速铁路隧道斜切式洞门研究

高速列车通过隧道时会在隧道内引起瞬变压力、在隧道出口形成微气压波．微气压波会对隧道出口的周边环境和周围建筑物造成危害,采用帽檐斜切式洞门可大大消减微气压波的影响．本文对斜切式洞门的结构型式、结构设计及斜切式洞门对微气压波的消减效果等进行了研究,可供类似工程参考．     

基于 EM D桘BPN 方法的高速铁路短期客流预测

高速铁路短期客流预测是铁路运输系统的重要组成部分。无论是对列车开行方案的制定,还是对如何采取正确的营销策略,都具有重大的现实意义。通过混合经验模态分解方法和神经网络方法相结合的EMD-BPN方法来预测高速铁路短期客流量。组合方法主要分为三步：首先,使用经验模态分解方法将客流时间序列分解;其次,将IM Fs作为BP神经网络的输入;最后,应用神经网络对客流量做出预测。数值实例表明,该方法对于高速铁路短期客流预测在精度和稳定性上都有良好的表现。     

基于深度图像和彩色图像相结合的高速铁路桥梁裂缝宽度检测识别算法研究

针对高速铁路中桥梁比重大,地质灾害发生后难以及时对桥梁损伤进行检测评估的困难,提出了利用深度图像和彩色图像相结合的桥梁裂缝损伤宽度非接触式检测识别算法。首先,研究了裂缝的彩色图像预处理算法,通过灰度化、图像增强、轮廓提取获得了裂缝在彩色图像中的轮廓;其次研究了不同视场相机的配准问题,搭建了实验室检测环境,提出了联合Harris角点检测和Hough变换的彩色图像和深度图像配准算法,完成了将二维彩色图像点向三维空间坐标的转换,实现了高速铁路桥梁裂缝宽度检测识别。现场测试表明,深度图像和彩色图像结合能够实现高速铁路桥梁裂缝宽度检测识别,识别相对误差在10%以内。     

基于威胁分析的高速铁路信号系统风险评估方法

高速铁路信号系统是实现列车安全运行的关键基础设施,一旦发生设备或系统功能性故障极易导致安全事故.为此,提出了一种功能安全视角下用于高速铁路信号系统风险评估的模糊综合评价方法.该方法在改进模糊综合评判和层次分析法（analytic hierarchy process,AHP）的基础上,加强系统威胁场景分析,并建立各场景下风险因素耦合关系.首先,分析高速铁路信号系统中影响行车安全的5类44个威胁场景,以系统功能安全事故为分析准则层、威胁类别为因素层,构建递阶层次结构;然后,根据主观评价确定结构中各要素权重,结合评语集对风险进行综合评估,并根据各场景风险值变化动态调整各层级和因素的权重,使评估结果更为真实,且能在安全风险和信号业务间建立映射关系.最后,通过评估某客专真实安全数据,得到信号系统风险等级较低的结果,与其他方法测评结果基本一致,验证了该方法的有效性.     

基于DEA方法的中国高速铁路客运效率评价

选取我国已经投入运行的14条高速铁路,利用DEA方法对其效率进行了评价,旨在恰当地评估不同线路的客运效率,为项目今后的更好运营以及新项目的建设提供指导.在选取评价指标时,更多考虑了线路的社会效益.评价结果指出,半数线路DEA有效,京津城际、沪宁城际等几条线路表现较好,而广珠城际等几条线路的效率相对较低.从评价结果可以看出,高速铁路建设的标准和投入要充分考虑地区的实际情况和需要,同时还要充分考虑潜在需求.