新建铁路线路计算机辅助设计研究与开发

研究目的:铁路工程建设进入快速发展期,项目规模大,建设标准高,为了满足项目设计的需要,迫切需要更新设计手段,有必要开展以矢量地形图为选线参照物,充分利用三维数据研究开发计算机辅助选线设计系统软件.达到提高生产效率,提高设计质量的目的.研究结论:在综合分析各等级新建铁路线路勘测设计流程的基础上,开发了线路计算机辅助设计软件系统,解决了软件系统开发的数字地面建模、图形与数据联动、线路平纵横联动,铁路Ⅱ线的动态交互设计、线路方案管理、线路设计的实时三维可视化等关键技术.开发成果的应用表明,利用这些技术开发的线路计算机辅助设计系统可以在工程设计中推广应用.     

铁路选线理念的创新与实践

研究目的:铁路选线是铁路设计中最根本、最重要的工作,是影响全局性的总体工作.随着铁路技术标准的提高和高桥、长隧修建技术的提高,铁路选线理念发生了较大变化,高速路选线设计更加注重工程安全、更加注重环境,城镇规划,资源开发、交通、农田、水利设施间的协调,要求总体上相互配合,全局上经济合理,更多地采用高新技术,这也是世界一流高速铁路、客运专线的总体设计要求,为此,线路选线的质量将直接关系到铁路工程建设的可靠性、安全性、技术可行性和经济合理性及社会接纳性,关系到铁路和地方经济社会的发展,因而它是高速铁路建设应重视的首要问题,只有树立正确的选线理念,才能建设世界一流的高速铁路.研究结论:本文简述了高速铁路选线的主要制约因素,提出了坚持地质选线、重大工程优先选址、环保选线、规划选线、资源选线、横断面选线,六位一体的选线原则理念,并强调在确定线路走向时要做到失小得大,对重点线路与非重点线路区别对待,做到合理配置资源,避免浪费.在线路方案比选中,要高度重视投资控制,但不能把投资作为唯一的要素考虑.只有投资合理、社会综合效益最大化的线路方案才是最优方案.     

基于GIS的风沙铁路选线地理环境数据库设计

研究目的:地理环境数据是铁路选线设计的基础。为解决风沙地区铁路选线中多源数据的存储管理、空间分析和选线应用,利用GIS在空间数据管理及应用系统构建方面的优势,建立基于GIS的风沙地区铁路选线地理环境空间数据库系统,提升多源异构数据在线路设计中的应用水平和工作效率。研究结论:(1)根据选线影响因子的特征,从数据的组织分类、数据库总体结构设计等方面研究了风沙地区选线地理环境空间数据库的设计思路和关键技术;(2)借助VS编译环境和AE技术,利用C#语言开发了集线路地理环境空间数据与融合应用于一体的数据库系统;(3)实现了风沙地区线路设计中多源异构空间数据与属性数据的存储、统一管理和空间分析,增强了数据的应用能力;(4)本文研究成果可为风沙地区铁路减灾选线设计工作提供有效的技术支撑。     

基于虚拟环境系统的铁路选线设计技术

介绍了一种基于虚拟环境系统的铁路选线设计技术，即在室内模拟现实环境，让师对线路行经地区的环境进行动态观察和分析，从而进行铁路选线设计。     

基于GIS的铁路线路设计系统研究与开发

将地理信息系统技术应用于铁路线路设计,开发基于GIS技术的铁路线路设计系统.介绍系统设计的总体思路,对铁路线路设计GIS的建立、基于GIS的铁路选线交互设计方法以及铁路选线设计应用分析模型等关键技术进行详细研究.     

基于改进型D3QN深度强化学习的铁路智能选线方法

传统的人工选线方法劳动强度大,设计效率低,随着我国铁路建设重心向西部复杂艰险山区转移,人工选线面临的困难日趋凸显。为缩减铁路选线的人力物力成本,提高设计效率,亟需发展结合了人工智能和信息技术的现代选线技术。为此,提出一种基于深度强化学习理论的铁路智能选线方法。以带有空间属性信息的数字高程模型为选线环境,以相邻空间点间的建造费用为即时奖励,以工程建造费用最小为优化目标,设置离散化的备选动作,考虑多种约束条件,构建面向铁路选线的深度强化学习模型。结合深度学习的感知能力和强化学习的决策能力,利用双竞争深度Q学习网络(DuelingDouble-Deep Q Network,D3QN)对模型进行训练,既克服强化学习问题对复杂状态和动作空间难以收敛的缺点,同时解决了传统DQN算法易于出现过估计、训练不稳定的问题,实现自动对选线环境进行感知、搜索、判断、决策,最终寻得目标函数最优的线路方案。以某山区铁路对本方法进行验证,实验结果表明：该方法能搜索到多样化的线路备选方案,可以为设计人员提供新的设计思路;有效降低了铁路建设的经济费用,较人工选线方案节约最多达17.5%。智能选线方法可以帮助节省选线工作...     

基于GIS的风沙地区铁路选线不良地质环境建模及线路优化设计研究

风沙地区铁路选线主要受制于地质因素、环境因素，实现沿线区域地质环境建模是减灾选线及线路优化设计的基础。为提高沙害区线路方案设计的效率与水平，借助遥感技术实现铁路沿线风沙灾害信息识别与提取，设计多源异构地质数据的入库规则与存储方式，建立基于GIS的风沙地区铁路选线不良地质信息库，实现灾害数据的统一管理；利用获取的选线区域矢量、栅格、专题数据，基于GIS建模功能构建风沙区选线地质环境模型，实现不良地质信息的多维表达与空间分析，通过可视化的立体选线方法进行线路方案的优化设计。以格库铁路某沙害区选线为例，建立线路三维地质环境实体模型，通过分析风沙流对平面穿越和立体绕避2个线路方案的危害程度，得到了较为合理的设计结果。研究表明，本方法能够为今后风沙地区铁路选线设计提供一定的技术支撑。     

崩塌滑坡堵江堰塞湖灾害链铁路减灾选线策略

青藏高原南缘是崩塌滑坡堵江形成堰塞湖灾害链的高风险区,而我国铁路缺乏应对堰塞湖灾害的经验。铁路灾后改建工程线路优化设计将产生直接减灾效益,而新建铁路在选线阶段就采取一些主动减灾策略,也是风险调控的重要手段。为此,以中巴经济走廊中拟建哈维连至喀什铁路Attabad堰塞湖段为研究对象,根据堰塞湖灾害特点,通过将改建工程分段设计,并对不同改建线路方案进行技术经济指标比较,完成该段改建线路设计。基于上述工作,提出以有利地形控制溢流口开挖深度、宜尽量利用既有工程、在离开湖区后集中展线尽快与既有线联接、有条件时可提高限制坡度等灾后绕湖铁路选线设计要点与高位选线、酌情预留提高限坡措施的条件、尽量不跨河等新建铁路减灾选线设计策略,希望为铁路应对崩塌滑坡堵江堰塞湖灾害链提供参考。     

张唐重载铁路的综合选线技术

研究目的:重载,是我国铁路主要发展方向之一;选线,是铁路工程建设极为重要的一个环节,直接关系到建设方案的合理性,决定着投资规模。重载铁路的选线又有其独具的特点。张唐铁路是我国新时期以煤炭运输为主的重要干线,寻找到合理的线路走向,是张唐重载铁路建设的基础。本文分析了重载铁路的特征、影响铁路选线的各种因素,提出合理的选线原则和方法,确定科学合理的线路走向。研究结论:在进行重载铁路选线时应综合考虑铁路功能、安全节能、工程投资、城镇规划、环保影响、地形地质条件等因素,使得线路功能完善、技术经济合理、环境影响小,综合效益最佳。     

岩溶区铁路综合选线及辅助决策技术研究

为在岩溶区铁路选线设计中尽量规避岩溶不良地质对于铁路路工程的危害,结合工程实践,全面、深入总结选线、设计原则,研究线路方案的定量化评价方法,并对计算机辅助决策系统进行探索性研究,以期提高岩溶区选线决策的科学性、合理性.参考已有研究成果和工程实践等相关资料,依托黔张常铁路的勘察、设计、建设,归纳总结出具有普遍适用性的岩溶...     

在既有线改造中应用人工一次性铺设无缝线路

研究目的:既有线提速改造时形成小区间无缝线路,利用长轨机械铺设比较困难,以往利用轨排换铺法进行。该法对既有线运营产生严重干扰,造成列车运行晚点,并形成诸多不安全因素,迫切需要改进。研究方法:在不拨移既有线路的情况下进出轨料,减少封锁次数,利用人工一次性铺设跨区间无缝线路的方法取代轨排换铺法。研究结果:解决了既有线提速改造铺架与既有线运营的矛盾。研究结论:在既有线电气化改造施工中,使用这种人工铺轨代替轨排换铺,是一种利用短暂的运营间歇时间,保证运营安全与施工安全的有效方法。     

对地观测技术在铁路勘测设计中的应用

研究目的:长期以来,虽然对地观测技术在我国铁路勘测设计中发挥了重要的作用,但是,当新的对地观测技术取得了突飞猛进发展的时候,其在我国铁路勘测设计中的应用却出现相对滞后,目前,中国铁路已经步入高速时代,针对最新的对地观测技术发展,铁路工程技术人员必须找到适合我国铁路勘测设计新的工艺流程和技术突破点。研究结论:针对目前最新对地观测技术发展态势,铁路勘测设计人员一方面要继续挖掘既有对地观测技术和资料的应用潜力,也要对数码航空摄影、机载激光雷达、高分辨率卫星影像数据等最新的对地观测技术和成果加大研究、应用力度。对地观测技术既可应用于国家基础测绘,也可广泛应用于铁路地形图测绘、铁路线路选线设计、铁道工程地质勘测、铁路环境评价等领域。     

深厚压缩层地基条件下路基沉降控制

研究目的：无砟轨道在客运专线铁路建设中已经成为主要轨道形式,深厚压缩层地基条件下路基沉降控制是无砟轨道客运专线建设中遇到的关键技术难题。迫切需要通过研究确定深厚压缩层地基条件下适合较高路堤无砟轨道铁路技术特点的经济合理、技术可靠的沉降控制方案。研究方法：结合京津城际轨道交通工程试验段路基沉降控制设计,通过技术、经济论证,确定合理的设计方案。研究结果：由于深厚压缩层地基条件下较高路堤高标准沉降控制成本相对较高,常规设计中一般要增加工程成本的支挡结构反而成为节省工程投资的手段。研究结论：在深厚压缩层地基条件下较高路堤高标准沉降控制设计中引入支挡结构,可以在提高沉降控制可靠度的前提下节省沉降控制成本、节约工程用地、美化工程环境。     

可持续发展的"绿色铁路"系统研究

研究目的：通过剖析生态环境价值和绿色技术，系统分析“绿色铁路”的内涵和研究范畴及其评价系统。 研究方法：分析现有的指标体系框架模式，运用专家评判法和主成分分析法对因子进行识别和筛选，运用层次分析法计算绿色铁路指标权重。 研究结果：建立了绿色铁路模糊综合评判的框架和步骤，对绿色铁路专家评判的思路和方法进行了阐述，并针对绿色铁路评价体系提出权重确定和综合评判的方法和思路。 研究结论：绿色铁路是一种新型的可持续发展的交通运输理念，其核心内涵是社会、经济、资源和环境的协调发展，通过自身优势减少并最终实现对生态环境不产生负效应，避免人类活动对外部环境的过度索取，以实现我国铁路设计、修建、运营和管理的可持续发展为最终目的，是落实科学发展观，构建社会主义和谐社会和建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。     

新建长寿、垫江、梁平铁路选线设计思路

研究目的:长寿、垫江、梁平铁路的修建将使本地区资源优势迅速转化为经济优势,因此设计出一条线路短、工程小、投资少的铁路方案,对促进区域内的经济发展和完善铁路路网结构均具有十分重要意义。研究方法:以拟建长寿、垫江、梁平铁路沿线的经济、自然条件和工程特征为基点,通过分析铁路线路走向、设计坡度、接轨方案等设计要素,优化线路方案,节约投资,协调与其他基础设施项目布局。研究结论:经过对该项目的选线设计研究,提出了一条线路短、工程小、投资少的铁路线路方案,这个选线设计方案既能与沿线城镇基础设施和建设规划项目有机地配合,带动和促进沿线经济发展,同时又能较好地适应铁路运输要求     

铁路隧道工程辅助设计系统的设计与实现

研究目的:在分析铁路工程隧道设计工作流程和特点的基础上,建立铁路工程CAD系统的整体架构,从复杂系统各组成部分统一协调的角度出发,把其中的各子系统看作既互相关联又互相独立的部分,结合辅助设计软件在行业内应用的深度、广度及复杂性等特点,建立各子系统的数学模型,采用面向对象的技术研发系统.研究结论:由于在铁路隧道工程辅助设计系统的研发过程中,坚持了以隧道设计业务需求为导向,以整体架构与局部模块相统一的逻辑模型,采用OOP分析技术,合理划分设计对象的粒度大小,保证了系统功能划分的合理性,有效地提高了开发效率.该系统完成后在多条铁路干线上进行应用,效果良好.系统还具有易于集成,易于维护的特点,为专业设计软件的研发提供了值得借鉴的解决方案.工程应用表明,系统技术架构和实现方法是可行的.     

客运专线隧道断面方案研究和优化设计

研究目的:客运专线铁路隧道的建设在我国尚属首次,其断面选型和结构设计无成熟经验可以参考,原设计的时速250 km客运专线隧道衬砌断面和时速350 km客运专线隧道衬砌断面有不足之处。为满足客运专线隧道建设的需要,需要对客运专线隧道断面形式和结构进行优化设计研究。研究方法:广泛调研国外高速铁路隧道设计方案和施工经验,从隧道结构受力条件、排水系统布设及工程量大小等方面进行多方案比选研究。研究结果:合理选定了时速250 km客运专线隧道衬砌断面和时速350 km客运专线隧道衬砌断面形式,进一步优化了衬砌结构设计。研究结论:通过客运专线隧道断面研究和优化设计工作,克服了原设计客运专线铁路隧道衬砌断面的缺点。优化后的隧道衬砌断面具有受力更加合理、救援通道的使用更加方便、减少了隧道断面工程数量等优点。     

中国高速铁路线路工程技术创新与发展

近年来,中国高速铁路线路工程技术取得了不菲的成就。其发展历程大致可分为以秦沈客运专线为代表的技术积累阶段、以国产化为主的积极推进阶段、以全面自主化创新为标志的自主提升阶段和智能化阶段。本文概述了铁路列车荷载图式、CRTSⅢ板式无砟轨道及轨道部件研发、路基结构变形控制、大跨度桥梁和长大复杂地质隧道建设等主要技术成就,结合当前国内、国际形势提出了高速铁路线路工程智能化、绿色化、装配化和精细化的发展方向,并针对线形、轨道、路基、桥梁、隧道和车站枢纽等提出了下步的工作重点,可为国家科技部门和铁路部门的技术政策制定与科研课题立项提供参考和支撑。     

铁路客运专线基础设施维修基地设计研究

研究目的:为适应国内外铁路客运专线基础设施维修基地的设计需求,笔者通过对主持完成的国内第一个新建的广州客运专线基础设施维修基地的设计总结,从基地功能定位、设计规模、总图布置等多方位深入探讨,并通过生产实践不断进行经验总结,为今后同类型的基地设计探索出新思路,提出参考意见。研究结论:进行铁路客运专线基础设施维修基地设计时应从全路路网的角度出发,进行合理布点及功能定位论证,选址以满足铁路枢纽规划为前提,结合多方面因素进行综合决策,减少对环境的影响;在基地总图布置设计时,应根据生产检修工艺流程,做到布置紧凑合理,各种生产作业互不干扰,完善综合管线设计,兼顾远期预留发展条件。     

既有线改建拢口计算机辅助设计方法研究

研究目的:拢口部分的设计是既有线改建设计工作的重要内容,然而目前国内外针对拢口计算机辅助设计方面的研究尚不多见,为提高拢口部分设计的质量,本文研究了拢口计算机辅助设计的方法,并采用VisualC++.net2002开发平台以及ObjectARX二次开发技术,研发了拢口计算机辅助设计模块。研究结论:该模块成功应用于成都至重庆铁路扩能改造设计中,结果表明:该模块界面友好,性能稳定;可以根据设定的线间距自动地搜索出拢口的范围并计算出拢口范围内平、纵信息;可以对拢口范围内平面参数根据设计规范进行违规检测,对错误信息给出警示,并可通过跟踪显示,跟踪到错误地段;可以快速准确地绘制拢口范围内平面图和详细横断面图,为设计者检查拢口设计的合理性提供了一个直观的平台,提高设计质量。