石灰石粉在水泥浆抗氯离子渗透性中的作用机理

为了阐明氯离子和石灰石粉、铝相之间的相互作用,以及它们对水泥浆微观结构和氯离子渗透性的影响,通过X射线衍射仪和差热分析表征了水泥浆的物相,采用扫描电镜观测了水泥浆的微观形貌,借助压汞法测试了水泥浆的孔结构,通过RCM法表征了水泥浆的氯离子渗透性。在此基础上,研究了氯盐环境下,不同掺量和比表面积石灰石粉对水泥浆微观形貌和氯离子迁移系数的影响。研究结果表明,随着石灰石粉掺量的增大或比表面积的减小,水泥浆的氯离子迁移系数随之增大。当石灰石粉的掺量从0%增大到30%时,水泥浆的氯离子迁移系数从7.16×10^-12 m²/s增大到22.17×10^-12 m²/s。当石灰石粉的比表面积从500 m²/kg增大到800 m²/kg时,水泥浆的氯离子迁移系数从22.17×10^-12 m²/s降低到20.57×10^-12 m²/s。在氯盐环境下,碳铝酸钙的XRD衍射峰随之消失,并形成了F...     

基于光伏发电的铁路与新能源融合潜力评估

综合评估铁路与新能源特别是与太阳能的融合潜力是铁路新能源技术发展的前提。在技术潜力方面,基于光电转化效率、发电效率和光伏性能衰减机制,提出了铁路年度光伏发电量、用能自洽率和用电自洽率指标计算方法;在经济潜力方面,构建了可储能的铁路光伏全生命周期经济效益分析模型;在环境潜力方面,提出了基于光伏发电的铁路碳减排量计算方法。通过分析不同区域铁路光伏发电的技术潜力、经济潜力和环境潜力,得出在宜能空间利用率为50%和无政府补贴的情况下我国铁路与新能源融合总体潜力：铁路光伏全生命周期发电总量可达1.57万亿kW·h,全国范围铁路用能和用电自洽率分别为49.0%和76.9%;铁路光伏总体投资收益率可达144%;可减少CO₂排放8 800亿kg。     

轨道车辆车轮不圆度检测装置动力学仿真

建立轨道—车辆—车轮不圆度检测装置动力学仿真模型，计算分析车轮不圆度检测装置关键参数对测点振动的影响规律，确定该检测装置最优设计参数。基于轨道车辆动力学与机构学理论，对检测装置机构运动进行分析，运用SIMPACK软件建立含单节列车、钢轨及安装在钢轨上的不圆度检测装置在内的整体仿真模型，并计算测点的振动响应。研究表明：该检测装置机构弹簧刚度最优值为3×10⁵～5×10⁵ N/m，阻尼最优值在8 000 N·s/m附近；为保证检测装置测量精度，车辆运行速度应不大于5 km/h；同轴另一侧车轮对检测装置没有影响，装置对列车运行安全性没有影响。     

水平MJS工法黏土地层成桩特性及渗透性分析

为研究黏土地层中水平喷射注浆工法(Metro Jet System, MJS)的成桩性能和隔水能力,以苏州地铁临顿路站下穿工程为背景,在相似地层进行试桩试验,揭示水平MJS试桩成桩特性;同时,测试及对比室内水泥土与现场MJS水泥土的渗透系数,以评估其隔水性能。试验结果表明：当土层均匀时,加固体通常呈切割搅拌型,其形状受土层性质、施工参数和重力作用等影响,通常不是半圆形,其竖向“直径”常大于水平向“直径”;室内水泥土渗透系数和现场试桩芯样渗透系数接近,绝大部分样品渗透系数在2×10^-8～8×10^-8 cm/s的范围内,展现出较好的隔水性能。     

材料多等级双向演化结构优化算法

经典双向演化结构优化(BESO)算法采用单一材料非“生”即“死”的优化方式,过程中易产生边界问题,从而使结果陷入局优。为解决这一问题,在优化中线性内插多个弹性模量等级的材料,再构建基于变异系数的材料利用程度评价指标,以决定单元在不同材料等级间的升降,开发出材料多等级BESO算法。通过深梁算例对比新算法与经典BESO算法在优化能力上的差异,并探讨材料等级数对优化过程和结果的影响。研究结果表明：算例在优化运行至折算体积率为0.3时,单一材料的经典BESO算法,双材料、三材料和四材料的材料多等级BESO算法,解的柔顺度指标分别为0.818×10⁴,0.785×10⁴,0.775×10⁴和0.768×10⁴N·mm,耗时分别为4,8,12和18 min。算例在优化运行至绝对体积率为0.3时,三材料的材料多等级BESO解中占比高的材料2和材料3,变异系数分别为0.11和0.26,而经典BESO解中单一材料的变异系数为4.88。因此,与经典BESO算法相比,材料多等级BESO算法可以得到柔顺度更低,更符合优化目...     

大跨铁路斜拉桥下横梁自承式施工参数分析

横梁自承式施工方法由于可节省施工支架造价,得到了广泛应用。为确定自承式施工中分层浇筑高度以及支架刚度合理取值,以明月峡长江大桥横梁施工为工程背景,采用Midas/Civil有限元软件建立全桥施工阶段模型,对横梁分层浇筑高度和支架刚度进行参数研究,分析上述参数对横梁应力和变形的影响规律。研究结果表明：第一层浇筑高度为1 m和2 m时,将会出现拉应力,不满足规范规定的要求;浇筑高度由3 m增至5 m时,在施工过程中横梁均受压且满足规范限值。随着分层高度增大,在横梁施工阶段,横梁上缘最小压应力最大可减小约1.5 MPa;横梁下缘最小压应力最多增大约1.3 MPa;在成桥阶段,横梁下缘最大压应力增大约0.5 MPa,上缘最小压应力减小约2 MPa。为使得横梁在运营阶段有足够的应力储备,建议第一层浇筑高度选为3 m。支架刚度由1×10⁷ kN/m变化至2×10⁵ kN/m,横梁的应力和挠度基本不变;当支架刚度由2×10⁵ kN/m减小至1×10⁵ kN/m时,横梁上缘最小压应力减小约0.3 MPa,下缘最小压...     

湿陷性黄土地区新建铁路与水渠合理避让距离研究

黄土具有垂直节理发育、透水性好、遇水易湿陷和较强水敏性工程特征。本文在对比分析中兰铁路典型不同成因黄土物理力学性质的基础上，开展现场浸水试验，对不同成因黄土场地新建铁路与长大干渠合理避让距离进行研究。试验结果表明：当黄土渗透系数大于10^-4 cm/s、砂粒含量较大且结构疏松、孔隙发育时，铁路路基边坡外缘与水渠合理避让距离不小于20 m,对沉降敏感的高速铁路安全避让距离原则上需大于30 m;当黄土渗透系数小于10^-5 cm/s、砂粒含量较少且黏粒含量较高时，铁路路基边坡外缘与水渠合理避让距离不小于15 m。该研究结论对湿陷性黄土地区铁路工程地质选线具有一定参考价值。     

渝怀二线新白沙沱隧道瓦斯突出及工区判定

研究目的:渝怀铁路增建二线新白沙沱隧道四次穿过二叠系上统吴家坪组煤系地层，煤层层厚0.35～0.81 m不等，隧道设计和施工均需要确定瓦斯突出危险性及瓦斯工区类型。本文在调查、收集临近既有煤矿、铁路隧道煤层瓦斯资料的基础上，采用瓦斯压力梯度法计算并判定瓦斯突出危险性，采用绝对瓦斯涌出量公式计算并判定瓦斯工区类型，旨在为隧道结构设防、风险管理、施工组织等提供依据。研究结论:(1)新白沙沱隧道埋深位于瓦斯风化带以下，场区瓦斯压力梯度约为4.5×10^-3～5.1×10^-3 MPa/m;(2)隧道揭煤处开挖工作面瓦斯初始压力超过了0.74 MPa的临界值，为瓦斯突出危险工作面；(3)隧道穿煤系地层段绝对瓦斯涌出量约为2.0～2.2 m³/min,为高瓦斯工区；(4)本研究成果可作为瓦斯隧道设计和施工依据，研究方法可为临近矿井和既有铁路的瓦斯隧道工区及突出判定提供参考。     

IEC61508中RBD法在铁路信号冗余结构中的适用性分析

为评估IEC61508中可靠性框图(Reliability Block Diagram RBD)法推导出的危险失效概率计算公式在铁路信号冗余结构安全性分析中的适用性,以该标准主要面向的在工业过程控制领域内用于安全防护系统(A类)为对象,首先,分析其与铁路信号系统(B类)在控制结构、危险侧判定等方面的差异性,指出冗余结构故障检测的有效性及检出后的处理原则是决定系统安全性的关键因素;然后,以1oo1、1oo2和2oo2结构为例,分别采用IEC61508中的RBD法计算A类系统、马尔科夫链计算B类系统三种结构的危险失效概率;最后,以实际参数为例进行仿真计算。结果显示：用IEC61508中RBD法计算的值与用马尔科夫链计算的B类系统危险失效概率真值间存在误差,误差分别是-3.75×10⁵,-3.77×10⁵,3.60×10⁵,这表明IEC61508主要适用的安全防护类系统与B类系统具有不同安全特性,若直接采用该标准中主要针对A类系统的可靠性框图法计算B类系统的安全性,则会得出偏差较大的结果。     

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。     

基于GPD理论和百分位数阈值法的轮轨力极值估计与动力系数研究

在高速铁路无砟轨道结构设计和检算时,列车荷载设计值是关键的设计参数之一。基于GPD理论,研究全波段不平顺激励下的轮轨力极值估计方法,并与脉冲激励下的结果对比,为无砟轨道结构设计和相关规范的完善提供依据。结果表明：采用百分位数法选取阈值时,应对样本分簇以提高样本之间的独立性和轮轨力极值估计的精度;提出结合百分位数阈值的形状参数筛选法进行轮轨力极值估计,确定了每簇样本量大小和形状参数区间;样本量宜取3×10⁵～5×10⁵个,百分位数阈值宜取50%～98%,且以轮轨力极值估计值的均值作为最终的轮轨力极值估计值;列车速度为250～400 km/h的列车荷载设计值动力系数分别为2.2、2.4、2.6和2.8。     

铁路综合选线原则思考

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设计,选线质量的高低对项目的工程量、投资、建设难度甚至运营维护都将产生直接影响。为尽可能提高选线质量,文章对综合选线的原则进行了一些探讨。影响铁路线路方案的因素众多,包括政治、经济、国防、地方规划、环境敏感点、地形条件、重大不良地质、水文等,文章分析了选线工作中可能遇到的主要影响因素,提出了相应的选线原则,包括规划选线、地质选线、环保选线、安全选线等。铁路选线工作应注重搜集相关资料,分析影响线路方案的因素,根据影响因素选择相应的选线原则,当不同原则出现冲突时,应抓住主要制约因素确定原则,做到综合最优。     

孙家沟至瓦塘地方铁路选线设计

孙瓦地方铁路为山区重载铁路,受各种控制因素影响,选择合理的线路走向是本项目建设的基础。从重载铁路的特征、影响铁路选线的各种因素分析,提出合理的选线原则和方法,确定科学合理的线路走向。在全面、准确分析项目特点的基础上,综合考虑铁路路网功能、工程投资、环保要求、地形地质条件等因素,合理确定特殊工点处理措施。对线路走向进行综合研究,确保实施方案综合效益最佳。     

基于实际地铁线路的全生命周期碳排放研究

在双碳战略的重大战略部署下,对轨道交通全生命周期碳排放进行研究,合理量化其碳排放水平是实现交通部门碳达峰、碳中和的重要措施。本文基于北京某新建地铁线路,对轨道交通全生命周期碳排放进行分析,建立了轨道交通全线、全生命周期的碳排放计算模型,并定量计算新建地铁线路全线、全生命周期的碳排放量。同时,对建设阶段和运营阶段的降碳措施做出分析,定量评估其降碳潜力。对全长81 km新建地铁线路进行碳排放量计算,得到建设阶段碳排放量为257万t CO₂eq,运营阶段为5.35万t CO₂eq/a,50年运营周期总计碳排放量524万t CO₂eq。建设阶段使用可再生材料及预制结构可减少碳排放量7%;运营阶段综合采用多种节能降碳措施后,可降碳27%;50年运营周期降碳潜力总计17%。该模型的建立对城轨交通全生命周期碳排放定量计算有指导意义,降碳措施的研究成果以期为城轨交通完成绿色低碳转型、实现交通部门碳达峰、碳中和提供参考。     

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。     

基于耗散能的高速铁路路基填料动力安定临界阈值研究

科学评估高速铁路路基服役安定特性是保障复杂环境下路基百年服役期的耐久稳定的重要理论手段。对典型高速铁路路基粗粒土填料开展长期循环加载动三轴试验,揭示了不同围压、动载幅值等因素对填料变形发展规律的影响,基于A塑性安定、B塑形蠕变、C增量破坏3类安定状态分析了长期变形收敛趋势以及耗散能变化规律。构建了单位体积耗散能与安定状态的关联,提出了基于等效单位体积耗散能的安定临界状态判别标准和动应力、动应变阈值确定方法。本文研究的典型填料,引起高铁路基填料由稳定的安定状态向不稳定的增量破坏状态的临界动应变所处范围为0.8×10^-3～1.3×10^-3。研究结果可对涉及列车动载长期作用下的高速铁路路基安定性分析和长期稳定性评估提供理论参考。     

GIS环境下铁路选线设计应用分析模型研究

在分析传统铁路选线设计方法的基础上,对基于GIS的铁路选线设计应用分析模型及其意义进行探讨;提出了铁路选线设计影响因素信息分析提取模型及定线方案综合分析评价模型,介绍了两种模型的建立方法和步骤,并将其应用于基于GIS的铁路选线设计系统。     

水库地区铁路选线设计

在铁路选线过程中经常会遇到大中小型既有水库和类型不等的各类规划水库,铁路选线如何通过水库往往是铁路选线者必须认真研究和严肃对待的问题,稍有疏忽或处理不当就会出现严重问题。此文对影响水库地区选线的各种因素及选线要点进行分析论证,提出选线注意事项和方法。     

铁路安防数据记录器发展现状及建议

简要介绍铁路安防数据记录器的由来与发展、国内外相关法规和标准规范，分析国外TELOC^?、Trainnet^?、REDBOX^?事件记录器的定义及功能特点。根据我国铁路列车设备情况，分析LKJ-2000型列车运行监控记录装置、机车远程监测与诊断系统(CMD)等产品装车情况，以及铁路安防数据记录器相关产品的特点及存在问题。针对铁路事故调查的时效性、权威性、准确性及全面性等多方面的需求，结合铁路安防数据记录器开发应用过程中可能存在的问题，提出加强法制建设、制定抗毁防护性能指标标准、研究数据集成化设计方案、建立译码中心的建议。     

重载铁路75 kg/m钢轨的换轨周期研究

通过持续调研大秦重载铁路75 kg/m钢轨使用和重伤情况,进行钢轨重伤类型和每千米重伤量统计分析,获得钢轨主要重伤类型、不同地段一定累计通过总重对应的每千米钢轨重伤量;针对不同长度地段钢轨重伤量数据,提出钢轨重伤加权统计方法,利用回归分析方法和不同地段钢轨重伤量数据,获得大秦重载铁路75 kg/m钢轨整亿吨通过总重下加权重伤量数据;利用大秦重载铁路各种钢轨维修费用数据进行经济分析,获得钢轨经济下道周期;通过2006年和2016年钢轨重伤统计数据对比分析,结合我国运输特点及经济分析结果,提出累计通过总重与每千米钢轨重伤量相结合的大修换轨周期,并估算了延长换轨周期的经济效益。