季节冻土区铁路路基冻胀研究进展

研究目的:冻胀问题是深季节冻土区高速铁路路基面变形控制难点之一。高速铁路对路基变形要求极高,特别是无砟轨道,冻胀变形更增加了其控制难度。鉴于加深高速铁路路基冻胀研究的必要性和紧迫性,本文系统总结近年来季节冻土区铁路路基冻胀的研究进展。研究结论:(1)季节冻土区铁路路基的防冻胀设计方法:德国、法国、日本等国都是通过冻结指数确定冻结深度,在冻结深度范围内填筑非冻胀填料,我国的不同之处在于采用标准冻深计算设计冻深;(2)季节性冻土冻胀形成机理包括水分迁移和成冰作用,冻胀发生三要素是:负温、细粒土和水,控制冻胀的措施主要为三类:保温、改良填料和改良水分,并分别总结介绍其研究成果及进展;(3)展望了未来的研究方向:加强现场监测和仿真分析;(4)本研究结论可为进一步研究高速铁路路基冻胀提供参考。     

隔热层对季节冻土区无砟轨道路基冻胀防治的适应性分析

结合客运专线无砟轨道路基的工程结构及我国东北地区季节冻土的工程特点,通过对粗颗粒土的室内冻胀试验,得出随着细颗粒含量的增加,粗颗粒土的持水性和冻胀率都相应增大;当粗颗粒土中小于0.075 mm细颗粒含量为5%时,土样经饱和再排水条件下冻胀率为1.31%。根据哈齐客运专线季节冻土区的地质及气候条件,采用有限元数值方法分别对季节冻土区既有和新建的客运专线无砟轨道路基设置隔热层后的路基温度场进行了对比分析,计算结果表明:对于新建路基,在路基面铺设10 cm厚隔热层和保温护坡措施后路基的保温效果良好,可以起到对路基冻害的预防作用;对于既有路基,采用在路基面(轨道板处除外)和边坡位置铺设隔热层措施,路基的保温效果不明显。     

路基的填料冻胀分类及防冻层设置

我国冻土区铁路路基表层的冻胀病害严重,且没有相应的路基填料冻胀性分类标准。在分析路基的冻胀特性、影响路基冻胀的因素、路基冻害整治中存在的问题的基础上,借鉴国内外地基土的冻胀性分类,并结合铁路路基填料分类的特点、铁路线路冻胀限高和维修标准,提出铁路路基填料冻胀性分类方案,并建议在冻土区设置路基防冻层。路基填料冻胀性分类方案以各类土的细粒含量、冻前含水量和冻胀高度为指标,进行冻胀敏感性和冻胀等级两级分类。路基防冻层应用细粒含量<5%的砂类和细粒含量<15%的砾类、碎石类不冻胀土填筑,防冻层的厚度根据路基的标准冻深。列车的运行速度和载重量确定。     

深季节冻土区哈齐客专路基现场试验

鉴于哈尔滨—齐齐哈尔(哈齐)客专路基工后沉降不大于15 mm的要求,开展了路基现场试验。对路基中的温度、沉降变形、路基冻胀变形及路基本体的含水量变化情况进行监测。结果表明:线路所处地区,11月中旬开始冻结,来年1月下旬地表附近地温过程线开始上抬;冻结层直到4月中旬才全部处于正温,最大冻深约为2.4 m。经过现场监测,处于深季节冻土区的高铁路基在经历冻融循环后的沉降变形为20 mm左右。路基表面的最大冻胀量发生在地表温度处于-1~-2℃之间,在此地温值下,路基冻结层范围内易发生水分积聚现象,路堤冻胀较敏感,所以路基填料应严格保持为最优含水量,做好基床表层的防排水措施,避免路基病害的发生。     

季节冻土地区高速铁路路基设计

哈大和哈齐铁路是季节冻土地区高速铁路无砟轨道路基冻胀变形控制方面非常具有代表性的工程,本文通过对两个项目防冻胀设计措施、变形监测结果及相关研究成果的介绍,阐述了对路基防冻结构、防冻层厚度、防冻填料技术要求、路基冻胀变形发展规律等的认识:(1)混凝土基床是特殊条件下的路基防冻解决方案,一般应满足地下水位较高或常年积水且不具备降排水条件的低路堤地段;(2)季节冻土地区采用填料填筑的路基会发生冻胀变形,防冻层填料满足一定要求前提下,冻胀变形不会影响线路平顺性,可以保证高速铁路安全平稳运营;(3)冻胀变形小于4 mm的百分比随着时间的推移逐渐增加是东北地区各条高速铁路路基冻胀变形的共同特点,说明路基抗冻胀变形能力的稳定需要一定的时间;(4)反复出现的大的冻胀变形往往是填料细颗粒含量超标较多或者明显排水不畅的地段。施工期通过变形监测及时发现可能形成冻害的隐患并进行治理是非常重要的。     

季节冻土区铁路路基变形监测及冻害原因分析

根据京包铁路、包兰铁路路基在1月-6月期间的变形监测和路基土的级配试验,分析了季节冻土区铁路路基的冻胀变形情况及产生原因.分析结果表明,在内蒙古境内的季节冻土区铁路路基冻胀呈现整体性变形特点,但不同里程处的路基冻胀差异较大;在监测区段内,京包线路基最大冻胀率为5.2%,最小冻胀率为2.4%;包兰线路基最大冻胀率为4.2%,最小冻胀率为1.1%;路基的冻胀变形极不规则,严重破坏了路基的整体平顺度.京包线、包兰线路基填土的级配不良是引起路基冻害的首要原因;路基多年的冻害效果累积和基床土质不均导致冻胀变形不均匀发生.     

哈大客运专线路基冻胀线路养护维修技术

哈大客运专线横贯东北三省,大连到大石桥段为山地干润季节冻土亚区,大石桥到公主岭段为辽河平原干润季节冻土亚区,公主岭到哈尔滨段为松嫩平原干润季节冻土亚区,沿线路基冬季产生不均匀冻胀,影响线路的平顺性。本文结合哈大客运专线路基冻胀规律,介绍现场线路养护维修技术、及各种作业资料的管理。     

青藏铁路清水河段细粒土用作路基填料问题的探讨

用作冻土区的路基填料，在冻胀敏感性方面有其特殊的要求，为了分析青藏铁路清水河段细粒土是否可用作冻土区路基填料，收集了该区粘性、粘砂土和细粒含量较多的砾砂，分别用两种密实度进行了土的室内物理、力学实验、冻胀实验以及毛细管上升高度和含盐量实验。从变形、稳定和冻胀敏感性方面综合分析实验结果后，提出了该区使用粘性土的局限性及其改良途径。根据试验得出：增加土的压实密度，控制施工中的含水量，采取严格的隔热、隔水措施，对防治或减少路基冻胀可起到较显著的效果。     

多年冻土区路堤旋工新法初探

结合施工实践,介绍了多年冻土区路堤施工中为控制填料含水量、减少路基冻胀及翻浆所采取的一些工艺新措施.     

季节性冻土区路基基床粗颗粒土填料冻胀特性研究

季节性冻土区高速铁路路基冻胀病害日渐突出,路基冻胀对施工的影响也不容忽视,研究路基基床填料的冻胀特性对路基冻胀防治具有实际意义。选取东北某客运专线路基基床底层A、B组填料作为试验土样,通过不同含水率、不同细粒含量、不同冻结温度条件下的冻胀试验,研究各参数对冻胀率的影响。试验结果表明:该填料冻胀率随着含水率的增加而增大,细粒含量15%的粗颗粒土仍会发生冻胀;该填料冻胀率随着细粒含量的增加而增大;填料冻结温度直接影响该填料的冻结过程,进而对其冻胀率产生影响。     

桥上无砟轨道结构形式对无缝道岔的影响分析

介绍桥上无缝道岔轨下基础“门”形筋混凝土道床、带限凸台道床板、底座纵连式道岔板5种无砟轨道结构。建立桥上3种无砟轨道结构的无缝道岔模型,提出计算参数,分析3种无砟轨道结构对桥上无缝道岔受力和变形影响,并进行计算。计算结果表明,桥上底座纵连式无砟轨道结构无缝道岔与桥梁的纵向相互作用力较小,是一种受力较为合理的结构形式。     

基于贝叶斯网络的驼峰超速连挂事故分析

针对驼峰超速连挂事故进行分析。分析对事故有重要影响的线路、调速设备和车辆等因素,考虑到贝叶斯网络能较好解决不确定性问题以及可以双向推理的特点,建立驼峰超速连挂事故树,并将其转化成贝叶斯网络,计算顶上事件的发生概率以及基本事件的后验概率。结果表明,超速连挂事故的主要影响因素为线路纵断面、调速设备制动能力以及新型重载车辆三方面。进一步考虑新型重载车辆的共因失效问题,建立贝叶斯共因失效混合网络,计算并分析新型重载车辆对超速连挂事故的影响程度以及对既有驼峰的适应性。     

基于轮廓特征拐点的遮挡车辆分离方法研究

遮挡是智能交通系统中车辆检测、跟踪和识别时较难解决的问题之一.本文主要针对智能交通系统中车辆之间的遮挡,以车辆常用的矩形模板为先验知识,首先对存在车辆遮挡的连通区域提取边缘轮廓,然后获取轮廓上的4类特征拐点,最后采用本文提出的基于轮廓特征拐点的车辆分离算法,将相互遮挡的车辆分离开来,便于后续对车辆的跟踪、匹配等处理.实验结果表明,本文提出的算法具有有效性、可行性和良好的应用前景.     

我国铁路客车空调研究领域急需引入人工神经网络

分析了我国铁路客车空调存在的问题和人工神经网络（ANN）在系统仿真、负荷预测、能量管理、故障诊断、系统辨识控制等方面的优势，综述了ANN在暖通空调（HVAC）中的应用及发展状况，阐述了我国铁路客车空调研究领域引入ANN的必要性和紧迫性。     

电力机车防寒设计探讨

分析我国高寒地区机车的运用状况,指出电力机车在低温环境下所面临的问题,并从机车的低温试验、关键部件、相关材料以及防寒加热等方面,提出电力机车防寒设计的技术措施。     

日本上越新干线列车脱轨事故探究

日本新县中越地区于2004年10月23日发生里氏6.8级浅层直下型地震,地震引起线路剧烈横向晃动和上下起伏震动,导致列车脱轨。在新干线沿线加大地震早期检测预报系统布设密度,研究新的地震波检测方法以及地震预报技术和装置。研究和试验L型防脱轨护轮轨,并对鱼尾板进行加厚改造。在转向架上安装振动加速度检测仪,提高制动反应速度。在转向架轴箱下面安装反L型车辆导向装置,车辆脱轨后,导向装置会钩住钢轨,防止车辆过远偏离轨道溜逸。用厚钢板包覆桥墩、向桥裂缝灌注树脂和用碳纤维布等方法对桥梁进行加固。通过对列车脱轨事故分析和采取的对策,为我国铁路建设提供参考和借鉴。     

隧道地质超前预报方法的探讨和研究

研究目的:通过隧道地质超前预报,掌握掌子面前方地质信息,为施工单位优化施工方案、安全科学施工、提高施工效率、缩短施工周期等提供依据,为预防隧道塌方、突水、突泥、突气等可能形成的灾害性等事故及时提供信息,具有重大的社会效益和经济效益。研究方法:本文以作者在八盘岭隧道和长梁山隧道地质超前预报的亲身经历为背景,着重介绍了隧道地质超前预报在我国铁路、公路、城市轨道交通等工程的长大隧道施工中的重要作用和研究的重大意义。研究结果:本文系统地分析和归纳总结了隧道地质超前预报的前期准备工作、地质超前预报目的及内容、预报的各种方法、预报成果的输出形式和方式、预报时间安排和过程、探讨和研究的结论等,侧重介绍了地质超前预报的各种方法。研究结论:地质超前预报是隧道施工的一个重要环节,应纳入施工工序,可以指导施工,为隧道施工提供科学依据。     

基于GIS的铁路信息化建设的探讨

介绍了地理信息系统的概念及特点，分析了数字化铁路和理念，阐述了地理信息系统与铁路信息化的关系，最后介绍了地理信息系统在铁路设施及资产的管理，物流与客流的监控，客货运营销以及运输安全与救援决策等方面的应用。     

基于多家乡技术的列车移动网络研究

针对在移动列车等公共交通工具上为乘客提供高速无缝的互联网接入服务的问题,本文对列车移动网络的自身特征以及所处无线网络环境进行分析,并建立一种基于多家乡技术的列车移动网络系统.构建具有多种无线外部接口和有线/无线内部接口的移动路由器,通过策略配置和网络状态实时监测,实现在多个不同类型的外部无线接口上进行流量分配和负载均衡的机制.提出一种基于自主选举方式的最佳移动路由器推举方法,通过分布式的协议消息交互推举出最佳移动路由器,保证了多个移动路由器的有效协同工作.仿真试验表明,本文提出的方案能够有效提高列车移动网络的总体可用带宽,降低列车运行所引起的数据传输速率抖动,增强网络连接的稳定性和可靠性.     

列车曲线上制动时的安全性分析

为分析列车在曲线轨道上制动时车钩偏角对车辆运行安全性的影响,建立了前后两节车辆之间的连挂关系,导出车钩偏角随轨道曲线半径、车辆长度和车钩长度的关系,通过求解3节车辆的中间车辆车体的通用载荷方程,导出车辆前后心盘所受的横向载荷.运用多体动力学方法,建立3节车辆的动力学模型,分析前中后不同车辆长度下中间车辆的运行安全性.分析结果显示:列车在曲线轨道上制动时,轨道曲线半径与不同长度的车辆连挂方式对心盘处的横向力影响较大;重车条件下,车辆的连挂方式主要影响车辆对轨道的作用力;空车条件下,车辆的连挂方式会影响车辆的运行安全性.