高原大日温差环境下跨区间无缝线路研究

研究目的:本文利用无缝道岔稳定性公式和有限元方法对高原大日温差某车站无缝道岔的稳定性和力学性能进行理论计算，分析在年温差70℃左右、日温差40℃左右局部温度骤变的高原环境下铺设跨区间无缝线路的可能性，并对该车站及两端区间轨道进行跨区间无缝线路设计。采用胶冻结接头的方式消灭道岔和缓冲区有缝钢轨接头，在西藏地区第一次铺设桥上无缝道岔，一站两区间实现了跨区间无缝线路。通过一年时间在线监测和安全运营，积累了大量高原大日温差跨区间无缝线路可靠数据和运营经验。研究结论:(1)验证了在年温差70℃左右、日温差40℃左右局部温度骤变的高原环境下铺设跨区间无缝线路是可行的；(2)胶冻结接头作为跨区间无缝线路钢轨连接方式是可行的，可为既有非无缝线路无缝化提供又一个技术方向；(3)在大日差局部温度骤变的高原环境下，跨区间无缝线路养护关键是无缝道岔，一定要注意道岔的轨道几何形位状态和尖轨、心轨的位移，出现不良状态时及时加强养护。     

寒区隧道阳光棚温升效果与影响

为避免寒区隧道冻害问题产生，引入新型阳光棚防寒措施.首先，建立三维瞬态传热数值模型，获得自然通风条件下的隧道温度场，并通过现场温度监测验证数值计算模型的可靠性；然后，通过数值方法验证阳光棚的温升效果，并进一步探究阳光棚入口风速、长度、跨度及环境温度对温升效果的影响；最后，对各因素进行敏感性分析，研究其对温升效果的影响程度.研究结果表明：入口风速低于1.0 m/s时，阳光棚发挥良好的温升效果.风速与温升效果呈负相关；长度每延长50 m，隧道进口气温升高0.71℃；跨度对温升效果的影响不明显；温升效果随环境温度变低而愈显著.上述因素对温升效果的敏感性排序为：入口风速（0.39）>长度（0.30）>环境温度（0.19）>跨度（0.12），其中，入口风速为最敏感因素，应用时应着重考虑.因此，对阳光棚的使用建议为：低风速、大长度、小跨度.     

铁路特长隧道分、合修影响因素及原则探讨

双线铁路特长隧道采用分修还是合修方案对建设和运营影响巨大，是项目决策需研究的重大技术问题。在调查国内外现状的基础上，对影响因素进行系统梳理，提出量化评价方法，并结合某高原铁路进行阐述。研究结论如下：(1)建设期影响分、合修的最重要因素为相邻工程及投资，运营期为养护维修、运营保通和防灾救援；(2)软岩大变形严重、运营维护、保通或工法有要求的隧道，不论长短均应采用分修方案；(3)防灾救援及养护难度较高的铁路，当隧道长度超过15 km时应考虑采用分修方案，当采用合修方案时应进行技术经济比选；(4)采用分修方案的隧道，应结合相邻工程、洞口地形及地质条件，综合研究洞口的分、合修方案，当洞口分修时应研究采用小净距的可行性。     

加载条件对柴油机瞬态响应的影响研究

应用GT-Power和Simulink软件建立了涡轮增压柴油机的动态模型和联合仿真平台，提出了“自然特性和恒转速”组合方式的测功机加载方式，对高原环境下柴油机瞬态过程进行模拟分析。通过不同的加载条件，分析了柴油机在加速过程中瞬态响应性差的影响因素，研究发现发动机转速和喷油量是影响涡轮增压器响应性的两个重要参数。先快速提升发动机转速，增加进气量，然后恒速加载能够克服增压器滞后现象，快速达到发动机的高负荷状态。应用这种仿真模拟方法，为车辆高原起步过程施加扭矩干预改变发动机运行工况，改善起步响应性提供依据。     

寒区路基抗冻害阻水改良土设计试验研究

通过在两种黏性土中分别掺入不同配合比的阻水剂，制备成试样，进行吸水率、无侧限抗压强度测试和不同次数冻融循环条件后的力学试验。结果表明：在塑性指数大于15的黏性土中掺入15%的胶凝剂+配合比为1%～2%的阻水剂，改良土的吸水率是未加阻水剂的10%～20%。改良土试样的无侧限抗压强度随冻融循环次数的增加衰减较小，24次冻融循环后的无侧限抗压强度损失率在10%以内，而未改良土强度损失率高达50%以上。另外，含阻水剂的改良土试样受多次冻融循环后的质量变化率均小于5%。     

高海拔条件下铁路信号设备电气特性适应性分析

高海拔地区气候环境条件恶劣，具有空气压力低、温度低、昼夜温差大和太阳辐射强等特点，这对铁路信号设备在高原地区正常使用造成了较大影响。鉴于信号设备高安全性与可靠性要求，采集了不同海拔条件下信号设备故障率统计数据，分析高海拔环境对电气电子设备电气特性影响机理，以及典型铁路信号设备故障案例；通过对比电气电子设备通用标准与信号设备标准，指出目前高原铁路信号标准中存在部分电气特性规定不完整，以及普遍未考虑海拔修正等问题；依据相关国家标准，给出高海拔条件下信号设备电气特性适应性对策及建议，为铁路信号设备在高原铁路中安全可靠使用提供参考。     

西北高原干寒区某机场道面病害分析及防控措施

依托西北高原干寒区某机场工程，针对自建成至今老道面发生大面积的沉陷、板缝错台、断板、碎板、板角剥落、接缝破坏、角隅断裂等病害，通过系统的调查和针对性的物探、坑探、钻探、试验工作，分析了道面病害的类型、分布及成因。结果表明：老道面病害是地基不均匀沉降、地表水入渗、冻融、湿陷、湿化及历史地震综合作用的结果；针对道面病害，提出新道面建设中宜采取拆除老道面，古沟道换填并强夯处理，古沟道置换搭接区及新、老道面搭接区加筋补强，道面影响区填方段垫层强夯处理，道基设置防冻层和隔断层的处置措施，并运用于设计。     

高海拔寒区铁路隧道保温排水技术研究

针对处于高海拔寒区的川藏铁路隧道的保温排水问题,本文总结了国内多行业的寒区分类以及国内外寒区隧道保温排水技术现状,通过调研高纬度寒区铁路隧道的冻害情况,分析了高纬度寒区铁路隧道按最冷月平均气温和年平均气温的设计分区方法。结合川藏铁路工程特点,提出了川藏铁路高海拔寒区隧道设计分区和保温排水设施的设防标准建议,同时分析了各类保温排水设施的适用条件。结果表明:(1)川藏铁路高海拔寒区隧道按年平均气温和最冷月平均气温可划分为3个设计分区;(2)高海拔寒区隧道洞口段的排水沟槽设计,可结合工点特点,按设计分区采用不同的保温长度和不同的结构形式;(3)保温排水沟的检查井及出水口宜采取保温措施。     

基于组合模型的高原环境GDI汽油车排放预测

为预测高原环境下缸内直喷(Gasoline Direct Injection, GDI)汽油车CO和PN的瞬时排放量，开发并评估了一套基于深度学习的排放预测模型。利用便携式车载排放测试系统对一辆GDI汽油车进行实际道路排放测试；加入奇异谱分析对原始时间序列进行处理，剔除时间序列中的异常值；利用XGBoost模型对GDI汽油车的CO和PN的瞬时排放进行初步预测，并利用SVR模型进行残差修正得到最终的预测结果。将预测结果与实际道路排放试验中使用PEMS设备测量的实际值进行比较，结果表明，XGBoost-SVR排放预测模型能较好地预测GDI汽油车瞬时CO和PN的排放，相比单一的XGBoost模型，RMSE分别提高了22.9%和39.7%,决定系数R²均大于0.9,支持预测结果的可靠性。该模型对监测高原环境下GDI汽油车实际道路排放具有一定的工程意义。     

严寒地区高铁隧道衬砌挂冰机制及预测预警

为减少长大寒区铁路隧道冬季挂冰巡检的工作量，为人工打冰提供指导，基于隧道挂冰模拟试验，得到隧道挂冰生长发育程度模型，构建隧道衬砌挂冰预测预警系统，通过预测隧道洞内挂冰范围及发育程度为打冰提供指导。冰挂模拟试验表明：隧道内存在结冰、无冰区域的明显划分，划分界限为-5℃;隧道衬砌冰挂生长发育存在最适宜温度区间，当洞内气温高于此温度区间时，由渗水点流出的地下水受其自身热量作用，冰挂的生长受限，当洞内气温低于此温度时，水体在流经混凝土裂缝时，热量迅速散失，导致渗水点被冻结，冰挂无法生长；得到各个渗漏水流量条件下，冰挂生长发育程度模型。基于物联网和智能温度记录仪获得隧道实时温度分布，结合隧道洞内渗漏水病害分布及流量，以隧道挂冰生长发育程度模型为核心，分析得到隧道挂冰区段及挂冰严重程度，为隧道挂冰巡检提出指导。相比于全隧道步行巡检，采用挂冰预测预警系统可以减少1/3的巡检工作量。