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建养一体化模式下特殊路基灾变防控技术研究(铜陵江北铁路专用线)

    依托铜陵江北铁路专用线施工、运营项目，开展建养一体化模式下特殊路基灾变防控技术研究。铜陵江北铁路专用线路基工点类型以特殊土路基或特殊条件路基为主。包括软土路基共14处/9.113公里，膨胀土路基7处/1.96km，可液化土路基11处/5.501km，深路堑及路堑高边坡2处/0.8km，陡坡路基2处/0.1113km。特殊土路基或特殊条件路基在施工期和运营期均存在较大灾变风险，严重威胁施工安全和运营期线路正常运营甚至行车安全。从建设到运营养护管理统筹考虑路基工程的灾变防控问题，对路基的安全施工和服役具有重要意义。铜陵江北铁路专用线采用了“运营+施工”的模式。这种建养一体化模式，有利于实施单位将施工与养护阶段统筹考虑，在施工质量控制，工程风险控制措施等方面，实现建设与养护阶段有效衔接，确保项目全寿命周期内的成本与质量的有效管控。依托本工程重点研究（1）铜陵江北港铁路专用线工程各工点特殊土工程特性试验研究。包括：软土工程特性试验研究，膨胀土工程特性试验研究，可液化土工程特性试验研究，为研究路基工程灾变机理、预测及制定防控提供的基础。（2）施工期路基工程灾变防控技术研究，包括：软土路基施工期灾变防控技术研究，膨胀土路基施工期灾变防控技术研究，可液化土路基施工期灾变防控技术研究，以及深路堑、高陡边坡施工期灾变防控技术研究。（3）运营期路基工程灾变机理与预测研究，包括动荷载作用下软土应力-应变特性与地基附加应力计算方法研究，软土地基的变形破坏模式及其预测方法，膨胀土边坡变形机理研究与坍塌预测，可液化土在地震和列车荷载等作用下振动液化机理研究与预测。（4）施工运营一体化路基状态监测与灾变预警系统研究与应用。研究建立基于现代传感技术、物联网、大数据、云计算、BIM等新兴技术，通过集成创新，开发建设施工运营一体化路基状态监测与灾变预警系统。研究系统功能结构及总体结构设计，施工运营一体化路基状态监测方法研究，路基工程安全评估理论与方法研究，系统开发与应用。通过项目研究，明确铜陵江北港铁路专用线工程各工点特殊土的工程特性，提出本工程软土路基、膨胀土路基、可液化土路基、深路堑、高陡边坡路基工点施工过程及运营期灾变防控成套技术，建立基于现代传感技术、物联网、大数据、云计算、BIM技术的建设施工运营一体化路基状态监测与灾变预警系统，实现路基监测数据自动采集、远程传输、自动存储与分析，以及路基灾变的快速预警。

铁路道岔清扫机器人研制

    研制道岔智能清扫机器人并经试制、运行试验及现场试用。主要技术内容：（1）道岔清扫机器人需求分析研究。包括：调查车站作业环境和作业条件，调查道岔脏污程度、污染物类型、分布情况，分析用户对道岔清扫装置的功能需求。（2）道岔清扫机器人总体方案研究。包括：整机方案研究、动力源方案研究、机械结构总体方案研究、控制系统总体方案研究。（3）道岔清扫机器人关键技术研究。包括：清扫机器人自主上下道、自主股道间转移技术研究；复杂作业环境下基于多传感器的目标识别与精准定位技术研究；道岔清扫机器人作业路径自适应规划研究；道岔清扫机器人作业安全风险因素分析及防控措施研究。（4）道岔清扫机器人设计与仿真。包括：动力系统设计，走行与上下道机构、股道间转移机构设计，机械手机构设计，控制系统电路图设计与仿真，控制系统软件设计与仿真。（5）道岔清扫机器人试制与试验。包括：道岔清扫机器人的试制与运行试验，道岔清扫机器人现场试用。

外挂式轨道动态检查仪研究

    提出基于运行车辆转向架姿态角的轨道几何参数解算方法，建立基于陀螺仪惯性导航与全球导航组合检测轨道状态的技术体系。研发制作一种外挂式轨检仪，能够直接挂接在轨道车上，安装和拆卸操作方便。可直接测量列车运行的位置、里程、速度、轨距、以及转向架的水平方向角、倾斜角和横滚角，自动识别作为地面固定标记粘贴在轨枕上的反光条所在位置。开发数据存储分析与管理软件，可计算轨道几何不平顺等技术参数，保证检测的准确性和可靠性，保证检测精度，并对检测数据进行存储和管理。主要研究内容包括：（1）外挂式动检仪总体设计；（2）基于GNSS惯性组合系统的转向架姿态角测量和里程定位研究；（3）基于转向架姿态角的轨道几何参数解算研究；（4）外挂式轨道检查仪设计与制作；（5）数据分析与管理系统设计与实现；（6）外挂式轨道检查仪测试与试运行。

铁路路基冻害防治技术研究(准池铁路八里铺工区K45路基冻害整治)

    寒区铁路路基冻害严重影响铁路运营安全，整治难度大。基于太阳能和地热能利用的热量调控方法为路基冻害防治提供了新思路，有助于推动绿色发展、实现国家“双碳”战略目标。本项目基于热量收支平衡的主动调控理论，研究利用地热能和太阳能资源的路基-地基热量主动精细化调控方法和技术，形成基于主动热量调控的铁路路基冻害防治系统，达到实时和精确控制路基温度、防治路基冻害的目的。该系统由路基供热端、地基集热端、热转换装置、太阳能供电系统以及运行控制系统等组成。本实验工点位于准池线下行K44+980-K45+000，长度20m，建设路基热量主动调控系统一套。为验证系统的有效性，并为系统的优化提供数据支撑，配套建设路基温度场、地基温度场和路基变形监测系统一套。

高速公路瓦斯隧道建设安全管理与控制技术研究(石黔高速七曜山隧道)

    依托石黔高速公路七曜山隧道(出口端)施工项目，就高速公路瓦斯隧道建设安全管理与控制技术进行了研究。包括：(1)七曜山隧道瓦斯处治方案研究； (2)七曜山隧道突泥突水处治方案研究；(3)高瓦斯隧道施工新型动力分布式智能通风系统研究；(4)基于BIM的高瓦斯、突泥突水隧道安全管理系统研究；(5)高速公路瓦斯隧道风险评估系统研究与开发。研发了一种新型的长大隧道动力分布式通风系统，按照粉尘、有毒有害气体沿隧道纵向的分布情况，将长距离隧道分为若干个独立的通风子区域，各个子区域单独设置支路风机；同时在主风筒端部设置主风机，通过支路风机与主风机协作，结合PLC智能决策系统，实现对隧道内部不同位置的个性化通风处理。隧道分布式通风系统具有“分区段、分时段、分风量”、“智能化、节能化、可靠化”的技术优势，有效克服传统动力集中式通风系统能耗高、风阻大、漏风多、有毒气体开放扩散、可靠性差等缺陷，实现长距离隧道通风的高效性、节能性和安全性。提出一种基于吸附方法的隧道瓦斯处治新技术，研发一种由活性炭粉、粘稠剂、发泡剂组成的新型胶体泡沫状活性炭复合材料，适用于岩层含水量低而瓦斯富集的地层。提出一种集地质识别、物探解译、钻探揭露为一体的隧道突水突泥灾变机理识别方法。开发了基于BIM技术的隧道施工安全管理信息平台，针对施工中存在的瓦斯与突泥突水安全风险，结合多层次模糊综合评判法与层次分析法，建立隧道施工风险智能评估系统和安全管理体系，实现基于BIM的隧道施工全过程的安全风险管理，有效提升隧道施工安全管理的效率和效果。

上跨在建铁路深路堑公路桥预制箱梁吊装技术研究(靖神铁路)

    依托新建靖神铁路横山车站及其毗邻段四座上跨在建铁路公路桥施工，解决了不同条件下黄土沟壑地区跨铁路深路堑公路桥大跨度箱梁吊装的技术难题。包括：针对通过铁路路基运至桥址架设的工况，提出了上跨在建铁路深路堑公路桥边跨箱梁吊装的双机协同分步提升法，解决上跨在建铁路深路堑公路桥边跨箱梁吊装的远距离、大高度提升的技术难题，不仅加快了施工进度，而且降低了施工安全风险。包括：（1）针对通过铁路路基运至桥址架设的工况，提出了上跨在建铁路深路堑公路桥边跨箱梁吊装的双机协同分步提升法，解决上跨在建铁路深路堑公路桥边跨箱梁吊装的远距离、大高度提升的技术难题，不仅加快了施工进度，而且降低了施工安全风险。（2）针对制梁场位于堑顶的工况，提出了利用堑顶、路基面多工位多台起重机协同炮车喂梁的上跨在建铁路深路堑公路桥箱梁平移吊装方法，实现了大跨度、大重量箱梁的平移吊装，解决上跨在建铁路深路堑公路桥箱梁架设时，由于梁长度长、重量大，起重机平移吊装困难的技术难题。（3）针对多机协同分步吊装施工中起重机选型配置与站位的综合优化问题，该方法以各起重机性能参数要求最低为优化目标，以各起重机的站位为优化变量，考虑各工况对起重机的要求和工作环境的限制，建立具有多重约束的优化模型，利用优化算法和工具进行计算，可实现起重机的选型方案与站位的综合优化。可在保证施工安全的条件下，最大可能利用起重机的能力，尽可能降低起重机性能参数要求，降低起重机配备标准、节省机械费用。达到了在保证施工安全的条件下，降低起重机配备标准、节省机械费用的目的。

大跨度连续拱形钢框架结构施工技术研究(中卫南站)

    新建中卫南站位于中卫市常乐镇东侧马路滩村附近的黄河滩地，为新建吴忠至中卫城际铁路的一座中型旅客车站。站房主体结构为连续大跨度钢拱柱与双向正交斜放屋面钢梁组成的钢框架结构。站房以连续的拱形结构模拟著名“沙坡头”景观意向，连续的带状屋面犹如黄河流淌其上，恰如其分的体现出中卫市黄河水流经沙漠的独特景观，连续彩色飘带和绵延铁路一起赋予“一带一路”时代气息。连续拱柱结构总跨度162m，其中，小拱跨度27m，高度15.8m，主拱跨度54m，最高高度为29.8m。拱体结构采用Q345钢箱型截面。连续拱体结构的主拱具有跨度大、高度大、超静定的特点。

黄土沟壑地区铁路站场深挖长路堑坡稳定性(靖神铁路横山站)

    横山车站是靖神铁路的一座中间站，位于陕西省榆林市横山区李界沟村东侧，车站中心里程GDK168+000。横山车站及其毗邻路段(DK164+800～DK169+716)长达近5000 m范围内路基基本全为深路堑，最大路堑深度51 m，最大边坡高度58 m，最多设8级台阶。工程所在地为黄土梁峁区，冲沟发育，地势起伏较大；覆盖层主要岩土类型为稍密～密实的新黄土，密实的老黄土，下伏基岩为全风化～弱风化的砂岩夹泥岩。由于路堑开挖深度大，边坡黄土卸荷荷载量大，势必造成边坡岩土体的应力、位移产生较大的变化。尤其是局部土石界面起伏较大，土石分界面可能存在着不利于稳定的倾向线路的倾斜面。同时，工程范围内存在土岩组合路堑高边坡，边坡上层为黄土，下层为坚硬的岩石，下层岩石采用爆破方法进行开挖，对边坡稳定性造成威胁。研究黄土深路堑高边坡施工和运营期的稳定性。

重载铁路隧道内无砟轨道结构型式及相关技术研究(改进型弹性支承块式无砟轨道)

    提出了适用于重载运输条件的改进型弹性支承块式无砟轨道-斜坡型弹性支承块式无砟轨道。通过研究弹性支承块的几何形状、尺寸、埋深等与轨道结构变形、受力状态之间的关系，提出不同轴重条件下的支承块设计参数，提出了优化设计后的弹性支承块式无砟轨道结构部件刚度的合理匹配关系，对单元道床板整体限位以及局部变形控制措施方案进行了优化设计。通过现场试铺与运行测试，验证优化设计后的弹性支承块式无砟轨道的轨道几何形位保持能力和力学性能。

高强耐磨钢镶板辙叉和高强耐磨钢镶尖尖轨强度研究(北京局/万铭达公司道岔利旧)

    高强耐磨钢镶板辙叉和高强耐磨钢镶尖尖轨均是废旧道岔修复技术。
<br/>    高强钢镶尖尖轨的镶板范围内经过了刨切，断面廓形改变，断面面积变小，镶板通过高强粘合胶及连接螺栓与刨切后尖轨结合。因此，相对于普通尖轨，镶尖范围内，尤其是镶尖起点处，在列车荷载的作用下，以及在尖轨转换过程中尖轨转换力的作用下，尖轨的应力状态发生了改变。
<br/>    镶板辙叉的镶板处翼轨经过了顶弯和刨切，相对于普通辙叉，在列车动荷载作用下，镶板处及其前后一定范围内的翼轨应力状态发生了改变。
<br/>测试镶板辙叉和镶尖尖轨各部分的应力和变形，为高强耐磨钢镶板辙叉和高强耐磨钢镶尖尖轨的上道使用提供依据。

高速铁路多层线下结构运营性能检定技术研究(国铁集团重大项目)

    在分析高速铁路无砟轨道静、动态力学性能基础上，研究无砟轨道道床混凝土结构开裂、轨道板(道床板)离缝、轨道板(道床板)上拱等典型病害产生的机理与发展演化规律，以及上述病害对列车运行品质和结构受力状态的影响。在此基础上，提出利用无砟道床在激励荷载、列车荷载作用下的响应识别高速铁路无砟轨道损伤的方法。

客运专线地下车站无砟道岔施工技术研究(莞惠城际)

    东莞至惠州城际轨道交通(莞惠城际)正线全长99.841km，全线设车站17座，共计铺设38组无砟道岔，其中33组18#单开道岔、4组12#单开道岔，1组12#5.0m间距交叉渡线。其中有21组道岔位于地下站，包括1组交叉渡线。交叉渡线采用中铁工程设计咨询集团有限公司开发的我国首套客运专线用60kg/m钢轨12号无砟道岔及5m间距交叉渡线。

寒冷地区重载铁路冻害防治技术研究(杀虎口隧道)

    准池铁路杀虎口隧道位于山西省朔州市右玉县境内，该地区最冷月平均气温-12.8℃，极端最低气温-27.9℃，属寒冷地区。杀虎口隧道全长2950m，为单洞双线隧道。隧道主要以砂岩、泥岩互层软弱围岩为主，最大埋深约95m，地质条件复杂多变。该隧道为富水隧道，地下渗水量大，地下水主要为基岩裂隙水。基岩裂隙水主要赋存于砂岩夹泥岩中，局部节理裂隙发育，岩体破碎，局部水量较大，多沿层理面及节理面股状涌出。隧道在寒冷、富水的条件下存在较大冻害隐患。①揭示了寒冷地区重载铁路运营隧道冻害灾变演化机理。针对寒冷地区重载铁路运营隧道特点，采用理论分析和数值分析方法，研究隧道区域地下水渗流规律、围岩温度场时空变化规律及衬砌结构受力变形规律，从而揭示了寒冷地区重载铁路运营隧道冻害灾变演化机理。

CRTSⅡ型板式、CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工技术研究(大西客专，沪昆客专)

    针对沪昆客专CRTSⅡ型板式无砟轨道施工项目、大西客专CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工项目，通过相关工程调研、理论研究与技术开发，综合、全面地提出CRTSⅡ型板式无砟轨道和CRTSⅠ型双块式无砟轨道的施工方案和施工工艺，以研究报告及现代信息与媒体技术手段的形式提交研究成果，满足技术培训和工程技术总结等的需要。包括： (1) CRTSⅡ型板式无砟轨道施工技术研究；(2) CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工技术研究；(3) 运用现代信息及媒体等技术手段科学、准确、生动地模拟复杂施工技术的相关技术与方法研究。

铁路建设项目工程技术总结

    杭甬客运专线/杭长客专浙江段/沪昆客专江西段/金丽温铁路/九景衢铁路/张唐铁路/宁安铁路/大西客专/山西中南部铁路通道/杭黄铁路/连盐铁路/徐盐铁路/大张高速铁路/太焦铁路/盐通铁路/杭绍台铁路

高速铁路站房大跨度双向预应力混凝土框架结构施工技术研究(宝鸡南站站房)

    宝鸡南站位于陕西省宝鸡市，为中型铁路旅客车站。站房建筑面积19990m2，建筑物长203.422m。站房A、C区结构高度18.2m，为一般框架结构。B区主体结构高度27.9m，东西长120m，为连续刚构框架结构，主、次梁均采用有粘结预应力，连续预应力梁共51榀，最大跨达30m，最大截面1.4×2.8m，梁体自重达10t/m。对大面积大跨度双向预应力框架结构施工期及运营期受力与变形进行监测和状态识别，对保证施工和运营安全具有重要意义。 (1)提出双向预应力混凝土框架结构大跨连续梁变形分析与计算理论，制定宝鸡南站站房框架梁线形控制方案；(2) 提出梁柱节点约束及多向框架梁张拉次内力对框架梁有效预应力建立的影响分析与评估模型，提出基于主动控制张拉应力方法的宝鸡南站框架梁预应力张拉过程综合监测与控制方案和方法；(3)完成大面积大柱网双向预应力连续框架结构施工期受力与变形分析理论研究，提出宝鸡南站框架结构施工期柱、板受力与变形监测方案与控制措施；(4) 构建施工过程综合动态数值仿真模型，建立施工方案优化决策模型，完成宝鸡南站站房施工方案综合优化。

铁路动力学选线设计理论与方法研究

    选线设计是铁路设计中一项关系到全局的总体性工作，其不仅决定着铁路运输能力、建设投资，而且直接关系到列车运行的安全性、旅客乘坐的舒适性以及线路的稳定性耐久性等。随着铁路行车速度提高、轴重增大，机车车辆与线路间的相互动力作用愈加显著，由此引发的动力问题日益突出：机车车辆对线路动力破坏作用加剧，由此引起的维修养护费用急剧增加；线路条件对机车车辆运行品质乃至运行安全性的影响愈加明显。在我国发展高速铁路、重载运输，以及复杂地区修建铁路的情况下，选线设计中考虑动力学问题已势在必行。本项目主要开展了以下几方面的研究工作：本项目主要开展了以下几方面的研究工作：（1）选线设计是铁路设计中一项关系到全局的总体性工作，其不仅决定着铁路运输能力、建设投资，而且直接关系到列车运行的安全性、旅客乘坐的舒适性以及线路的稳定性耐久性等。随着铁路行车速度提高、轴重增大，机车车辆与线路间的相互动力作用愈加显著，由此引发的动力问题日益突出：机车车辆对线路动力破坏作用加剧，由此引起的维修养护费用急剧增加；线路条件对机车车辆运行品质乃至运行安全性的影响愈加明显。在我国发展高速铁路、重载运输，以及复杂地区修建铁路的情况下，选线设计中考虑动力学问题已势在必行。本项目主要开展了以下几方面的研究工作：本项目主要开展了以下几方面的研究工作：(1) 铁路动力学选线设计的基本理论研究。包括在高速、重载条件下进行动力学选线的必要性，提出铁路动力学选线设计的基本原理方法。(2) 线路动力学性能评价指标体系研究。在探讨分析线路动力学性能评价指标的基础上，构建线路动力学性能评价指标体系，从而为线路动力学性能评价提供依据。(3) 区段线路动力学性能评价方法研究。通过对常用评价方法的分析，选用合适的区段线路动力学性能评价方法。结合区段线路动力学性能评价的特点，提出评价的步骤和方法，解决指标权重、超限评价、波动分析、评分技术等关键问题。(4) 区段线路动力学性能优化方法研究。提出线路方案动力性能的优化设计方法；通过线路设计参数对动力学性能的影响规律研究，分析线路设计参数变化对线路动力学性能指标的影响度。(5) 区段线路动力学性能评价与优化平台构建。重点研究线路动力学指标分析计算方法。基于该平台对某铁路选线设计方案进行动力学性能评价与优化。

研究生学习、工作汇报

    研究生学习、工作汇报