- 张玉芝;杨威;李锐;赵维刚;张广远;李裴;
为研究季冻区重载铁路路基冻胀融沉变化规律，提出构建路基长期自动监测系统，获取多参量监测数据以全面分析路基变形规律。首先，分析季冻区重载铁路路基稳定性特点，确定路基稳定性监测方案及系统构建原则；然后，以朔黄铁路典型路基病害地段为例，建立路基稳定性远程自动监测系统，实现地温、含水量、冻胀变形及加速度等多参量远程自动连续的传输及采集。结果表明：在大气温度影响下，路基地温和含水量随之发生变化，进而引发冻胀融沉变形；监测断面横向存在地温和变形的差异；监测位置的含水量主要受大气降水影响；冻结期路基刚度和不均匀变形程度均增大，导致列车通过时的振动反应加剧。
2022年05期 v.43;No.186 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 3743K] - 施洲;钟美玲;周勇聪;李思阳;冯传宝;
针对桥梁大型沉井基础，从沉井结构受力、下沉摩阻力、长期变位、施工工艺、助沉与纠偏、监测与控制等方面，阐述其研究现状、研究成果、发展动态及所面临的问题。当前沉井平面面积超过7 000 m2，面临施工复杂、下沉困难等问题，采用抗裂性能强、结合抗震等多功能的预应力混凝土、钢混组合沉井等是发展的方向。大型沉井多次接高施工受弯剪等复杂受力工况、最不利控制工况理论、沉井破坏模式以及有限元仿真分析复杂不利工况模拟是沉井结构受力理论研究的重点。刃脚端阻力及侧壁摩阻力的机理研究与下沉动态数值模拟分析是沉井下沉阻力分析的主要手段。沉井基础在长期荷载下的位移规律及机理、精确的位移等仍需要结合现场实测资料进一步研究。沉井分次拼装或浇筑、多次下沉，下沉中全仓室均匀开挖或多分区开挖、环形开挖的施工方式不断发展；及时纠偏，采用高压射水、砂套、触变泥浆套等助沉措施并结合实时监控措施，避免滞沉及突沉等异常情况是下沉施工的关键。基于施工控制工况的沉井设计理论、下沉摩阻力理论、长期位移理论等是大型沉井基础理论发展的重点，发展预应力混凝土、钢混组合、钢结构沉井等新结构，以及实时在线监测系统、三维声呐泥面监测技术、风险评估等新技术是大型沉井基础进一步研究的重点。
2022年05期 v.43;No.186 11-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1355K] - 蒋欣;张周煜;胡所亭;班新林;苏永华;郭骥超;
针对箱梁梁端劈裂力计算尚不明确的现状，以高速铁路40 m预应力混凝土箱梁作为研究对象，建立有限元模型，分析梁端D区应力分布，提出基于静定拉压杆模型的高速铁路40 m箱梁梁端劈裂力计算方法。该方法基于结构力学“两刚片规则”构建静定拉压杆模型，模拟总体区力流传递和荷载路径，进而计算箱梁梁端劈裂力。结果表明：高速铁路40 m箱梁D区长度约为2倍梁高，劈裂力出现在距梁端约1倍梁高处；依据“两刚片规则”静定拉压杆模型法计算所得的劈裂力为1 838 kN，与箱梁有限元分析接近，计算结果偏安全；相比AASHTO规范公式与线弹性应力法，“两刚片规则”静定拉压杆模型法适用于各种梁截面形式，能较好地反映总体区受力机制，构形明确，计算简单，是1种切实可行的箱梁梁端劈裂力计算方法。
2022年05期 v.43;No.186 23-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1232K] - 李盛;秦军;蔡磊;马莉;于本田;余云燕;
为降低河西走廊漫流水害对兰新铁路的危害，通过山洪灾害分析方法，对河西地区缺少水文资料的漫流区流域桥涵水文沿线分布情况进行研究。结果表明：相比单位线法，数值模拟法可提高设计洪水的计算效率，且两者相对误差为4.6%，结果较准确；临界重现期越大，桥涵发生漫流水害可能性越大；当桥涵发生满孔水害时，降雨重现期越大，成灾持时越久；预警雨量与预警时长呈正相关性，与土壤含水量呈负相关性；兰新铁路沿线预警雨量自东往西存在增大的趋势，预警雨量相对较小的桥涵主要分布于包含山丹县的武威至高台段内；山丹县境内的桥涵设计水位最接近成灾水位；在选取的兰新线23座桥涵中，设计水位不满足百年一遇的有15座桥涵，包括中风险9座，高风险5座，极高风险1座，山丹县境内5座均为中高风险，应将兰新线漫流区内位于河西地区武威至高台段内的桥涵作为山洪防范的重点区域。
2022年05期 v.43;No.186 30-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1577K] - 刘也;任叶飞;王大任;温瑞智;黄勇;王宏伟;
基于Okada弹性半空间位错理论，运用由不同数据或方法反演得到的4种断层滑动模型，对2022年青海省门源县发生的Mw为6.6级地震在兰新高铁沿线及硫磺沟大桥处引起的地表同震位移进行研究。结果表明：地震发震断层南侧（上盘）整体向东移动，北侧（下盘）整体向西移动，呈现明显的走滑机制；针对整个受灾区域的同震位移，运用中国地震台网模型计算得到的地表最大位错约3.0 m，最接近现场调查结果 3.1 m，而针对兰新高铁硫磺沟大桥处的地表同震位移，运用美国地质调查局和中国科学院青藏高原研究所模型都未计算出在该处有明显的位错；运用中国地震台网模型和长安大学模型计算时，硫磺沟大桥均位于发震断层上下盘交界处，但地表最大位错及位置有较大区别，运用前一个模型得到的最大位错约为2.54 m，位于该桥南侧大梁隧道中，而运用后一个模型得到的最大位错约为1.49 m，发生在该桥南侧桥墩处，与震后桥面的最大变形位置一致。
2022年05期 v.43;No.186 42-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 2122K] - 邹思敏;何旭辉;王汉封;
采用数值模拟方法分别建立桥上静态和移动列车数值模型，基于2种模型研究不同风向角及风屏障对桥上列车和桥梁气动特性的影响规律。结果表明：当风向角小于42°时，头车的阻力系数最大可达中车的1.5倍，且远大于尾车，因此头车是桥上列车运行时的关键部位，其行车安全受横风影响更大；2.05 m风屏障对列车和桥梁的气动特性影响十分显著，有效减小了移动列车和桥梁的表面风压和气动力，降低了横风对列车和桥梁的影响，有助于提高桥上列车的安全性；而对于桥上静态列车模型而言，在风向角为90°时列车的气动力和表面风压会因风屏障而增大；总体而言，合成风向角法可以在很大程度上反映列车在上游桥道运行时的气动特性，但受风屏障影响时该方法不再适用；当列车在桥上运行时，横风与列车风叠加产生的气动特性表现出十分显著的瞬态效应，静态模型无法揭示桥上列车和桥梁的非定常气动特性。
2022年05期 v.43;No.186 51-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1327K] - 陈湛文;王明年;郭佳城;秦鹏程;严涛;韩常领;
风管漏风率已逐渐成为高海拔隧道施工需风量设计的一个控制指标。为深化这一领域的研究，首先从理论上推导隧道风管漏风量和沿程各段漏风率的计算式，明确漏风开孔面积是影响风管漏风率的重要参数；然后，依托海拔3 850 m的巴朗山隧道，采用理论计算和数值模拟2种方法探讨不同开孔面积下漏风率的变化规律，推导风管漏风率的开孔面积修正系数计算式，并通过现场实测分析更换新风管前后开孔面积对漏风率的影响。结果表明：平原地区风管不同开孔面积下平均百米漏风率为1.54%～3.24%，高海拔地区为2.04%～4.31%，后者约为前者的1.33倍；风管平均漏风率随开孔面积增大而升高，且开孔面积越大，漏风率升高幅度越大；更换新风管后，由于减小了开孔面积，因此有效降低了漏风率，巴朗山隧道入口端平均漏风率从3.61%降至1.47%，出口端则从3.82%降至1.28%，从而保障了高海拔隧道施工的通风需求。
2022年05期 v.43;No.186 60-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1252K] - 肖红菊;孙玉永;
依托徐州市轨道交通2号线一期工程周庄站—七里沟站区间盾构隧道工程，应用数值模拟法，进行上软下硬复合地层中盾构隧道开挖面变形特性和破坏模式分析；假定上软下硬地层中盾构隧道开挖面失稳模式为部分梯形楔形体，借助极限平衡理论，推导开挖面极限支护压力计算式，并基于松动土压力理论建立均质土和成层土上覆土压力计算式。结果表明：当上软下硬地层弹性模量比值较大时，盾构隧道开挖面失稳为发生在上部软土层中的局部破坏，而当比值较小时，开挖面失稳为整体破坏；当依托工程上部软土层厚度超过1.5 m时，隧道开挖面将发生失稳破坏；采取注浆加固的处理措施，能确保依托工程现场施工安全。
2022年05期 v.43;No.186 70-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1561K] - 左建勇;王雪萍;周苏芬;夏铭辰;
基于目前制动盘有限元热仿真普遍采用的能量折算法、热机耦合法、热机-磨损耦合法及流固耦合传热法，研究不同动车组制动闸片压力工况下制动盘温升规律，并将仿真结果与台架试验结果进行对比，对不同热仿真方法进行适用性分析。结果表明：在17.5 kN的制动闸片压力工况下，4种热仿真方法得到的盘面温升规律基本一致，最高温差小于10%，台架试验所得的制动盘温度场分布结果与能量折算法、热机耦合法及流固耦合传热法所得的比较相近，其中能量折算法计算效率最高，可用于制动盘材料的温升极限研究；当制动闸片压力增为22.5 kN时，4种热仿真方法中热机-磨损耦合法较其他3种方法的最高温差较大，台架试验与热机-磨损耦合法的制动盘温度场分布比较接近；由于摩擦副的接触摩擦力随制动闸片力的增大而增加，导致制动盘摩擦面快速升温，材料发生热膨胀变形，热机-磨损耦合法更能反映接触影响下的微观热现象，因此应选用热机-磨损耦合法研究制动盘热生成与热分布规律。
2022年05期 v.43;No.186 78-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1726K] - 常崇义;陈波;蔡园武;李果;
利用1∶1高速轮轨关系试验台，研究试验速度从200 km·h-1提高至400 km·h-1后轮轨间水介质条件下在不同的黏着阶段施加不同纵向蠕滑率直接加卸载控制或蠕滑率保持4 s控制对大蠕滑黏着特性的影响，重点分析200,300和400 km·h-1速度时在黏着再上升阶段施加不同的蠕滑控制使黏着进一步上升的特点和规律。结果表明：在黏着力系数第1个峰值点至“低谷点”的不稳定阶段，施加纵向蠕滑率直接加卸载控制或蠕滑率保持4 s控制均会导致黏着力系数下降；速度为200和300 km·h-1时在黏着力系数“低谷点”至第2个峰值点的稳定阶段，施加纵向蠕滑率直接加卸载控制或蠕滑率保持4 s控制一般会使黏着力系数进一步上升，并出现“卸载峰”；时速为400 km时在黏着力系数“低谷点”至第2个峰值点稳定阶段的中间位置（纵向蠕滑率为12.5%附近），施加纵向蠕滑率卸载控制或蠕滑率保持4 s控制更易导致黏着力系数再上升，并出现“卸载峰”；在黏着再上升阶段施加纵向蠕滑率保持4 s控制将使黏着力系数进一步上升，非常有利于提高轮轨黏着利用率。
2022年05期 v.43;No.186 87-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1639K] - 高立群;丁福焰;王立宁;王立超;王可;
为研究不同励磁电流下电磁铁各部分的温度分布及其随时间的变化关系，利用Flux软件建立某线性涡流制动电磁铁电磁-热-流-固耦合有限元模型，其中电磁铁与空气接触面的传热不采用添加简化、单一的对流换热系数方式，而采用固流体耦合方式模拟。通过涡流制动电磁铁试验台对电磁铁进行温升试验，分析电磁铁各零件的温升随时间的变化关系，并与仿真结果进行对比。结果表明：电磁-热-流-固耦合有限元模型可准确模拟涡流制动电磁铁各部分的温升特性；励磁电流越大，电磁线圈温升越快，达到温度限值的时间越短，越不利于电磁铁散热；传热过程中，材料的导热能力与零件之间的接触热阻对电磁铁散热影响很大；采用固流体耦合传热计算方式，可模拟电磁铁表面的温度分布，更接近实际情况。
2022年05期 v.43;No.186 94-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1397K] - 薛海;胡李军;李强;
针对目前地铁构架应力谱编制中应力分级划分不合理导致评估结果与实际疲劳损伤存在较大差异的问题，研究基于模糊聚类的高表征度地铁构架应力谱编制方法。首先，采用模糊聚类分析方法，对不同应力循环造成的损伤进行聚类；然后，根据不同特征应力造成的损伤隶属度进行级数确定，对由于低中应力区的应力大小和次数变化较大，使得相邻应力级平顺性较差的问题，采用神经网络曲线拟合进行平滑处理，而对由于高应力区存在次数为零的应力级，且整体次数较少，使得数据本身的数理统计规律性较弱的问题，则采用二维核密度估计进行非参数统计；最后，基于损伤一致性原则，对分类结果中各级等效应力进行优化，完成高表征度应力谱的编制。以某地铁转向架构架制动吊座与横梁连接处测试数据为例，与传统雨流计数编谱方法对比，验证本文方法。结果表明：采用模糊聚类和应力分区统计的编谱方法，不仅可以准确反映应力的分布规律，真实表征应力作用所产生的疲劳特性，而且外推结果可有效克服有限数据样本采集不足引起的误差，有效模拟了结构实际受载状况，提高了所编制应力谱在构架疲劳分析方面的准确性，并可为其他应力谱编制提供参考。
2022年05期 v.43;No.186 102-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1391K] - 陈永;詹芝贤;张薇;
车车通信已成为5G高速铁路通信系统的重要应用场景，因而实现车车之间的时间同步对于保障列控系统的实时性和安全性至关重要。针对现有车车时间同步方法易受报文丢失影响，导致同步精度低及收敛速度慢的问题，提出1种基于模型预测控制（MPC）的车车通信时间同步方法。首先，建立铁路专用移动通信系统（The Fifth Generation Mobile Communication-Railway,5G-R）下的车车通信同步时钟模型；其次，根据前后车同步时钟相位和频率偏移，引入观测器方程，构建面向MPC的前后车时钟状态空间模型；然后，通过多步预测、滚动优化等控制方式，求解出最优时钟偏移控制量，并通过负反馈校正，实现5G-R下不同车车通信场景的时间同步；最后，对有中继和无中继2种场景下车车通信同步过程进行仿真试验。结果表明：所提方法较其他方法具有更高的同步精度和收敛速度，能够有效完成5G-R下不同车车通信场景的时间同步。
2022年05期 v.43;No.186 111-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1227K] - 耿敬春;武建平;聂英杰;倪少权;
针对列流线铺画中枢纽车站数量多、车站衔接方向多以及列车种类多等现实难题，提出列流线生成与排序优化算法，实现列流图的快速铺画。根据列流图“横平竖直”的表现形式，按线路经纬向分割同一方向衔接多条线路的车站，作为后续算法的基础；基于双向扫描算法思想，构建列流线路径的优化生成算法，在任意车站对之间生成列流线备选集合，通过人机交互方式快速确定列流线径路；以列流线交叉点最少兼顾中心对称为优化目标，提出列流线排序优化算法，快速确定列流线在沿途各区间及车站内的空间相对位置。基于列流线生成与排序优化算法开发列流图优化编制辅助设计系统，并以金华铁路枢纽为例进行验证。结果表明：生成列流图无列流径路以及数据标识错误，且列流线备选集合生成以及列流线排序的时间消耗均小于1 s，列流线生成与排序优化算法具有合理性与有效性。
2022年05期 v.43;No.186 123-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1150K] - 孔德越;程默;颜颖;吕晓艳;
为更好地利用大数据全样本下的客流信息，基于拓扑学概念提出旅客年度出行特征分析体系，包括旅客常住地识别、行程环划分以及行程环与出行链拓扑结构构建。先通过随机森林算法构建旅客常住地识别模型，然后构建基于常住地特征的改进DBSCAN基本元聚类模型，最后利用铁路行程大数据验证旅客年度出行特征分析体系的合理性。结果表明：旅客常住地识别模型能够准确判断旅客当年的唯一常住地；改进DBSCAN基本元聚类模型能够根据常住地准确识别旅客行程环，准确率达97.4%；根据年度行程环特征得到的全年出行链拓扑结构以及利用2019—2020年全部铁路行程数据得到的客流结构划分结果均符合实际情况，因此旅客年度出行特征分析体系能够覆盖旅客全年出行行为中的所有点（到发城市）、线（单次行程）、面（出行链拓扑结构），体现出旅客的行程特征和出行目的。
2022年05期 v.43;No.186 132-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 1231K] - 王荣笙;张琦;张涛;王涛;丁舒忻;
为提升突发事件下高速铁路应急处置效率，以列车运行图为研究对象，提出晚点场景下蒙特卡罗树搜索-强化学习（MCTS-RL）的列车运行智能调整方法，包括MCTS-RL的列车运行智能调整离线训练模型、强化学习方法、MCTS的发车次序决策方法和冲突消解启发式规则。基于高速铁路列车运行调整数学模型构建强化学习环境，包括状态集、动作集、状态转移概率和奖励函数。先设计启发式规则，生成可行发车次序，作为蒙特卡罗树搜索博弈树结构的节点，应用MCTS输出列车运行调整的最优发车次序。之后再设计启发式规则，消解列车在车站和区间的运行冲突。以线路上列车总晚点时间最短为目标函数，基于MCTS-RL一次性离线训练生成在线调整模型，用于实时调整各次列车在各个车站的发车次序。以京沪高速铁路北京南—泰安段为例，设置到站晚点和发车晚点场景，分别应用先到先服务、CPLEX求解器和MCTS-RL方法进行求解。结果表明：与CPLEX求解器下的方案相比，MCTS-RL方法能在0.001 s内给出同样最优的列车运行调整方案。
2022年05期 v.43;No.186 146-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 1180K] - 赵娟;林柏梁;刘畅;侯富全;
为缩短中欧班列全程运行时间，促进其高质量发展，构造考虑集结时间的中欧班列直达与中转运输优化模型。根据实际中的直达、中转2种中欧班列运输组织方式，提出用虚拟弧表示集结过程的广义服务网络构建方法；基于广义服务网络，考虑不同中转方案对各中转节点集结时间的影响，得到以各货源点发出中欧班列集装箱总耗时最短为目标，以网络流量守恒和集结弧、运输弧能力为约束条件的优化模型；针对模型因决策变量出现在分母的复杂非线性项而难以求解的问题，提出先插入切线近似逼近曲线、再构造等效代换不等式组的“两步走”线性化处理方法；通过小型模拟算例验证模型的有效性。结果表明：对于4个运量相对较小的货源点，与全部直接开行直达中欧班列的全直达方案相比，优化方案中各点始发的中欧班列集装箱总耗时减少42.8 TEU·d，因而该优化模型是可行且有效的。
2022年05期 v.43;No.186 157-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1106K] - 贾利民;陈熙元;马小平;赵静;程晓卿;
基于高速铁路防灾系统精准性、实时性、高弹性、自主化、协同性、节能性发展需求，分析既有防灾系统运用现状及存在的缺乏架构支撑、效能不高等问题，开展云边交互机制在高速铁路防灾系统的适用性研究。基于云边交互机制，进行高速铁路自主式防灾系统架构设计，包括：应用不同功能在云端、边缘侧的分布模式，构建系统功能架构；运用8类应用场景下系统功能单元在云端、边缘侧的逻辑交互机制，构建系统逻辑架构；利用系统功能单元的物理实体映射、云边空间分布与交互关系，构建系统物理架构。采用包含预/报警准确率、事件响应时间、系统弹性、智能决策程度、数据共享率、能耗效率6个指标的评价体系，评估自主式防灾系统架构。结果表明：自主式防灾系统架构，可通过降低时延提升系统防灾响应能力，可通过逻辑重构保障局部失效情况下的系统整体效能，可通过边缘计算降低通信带宽需求，并为传感器部署、智能算法应用提供架构支撑。
2022年05期 v.43;No.186 165-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 1255K] - 宋晋东;朱景宝;刘艳琼;孙文韬;李水龙;曾奎原;汪云龙;姚鹍鹏;李山有;
以准确发出预测高速铁路Ⅰ级地震警报为目标，提出基于支持向量机（SVM）预测模型的高速铁路现地地震预警方法，并分析该方法的可行性。首先，针对震级和地震动加速度峰值2个参数，分别明确相应的SVM预测模型；然后，设置阈值（震级6级和地震动加速度峰值40 cm·s-2）并定义预测等级及其与阈值间的对应关系，依据2个参数预测值与阈值的关系发布不同等级警报；最后，根据地震动加速度峰值观测值与预测值的对比，定义报警动作，评价报警性能。依托2022年1月8日青海门源6.9级地震的全部加速度数据进行离线验证，结果表明：P波到达后1～3 s时间窗内，2个参数的预测值逐渐接近真实值，预测误差的标准差明显减小，SVM预测模型可得到准确预测结果；首台（距离震中最近且离破坏最近的台站）触发后1 s时即可成功发布警报，触发后6 s时烈度Ⅶ度区域内的所有台站均成功发布警报。该方法可为低成本烈度仪服务高速铁路地震监测预警提供参考。
2022年05期 v.43;No.186 177-187页 [查看摘要][在线阅读][下载 1455K] - 刘向阳;
中国城市化进程的进一步加快，使得城市治理上升为整个国家治理体系中的一个重要组成部分，而在城市治理中城市轨道交通的治理又逐渐成为一个关键环节。为提升中国城市轨道交通枢纽的运输效率和运营安全，运用公共治理理论和公司治理理论，以枢纽的物理空间和组织架构为边界，从治理结构和治理机制两个维度探讨构建城市轨道交通枢纽治理的理论框架，并在此框架下分析其运作模式。结果表明：城市轨道交通枢纽治理由基于物理边界的公共治理结构与基于企业边界的公司治理结构组成，呈现行政型治理机制与公司型治理机制“双轨”并行的特征；目前枢纽治理存在的主要问题表现为治理结构不完整、治理机制不完善以及双轨治理机制中“党业融合”程度不深等，可从治理理念、市场治理、法制治理、技术治理、行业文化治理、数据治理和绩效治理等视角加快推进城市轨道交通枢纽治理体系和治理能力现代化建设。
2022年05期 v.43;No.186 188-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 987K] 下载本期数据