- 杨轶科;丁有康;郑新国;王晓凯;徐旸;
为研究高速铁路有砟轨道数字化捣固作业效果，通过现场大型捣固机械捣固试验，采用基于道床动刚度（Ballast Dynamic Stiffness,BDS）的道床支承状态检测方法（简称BDS法）对道床支承刚度进行测试，并结合轨检数据综合分析了我国高速铁路四种主要捣固模式对道床支承状态以及轨道几何状态的影响规律。结果表明：采用道床支承刚度与轨道质量指数可从不同角度对大机捣固作业效果进行评价；在道床初始状态良好的情况下，高速铁路有砟轨道数字化捣固采用单捣+单捣+稳定、单捣+稳定+单捣两种模式作业后，道床支承状态与轨道几何状态的综合改善效果较好；单捣+稳定模式可较好地改善枕下道床支承均匀性，但会导致捣固作业后道床平均支承刚度与部分200 m单元区段轨道质量指数的劣化；在起道量较小的情况下，单遍双捣+稳定模式可能加剧作业后的道床支承不均匀性。
2024年11期 v.64;No.609 23-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1231K] - 柯明亮;马瑞峰;蔡小培;王雨琪;刘万里;
重载铁路桥梁段轨道经大机清筛作业后，道床稳定性不足，在线路开通初期要对列车进行限速，对重载运输造成了极大限制。本文基于重载列车-轨道-桥梁空间耦合模型，研究不同开通速度、列车轴重及道床刚度对列车运行安全性和桥体结构动态响应的影响，对线路复通后轨-桥适应性进行了分析。结果表明：开通速度在60～80 km/h时，列车运行安全性指标及钢轨垂向位移随着列车开通速度的增加而小幅增大，轮轨力、脱轨系数及轮重减载率均符合规范要求，桥体挠度与垂向加速度处于安全范围内；列车轴重对列车运行安全性指标影响很大，轮轨力随着轴重的增加而迅速上升，40 t轴重下桥面垂向加速度超出规范限值，对道床-桥面稳定性造成一定威胁；道床刚度对列车运行安全性指标影响较小，道床刚度越大，钢轨垂向位移越小，桥面垂向加速度越大。
2024年11期 v.64;No.609 29-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1285K] - 杜希振;
以格库铁路（格尔木—库尔勒）新疆段高原线路无缝化改造为工程依托，分析无缝道岔结构特点和受力特性，通过建立60 kg/m钢轨12号无缝道岔有限元模型分析无缝道岔温度力及位移分布规律，揭示轨温变化幅度对无缝道岔受力与变形的影响。研究结果发现：基本轨附加温度力的影响范围主要集中在岔前10 m至岔后30 m的区域内；在50～65℃的轨温变化范围内，附加温度力的增加幅度在19.3%～23.1%，尖轨尖端伸缩位移的增加幅度约在0.2～0.4 mm/℃；当轨温变化达到约38℃时，限位器子母块开始贴靠，所受荷载增长率约为10 kN/℃。建议建立无缝道岔的健康监测系统并加强养护维修，保障无缝道岔处于良好服役状态。
2024年11期 v.64;No.609 35-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1116K] - 李闽;张睿哲;刘思琦;井国庆;
重组竹材具有负碳属性，经碳化后替代传统材料轨枕具有很大潜力，但针对重组竹轨枕的研究缺少足尺试验。本文设计了采用两种厚度排布方式胶合的碳化重组竹轨枕，使用数字图像相关（Digital Image Correlation,DIC）技术研究竹轨枕在三点抗弯和四点抗弯试验下的轨枕挠度、裂纹特性以及破坏形式。结果表明：碳化重组竹轨枕的极限承载力最高可达292.445 kN （三点抗弯）和414.525 kN（四点抗弯），远高于混凝土轨枕和木枕，抗弯刚度和延性介于混凝土轨枕和木枕之间。厚度排布方式对碳化重组竹轨枕的极限承载力和破坏形式影响较小，但会直接影响轨枕的层间裂纹和断裂位置。碳化重组竹轨枕受弯过程均处于弹性状态，达到极限承载力后发生断裂，其破坏形式为沿着或靠近中性层的胶合面处层间剪切破坏。在三点抗弯试验中，竹轨枕沿着主裂纹方向断裂；在四点抗弯试验中，沿着或靠近枕中截面中性层位置的裂纹断裂。碳化重组竹轨枕的极限承载力、抗弯刚度和延性完全满足铁路轨枕设计要求，可应用于重载铁路和客货共线铁路正线有砟轨道。
2024年11期 v.64;No.609 41-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2118K] - 刘畅;张欢;王袁硕;刘炳彤;
为了实现连续轨道下多组扣件弹性垫板及组装静刚度的同时检测，通过分析扣件弹性垫板及组装静刚度的实验室检测原理，搭建了连续轨道扣件弹性垫板及组装静刚度检测试验平台，制定了检测流程，理论推导了基于扣件内力的连续轨道扣件弹性垫板和组装静刚度的计算式。通过建立有限元仿真模型分析扣件节点受力，以及在不同加载位置下通过试验检测扣件弹性垫板及组装静刚度，验证方法的准确性和可靠性。结果表明，基于扣件内力的连续轨道垫板及组装静刚度检测方法误差在5%以内，可以为铁路现场连续钢轨扣件静刚度检测提供参考。
2024年11期 v.64;No.609 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1428K] - 于毫勇;肖俊恒;刘长溪;王亚洲;刘炳彤;
WJ-8型扣件正常安装状态下，道钉受到锤击时有螺旋道钉松退甚至弹出。针对这一问题，本文对处于平衡状态和非平衡状态的道钉进行受力分析，分析螺栓副防松性能的影响因素，并提出了针对螺旋道钉防松性能的改进措施。结果表明：螺旋道钉防松退性能与螺旋升角、螺纹摩擦半径、螺纹动摩擦因数有关；降低道钉螺旋升角、增加螺纹摩擦半径、加大上部牙侧角以及采用表面更粗糙的防腐方式，均能显著提升螺旋道钉的防松退性能。
2024年11期 v.64;No.609 54-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1016K] - 王志伟;贺志文;李子睿;陈晨;吴玥;刘畅;刘炳彤;蔡世生;
山地轨道爬坡能力强，爬坡速度快，建设成本低。本文在系统总结国内外齿轨交通研究现状的基础上，对齿轨铁路的轨道结构方案开展设计研究，提出三种适用于山地轨道的轨道结构形式——无砟轨道结构方案、聚氨酯固化道床结构方案和有砟轨道结构方案，给出其主要技术参数，并从运营条件及经济性两方面分析了三种方案的优缺点。结果表明：无砟轨道结构的稳定性最好，聚氨酯固化道床结构次之，有砟轨道结构经济性最优。一般地段推荐采用有砟轨道结构方案，较大坡道地段推荐采用无砟轨道结构方案。
2024年11期 v.64;No.609 58-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1314K]
- 陈德健;张民庆;高波;
为了适应隧道施工现场需求，根据现场施工技术水平优化隧道施工技术参数，提高施工效率，文章通过理论计算分析了Ⅲ、Ⅳ级围岩条件下二台阶法施工台阶高度对掌子面稳定性的影响，并提出了合理的台阶高度范围；结合隧道施工采用的机械设备情况，确定了台阶长度。根据研究结果，在地质条件较好的Ⅲ、Ⅳ级围岩采用二台阶法施工时，建议台阶高度按6～8 m控制，上台阶长度按Ⅲ级围岩65 m、Ⅳ级围岩50 m控制。通过现场实践，验证了所确定的二台阶法技术参数可在保证施工安全的条件下，显著提高施工效率。
2024年11期 v.64;No.609 95-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 981K] - 董延东;
一座重载铁路隧道波纹钢板-衬砌组合结构存在注浆不密实等病害。通过室内试验和数值模拟，分析了有无波纹钢板加固，偏压荷载作用下，组合结构在注浆不密实时的力学响应。结果表明：波纹钢板加固下，与注浆全密实相比，拱腰30°范围注浆不密实和拱顶30°范围注浆不密实工况组合结构的承载力下降了7%～10%，而拱顶30°范围注浆不密实工况组合结构的承载力则下降了12.5%，说明拱顶范围注浆不密实对组合结构承载性能的影响最大；波纹钢板加固下，随着拱顶注浆不密实范围的增加，结构破坏时左拱肩最大位移逐渐增大。工程中要注意组合结构存在拱顶注浆不密实的问题，不密实范围越大，对于组合结构的承载能力影响越大。
2024年11期 v.64;No.609 100-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1635K] - 奉建军;林元铖;周斌;王新宇;董嘉;李济;
传统地质雷达图谱隧道衬砌厚度识别采用射线追踪法与人工判识，自动化程度不高。本文分析了隧道衬砌地质雷达图谱特征，制作地质雷达图谱衬砌厚度数据集，利用数据增强技术实现样本扩容，基于改进的U-Net语义分割目标识别网络对模型进行训练与评估。改进的U-Net网络对衬砌厚度自动识别的平均交并比（mean Intersection Over Union,mIOU）和平均像素准确率（mean Pixel Accuracy,mPA）分别为94.2%与96.7%，且检测效率为原始U-Net网络的3.75倍。提出了一种模板匹配算法，对自动识别的衬砌厚度雷达图谱实际坐标系进行重建，建立像素坐标与实际坐标间的映射关系，完成隧道地质雷达图谱衬砌实际里程与厚度的量化识别，并实现了衬砌欠厚信息的快速统计与输出，具有一定的工程应用价值。
2024年11期 v.64;No.609 107-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1229K] - 张东亮;凌烈鹏;王卓;
隧道洞口图像拼接是隧道衬砌裂缝检测系统的重要环节。以一条线路的多通道隧道洞口图像为基准，提出了一种多通道线阵相机隧道洞口图像拼接方法，该方法基于图像处理分为粗定位、精识别两阶段，可有效提高隧道图像拼接的效率和准确性。试验结果表明，该方法在隧道洞口图像拼接试验中的成功率为82%，能有效降低人工成本，提高工作效率，从而促进隧道衬砌裂缝检测的自动化发展。
2024年11期 v.64;No.609 113-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1215K] - 李时宜;
为减少铁路隧道施工过程中岩爆事故的发生，在施工前做好岩爆烈度等级预测，提出了改进蜣螂优化算法（Improved Dung Beetle Optimizer,IDBO）与极限梯度提升树（Extreme Gradient Boosting,XGBoost）相结合的铁路隧道岩爆烈度等级预测模型。首先，依据岩爆成因及特点，综合选取围岩切向应力（σθ）等四个特征因素作为预测岩爆烈度等级的主控因素，建立岩爆烈度等级预测数据集；其次，引入Sine混沌映射、黄金正弦策略（Golden Sine Strategy,SA）、自适应高斯-柯西变异扰动策略以及贪婪选择策略并进行改进，以提高其全局搜索能力和稳定性；而后利用IDBO优化XGBoost中的超参数提升其预测精度，同时避免XGBoost出现“过拟合”现象；最后，将其结果与DBO-XGBoost、粒子群算法优化反向传播神经网络模型（Particle Swarm-Optimization Back Propagation Neural Network,PSO-BPNN）和遗传算法优化支持向量机模型（Genetic Algorithm Support-Vector Machine,GA-SVM）的结果进行对比。结果表明：IDBO-XGBoost模型准确率最高，相较于其他三种模型在测试样本中的准确率分别提高了8.69%、17.39%、8.69%;IDBO-XGBoost模型在处理岩爆问题上能更好地捕捉岩爆等级与指标之间的联系，可为实际工程的岩爆预测提供科学依据。
2024年11期 v.64;No.609 118-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 1216K] - 田书广;
以乌鲁木齐1号线穿越急倾斜煤层采空区为原型，借助物理相似试验引入分形理论开展荷载下采空区覆岩动态演化规律及其质量评价研究。结果表明：随着采场推进，覆岩最大应力增加且伴随升维现象；利用双重分形定量描述覆岩裂隙状态变化，荷载0.20～0.35 MPa时产生新裂隙，且原有裂隙会闭合；裂隙条数分形维数与地表最大下沉量及侧壁围岩最大离层量呈非线性相关，荷载0.20 MPa时均有较大跳跃，变化趋势一致；建立基于岩体完整性系数和岩体损伤程度的岩体质量评价方法，对采动和地铁荷载工况下覆岩岩体质量进行评价，发现RMR(Rock Mass Rating)值随分维数增大呈线性递减趋势，并量化表征了岩体力学参数和岩体质量的弱化程度。研究结果可为穿越采空区的路基稳定性评价提供科学依据。
2024年11期 v.64;No.609 124-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1228K]