检索结果-内蒙古大学图书馆

土木工程学报 2023年第5期56卷 79-88页

作者：郑纬奇盛兴旺朱志辉罗天靖中南大学湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075 中铁工程设计咨询集团有限公司北京100020

应用橡胶隔离层可提高大跨度斜拉桥上无砟轨道的适应性,但橡胶隔离层的引入会改变桥上无砟轨道结构的振动特征。文章设计制作了大跨度斜拉桥-无砟轨道节段模型,开展了多个工况的力锤锤击试验,探讨了土工布隔离层或橡胶隔离层无砟轨道的... 详细信息

应用橡胶隔离层可提高大跨度斜拉桥上无砟轨道的适应性,但橡胶隔离层的引入会改变桥上无砟轨道结构的振动特征。文章设计制作了大跨度斜拉桥-无砟轨道节段模型,开展了多个工况的力锤锤击试验,探讨了土工布隔离层或橡胶隔离层无砟轨道的振动特征和振动传递规律,对比分析其减振效果。主要得到以下结论:橡胶隔离层的引入,降低了道床板的振动频率,对其振动模态特性也有一定的影响;在选择无砟轨道隔离层时应充分考虑道床板-橡胶隔离层体系的固有频率。橡胶隔离层使无砟轨道结构的振动激励频段更加集中,振动更加稳定,衰减过程更加平稳。橡胶隔离层对混凝土道床板的振动传递有明显的衰减作用;与土工布隔离层相比,橡胶隔离层具有明显的减振作用,其减振效果高达土工布隔离层的10倍以上,在无砟轨道中合理地引入橡胶隔离层可以有效地降低振动水平,在提高大跨度斜拉桥上无砟轨道服役性能的同时改善其振动特征。

关键词：大跨度斜拉桥无砟轨道锤击试验振动模态特征振动传递特性减隔振时-频域分析

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铁路全生命周期绿色低碳选线优化研究

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中国铁道科学 2024年第6期45卷 62-71页

作者：蒲浩蔡玲李伟胡建平乔俊飞胡光常明杰高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075 中国中铁股份有限公司北京100039 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南省高速公路集团有限公司湖南长沙410005 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031 中铁工程设计咨询集团有限公司北京100039

绿色低碳选线对于实现我国“双碳”目标、促进交通运输行业高质量发展具有十分重要的意义。目前铁路低碳选线优化研究大多集中于针对给定铁路线路方案局部的事后评价,而选线设计作为铁路建设项目的先行环节,要着眼全局,将绿色低碳选线... 详细信息

绿色低碳选线对于实现我国“双碳”目标、促进交通运输行业高质量发展具有十分重要的意义。目前铁路低碳选线优化研究大多集中于针对给定铁路线路方案局部的事后评价,而选线设计作为铁路建设项目的先行环节,要着眼全局,将绿色低碳选线理念融入设计过程,开展铁路全生命周期碳排放预评估。为此,针对智能选线搜索过程中实时生成的线路方案,首先提出涵盖施工建造、运营管理和养护维修的铁路全生命周期碳排放的计算模型,并通过碳强度年度衰减规律分析对各阶段碳排放进行动态修正,得到总碳排放;然后将碳排放计算模型和建设成本计算模型进行组合,构建铁路线路碳排放-成本双目标优化模型,并基于改进的粒子群优化算法进行双目标优化模型求解。以某山区铁路为例,应用所提模型生成的碳排放-成本双目标最优方案与人工方案进行对比分析,结果表明:与人工方案相比,双目标综合最优方案可节省22.7%的建设成本、降低12.7%的碳排放。该优化模型可有效提高铁路线路方案的经济性和低碳性,为设计人员选线优化提供参考。

关键词：铁路线路碳排放全生命周期双目标优化模型粒子群算法

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基于三维随机树算法的稠密约束环境铁路线路优化

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铁道科学与工程学报 2024年第8期21卷 3142-3152页

作者：万昕洁蒲浩冉杨李伟胡建平乔俊飞高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075 中国中铁股份有限公司北京100039 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031 中铁工程设计咨询集团有限公司北京100073

铁路选线是一个复杂的工程问题,尤其是当稠密约束选线环境内存在起伏地形高差约束和大量障碍物时,现有计算机辅助线路设计方法往往需要耗费大量的计算时间和资源才能生成优化方案,甚至容易停滞,无法找到可行方案。为解决这一问题,提出... 详细信息

铁路选线是一个复杂的工程问题,尤其是当稠密约束选线环境内存在起伏地形高差约束和大量障碍物时,现有计算机辅助线路设计方法往往需要耗费大量的计算时间和资源才能生成优化方案,甚至容易停滞,无法找到可行方案。为解决这一问题,提出一种三维快速搜索随机树算法以期快速生成满足所有约束的线路方案。首先,为避免随机树搜索陷入局部最优,提出平-纵整合式随机树启发式采样方法,将随机树搜索扩展到三维空间并实现对选线搜索区域的全面探索。其次,为了在线路搜索过程中高效提取相关环境信息,提出多源异构综合地理信息的统一管理方法,针对环境信息特点定制相应的储存策略,将地形、障碍物等环境信息离散到综合地理信息模型中,并在随机树搜索过程中动态处治障碍物约束。随后集成启发式采样方法和约束处治算子,提出随机树进化搜索方法,在随机树拓展过程中高效检索和处治障碍物,快速生成优化路径方案。最后,将此方法应用于一个真实稠密约束线路案例中,实验结果证明,此方法能实现对所有障碍物约束的空间绕避,并能快速产生优化线路方案,相比于人工方案,机选方案的造价降低了4.8%。实验结果表明此方法可以提高线路设计效率,为人工设计提供有价值的参考。

关键词：铁路设计线路优化启发式采样快速搜索随机树约束优化

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知识超图驱动的复杂山区铁路多目标智能减灾选线研究

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铁道科学与工程学报 2025年

作者：胡婷蒲浩宋陶然李伟彭利辉胡建平宿志平高速铁路建造技术国家工程研究中心中南大学土木工程学院中铁第四勘察设计院集团有限公司中国中铁股份有限公司中铁二院工程集团有限责任公司中铁工程设计咨询集团有限公司

减灾选线是从源头上降低铁路工程全生命周期地灾风险的总体性工作，其智能化转型是复杂山区铁路建设的重要技术需求。目前，尽管人工选线已经积累了大量减灾选线的经验，但这些经验通常以非结构化文本或隐性知识形式分散于规范文件及专... 详细信息

减灾选线是从源头上降低铁路工程全生命周期地灾风险的总体性工作，其智能化转型是复杂山区铁路建设的重要技术需求。目前，尽管人工选线已经积累了大量减灾选线的经验，但这些经验通常以非结构化文本或隐性知识形式分散于规范文件及专家认知中，难以直接被智能选线程序应用，严重制约智能选线系统对多地灾耦合风险的动态响应能力。为此，综合考虑岩溶、崩塌、滑坡、泥石流、冰川、软土、地震及断裂带等地质灾害对铁路线路的威胁，建立了基于超图语义的铁路减灾智能选线知识图谱（HRRAD-KG）；在此基础上，综合考虑铁路建设成本、地震概率风险和典型地灾风险，构建了风险-成本多目标铁路线路优化模型；而后，为求解上述优化模型，提出了一种HRRAD-KG驱动的粒子群优化算法，并采用多准则锦标赛决策（MTD）算法实现多目标间的综合决策；最后，通过一个我国山区的真实山区铁路案例，验证了本方法在辅助实际铁路选线项目中的有效性。实验结果表明，HRRAD-KG驱动的铁路智能减灾选线方法，能够压缩穿越岩溶区的隧道长度，降低隧道遭受突水突泥的风险。与人工设计的最优方案相比，该方法的建设成本降低了2.94%，总地灾风险降低了16.12%。研究结果为进一步提升铁路智能选线方法的质量和效率，保障复杂山区铁路建设和运营安全提供了参考。

关键词：铁路设计知识图谱地质灾害线路优化粒子群算法

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地铁轨道工程全生命周期碳排放评估及动态分析

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铁道标准设计 2025年

作者：郭骁张世成张东风李伟刘兴汉中铁工程设计咨询集团有限公司高速铁路建造技术国家工程研究中心中南大学土木工程学院

在我国积极推进“碳达峰、碳中和”战略目标的进程中，轨道交通全生命周期碳排放的评估与优化减排成为重要研究方向。以南京地铁某线为案例，基于全生命周期评估（LCA）理论，提出地铁轨道工程碳排放计算模型，涵盖工程物化、施工建造... 详细信息

在我国积极推进“碳达峰、碳中和”战略目标的进程中，轨道交通全生命周期碳排放的评估与优化减排成为重要研究方向。以南京地铁某线为案例，基于全生命周期评估（LCA）理论，提出地铁轨道工程碳排放计算模型，涵盖工程物化、施工建造与养护维修阶段，并进一步构建了动态分析模型以预测未来养护维修阶段碳排放变化。研究结果显示，南京地铁案例全生命周期内的碳排放总量约为65 179.34 tCO2，其中，工程物化阶段碳排放占比34.11%，施工建造阶段占比41.90%，养护维修阶段占比23.99%。工程物化阶段的碳排放主要来源于钢轨和预制轨道板的生产（95%以上），而施工建造阶段则集中于建材使用（70%以上）。尽管养护维修阶段的碳排放比例较低，其设备更新和轨道大修的累积效应不容忽视。同时，随着低碳技术的应用和能源结构的优化，未来轨道工程碳减排潜力巨大，优化钢材冶炼工艺、采用低碳建材或引入更高效的施工与养护设备是降低全生命周期碳排放的有效途径。研究成果为轨道交通工程全生命周期碳排放的系统性评估提供了新的方法，可广泛应用于不同轨道交通的轨道工程碳排放评估，为推动行业绿色低碳转型提供重要理论依据。

关键词：城市轨道交通轨道工程碳排放计算全生命周期评估动态分析碳减排

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地铁线路纵断面经济-低碳双目标智能优化

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铁道科学与工程学报 2025年

作者：张世成李伟蒲浩冉杨郭骁何安生中南大学土木工程学院高速铁路建造技术国家工程研究中心中国中铁股份有限公司中铁工程设计咨询集团有限公司中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司

为应对城市轨道交通建设在经济-低碳协同优化中的挑战，解决既有地铁智能选线方法在纵断面设计中极少考虑碳排放，难以兼顾经济成本与碳排放双目标的难题。建立一种考虑线路综合成本与全生命周期碳排放的双目标优化模型。综合成本涵盖... 详细信息

为应对城市轨道交通建设在经济-低碳协同优化中的挑战，解决既有地铁智能选线方法在纵断面设计中极少考虑碳排放，难以兼顾经济成本与碳排放双目标的难题。建立一种考虑线路综合成本与全生命周期碳排放的双目标优化模型。综合成本涵盖工程建设费用与运营费用，其中工程建设费用包含纵断面线形中各项子工程，运营费用通过列车能耗仿真模型及复利现值法进行估算；碳排放计算包括施工建造及运营养维两阶段，并细化不同施工工艺下地下车站的碳排放计算。由于经济成本和碳排放双目标的量纲差异难以直接比较，提出一种改进的双目标线站协同粒子群优化算法，设计一种融合NSGA-Ⅱ非支配排序框架与动态拥挤度策略相结合的多目标决策方法，并引入密度敏感系数实现Pareto前沿解集的自适应分布优化。选取广州地铁某线路进行验证，结果表明：机选最优方案较人工设计方案综合成本降低5.9%，全生命周期碳排放减少6.1%。纵断面线形优化后具体表现为高架桥工程费下降16.7%、隧道工程费降低4.5%，施工建造阶段碳排放减少6.6%、运营养维阶段碳排放减少4.8%。算法在100代迭代后收敛，耗时178秒，验证了模型的有效性。研究结果表明经济-低碳双目标优化方法可显著提升地铁线路设计的综合效益，对轨道交通低碳化发展具有参考价值。

关键词：城市轨道交通线路纵断面碳排放计算双目标智能优化

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怒江特大桥抗风性能研究

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公路 2023年第12期68卷 164-170页

作者：陶建利刘兆光邹云峰中国公路工程咨询集团有限公司北京市100089 中南大学风工程研究中心长沙市410083

勐糯怒江特大桥为主跨800m大跨悬索桥,具有结构柔、对风荷载敏感等特点,且大桥跨越怒江深切峡谷,导致桥址处风环境复杂、设计风速较高,非常有必要进行抗风性能研究。因此,对桥位环境风速进行实测,结合数值模拟分析和地形模型试验成果,... 详细信息

勐糯怒江特大桥为主跨800m大跨悬索桥,具有结构柔、对风荷载敏感等特点,且大桥跨越怒江深切峡谷,导致桥址处风环境复杂、设计风速较高,非常有必要进行抗风性能研究。因此,对桥位环境风速进行实测,结合数值模拟分析和地形模型试验成果,研究桥址峡谷风效应,确定风特性参数,作为大桥风致振动研究的基础;结合数值模拟分析、节段模型试验和全桥气弹模型试验多种方法相互验证,确保大桥在设计风速下不发生颤振、驰振及明显的涡振现象,大桥抗风性能满足规范要求。

关键词：悬索桥风观测数值模拟分析节段模型试验全桥气弹模型试验地形模型试验

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地铁嵌入式轨道结构参数多目标优化研究

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铁道科学与工程学报 2025年

作者：徐磊王甲生杨玲刘向明张东风郭骁李伟余志武中南大学土木工程学院高速铁路建造技术国家工程研究中心铁科院(深圳)研究设计院有限公司中铁工程设计咨询集团有限公司

为减小地铁嵌入式轨道在运营过程中车体、钢轨、轨道板以及隧道壁等处的振动，提升地铁嵌入式轨道的综合性能，提出了基于高阶响应面法和NSGA-II的轨道参数优化方法。利用Matlab建立地铁列车-嵌入式轨道-隧道动力学分析模型进行动力仿... 详细信息

为减小地铁嵌入式轨道在运营过程中车体、钢轨、轨道板以及隧道壁等处的振动，提升地铁嵌入式轨道的综合性能，提出了基于高阶响应面法和NSGA-II的轨道参数优化方法。利用Matlab建立地铁列车-嵌入式轨道-隧道动力学分析模型进行动力仿真模拟，并通过实测数据检验动力仿真可靠性。采用最优拉丁超立方抽样方法，创建高维样本参数空间矩阵。利用最小二乘回归法创建含交叉项的四阶响应面模型，并通过决定系数以及平均绝对百分比误差评估不同代理模型的有效性。建立多目标优化数学模型，搭载NSGA-II算法获得Pareto最优解集，赋予各目标不同权重矩阵，运用TOPSIS法获得不同设计偏好下的最优解。研究结果表明：动力仿真值与实测值基本吻合，仿真准确可靠。高阶响应面决定系数更接近1，平均绝对百分比误差小于BP神经网络和LSSVM，模型精度更高。从各权重矩阵中，选择平均权重作为最优设计，与样本方案相比，垂向Sperling指标等8个指标都有所下降，其中轮轨垂向力、轮轨横向力、钢轨垂向振动加速度、钢轨横向振动加速度、轨道板垂向振动加速度、轨道板横向振动加速度、隧道壁垂向分频振级分别降低7.24%、5.39%、18.47%、26.54%、13.22%、28.88%、6.51%。优化后的嵌入式轨道结构在车体、钢轨、轨道板以及隧道壁等处的振动都得到了降低，证明本文提出的优化方法可行有效，研究结果可为后续嵌入式轨道参数设计、改进研究提供技术支撑以及工程指导。

关键词：嵌入式轨道高阶响应面 NSGA-II 多目标参数优化结构减振

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基于轨道刚度均匀化的9号道岔区动力特性研究

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：曾志平王正超张东风田春雨郭无极吴达中南大学土木工程学院高速铁路建造技术国家工程研究中心中国中铁股份有限公司中铁工程设计咨询集团有限公司

为探究扣件刚度分段设置作为岔区轨道刚度均匀化措施的可行性，以城市轨道交通主型9号固定型道岔作为研究对象，建立车辆-道岔-基础刚柔耦合模型。通过调整岔区扣件的垂向刚度，分别设置了刚度在转辙器区和辙叉区降低的方案1，刚度在转... 详细信息

为探究扣件刚度分段设置作为岔区轨道刚度均匀化措施的可行性，以城市轨道交通主型9号固定型道岔作为研究对象，建立车辆-道岔-基础刚柔耦合模型。通过调整岔区扣件的垂向刚度，分别设置了刚度在转辙器区和辙叉区降低的方案1，刚度在转辙器和辙叉以外区域逐级过渡的方案1，计算地铁A型车在两种方案下以100 km/h直逆向和35 km/h侧逆向通过9号道岔的动力学指标，并对比两种方案的优劣性。研究结果表明：1）列车侧向过岔相较于直向过岔更为不利。侧逆向过岔时，轮轨垂向力的峰值出现在转辙器和辙叉处，两种方案分别使轮轨垂向力最大值降低4.27 kN和1.87 kN，行车安全性和舒适性指标均满足现行规范要求。2）两种方案的钢轨垂向位移最大值分别为1.01 mm和0.89 mm，轨道动态变形指标均满足现行规范要求。3）两种方案的轨道刚度均在辙叉区出现最大值，两种方案分别使轨道刚度最大值降低38.52 kN/mm和提高4.82 kN/mm，轨道刚度变化率最大值分别降低了1.70 (kN/mm)/m和5.87 (kN/mm)/m。4）方案2的减振效果为0.95 dB，方案2不利于减振，使总振级提高0.58 dB。5）两种方案在轨道动态变形、刚度均匀化效果上接近，方案1在行车安全性和舒适性、减振效果、降低轨道刚度峰值上优于方案2，建议使用方案1。本文研究结果可为后续道岔区刚度均匀化设计提供参考。

关键词：道岔轨道刚度车辆-轨道耦合动力学刚度均匀化减振效果

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Transformer驱动的复杂山区铁路多维环境智能选线方法

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铁道科学与工程学报 2025年

作者：王光辉蒲浩宋陶然张洪李伟胡建平乔俊飞高速铁路建造技术国家工程研究中心中国中铁股份有限公司中南大学土木工程学院华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心中铁二院工程集团有限责任公司中铁工程设计咨询集团有限公司

线路设计是铁路建设总揽全局的核心任务。随着铁路建设环境日益复杂，传统线路优化方法难以兼顾多维环境因素之间的耦合关联影响，存在长距离依赖问题，导致搜索效率降低或性能退化。为此，本文提出了Transformer-蒙特卡洛树搜索线路优... 详细信息

线路设计是铁路建设总揽全局的核心任务。随着铁路建设环境日益复杂，传统线路优化方法难以兼顾多维环境因素之间的耦合关联影响，存在长距离依赖问题，导致搜索效率降低或性能退化。为此，本文提出了Transformer-蒙特卡洛树搜索线路优化方法：（1）首先构建了蒙特卡洛树搜索框架协调整体线位与局部工点间的权衡设计，然后定制多维环境因素的混合模态表征方式，设计了Transformer选线策略网络捕捉环境因素间的耦合关系，挖掘多维环境因素与定线动作间的映射规律，指导复杂山区蒙特卡洛树搜索的整体线路优化。（2）为了全面表征线路优化所需的多维环境因素，甄选了“技术标准-地形特征-地质风险-地表覆盖-经济指标”作为选线决策的考量框架，设计了数值与图像混合模态的表征方式，为智能选线提供完善的环境信息支持。（3）基于此，为构建环境因素与定线动作间的映射关系，定制了Transformer选线策略网络，通过注意力机制捕捉多维环境因素之间的长距离依赖关系，自回归地生成连通起终点的线路方案，用于指导整体线路优化中蒙特卡洛树的搜索方向。将提出的方法应用于某山区铁路选线，实验结果表明，该方法在多维复杂环境下生成了全局优化的线路方案，工程费用相比于人工方案降低了3.06%，搜索效率相比于传统蒙特卡洛树搜索提升了28.3%。该方法提升了复杂山区的铁路线路优化质量和效率，为多维环境因素下的智能选线提供了新的研究思路和应用参考。

关键词：铁路线路优化 Transformer 注意力机制蒙特卡洛树搜索深度强化学习

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