高速铁路安全论文范文

高速铁路安全论文范文第1篇

摘要：为了控制高速铁路线下工程的工后变形和不均匀变形，高速铁路设计采取了“以桥代路”的设计思路，桥梁已经成为高速铁路线下工程的主要工程类型。控制高铁桥墩的墩身偏移是在建铁路面临的一项重要挑战。

关键词：高速铁路 高桥墩 偏移控制

近年来铁路建设的快速发展，越来越多的山区铁路桥梁以高墩和超高墩的方式跨越深谷河流，给高墩施工抗偏移能力提出了严峻的挑战，而高铁桥墩的横向偏移一般要求不超过8 mm。

1.桥梁墩身偏移的原因分析

桥梁墩身偏移的原因很复杂，其中某些工程是因为施工操作的不当，在施工的过程中不够认真负责，由于某些操作上的失误导致这种后果。有施工设备和材料因为没有放置对称，而造成墩身产生荷载不对称，并进而影响到墩身的形状，导致它产生扭曲甚至变形等，这样就造成了偏移的墩身轴线，并且对于墩身建设的质量造成一定影响，这些都是人为因素造成的影响。模板发生中线扭曲变形和漂移等现象，并且这类现象随墩身高度的增长而不断加剧，从而对于墩身轴线产生严重偏移和偏差，这是人为因素带来的消极影响。对于降温和升温造成的温度荷载、太阳辐射和风载等，则是自然因素造成对桥墩身轴线偏移的影响。温差和日照的作用，它所产生的墩身轴线偏移以及值的大小，完全取决于结构物的温差以及柔度系数，而它的柔度系数又和墩身结构的截面尺寸息息相关。结构物因为温差和日照等作用引起的中心偏移，后果是非常严重、不堪设想的，所以要对于这个因素产生的效应极度重视。

2.高墩身偏移施工监测技术

2.1桥梁高墩平面位移监测

出于对较高墩身的考虑，应当在主墩范围之内，来对于加密的平面控制网进行特定的增设。对于墩身的截面尺寸和中线，一定要坚持每隔一段时间进行复测和检查的习惯，从而对于有效而实时发现因仪器误差导致的墩身偏斜，从而对于控制墩身线性有效确保。

2.2桥梁高墩倾斜监测

倾斜传感器是以铅垂方向的重力矢量为基准的，如果能将它用于对桥墩墩顶位移的测量，就可以避免设立固定基准点的问题；另外，倾斜传感器还具有体积小、电气连接简单安装方便等特点，非常适合用于开发远程实时监测。

2.3桥梁高墩沉降监测

高大建筑物施工测量中的最主要问题是控制竖直偏差，也就是如何把轴线精确向上引测的问题。另一个问题是对高大建筑物在建设过程中沉降的观察，发现对建筑物不利的下沉现象以便采取措施，以保证建筑物安全使用。 因为无法对于常规的经纬仪的十字方向控制模板的中线法进行有效而适当的采用。這里考虑并运用到的，是全站仪的三维坐标放样法为主的控制方式，并且利用垂球和激光垂准仪配合且结合使用的方式，来对于施工工程中的截面的平面位置进行控制。出于墩身高度受风力和气温影响的考虑，所以选择了风速小且受外界气候影响也相对比较小的地段进行测量，这样就能最大程度规避温差、风向和口照等自然因素对于其作业时的影响。主要做法是，墩身施工前设置护桩，随墩身升高延长护桩至墩身距离（即加设远距离护桩，但最大距离不宜大于200m），使置镜点仰角不大35度。在操作平台上层设10X10cm对位孔并在孔边刻对位线。

在承台上画出承台边线及对位线，严格平整模板底面高程，依据承台边线立第一节模板。模板的垂直度和上口位置用在模板底加垫片的方法来调整，用垂球控制。平面位置作控制依据，垂直度作参考。注意在试拼时检查模板四边底脚是否平整，不平时在立模前进行处理。

完成第一节墩身（4.5m）后用经伟仪较核已浇模板上层对位线的准确性，记录偏差值，依据偏差值计算所需垫层厚度，用安装第一节模板的方法安装第二节模板，其余依此类推。

用经伟仪只检核两块模板的对位线，其余两块模板用钢尺丈量和垂球检核。 10#墩位置特殊，横向护桩无法设放，但应设纵向护桩，横向定位线用全站仪检核（误差5mm以内可不调整，每施工四个节段，用全站仪全面复核一次。

3.桥梁墩身偏移控制的具体措施

3.1墩身偏移的计算方法

部颁通用图通过以下方法来反算目标桥墩的墩顶横向水平位移限值：目标桥墩墩顶的梁端水平折角达到1 %rad的限值时，假设目标桥墩相邻一孔（联）梁的另一侧梁端处的桥墩墩顶横向水平位移为零，然后根据目标桥墩相邻两孔（联）梁的交点距L与目标桥墩处梁端水平折角a。的关系，推算目标桥墩的墩顶横向水平位移△，推算结果即为目标桥墩的墩顶横向水平位移限值。

3.2实例分析

渝黔铁路扩能改造工程刘家大院双线特大桥，本工程位于贵州省桐梓县大河镇冲锋组～向阳村磨刀组境内，地面高程670～870m，相对高差约100m，自然坡度20～45°属中山～低中山构造剥蚀地貌与岩溶侵蚀地貌。区内坡面植被不发育，以杂草与灌木为主。

起讫里程D3K144+856.513～D3K145+445.950，设计行车速度200km/h，桥梁全长589.437m，共计15个墩台，桩基共计96根。本桥设计线间距为4.4m～4.6m。整桥处于直线段和半径R=3500m的圆曲线段以及缓和曲线上。铁路等级：国铁Ⅰ级； 设计坡度：17.2‰。

本桥10号墩高97m，高空作业。同时本桥下游为既有渝黔铁路，最小距离为25m，临近既有线施工安全防护风险高。

10号墩里程D3K145+221，10号墩为空心墩，墩身混凝土强度C40、C50，20.7m×11.6m×4.0m承台，承台混凝土强度C35，桩长17m，桩径2m，桩身混凝土强度C40共15根。10号墩地面坡陡、危岩落石、地处悬崖沟谷 ，地下水丰富，道路崎岖，施工难道较大。

出于对较高墩身的考虑，应当在主墩范围之内，来对于加密的平面控制网进行特定的增设。对于墩身的截面尺寸和中每隔一段时间进行复测和检查的，从而对于有效而实时发现因仪器误差导致的墩身偏斜，从而对于控制墩身线性有效确保。在桥梁的施工过程中，在两侧进行水准点的布设不仅有必要，而且还应当至少每侧布置2个，为方便校核和高程传递，应当秉持尽量靠近施工现场的原则。一定要注意随时复核水准点，每次测后和使用前后都应当对其进行闭合。在受制于地形限制的前提下，对于三角高程的测量可以使用全站仪。这对于俯角和仰角不大的情况下的测试非常适用和有利。同时，要结合实际情况，采用钢尺、水准仪及全站仪反复校核每个循环，从而确保整个过程万无一失。

十字方向的布设方式不太理想，因为无法对于常规的经纬仪的十字方向控制模板的中线法进行有效而适当的采用。这里考虑并运用到的，是全站仪的三维坐标放样法为主的控制方式，并且利用垂球和激光垂准仪配合且结合使用的方式施工控制的主要方向，应该就是对于垂直度的测量和控制。由于对于墩身进行有效的纠偏工作，是作为控制垂直度的主要依据所在，所以利用全站仪以及垂球垂线法、激光铅直仪法等方式，来对于复核和控制测量工作的有效开展，当然是最合适不过。在高墩的施工工程中，能够全程采用的方法就是垂球的垂线复核法，因为它具有复核非常灵活和便捷的特点。

4.结束语

许多因素造成桥墩桩基和立柱偏位的现象时有发生。桥梁桩基和立柱一般直径大、造价高、施工难度大，当出现较大偏位甚至破坏时一般需要在原位继续成桩，施工难度更大，工期也难以控制。为了保证结构的安全可靠和工期，同时为消除存在的隐患，桥墩立柱偏位后的纠偏处治方案是非常重要的，也是经常要用到的。

参考文献：

[1]张帅，肖锋文，赵杰丽.连续梁墩柱合理设计的影响因素分析[J].公路工程，2012.37 （5） ：135一140

[2]刘长征.敦德乌苏特大桥薄壁空心高墩的施工技术[j].科技创新与应用，2012（8）.

[3]郭新伟.高速铁路桥墩墩顶横向水平位移控制值算法的研究田.铁道标准设计，2012 （3）.

高速铁路安全论文范文第2篇

摘要:近年来，我国高速铁路迅猛发展，取得了相当大的成就，但是也存在不少问题，本文将根据高速铁路发展现状对高铁发展前景进行分析，并给出相应对策。

关键词:高速铁路；发展；前景

一、前言

高速铁路是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使营运速率达到每小时200公里以上，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。高速铁路除了在列车在营运达到速度一定标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。广义的高速铁路包含使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统。

二、我国高速铁路发展现状

我国铁路系统瞄准世界铁路先进水平，运用后发优势，博采众家之长，坚持原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新，用短短几年时间，推动我国高速铁路技术走在世界最前列。2010年底，我国铁路营业里程达到9.1万公里，居世界第二位；投入运营的高速铁路营业里程达到8，358公里，居世界第一位。2012年高铁预计将建成通车6552公里，合计13，000公里以上。新线合计7，901公里，共计98，901公里。现在我国已成为世界上高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家，引领着世界高铁发展的新潮流。

1.高速铁路是优先发展的战略性新兴产业

2010年12月7日，国务院副总理张德江在第七届世界高速铁路大会上表示，政府已将高速铁路作为优先发展的战略性新兴产业，今后将在财政投入、建设用地、技术创新、经营环境等方面加大支持力度。《中长期路网规划》提出，到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里，主要繁忙干线实现客铁货分线，建设客运专线1.2万公里以上。2008年，国家对《规划》进行了调整，确定到2020年，全国铁路营业里程达到12万公里以上，建设客运专线1.6万公里以上。以上规划将提前到2015年完成。

2.中国高铁运营效果

我国高速铁路运营总体情况是好的。线路基础、通信信号、牵引供电、动车组等主要行车设备质量稳定可靠，运行安全平稳。我国高速铁路的发展，为人民群众创造了美好生活的新时空，不仅为人们出行提供了极大便利，而且带来了人们生活方式的改变，赢得了社会各界的赞誉。

3.中国需要高速铁路

节假日期间大量乘客滞留大城市火车站的现象仍旧存在；能否买到一张自己想要的火车票，依旧是大多数旅客心头挥之不去的担心。中国铁路运输能力的明显不足。高速铁路具有速度高、能力大、能耗低、占地少，污染小和安全稳定的优势，在世界能源处于紧张状态的情况下，发展高速众望所归。中国铁路运能不足，竞争力不高，加以环保和节能问题，这些都昭示着一个事实：中国需要高速铁路——客运专线。

三、中国高速铁路发展前景

自2009年10月我国第一条高速铁路武广高铁运营以来，至今已经开通了郑西、京沪等高速铁路。大大加快了我国高速铁路的发展，但是在高速铁路发展的同时应该看到中国高速铁路发展具有很大的先天不足。

第一、中国高速铁路机车没有自主知识产权，中国的GRE和谐号动车原型是从日本新干线和德国西门子进口的，而这些进口机车设计时速最高为300km/h，至于我们所说的350km/h是在吃掉机车的安全系数以后达到的，安全性大打折扣。

第二、我国高速铁路票价相对较贵。以郑西高铁为例，从洛阳龙门至西安北二等座位185，一等座为298.而普通硬座列车仅为60。从洛阳开车至西安约为5小时，普通列车也为5小时，乘坐高铁为1.5小时。对于一般乘客对时间要求不严格，对于他们的最优选择是普通列车。

第三、我国高铁每公里单位造价约为1亿元人民币。而航空运输的机场以中国最先进的首都国际机场总造价也仅为270亿元人民币与京沪高铁2209亿元的造价相比简直是小巫见大巫。以成都到北京的动车为例，动车二等座全价位550元，而豪华软卧售价高达2100元。成都飞往北京的航班全价也仅有1000余元，而且包含燃油基建等费用，即使在高油价的今天也远比高铁便宜。何况高铁无论再快也比不上飞机在天上飞。所以我认为，在里程超过800公里两地不适宜发展高铁，应投资在航空运输方面。

第四、我国高速铁路的其他配套基础设施远远落后于高铁建设，以京沪高铁为例，京沪高铁除了北京和上海是在原有车站基础上新增的线路外，其余22个火车站均为异地新建而成。而异地建成的车站有的甚至建设在田野上，炸平的山岗上新建的高铁站距离原有火车站数公里，有的相距几十公里。连接新旧火车站的道路却离建成遥遥无期，人们乘坐高铁极为不便。

第五、自金融危机以来，中国政府出台了4万亿的刺激内需的计划，其中一个重要的项目就是加强高速铁路的建设。而在今天5月份的CPI涨幅达到34个月以来的最高点，4万亿投资计划的弊端日益显现，大规模的基础建设投资，没有与之匹配的消费，引起的通胀已经引人担忧，在这时如果继续投资高速铁路项目，可能会加剧通货膨胀，因此在宏观经济背景下，高铁发展前景可能会受到一定影响。

但是在中央政府的政策下，我国高速铁路在未来几年还是会进入大发展时期届时，我国高速铁路网将初具规模。邻近省会城市将形成1至2小时交通圈、省会与周边城市形成半小时至1小时交通圈。北京到全国绝大部分省会城市将形成8小时以内交通圈。到2015年，我国铁路营业里程将达到12万公里以上。其中，新建高速铁路将达到1.6万公里以上；加上其他新建铁路和既有线提速线路，我国铁路快速客运网将达到5万公里以上，连接所有省会城市和50万人口以上城市，覆盖全国90%以上人口，“人便其行、货畅其流”的目标将成为现实。高速铁路的发展在面向21世纪的中国可持续发展战略中，将产生深远的意义和影响。

郑齐翔（1990—）男，河南洛阳人，西南交通大学公共管理学院本科在读，研究方向：理论经济学。

高速铁路安全论文范文第3篇

摘 要：京津城际是中国第一条350 km/h 的无砟轨道高速铁路，京沪高铁是我国目前全线一次开通运营最长的高速铁路。高速铁路在我国投入运营以来，对高速铁路道岔的打磨至今尚鲜见研究报道。本文通过将这两条高速铁路道岔钢轨与部分国外钢轨的特点进行比较，分析了我国高速铁路道岔钢轨形位与高速列车运行的关系。在北京局联合L&S公司、BWG公司在京津城际永乐站、京沪高铁廊坊站道岔及岔间夹直线进行的示范性打磨实践的基础上，对高速铁路道岔钢轨打磨方法进行了研究评价和归纳总结，提出了对高速铁路道岔进行预防性打磨方案制定的原则和流程、确定了重点打磨区域、提出了打磨要点、制定了确定打磨方法及关键部位的质量验收依据和标准，给出了打磨计算方法模型。该文所述内容实用性强，为高速铁路道岔及岔间夹直线打磨和验收提供了可借鉴的经验。

关键词：高速铁路 道岔 打磨方法 实践 验收标准

钢轨通过总重的增加导致轨面条件不断恶化和轨头变形累积， 使轮轨接触面的状况进一步恶化[1]。高速铁路线路区别于一般铁路或重载铁路最关键的特点是对轨道平顺性的严格要求[2]。通过钢轨打磨可以平衡钢轨的自然磨耗，重塑钢轨廓形，改善轮轨关系从而延长钢轨寿命[3]。钢轨打磨作业主要消除周期性和非周期性不平顺，分为预打磨、预防性打磨、保养性（轮廓性）打磨和校正性（修理性）打磨[4]。目前的轮轨型面的设计工作主要集中在基于给定钢轨型面的车轮踏面优化设计上。钢轨型面优化大多基于现场的钢轨打磨技术[5]。2013年5月份、7月份，L&S公司、BWG公司分别对京津城际永乐站、京沪高铁廊坊站道岔及岔间夹直线进行了示范性打磨，为道岔的打磨维护提供了可借鉴的经验。

1 概况

京津城际是中国第一条350 km/h的无砟轨道高速铁路，全线设亦庄、永乐、武清3个车站及南仓线路所，永乐站正线道岔共8组18#BWG道岔，自2011年以来未曾进行打磨，存在的问题是廓型与理想的60-E2廓型偏差较为明显，光带较宽且不居中，局部存在细斜裂纹，永乐站1号道岔心轨存在较深裂纹。京沪高铁全线共有218 组正线高速道岔和8组正线高速钢轨伸缩调节器，自2011年6月30日开通以来，已运营超过一年的时间。通过打磨道岔钢轨改善轮轨关系和车辆运行平稳性并延长道岔寿命是当下的迫切需要。

德国L&S公司和奥钢联BWG公司打磨队伍拥有EBA联邦铁路局和DB德铁路网公司颁发的认证证书，具备DB德铁路网280 km/h以上高速铁路打磨资质。服务范围包括德国、荷兰、捷克、卢森堡、法国、匈牙利、韩国等国家。奥钢联BWG公司自1998年开始为DB德铁路网公司提供道岔打磨服务，累计打磨道岔超过22000组次，在欧洲打磨道岔超过2500组次[6]。

2 打磨方法的确定

打磨方案是打磨前期最重要的工作之一，制定过程归纳如下。

2.1 初始状态测量

在打磨作业开始之前，对道岔状态进行评估，检查和测量钢轨廓形和波浪磨耗，记录初始状态，作为制定策略的依据。波浪磨耗测量的最小及最大波长分别为10 mm 和3000 mm。道岔内测量选取两个轨道截面。第一个轨道截面位于道岔始端，靠近尖轨尖端处的两根基本轨上各一个测量点。第二个轨道截面位于导曲线中间部位，每股钢轨上选取一个测量点。为保证平均每50 m钢轨一个测量点的取样率，对于全长137 m的42号道岔，也可以考虑在道岔末端增加测量一个轨道截面即四个测量点。所有检查和测量的结果将记录归档，作为制定维护策略的依据。

2.2 确定重点打磨区域

在打磨作业前测量钢轨廓形，与目标廓形比对，以确定重点打磨区域。根据德铁2003年7月发布的Ril824.8310标准，测量点的分布如图1，德鐵标准Ril824.8310中规定钢轨廓形的竖向基准点为Y+5点（即轨顶面中心点外侧5 mm处），横向基准点为Z-14点（即轨顶面以下14 mm处）。测量钢轨廓形偏差时，将实测廓形与目标廓形的Y+5点竖向对齐，Z-14点横向对齐。京沪高铁道岔打磨钢轨廓形验收采用德铁标准，同时兼顾铁道部验收标准，在钢轨顶面尽量采用正差，在轨头内侧工作面尽量采用负差。由于国内规定的轨距线为轨面以下16 mm，与德铁规定的轨面以下14 mm不同，测量钢轨廓形的横向基准点应由Z-14 点改为Z-16点。测量钢轨表面病害的深度，设定切削量测量点进行初始测量并加以明确标记。

2.3 制定打磨方法

对初始测量结果进行分析，综合评估道岔及相邻轨道的钢轨状态，参照钢轨打磨计划标准判断是否或何时需要对道岔进行整体打磨，为编制道岔打磨计划做准备。根据北京铁路局指定的目标廓形和德铁标准，打磨采用和正线一致的目标廓形。打磨面宽度在钢轨内侧工作面不超过4 mm，在钢轨肩部过渡区不超过7 mm，在钢轨顶面不超过10 mm，沿钢轨100 mm长度范围内，打磨面宽度最大变化量不应大于打磨面最大宽度的25%。根据对比分析，决定进行整体预防性打磨，轨顶切削量为0.1-0.2 mm，轨距角最大切削量为1～2 mm。根据《高速铁路无砟轨道线路维修规则》中，钢轨病害整治限度要求，针对运营速度200～350 km/h的线路，当钢轨表面有周期性波磨，平均谷深超过0.04 mm，波长不大于300 mm时，进行修复。

在打磨作业前约一周时间，道岔打磨单位应和工务、电务、供电、机务、车辆和车站等相关部门单位召开道岔打磨准备协调会，统一安排施工配合、行车组织、物料供应和后勤保障等事宜，制定详细的道岔打磨施工组织方案。考虑的主要因素有：确定打磨深度；打磨和清扫作业所需要的天窗时间；打磨车的停车位置及行车路线；打磨作业所需用水和油料的供应；其他可能影响打磨及清扫作业的因素。打磨方法确定的基本步骤如下。

（1）测量被打磨钢轨的廓型，依据既有廓形确定打磨的目标廓形。

（2）根据被测钢轨廓型的参数，与目标廓型参数比较，制定打磨模式。打磨模式主要包括打磨压力和角度以、打磨作业速度。打磨作业速度8～10 km/h。打磨的角度范围为钢轨内侧40°至钢轨外侧5°。

（3）确定打磨遍数。某点打磨遍数就是砂轮在该点的打磨次数。

；

其中：为某点的打磨遍数；为单个砂轮在该点一次打磨的深度；为某点的总打磨深度，也就是打磨量。

（4）相连两段线路重叠打磨的区域不少于3 m，并适当减少打磨遍数，保证结合部的平顺性。

（5）打磨可动心轨道岔时，叉心向尖轨方向，称为正向作业，尖轨向叉心方向，为反向作业。以下所列为可动心轨道岔正向作业。

3 验收重点及标准

打磨验收。钢轨打磨面应无连续发蓝带，主要测量验收项目如下。

外观打磨面宽度在钢轨内侧工作面不超过4 mm，在钢轨肩部过渡区不超过7 mm，在钢轨顶面不超过10 mm；沿钢轨100 mm 长度范围内，打磨面宽度最大变化量不应大于打磨面最大宽度的25%；钢轨打磨面应无连续发蓝带。主要项目有：测量钢轨顶面波形磨耗；测量打磨切削量，使用合格的测量仪器在同一位置测量打磨前和打磨后的钢轨高度。

3.1 道岔特殊结构检查

尖轨尖端检查，根据德铁标准Ril821.2005A03，使用轮缘模拟量具L1 和4mm间隙规检查基尖轨结构时，将量具L1垂直于轨道轴线的方向平放于密贴尖轨尖端处的基本轨上，使量具L1的斜角顶点紧贴基本轨。为保证检查结果的准确性，必须确保尖轨与基本轨以及滑床板密贴如图2。

3.2 尖轨基本结构

尖与基本轨密贴部位的钢轨头部出现磨损或掉块导致表面不平顺时，应使用专用量具进行检查评估。将量具L2垂直于轨道轴线的方向平放于密贴尖轨处的基本轨上，如图3。

3.3 可动心轨检查

可动心轨辙叉在心轨尖端处的磨损状态主要通过规定点的轨距差值Ss-Sk来评估。其中Sk为翼轨弯折点向岔前方向50 mm位置的轨距，Ss的测量范围为心轨实际尖端往岔后100 mm的范围测量Ss时必须保证轨距尺测量端子的下沿与心轨尖端的上沿贴紧，如图4。

3.4 叉跟尖轨检查

根据德铁标准Ril821.2005，道岔叉跟尖轨和钢轨伸缩调节器的尖轨尖端的状态评估采用专用量具L1。将量具L1垂直于轨道轴线的方向平放于尖轨尖端前的基本轨上，使量具L1的斜角顶点紧贴基本轨。面对叉跟尖轨透过量具L1观察叉跟尖轨尖端，如尖轨尖端上沿高于量具L1的下沿，且没有被量具L1遮挡，则视为达标状态，如图5。

4 结语

经打磨后静态验收，基本满足标准要求。动态垂向加速度明显改善，总体效果良好。同时还发现，采取60N廓形缩小了列车运行轮轨接触面，光带宽度不足18 mm。轮轨接触的长期效果还有待观察得出结论。

参考文献

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[2] 崔大宾，李立，金学松，等.铁路钢轨打磨目标型面研究[J].工程力学，2011，28（4）：179-184.

[3] 王慶方，许玉德，周宇.高铁钢轨预打磨效果及轨面不平顺分析[J].华东交通大学学报，2012，28（4）：1-5.

[4] 北京力铁轨道交通设备有限公司，京津城际道岔示范性打磨技术方案[R].北京：北京力铁轨道交通设备有限公司，2013.

[5] 郭福安，张梅.客运专线钢轨打磨的思考[J].中国铁路，2008，46（3）：53-54.

[6] 北京铁路局.高速铁路道岔示范性打磨技术研讨材料[R].北京：北京铁路局，2013.

[7] BWG公司.京沪高速铁路正线高速道岔打磨方案[R].北京：BWG公司，2013.

高速铁路安全论文范文第4篇

【摘要】本文对CRTSⅡ型板式轨道水泥乳化沥青砂浆垫层的组成、性能等方面做一介绍，重点分析了水泥乳化沥青砂浆各项性能及影响性能的关键因素。

【关键词】CRTSⅡ型板式轨道；水泥乳化沥青砂浆；性能；影响因素

0.前言

CRTSⅡ型板式轨道是一种近期适用高速铁路发展的无碴轨道结构。与有碴轨道相比，它结构高度低、稳定性好、适用性强、耐久性强和使用寿命长、轨道横向阻力大等特点。且运营的维护工作量和维护费用远远低于有碴轨道。主要由混凝土底座、水泥乳化沥青砂浆垫层（以下简称CA砂浆）、预制混凝土轨道板、板间连接构件、钢轨扣件等构成(如图1)。CA砂浆是板式轨道的关键组成部分，好坏直接影响到板式无碴轨道使用的耐久性与维护工作量。

图1.CRTSⅡ型板式无砟轨道结构示意

1.CA砂浆组成

CA砂浆是由乳化沥青、水泥、细骨料、水和外加剂经特定工艺搅拌制得的具有特性能的砂浆，其主要组成材料有乳化沥青、干料（包括水泥、细骨料、铝粉及功能性外加剂等）、水、减水剂、消泡剂（稳定剂）。

2.CA砂浆的性能

为使砂浆垫层满足板式无砟轨道结构的要求，CA砂浆必须具有以下四方面的性能：

施工性能：流动性、稳定性、匀质性、可工作时间等

物理性能：单位体积质量、含气量、膨胀率等

力学性能：抗压强度、弹性模量等

耐久性能：抗冻性、抗疲劳性等

这些性能是相互关联、相互影响的，砂浆垫层的力学性能与耐久性能不但取决于CA砂浆的组成与配比，而且在很大程度上取决于施工性能与现场施工质量控制。《客运专线铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》（以下简称暂行技术条件）规定的CA砂浆技术性能指标要求如表2.1所示。

3.CA砂浆的性能分析及影响要素

3.1施工性能

高弹模CA砂浆的施工性能包括拌合物温度、扩展度、流动度、分离度。

3.1.1拌合物温度

温度是影响CA砂浆施工性能的重要因素之一。温度过高，易导致水泥沥青砂浆破乳或工作性能损失过快。温度过低，对CA砂浆的灌注质量、强度发展、施工进度产生较大的影响。因此，暂行技术条件规定，新拌砂浆的温度应在5℃～35℃。

表2.1CA砂浆技术性能指标表

注：（1） D5表示砂浆出机扩展度；D30表示砂浆出机30min时的扩展度；t280表示砂浆扩展度达280mm时所需的时间。

3.1.2扩展度

扩展度是指将一定量的砂浆装满扩展度筒（内径为50mm，高为190mm）后，将扩展度筒垂直提高15cm时砂浆扩展的直径。

扩展度是衡量CA砂浆流动性能的重要的指标，它反映了砂浆的自流平能力，直接影响了砂浆的灌板效果和灌板质量。合适的扩展度是保证板底CA砂浆饱满的前提条件之一。扩展度过小，水泥沥青砂浆在板下缝隙中很难流开，无法灌满板或在边角处灌注不到位，暂行技术条件规定了砂浆的最小扩展度为280mm。但砂浆的扩展度过大，砂浆极易产生离析，灌板后砂浆会出现粗颗粒集聚在下层，细集料集聚在砂浆的上层，同时砂浆和轨道板之间会出现气泡聚集层影响砂浆和板之间的粘结力。砂浆的扩展度受原材料、配合比、搅拌设备及环境温度影响较大。

3.1.3流动度

流动度是指1L砂浆从规定的漏斗中全部连续流出的时间，以秒（s）计。流动度也是反映砂浆流动性能的指标。暂行技术条件规定80s～120s。在实际施工中，如能保证板底砂浆饱满，可允许放宽对水泥沥青砂浆流动度的要求。

3.1.4分离度

分离度是指φ50mm×50mm砂浆试件上下两部分的密度差。

材料分离度（%）=×100%

分离度是表征砂浆匀质性的指标。CA砂浆是由多组分、多物相混合而成的，其中有液相、固相和气相，有密度较小的空气、有机材料和水等，有密度较大的水泥颗粒和砂，各相的密度相差较大，在重力作用下，密度较大的物相会在新拌砂浆中下沉，而密度较小的物相会上浮，造成新拌砂浆匀质性差。

3.2物理性能

CA砂浆的物理性能有密度和体积变化，其评价指标为含气量、单位容积质量和膨胀率。

3.2.1含气量

水泥乳化沥青砂浆中有很多表面活性剂，在搅拌的过程中会产生气泡；同时为了改善硬化砂浆垫层的抗冻性，还添加了少量引气剂，因而，砂浆中含有较多气泡。砂浆中含有一定量和较小孔径的气泡对砂浆的流动性、抗离析分离性能和硬化砂浆的抗冻性是有益的，而过多的含气量和较大的气泡会降低砂浆的强度和耐久性能，因此，应采用消泡剂对水泥乳化沥青砂浆进行消泡处理。砂浆中添加消泡剂消除较大的气泡，添加引气剂是引入大量较小的气泡。暂行技术条件规定，砂浆的含气量应小于10％。砂浆含气量的测试原理与混凝土一样，不同的是砂浆含气量仪的容积为1L。砂浆含气量仪如图2所示。目前，精度较高的有德国和日本进口的砂浆含气量仪。

图2砂浆含气量仪

3.2.2单位容积质量

单位容积质量表征了砂浆的含气量和弹性模量。砂浆的单位容积质量越小，砂浆的含气量越大，弹性模量越低。

3.2.3膨胀率

由于水泥沥青砂浆是填充精调后的轨道板与水硬性支承层/底座板之间空隙的一种填充材料,因此,达到充分填充是水泥沥青砂浆的最主要的特性。对CA青砂浆来说，在凝结硬化过程中，一般都不可避免地会产生体积收缩现象。为了使砂浆在轨道板与底座板间灌注饱满充盈，砂浆应具有一定的体积膨胀性，因此，必须通过添加铝粉和膨胀组分来弥补收缩，并用24小时的膨胀率指标评价，其中铝粉是控制砂浆的塑性收缩、膨胀剂是补偿水泥的自身收缩，灌注时特别要注意铝粉的发气时间。

3.3力学性能

水泥乳化沥青砂浆的力学性能包括砂浆的1d、7d、28d抗折强度、抗压强度和28d的弹性模量。水泥乳化沥青砂浆的强度试验方法与水泥胶砂一样，但由于水泥乳化沥青砂浆的强度较低，因此其加载速度与水泥胶砂不一样。水泥乳化沥青砂浆的抗压强度加荷速度50 N/s～500N/s，并须保证试件在30s～90s断裂。当采用改性乳化沥青进行水泥沥青砂浆拌制时，由于生产改性乳化沥青时的乳化剂、稳定剂等的用量相对较多及沥青性能的影响等原因，会对水泥沥青砂浆的1d强度产生一定的影响，此时可允许适当放宽对水泥沥青砂浆1d的强度要求，但不得影响水泥沥青砂浆的后期强度及其它性能。

3.4 耐久性能

水泥乳化沥青砂浆的耐久性能主要包括砂浆的抗冻性和抗疲劳性能。

3.4.1抗冻性

CA砂浆的抗冻性试验采用盐冻法，并用单位面积剥落量和相对动弹性模量表征砂浆的抗冻性能。砂浆的相对动弹性模量是通过测试试件的超声传播时间计算得到的，砂浆采用的抗冻试件尺寸为150mm×110mm×70mm，盐冻法的冻融循环制度如图3所示。

图3 盐冻法冻融循环制度

3.4.2抗疲劳性能

抗疲劳性能是指砂浆抵抗10000次疲劳荷载作用的能力。暂行技术条件要求砂浆在如图4所示的脉冲荷载作用下10000 次不断裂。

图4脉冲荷载示意图

其中：荷载：应力下限Pu = 0.025 N/mm2；应力上限 P0 = 0.35 N/mm2；脉冲持续时间：0.2 s；两次脉冲的间隔： 1.5 s

4.结束语

在关注上述CA砂浆的性能及其影响因素的同时，我们不能忽视沥青乳液对CA砂浆性能的影响。沥青乳液是CA砂浆最重要的组成材料，沥青乳液直接决定CA砂浆的拌合试验成功与否，在性能上对可工作时间、沁水率、材料分离度、早期抗压强度、抗冻性及耐候性有显著影响，沥青乳液的配合比例要根据乳液特点由试验确定。■

【参考文献】

［１］傅代正，黄金田，郑新国．桥上板式无碴轨道CA砂浆施工技术[J]．铁道建筑技术．2002.

［２］任静．板式轨道的发展及应用前景[J]．世界铁路．1994.

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

高速铁路安全论文范文第5篇

[摘要]为进一步提高高速铁路在客运市场的市场竞争力，旅客在运输过程中的服务感知度不容忽视。为此，需要在既有的普速铁路客运服务感知度调查体系的基础上，创建一套针对高速铁路客运服务感知度的调查体系，从而取得更具针对性的高铁客运服务质量调查数据。文章从分析目前既有普速铁路客运服务感知度调查体系出发，为高速铁路客运服务感知度调查体系提出了一些有益的研究成果。

[关键词]高速铁路；旅客服务；感知度调查

[DOI]1013939/jcnkizgsc201734239

1引言

在日趋激烈的旅客运输市场竞争中，客运企业提高自身竞争力的核心，就是要为旅客提供高品质的、可感知的旅客运输服务。

近年来，我国高速铁路建设得到了迅速发展。这在客观上给高铁客运服务质量留下了潜在的发展空间和紧迫的提升需求。依据相关文献资料，服务质量可以通过调查消费者对服务质量的感知度确定。[1]然而，既有的、传统的普速铁路客运服务质量感知度调查体系已不能完全适应高速铁路客运服务质量感知度调查体系的客观要求。

为此，本文对既有的普速铁路客运服务感知度调查体系进行了分析，并以此为基础，创建了高速铁路客运服务质量感知度调查体系。

2普速铁路客运服务感知度调查体系现状

目前，较为多见的铁路客运服务感知度调查体系，主要是基于SERVQUAL量表模型[2]构建的。针对铁路客运服务的特点，铁路客运服务领域的专家学者普遍将铁路客运服务质量感知度调查体系的维度划分为安全性、经济性、快速性、方便性、舒适性五个。这五个维度可以相对全面地归纳传统普速铁路客运服务质量感知度的全部基本要素，但考虑到高速铁路客运行业不断增加增值类服务项目的可能性[3-4]，以及高铁乘客对于所接受服务的深度和广度具有更高更新的需求度，基于上述五个维度全面、概括地构建高速铁路客运服务质量感知度调查体系，困难程度较大。

3高速铁路客运服务感知度调查体系构建

综合上述分析，为了构建符合高速铁路客运实际的调查体系，提出新的、科学的感知度调查体系十分必要。为此，必须创建一套以调查问卷为基础的、切实有效的高速铁路客运服务质量感知度调查体系。

31调查问卷设计原则

明确设计原则是构建高铁客运服务质量感知度调查体系的基本前提。针对高速铁路客运服务质量感知度调查的实际需要，在调查问卷构建过程中，除了遵循基本的调查问卷设计原则（如因素独立原则、完善性原则、层次渐进原则等）外，本文还额外提出了如下具有针对性的设计原则。

（1）旅客为中心原则。调研的展开应基于高铁乘客对高速铁路客运服务质量感知的评判，注重“以旅客为中心”的现代客运企业营销理念，以此分析影响高铁乘客对高速铁路客运服务质量感知的关键因素。

（2）提问方式正向原则。根据项目表述效应分类，调查问卷题项可分为正向题和反向题，研究发现，反向题的项目表述效应的本质是一种“误差”，容易产生语言标签效应，在调查问卷中最好少用甚至不用反向题。[5]为此，本调查问卷拟采用提问方式完全正向化。

（3）内容前瞻性原则。考虑到高铁乘客对高速铁路客运服务质量有配套提升、拓展的期望[6]，因此问卷内容应适当涉及旅客对高铁客运增值类服务需求方面的指标，使调查结果具有一定的前瞻性。

（4）问卷模式电子化。采用通常的纸质调查问卷模式进行调查，不仅调查周期较长，而且在受访者覆盖率以及问卷传播范围等方面都会受到较大的限制，调查效率较低，调查成本较高。网络化和智能化技术及便携设备（如，电脑、智能手机等）的快速发展和普及，使采用网络电子问卷模式展开调查成为可能。这不仅能够明显缩短调查周期、扩大调查范围、降低调查成本，还能提高受访者覆盖率，实现调查对象多元化。为此，调查问卷的发放形式不妨通过以专业在线问卷调查网站（如问卷网、问卷星等）为主、纸质问卷为辅的方法获取调查数据。所以，在设计调查问卷时，需注意其表现形式，以适应现代电子信息技术的要求。

（5）体系整体可行性原则。高速铁路客运服务质量评价体系涉及因素繁杂。为了能对影响服务质量评价的影响因素以及各因素之间的相关性进行全面深层次的筛选和分析，从而识别出高速铁路客运服务薄弱环节，并挖掘出提升高速铁路客运服务质量的建议和改进措施，高速铁路客运服务质量评价体系应具有整体可行性。其含义有二：其一，问卷应采用定性指标与定量指标相结合的方式组建，在方便问卷组建的同时，不影响问题表述的简明性和调查结果的可分析性；其二，是指采用问卷调查所获取的信息不仅在内容上，而且在表达方式上都应能够满足相关理论分析的需要。为此，问卷设计时应尽量使卷中问题的回答方式数字化，以方便计算，并易于处理和分析探讨。

32调查因素的选择与归类

影响高速铁路客运服务质量的调查因素繁多，不仅涉及众多显性因素，还与一系列的隐性因素有关，为确保调查体系的针对性、完善性、因素独立性、内容前瞻性及体系整体可行性等，以下将从旅客服务需求结构的角度入手，对影响高速铁路客运服务质量评价的相关因素进行分析、归类和选择。

一般而言，需求可以定义为“有购买能力支持的欲望”。[7]旅客服务需求是指旅客在选定出行方式的情况下，根据自身购买能力对旅程提出的要求。旅客服务需求结构，不仅可以说明旅客服务需求顺序，还可以显示出服务需求内容。

依據高铁客运服务质量评价相关理论，结合作者在实际工作中了解到的高铁客运服务现状和相关文献资料，可将高速铁路旅客服务需求基本结构归纳为功能性服务需求、延伸性服务需求和增值性服务需求等三类。其中：

（1）功能性服务需求，是指旅客在接受高速铁路客运服务过程中最基本的服务需求，是旅客对服务质量的核心关注点。主要体现在硬件设施、基本心理需求服务、其他基本服务等方面。

（2）延伸性服务需求，是指功能服务需求之外的、旅客对现有高速铁路客运的服务需求，主要体现在旅程便捷程度、舒适程度以及工作人员的服务能力与服务态度等内容。

（3）增值性服务需求，是指旅客基于上述两类需求（即高铁客运服务系统既有项目），根据切身感受对高铁客运服务系统提出的衍生性服务需求，主要由旅客对既有服务环节间的相对缺漏感产生，是旅客基于既有服务和实际乘车体验所提出的“额外服务需求”，数量多而杂，在问卷中不可能囊括所有这种“额外需求”。为此，本文通过查阅文献及前期概略性调研发现，基于内容前瞻性原则，高铁旅客对旅行过程中的舒适度与订制化服务有较为明显、多样化的“额外需求”。针对这种情况，本文认为可以体现为车站增值服务需求和列车增值服务需求两个方面。

立足于本文问卷设计基本原则，通过对上述旅客服务需求结构做进一步的细化和分解，可以归纳出高铁客运服务质量评价体系中的各具体影响因素，如下页图所示。其中：

（1）功能性服务需求类因素分解结果。①硬件设施：选取自动购票机、自动检票闸机、电源及热水供应、餐饮及站内零售商品的提供、卫生服务设施来体现；②基本心理服务需求：选取高速铁路系统治安、秩序来体现；③其他基本服务：选取车票信息明确程度、站内导向信息明确程度、列车运行信息明确程度、列车运行信息更新速度、列车准时程度、车票票价、餐饮及零售商品价格来体现。

（2）延伸性服务需求类因素分解结果。①便捷程度：选取进出站通道的便捷程度、车站与城市交通无缝衔接程度来体现；②舒适程度：选取降噪降振的高速旅客列车、车站及列车的整体环境舒适程度、座椅舒适程度来体现；③工作人员服务：选取车站售检票服务、客运工作人员服务态度及专业素养、客运部门对公共危机的宣传和教育、客运部门紧急情况处理能力、乘务员服务态度及应变能力来体现。

（3）增值型服务需求类因素分解结果。①车站增值服务需求：选取设置书刊棋牌和按摩类休闲区域、设置电视点播和电玩等娱乐设施、设置专用通道和专用售票窗口、设置临时补眠用胶囊型睡觉厢房、出版售卖高速铁路专用时刻表、设置简易个人办公亭、设置候车室—列车直通式接车服务、Wi-Fi覆盖（免费）、电源插座（免费）、联网电脑来体现；②列车增值服务需求：选取设置书刊棋牌和按摩类休闲区域、设置电视点播和电玩等娱乐设施、Wi-Fi覆盖（免费）、电源插座（免费）、联网电脑、信号稳定的车载电话、随车配备紧急医疗人员及设备、开通高速铁路列车托运私家车业务来体现。

除上述感知度主要因素外，基于针对性和完善性原则考虑，本文建议选取以下指标反映受访者的覆盖率情况：性别、年龄、当前学历、个人月收入、平均每年乘坐高铁的次数、出行目的、从事行业七项信息。

从现阶段情况看，以上选定因素可以涵盖高速铁路客运服务现状的主要方面，并具有一定的前瞻性，能一定程度满足高速铁路客运服务质量感知度研究的需要。

33问卷设计思路与步骤

基于中国高速铁路客运服务现状，通过对相关文献[8-10]中调查问卷设计理念的分析，本文建议按以下思路设计调查问卷：

以SERVQUAL量表理论和李克特量表（Likert scale）结构为参考，按照PZB对感知服务差距模型的定义，借鉴PZB的顾客期望层次模型和尤卡·奥亚萨洛的顾客期望动态模型中相关描述性概念[11]，根据本文的问卷设计基本原则，采用选定因素，按以下步骤完成调查问卷设计。

（1）基于层次渐进原则，将选定的调查因素按服务主要提供场所进行整合；

（2）基于通俗性原则和提问正向性原则，通过规范性语句将整合后的调查因素转变为调查问卷相应题项，得出问卷初稿。

（3）邀请拥有丰富问卷经验的研究人员对问卷内容逐一审核。参照审核结果，修正问卷的内容、结构和问项措辞，得出问卷二稿。

（4）邀请拥有丰富专业经验的研究人员参与问卷预调查，根据专业人员建议，对问卷进行最后完善，得出正式调查问卷。

为了提高问卷调查效率，使调查结果更具代表性，扩展调查问卷范围，从而收集具有不同阶层、地域、学历等特性的受访者数据，问卷调查宜采用以网络调查方式为主，纸质问卷方式为辅的形式进行。

34可靠性分析

问卷调查作为一种科学研究方法，旨在求得普遍性事实。若一份问卷在对象发生变化时，能有效地反映出这种变化，而对象没有發生变化时，测定结果相对稳定，则可判定该问卷具有较高的可靠性。[12]

可靠性的高低是评价问卷质量的重要指标。对于调查问卷所得到的数据是否具有可靠性，就必须在问卷分析之前做可靠性分析。问卷可靠性本身与测量结果的正确与否无关，它的用途在于检测问卷本身的稳定性。

为了能更客观地评价问卷可靠性，避免主观评判带来的偏差（甚至错误），一般以数理原理中的Cronbachs alpha信度系数为依据，对调查问卷的可靠性进行分析。

在Cronbachs alpha系数计算中，一般认为，当α>09时，调查问卷属高可靠性状态；05<α<09时，可靠性为可接受状态，当α<05时，则被测问卷的调查结果不可信。

高铁服务质量评价因素归类示意图

4调查体系应用实例

结合上图，依据高速铁路客运服务感知度调查体系探析成果，本文制作了《高速铁路客运服务质量调查表》，并对其进行了可靠性分析，其中α=0921，认为调查问卷可靠性高。此后，对实例站点进行了为期三个月的调查。

本次调查的基本情况为：每个月对实例站点进行一次调查，持续三个月；每次随机抽取该站点200名旅客进行调查；调查以电子问卷为主、纸质问卷为辅；三次共回收有效问卷550份。

受篇幅限制，此处仅给出对本次调查问卷筛选、分析后的综合评估结果：

（1）高速铁路总体感知服务质量较低，没有达到顾客的期望，服务质量有待提高；

（2）车票票价、餐饮质量、餐饮价格、零售商品价格和列车Wi-Fi覆盖等为旅客认为亟须完善的服务质量指标。为此，应尽快对上述指标加以改善，使其成为企业服务竞争优势；

（3）简易个人办公亭、车站联网电脑、列车休闲娱乐设施、列车联网电脑、车载电话和私家车托运业务等增值类服务指标，属于低优先指标。若企业资源允许，可以发展上述因素来提高企业服务质量，若企业资源紧张，则可以适当忽略上述指标；

（4）车站休闲项目、车站娱乐项目和高铁专用时刻表为“锦上添花”类的指标。在企业资源有限的情况下，可以忽略上述指标，若企业资源足够，则可通过维持上述服务因素，以树立企业品牌形象。

5结论

时代的发展，必然会导致客运市场日趋激烈的竞争，高速铁路旅客运输企业要想在残酷的竞争中脱颖而出，就必须深入调查旅客对服务质量的真实感受，并由此分析、把握旅客的实际需求，从而设计与实施相关服务理念及设施，保证旅客在整个旅途中的高感知度，使高速铁路旅客运输能够具备高竞争力。

参考文献：

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[2] Parasuraman A，Zeithaml V A，Berry L LSERVQUAL：a Multiple-item Scale for Measuring Consumer Perceptions of Service Quality[J].Journal of Retailing，1988，64（1）：12-40

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[12]周广允问卷测定的有效性和可靠性[J].菏泽师专学报，1994（3）：70-71，44

高速铁路安全论文范文第6篇

高速铁路的发展，与隧道工程技术的创新是不可分割的。这主要是因为高速铁路的线路技术标准要远远高于普通铁路。国外已建及在建的大部分高速铁路，其线路中隧道均占有相当大的比例，例如日本山阳线隧道占线路总长的50%;预计运行时速500km的日本中央新干线，正在修建长42.8km的实验线，其中隧道总延长为35km，明线地段只有8km。我国将于近几年兴建的高速铁路，线路中隧道也占有相当大的比例。

高速铁路隧道的特点与相应技术措施

高速铁路隧道的勘测、设计、施工和维修养护管理与一般铁路隧道的情况有许多共同点。但高速铁路由于列车运行速度很高，许多低速运行时可以忽略的问题在高速运行时则凸显出其重要性。列车与隧道内空气的相互作用就是一个突出的例子。

高速列车进入隧道后将隧道内原有的部分空气排开，由于空气粘性和隧道内壁、列车外表面摩阻力的存在，被排开的空气并不能像在隧道外那样及时、顺畅地沿列车周侧形成绕流，列车前方的空气受到压缩，而列车尾部进入隧道后会形成一定的负压，因此产生了压力波动过程。这种压力波动以声速传播至隧道口，大部分发生反射，形成瞬变压力，而另一部分则形成向隧道外的脉冲状压力波辐射，即微气压波。这些都会对高速列车运营、人员舒适度和环境造成一系列影响。为了减少这些不良影响，国外及国内采取的技术措施主要有：

(1)增大隧道净空面积，该措施对空气动力学效应有整体减缓作用;

(2)改善洞口形状，设置洞口缓冲结构，在隧道内和出口增设其他主被动型减缓微压波的设施或结构，以减少微压波的冲击;

(3)洞内设施尽量隐蔽设置，使隧道表面平整光滑，减少列车运行时的阻力对设施的破坏;

(4)在洞内设置减压通风竖井、斜井或横洞;

(5)改善轨道结构，提高洞内列车运行的稳定性和舒适度;

(6)使高速列车具有良好的空气动力学特性的形状。

在通常情况下，高速铁路隧道考虑空气动力学的特性，都采用单洞双线断面，较少采用双洞单线断面。但在某些情况下，如隧道很长，同时考虑维修养护条件及防灾的需求时，有时也采用双洞单线断面。通常，在满足空气动力学要求的前提下，双线断面要比单线断面更有利。两个单线隧道断面积总和要比一个双线隧道断面积大。法国的比较结果是：在列车速度为300km/h的情况下，两座单线隧道的总面积是140m2，一座双线隧道的断面积是100m2;在列车速度为250km/h的情况下，相应的断面积分别是100m2和72m2。

断面积差异造成工程成本的差异，因此在目前的条件下，高速铁路隧道以采用双线断面为宜。我国的高速铁路隧道大部分采用双线断面。而采用单洞双线隧道则需要开挖大断面/超大断面的隧道，其开挖方法、支护、路基都需要作因地制宜的调整。另外，为了保证高速列车的正常运行，我国对高速铁路隧道的设计施工均进行了严格的标准控制。我国高速铁路隧道技术专利申请状况分析

1.逐年申请量

从图1中专利申请量的数据来看，我国高铁隧道专利技术的发展大致经历了以下三个主要阶段;第一阶段从1993年至2001年，高铁隧道技术处于技术引入期，专利年申请量不超过3件，第二阶段从2002年至2005年，高铁隧道技术处于发展初期，专利年申请量基本呈现逐年缓慢增长的态势，但绝对数量仍基本停留在7件以下;第三阶段从2006年至今，高铁隧道技术进入发展期，专利年申请量快速提升，这一趋势与我国高铁的产业发展趋势基本吻合。

2.增长率分析

见图2。由于2001年以前甚至2005年之前，该领域专利年申请量较少，数量上微小的变化即可引起增长率的大的改变，因而2005年以前的逐年增长率变化比较大，也不能客观地反映增长率的趋势。2006年是增长率变化最大的一年，表明这一年的专利申请量突增，这也与这一时期我国高铁开始兴建的发展历程相吻合，通常一个高铁隧道的建设工期为一到两年，因而两年后的2008年出现增长率的短暂下降。2009年，中央“四万亿”投资计划出台以后，高铁建设又开始活跃。这一时期，尤其是备受关注的京沪高铁兴建，促进了该领域专利申请量的上升。

3.申请人

(1)申请人数量增长情况

从图3可以看出，2005年之前，申请人数量较少，不超过5个(包含共同申请人)，可见这一时期，我国高铁隧道技术研究仅仅处于起步阶段，研究、应用实践均较少。从2006年开始，伴随着申请量的增加，申请人数量也开始逐年增加，2009年达到50多个。在我国，铁路技术的研发相对集中，研究单位不像其他行业那么多，专利统计中出现50多个申请人，说明高铁隧道技术已经具有一定的普及度，多家单位均有一定的研究能力。

(2)申请人排名

总的来看，该领域共出现169个申请人(包含共同申请人)。从图4可以看出，专利申请量排前十的申请人中，中铁二院工程集团责任公司、中国中铁股份有限公司中铁八局集团有限公司的申请量最多，领先排在第三名的申请人较多。

4.主要分布领域

高铁隧道技术专利申请共涉及132个大组。其中B2887(型模;型芯;心轴)数量最多，有25件。可见高铁隧道技术专利申请，技术创新点集中于支护材料模型，其改进后形成的申请最多。见图5。

5.专利申请类型

见图6。我国高铁隧道技术专利申请中发明和实用新型的数量相当，PCT的申请量非常少。这也与国内高铁隧道建设多由我国单位来完成这一事实相符合。将来应当鼓励更多的申请人走出国门申请专利。

我国高速铁路隧道技术的关键技术

通过对我国高铁隧道技术进行的专利分析可见，我国在高铁隧道技术方面进行了深入的研究和探索，取得了相当多的技术成果。我国高铁隧道技术中的重要专利技术主要集中在以下几个方面。

1.涉及高铁隧道空气动力学问题的专利技术

我国针对高速铁路隧道空气动力学问题所采用的主要专利技术涉及以下几个方面：

(1)高速铁路隧道空气动力学的数值计算

①通过对国内外研究现状的分析可以看出，高速铁路隧道空气动力学问题的研究在理论研究、数值计算以及试验测试等方面均有很大进展，对长大隧道的空气动力学问题也进行了一些研究，但是由于该问题的复杂性，当前的研究现状仍不能满足我国客运专线修建及既有线改造的需要。虽然国外高速列车发达国

家对隧道空气动力学问题开展了大量的理论和试验研究，但一方面国外的实质性技术无法得到，另一方面关于隧道群的空气动力问题至今未见文献报道。

中南大学申请的发明专利200910180324.7提出了一种求解长大隧道、隧道群隧道空气动力效应的方法。所述方法包括;对隧道内的空气动力效应采用一维特征线法模拟，隧道出口及隧道群两相邻隧道间的流场计算采用三维可压缩SIMPLE算法模拟;对上述两种算法所得结果，在远离隧道口、三维效应可以忽略的位置进行数据交换，模拟并得到隧道内流场的空气压力变化和隧道出口的微气压波。本发明兼顾计算长大隧道、隧道群空气动力效应的效率和精度，实现了高速列车通过隧道及两车在隧道内交会时隧道内空气压力变化幅值、微气压波、列车风的求解。

②中南大学申请的发明专利200910180326.6提出了一种高速列车经过隧道后的微压波计算方法。所述微压波计算方法包括：采用动网格，将隧道的流场分为多个区域，对包含第一道压缩波和膨胀波的区域及该压缩波和膨胀波前的区域计算，模拟得到隧道出口的微压波数值。该高速列车经过隧道后的微压波计算方法很好地解决了长大隧道和隧道群三维计算网格规模太大、计算周期太长等问题，其采用动网格技术，将流场分为若干区域，根据微压波的形成机理，只计算包含第一道压缩波和膨胀波的区域及其波前的区域，对隧道出口微压波进行了数值模拟。同时，也为弯隧道出口微压波的计算提供了新方法。

(2)改进隧道洞门及洞身结构

①中铁二院工程集团有限责任公司的实用新型专利ZL 200920082118.8提出了一种高速铁路隧道洞门构造。如图7所示，该高速铁路隧道洞门构造，包括洞口段衬砌10，所述洞口段衬砌10外设置有与之形成对接的洞门延伸段20，该洞门延伸段20为整体钢筋混凝土浇注体，其外端口为斜切面25，所述洞门延伸段20外端口部径向向外扩张，该扩张部的内壁24与洞门延伸段20主体的内壁21呈喇叭状过渡。所述洞门延伸段20外端口上设置有帽檐结构23，该帽檐结构23的顶部与延伸段20的外壁22之间在拱顶处形成挑高。

本实用新型的洞门整体稳定性好，且能有效地缓解洞口处的空气动力效应，隧道洞口不需设置特殊缓冲结构，就能满足列车运营舒适度要求，无需为洞门墙进行额外刷方，洞口刷方量少，能够把洞口刷方量减小到最低;适用性较广，可在多种地形和地质情况下应用，有利于规范、标准和高效地进行洞门施工。

②西南交通大学提出的发明专利申请200910216049.X提供了一种铁路隧道回路式减压洞口的修建方法，采用该方法修建的铁路隧道洞口，其微压波现象明显降低，且施工容易，建造成本低。如图8所示，一种铁路隧道回路式减压洞口的修建方法，其做法是：

A.在隧道10洞口的两侧修建与隧道平行且长度为3.5～4.5倍隧道水力直径的侧导洞11，侧导洞与隧道的横向距离为0.8～1.3倍隧道水力直径，侧导洞的断面积为隧道断面积的20%～30%;

B.再在两侧导洞之间修建两条横向贯通侧导洞和隧道的第一和第二横通道20、21，第一横通道20修建在离隧道洞口1.5～2倍隧道水力直径处，断面积为隧道断面积的10%～15%;第二横通道21与侧导洞的内端贯通，断面积为隧道断面积的5%～10%。

本发明的有益效果在于，明显降低了压缩波的压力峰值及压力梯度，大大削减了高速列车进出隧道所产生的空气动力学效应，即使压缩波到达隧道出口处时产生的微压波大大减小。增加旅客的乘车舒适性，减小对周围环境的危害。

理论计算表明，采用本发明方法修建的隧道洞口，当车速为300km/h、隧道面积为100m2、列车面积为11.0m2时，隧道模型长度取700m，隧道出洞口的压力梯度峰值为3.6kPa/s;而不采用本发明方法修建的隧道，在其他条件均相同的情况下，其隧道出洞口的压力梯度峰值为7kPa/s。采用本发明方法修建的隧道，出洞口的压力梯度峰值降低率为49%。由于压力梯度与微压波峰值成正比，因此，隧道出口微压波峰值也将降低50%左右，其减压效果显著。

③中铁二院工程集团有限责任公司的发明专利zL200810147640.X提出了一种高速铁路地下车站气动效应缓解设施。如图9所示，所述高速铁路地下车站气动效应缓解设施，包括纵向两端与隧道相通的地下空间，以及设置在该地下空间内的站台，所述地下空间侧壁的中间段20与隧道内端口之间由过渡段21形成喇叭状渐变，隧道的入口段23在其顶部沿隧道中线纵向间隔设置有通出地面的缓冲井50，其特征是：所述缓冲井50的数量为5个，其横截面呈矩形，各缓冲井50的开口率之和为0.4～0.45，开口率是指缓冲井50的横截面积与隧道的横截面积之比;距隧道的入口最近的首缓冲井51的开口率为0.10～0.15，末缓冲井55的开口率为0.03～0.06，其余三个缓冲井52、53、54的开口率相对于首缓冲井51的开口率依次递减。

本发明的有益效果在于，喇叭状渐变的过渡段可有效地对站内微压波峰值进行削减，设置在入口段的缓冲井可有效地对隧道入口附近的微压波峰值进行削减，使之满足环境设计的要求，并消除站内微压波的产生。设置在隧道末段的减压竖井能将站台附近的压力峰值及压力梯度降低20%左右，有效地缓解高速列车有隧道突人地下车站时所引起的空气动力效应。

④中铁二院工程集团有限责任公司的实用新型专利ZL 200920242401.2提供了一种高速铁路隧道缓冲微压波洞壁构造，能缓解隧道的空气动力效应，有效地减缓隧道洞口的微压波现象。如图10所示，所述高速铁路隧道缓冲微压波洞壁构造，在隧道衬砌10内壁表面外固定设置高孔率外板20，高孔率外板20内表面与隧道衬砌lO内壁表面之间形成鼓风通道，密布于高孔率外板20内的通气孔21的轴线垂直于隧道衬砌10内壁表面。

本实用新型的有益效果在于，由鼓风通道注入的微压风在高孔率外板的外表面与列车运行所产生的反向气流之间形成了一缓冲面，该缓冲面阻止了靠近高孔率外板外表面的任何提高气流摩擦阻力的紊流，从而缓解洞口处的空气动力效应，有效地减缓隧道洞口的微压波现象，使高速列车驶过时在洞口附近所产生的音爆强度得以大幅度减轻，从而提高隧道洞口环境的保护效果。

2.涉及高速铁路隧道支护的专利技术

(1)郑州至西安高速铁路全长505km，郑西高铁全线隧道38座，总计78.2km。这条铁路全线采用了大量隧道，大部分隧道位于新老黄土地层，为浅埋双线黄土隧道，隧道开挖断面大，施工难度大，其中难度最大的为秦东隧道，秦东隧道最大开挖断面达164m2，是目前世界上最大断面的黄土隧道，是我国特有的高原地质隧道。

中铁二院工程集团有限责任公司的实用新型专利

ZL 200920082121.X提供了一种高速铁路超大断面富水黄土隧道衬砌构造，该衬砌构造能有效地控制隧道结构工后沉降并保持长期稳定，从而满足高速铁路的运营要求。如图11所示，该高速铁路超大断面富水黄土隧道衬砌构造，包括外衬10和内衬20，外衬10由封闭黄土围岩的拱顶段11、拱墙段12和仰拱段13构成，其特征是：所述拱顶段11的拱脚部11a横向加宽，其内埋设有周向延伸的拱顶钢架11b，拱顶钢架llb由锁脚锚杆11c锚固在黄土围岩上。

本实用新型的有益效果在于，解决了在富水黄土地质条件下大断面黄土隧道施工的技术难题，能有效地控制隧道结构工后沉降并保持长期稳定，模拟高速列车运行的现场激振试验表明，高速列车运行20年后隧道内仰拱填充面累计沉降不大于0.5mm，远远小于高速铁路安全运营对隧道结构工后沉降的要求(15mm)。

(2)隧道衬砌构造包括外衬和内衬，其中作为初期支护的外衬采用喷射混凝土以封闭围岩。而高速铁路由于列车运行速度相当快，对隧道二次衬砌提出了防止开裂的高要求。

中铁二院工程集团有限责任公司的实用新型专利ZL 200920082363.9提供了一种高速铁路隧道防开裂衬砌构造。如图12所示，所述的高速铁路隧道防开裂衬砌构造包括外衬10和混凝土浇注而成的内衬20，其特征是：所述内衬20的拱墙段内沿线路纵向间隔布设有钢架21;内衬20内在靠近其内表面处埋设有单层钢筋网片22。

本实用新型的有益效果在于，二次衬砌混凝土表面光洁，外观良好，无开裂，能有效地抑制Ⅱ、Ⅲ级围岩隧道二次衬砌微裂缝的产生与扩展，并满足高速铁路运营的安全性要求。

3.涉及高速铁路隧道基础的专利技术

(1)为满足高速列车运行的安全性、舒适性需要，高速铁路对行车平稳性有着相当高的要求。路基沉降是影响行车平稳性的重要因素。按照我国《客运专线无碴轨道铁路设计指南》，路基工后沉降不应大于15mm，长度大于20m的路基，允许的最大工后沉降量为30mm;桥梁墩台均匀沉降量不大于20mm;涵洞的地基为压缩性土地层时，其工后沉降量不应大于30mm。而该指南对隧道只要求底部加仰拱，对沉降并未作明确规定。这主要是由于隧道是深埋于地下的封闭结构，土体处于三轴压缩状态，工后沉降量一般很小。

无碴轨道技术在我国刚刚起步，在黄土地区建设无碴轨道在世界上都是首次。如中铁二院工程集团有限责任公司提出的发明专利申请200910059813.7提出了一种高速铁路湿陷性黄土隧道地基基础构造。如图13所示，该黄土地区高速铁路隧桥相连处基础构造，包括隧道洞口段基础和隧道洞口与桥梁桥台21之间的短路基基础，所述隧道}同口段基础在仰拱10下纵向、横向间隔成排布设树根桩11，树根桩11下端伸人至桥梁承台22以下;所述短路基基础为}昆凝土回填层12。

本实用新型的有益效果在于，隧道基础刚度得到加强，隧道基础和桥梁基础刚度匹配较好，能有效地将路基与隧道基础、桥梁基础之间的差异性沉降控制在许可的范围内，从而消除其对行车平稳性的影响，在我国黄土地区极具推广价值。

(2)现有高速铁路隧-隧问路基过渡段采用多段不同材料的路基结构，这种结构一般适合隧.隧间距离较长的过渡段，对于距离较短的过渡段如果依然采取上述结构，会因为每段过渡段之间刚度的不同，导致高速列车通过时，高速铁路隧道与隧道之间的动响应产生叠加，严重影响高速列车的平稳运行，造成舒适度降低，影响高速行车安全。

中铁第四勘察设计院集团有限公司提出的发明专利申请201010516315.3提供了一种高速铁路隧一隧间短路基过渡段结构。如图14所示，该高速铁路隧.隧间短路基过渡段结构，包括过渡段路基，该过渡段路基铺设于两隧道3之间，所述两隧道3之间的间距55m，所述过渡段路基包括基床表层1，该基床表层1以下部分的过渡段路基7填筑同一种材料，该材料为掺有重量百分比为3%～5%水泥的级配碎石。

采用本发明提出的设计方案，实测沉降表明，高速铁路隧道与隧道间最大工后沉降为1.56mm，过渡段路基面不均匀沉降为0.38mm。现场实测动响应参数表明，此段路基的基床表层顶面，动应力幅值最大为14.41kPa，加速度幅值最大为13.77m/s2，动位移幅值最大为0.163mm，振动速度幅值最大为10.42m/s，都处于较低的水平，完全满足高速列车运行的动态稳定性。这说明本发明提出的设计方案切实可行，可以为高速铁路隧-隧间路基长55m的短路基提供坚实的轨下基础和良好的过渡。

4.涉及高速铁路隧道通信的专利技术

(1)在列车无线调度通信系统中，车站电台起着非常重要的作用。近些年随着我国铁路事业的飞速发展，列车速度越来越高，站场区间越来越大，因此铁路沿线弱场覆盖及盲区覆盖问题日趋严重，特别是在山区长隧道、多隧道，平原大区间，场强覆盖的问题更加明显。如果使用另外设置的中继设备，则会大大增加系统成本。

鉴于上述现有技术存在的问题，天津七一二通信广播有限公司的发明专利申请201010228207.6提供了一种融车站电台与中继设备于一身的光纤中继车站电台，以解决站场区间内弱场和盲区覆盖问题，特别是山区长隧道、多隧道，平原大区间盲区覆盖问题。

电台主要由本站电台、区间电台及光纤通信设备组成，其中区间电台置于弱场区域，本站电台的数据、语音信息通过光纤传给区间电台，再由区间电台将数据、语音信息用无线电方式发送出去。

本发明的有益效果在于，提高了车站电台的场强覆盖能力，解决了站场区间内弱场和盲区覆盖问题，特别是山区长隧道、多隧道，平原大区间盲区覆盖问题，与使用专门中继设备的方式比较可大大缩减成本，可提高铁路无线调度通信的可靠性，具有创新、实用性和推广价值。

5.涉及高速铁路隧道施工方法的专利技术

目前世界上对大断面隧道采用的施工方法主要有双侧壁导坑法、三台阶七步开挖法、CD法和CRD法，都属于开挖方法;管幕施工不必降低地下水位和大范围开挖，不影响城市道路、铁路正常运行，适用于回填、砂土、粘土、软土和岩层等多种地层，可以有效控制地面沉降以及对周围环境的影响，特别适合我国的情况。在进行土质下穿隧道施工时，为了确保施工质量，会采用隧道超前支护工程，目前隧道一般采用φ108mm的管幕进行超前支护，但施工中如果所处地段地质情况复杂，采用现有的超前支护方法难以有效地对临近的建筑、道路进行保护。

中铁二局股份有限公司、中铁二局第一工程有限公司的发明专利ZL 200910312357.2提出了一种土质下穿隧道超大直径管幕施工方法，包括如下施工步骤：准备工作、测量定位、导向孔钻进、过程纠偏、扩孔及拉管、清孔、管幕注浆。通过先在土层内施工导向孔，再采用边扩孔边拉管的方式把超大直径的钢管拉入导向孔内，可以有效避免施工中对土层的扰动，采用带导向板的楔型钻头对导向孔施工进行过程纠偏，有力地保证钻孔精度和成孔质量。施工中上部土体沉降满足既有线的安全要求。

本方法在哈大铁路客运专线鞍山隧道施工中得到了成功应用。下穿军用铁路线暗挖段80根50m长中300ram超大直径管幕钢管均采用先钻导向孔、扩孔拉管的工艺进行施工，施工进展顺利。施工过程中通过监控量测，上部土体沉降满足既有线的安全要求。开挖后钢管基本达到平、直，没有发生平交、立交现象，施工精度达到预期要求，为隧道防水和衬砌施工创造条件。为以后类似工程的施工提供了借鉴和参考。本发明适用于下穿隧道超大直径管幕施工，也适用于其他下穿工程施工，具有推广价值。

除了上述的高速铁路隧道的空气动力学效应、支护、路基、施工以及通信外，我国对高速铁路隧道的研究深入到每个方面，包括排水、防水材料、混凝土材料、隧道灯等问题。需要引起注意的是，在已经授权的有效专利中，实用新型专利占有相当大的比重。

结语

综上所述，我国高铁的施工单位和科研院所，如中铁二院工程集团责任公司、中铁八局集团有限公司、西南交通大学、三一重工股份有限公司等，通过大量工程试验和实践，不断开拓创新，在系统总结自身研究成果的基础上，在高速铁路隧道技术领域形成了一系列自主知识产权，为我国高速铁路隧道的正常运行以及后续发展提供了坚实的技术保障，也必将为建设我国发达的高速铁路网、构建现代化综合交通运输体系作出新的贡献。