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高速铁路技术论文

时间:2022-02-07 15:00:02

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高速铁路技术论文

第1篇

关键词:高速铁路;客运专线;铁路枢纽;客运系统;客运站分工

中图分类号:U292 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2009)13-0164-02

高速铁路经过多年的研究和发展,高速铁路技术逐渐形成以法国、日本和德国3个原创国为代表,适合各自国情和发展状况的技术格局,成为各自独立、各具特点的技术体系,其代表高速铁路为TGV、新干线和TCE。为了适应我国经济发展的需要,我国高速铁路的建设问题也受到了高度的重视,特别是从近几年以后,为提高列车运行速度,铁路采取了一系列措施,包括对机车的改造和更新、线路的改造提速、车辆的更新、调度指挥系统采取先进的信息系统等等。但在既有线上不断提高速度仍然是困难的。论文拟对高速铁路引入铁路枢纽的几个关键问题,特别是高速铁路客运站选择、高速铁路引入枢纽后的客运站分工等问题进行研究,是对高速铁路规划理论的有益探索,可有效的弥补我国高速铁路规划理论的不足。

一、客运专线引入后枢纽内客栈分工研究

客运专线引入枢纽后,枢纽内原有车站的功能定位发生较大的变化,枢纽内运输组织变得愈加复杂。为了优化枢纽内运输组织,充分发挥各车站设备的功能,实现枢纽整体效益的最大,在满足需求的基础上,应对客运专线引入的枢纽内的车站进行合理分工。

(一)枢纽内客流分类

枢纽内客流按不同的标准可有不同的分类,从运输组织的角度,本文对枢纽内客流按以下种标准进行分类:

1 按运距分类,可分为长途客流、中途客流和短途客流。

2 按枢纽的衔接方向分类,根据枢纽各相关的衔接方向进行分类,有几个衔接方向分为几类。

3 按旅行速度分类,根据旅行速度快慢对旅客进行分类。通常按列车类别分类,可分为快车客流、慢车客流和高速客流。其中快车客流为乘坐快速列车的旅客流慢车客流为乘坐普通慢车的旅客流高速客流为乘坐高速动车组的旅客流。

4 按旅客是否中转分类:按旅客在枢纽内是否中转可分为高速本线直通客流、高速本线中转客流、高速中转既有线客流、既有线本线直通客流、既有线本线中转客流、既有线中转高速客流。

(二)客运站分工模式

可以看出,枢纽内客流类别较多,各类客流相互之间交叉、干扰,增加了枢纽内各车站运输组织的复杂性。为了减少各客流之间相互交叉对运输组织的影响,方便旅客出行,优化枢纽客流组织。对枢纽内各车站可按客流类别进行分工。参照枢纽内客流类别,枢纽内车站分工模式有以下几种:

1 按旅客运距分工:高速客运站承担中长途旅客运输,其他客站按客流和客运设备情况承担短途旅客运输。

2 按衔接方向分工:高速客站承担动车组及主要引入方向的既有线旅客列车枢纽内其他各站按引入方向进行分工。

3 按旅行速度分工:高速站主要承担高速旅客列车动车组和部分快车客流枢纽内其他客站按设备及客流情况承担快车客流和慢车客流。

4 综合分工:综合上述种分工模式,对枢纽内客站分工。通常高速客运站承担中长途动车组和主要衔接方向的上线快车,其他各站按衔接方向承担相应的各类车流。上述种分工模式,从站内客流、列流的疏解和运输组织工作难度来说,各有其优缺点,但综合分工模式较其他种分工模式更加实用,建议对枢纽内客站进行分工尽量采用综合分工模式。同时注意,无论采用何种分工模式,均应充分考虑枢纽内各类换乘客流。也就是说,进行枢纽内客流分工的时候,应在充分调查换乘客流量的基础上,通过分析换乘客流对枢纽运输组织及高速站布局影响的大小,确定最终的客站分工方案。

二、高速铁路客运站选址分析

高速铁路客运站选址影响因素众多,既包括新建客运站与既有客站间的比较选择,也包括既有站之间的比较,定性和定量的因素繁多。传统客站选址方法多从费用等定量因素出发,对定性因素分析较少,而定性因素,如站址与城市规划的协调性、铁路枢纽内部车站间的分工合理性等对于站址影响很大,通常直接决定高速铁路的引入车站。一般来说,在资料齐备的情况下,高速铁路选址或引入方案的好坏主要取决于两方面备选方案的好坏及比选方法。

高速铁路客运站选址是一个系统性的多目标问题,其选址受多种因素影响,关系错综复杂。其中主要的影响因素为以下几种:

1 城市总体规划,虽然高速铁路的修建能够为旅客出行提供方便,促进城市的逐步发展壮大和繁荣。但高速铁路又会对城市进行分割,特别是环线更是对城市分割较大,限制城市的发展。

2 铁路枢纽总体规划,高速铁路所要引入的既有枢纽格局大部分已确定,也都做过总体规划。一般高速铁路引入不会对枢纽格局产生较大影响,但一些既有设施的功能作用会发生一些变化,尤其对客运系统会有一定影响。

3 旅客吸引强度,高速铁路建设目的是方便旅客出行,为区域经济发展提供支撑条件。在规划和建设客运站时,一切均以交通需求为基本出行点。

4 运营管理,运营管理对高速铁路客站选址体现在引入既有客站还是新建客站。

5 相关配套工程相关考虑。

6 与环境的协调能力,因铁路会对城市发展造成一定的分割,限制城市发展。

三、高速铁路客运站与各交通方式的协调布局讨论

高速铁路客运站作为铁路运输系统的一个重要节点,有大量的旅客由此通过。在旅客出行过程中,关注的是从出发地至目的地的全过程,所以,从外部交通系统进行人铁路运输系统或铁路运输系统内部之间的换乘都应该线路顺畅。也就是说,高速铁路客运站同时综合交通系统的一个重要节点,其布局应尽可能地实现高速铁路与城市交通及其他各运输方式的协调发展,实现运输方式间旅客的直接换乘或无缝换乘。

(一)与城市交通发展布局考虑

由于旅客在出行的过程中携带大量的行李,且关注的是总出行时间和总出行费用。因此,高速铁路客运站设计的时候必须重视与城市内外部交通的有效衔接和换乘效率,地铁、公交、出租车、社会车辆以及公路班线尽可能靠近车站,尽量实现铁路与城市公交、地铁或轻轨的直接换乘或零距离换乘,高速铁路与公路班车、出租车、社会车辆等的便捷换乘。为实现高速铁路客流与各交通方式的快速换乘,并减少各交通方式间的交叉干扰,可采用立体布局方式,在地下、地面及高架三个层面,并设置多个出入口,使客流呈现空间立体分布的局面,达到充分利用各交通方式和空间迅速集散旅客,提高旅行换乘效率和站舍使用效率的目的。

(二)与铁路内部换成考虑

由于旅客出行时采用一票制,高速铁路内部系统换乘程序为站台一签证处一候车厅一站台。由于换乘旅客携带有行李,应尽量减少旅客的行走距离,因此,应尽量使签证处与候车室和站台距离最近,并尽量保持在站房内。站台与签证处有通道或自动扶梯直接衔接,旅客下车后由站台直接进入签证处。高速铁路客运与既有线客运的换乘方面,可以考虑高速客运站房与既有线站房有两种布局形式,即:高速铁路引入既有站,既有线客运站房与高速铁路共用。此种形式与高速铁路系统内部换乘机制相同,其协调布局方式也相同;高速铁路引入既有站,既有线客运站房与高速铁路站房相邻。此种情况下,可在既有客运房、站台与高速铁路站房、站台间设置快速自由通道。

四、结语

本文结合我国实际,从综合运输的角度,重点研究了客运专线引入后铁路枢纽内客运车站的分工、高速铁路客运站的选址及高速铁路与各交通方式的协调发展模式等问题,以期对于我国高速铁路规划理论的有益探索具有一定积极作用。

参考文献

第2篇

关键词:高速铁路;接触网;防雷;措施

从目前我国的高速铁路的开通情况来看,一部分的线路雷击事故还是较为频繁的,雷害导致的跳闸也是其中的一个重要因素。随着我国铁道运营里程的快速发展,重载以及高速铁路的迅猛发展,从而减少因接触网发生雷击故障而造成的事故发生,它具有重要的理论意义与工程应用价值。我们可以利用电气化的几何模型来分析回流线对于接触网雷击的屏蔽效果,并通过仿真软件分析雷击回流线的时候接触网上所感应的电压。并深入研究高速铁路 AT 供电的方式以及接触网避雷线的保护情况,从而推导出高架桥单线与复线铁路的避雷线设计高度。

一、国内外高速铁路接触网防雷的现状

随着我国高速铁路的快速发展,应考虑牵引高铁线路的结构等级与所经过的地区的雷电灾害频率,所经过的土壤所含电阻率与地形地貌等自然条件的情况,共同来设计牵引系统所进行的防雷设计。欧洲率先就拥有高速铁路的国家之一,它对雷击的接触网造成了牵引性的供电系统灾害有着丰富的实践经验,设计的标准是一年时间之内 100千米牵引网将会遭受雷击的次数来做为评定的标准,只是采用牵引变电的配带综合性自动重合闸与避雷器来限制雷电电压过高,避雷器不能够减少因雷电的侵入而减少损害接触网的次数,只能够对接触网的过电压起到有效的保护作用。无论是对于欧洲的气候条件还是经济等方面的因素考虑高铁的接触网进行有效的避雷也是十分重要的。

二、国内接触网防雷接地设计的概况

我国铁道接触网的防雷设计主要是依据《高速铁路设计规范》、《铁路电力牵引供电设计规范》与《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》来进行规定的。根据雷电日的数量来分为4个等级管理区域:年平均雷电日在20d及以下地区为少雷区,年平均雷电日在20d以上、40d及以下地区为多雷区,年平均雷电日在40d以上、60d及以下地区为高雷区,年平均雷电日在60d以上地区为强雷区。《高速铁路设计规范》中规定重污染或是重雷区以及高路基、隧道口等重要的地段接触网应该增设氧化锌避雷器。接触网中的防雷设备主要是指接触网上所安装的避雷器,为了减少对综合接地系统上其它电气设备的影响。

三、高速铁路接触网防雷的措施

(一)接触网安装形式

现有高速铁路一般是采用AT供电方式,AF线与PW线安装位置,此时的PW线安装位置在AF线下方。采用电气应为:几何模型与先导发展模型的应计算该安装形式下的接触网线路来直接减少落雷的闪络概率,将它调试为自然雷中的90%为负极性。雷击闪络的次数和线路的暴露宽度 D( I)以及地闪密度是息息相关的。再乘以地闪密度即可以求出线路的年雷击闪络次数。PW线位置提高后还可对AF线与T线产生屏蔽,AF 线与T线直接落雷的次数将会大大的降低,但PW线落雷的雷电流幅值较高的时侯还是会造成AF线与 T线绝缘子的反击闪络,另外AF线与T线绝缘子仍存在雷电感应闪络的可能。

(二)合成绝缘子的采用

雷电所造成的接触网重合闸失败,将会导致供电的停止,其最根本的原因就是绝缘子受到了工频续流电弧烧蚀后的炸裂、破损,线路绝缘不能自行进行恢复,重合闸就会失败。如上所述,为了防止绝缘子的烧蚀损坏,一定要防止线路闪络与工频电弧建立。目前,我国输配电线路中所采用的绝缘子有瓷绝缘子、玻璃绝缘子与合成硅橡胶绝缘子,线路所具备的重合闸条件,而非瓷绝缘子烧蚀后的伞群已是完全脱落的。合成绝缘子在工频电化烧蚀之后,硅橡胶材料的成分将会发生变化,材料中遇热的易分解成分完全挥发,合成的绝缘子对提高线路 重合闸成功概率有一定的优势,并不能够完全解决线路的防雷问题,建议作为其它主要防护手段的辅助手段规避。

(三)接触网防雷接地

《建筑物防雷设计规范》中规定:对于国家级的会堂、大型展览与博览建筑物、国家级档案馆的重要给水水泵是特别重要的建筑物,应该划为第二类的防雷建筑物。对第二类的防雷建筑物的外部防雷装置应接地设置,相应同时设定方闪电感应、内部防雷、电气与电子系统等接地共用装置建设,雷击时都会成为雷电流的引下线路。当采用综合性的接地系统时,综合性接地系统的接地电阻不能够大于1欧姆,在综合性接地施工的过程中要及时施工完成,还应实测接地的电阻,如果达不到建网的要求,应该采取可靠有效的降阻措施。

四、结论

鉴于高铁的雷电防护问题它从原理上是无论采用何种措施,都只能够减少雷电所引起的故障概率或是跳闸概率,AF线悬挂的采用合成绝缘子,应认真做好接触网的防雷接地措施。我国目前的规范都只有相关的措施要求,但是没有接触网系统的耐雷水平与跳闸率或是故障率等具体的规避标准,防雷设计的深度不容易把握。总而言之,建议完善我国高铁的接触网系统的耐雷水平、跳闸率或是故障率等具体指标,应积极设定科学合理的规避方针,铁路综合性接地系统便是极好的雷电引下接地装置,应该充分利用。

参考文献

[1] 冯金柱.世界电气化铁路概况[J].世界铁路,2003,(3) :14-15.

[2] 于增.接触网防雷技术研究[J].铁道工程学报,2001,1:89-94.

[3] 梁曦东,陈昌渔,周远翔.高电压工程[M].清华大学出版社,2005.

[4] 刘靖.牵引网雷击跳闸研究[D]:[硕士学位论文].北京:北京交通大学, 2009.

[5] 范海江,罗健.铁路客运专线接触网防雷研究[J].铁道工学,2008,8(119):1006-2106.

第3篇

【关键词】高速铁路隧道;竖井;瞬变压力

1 引言

近些年,我国大力发展高速铁路,已建成并成功运营多条高速铁路。我国属多山国家,长大隧道的出现在所难免。随着列车速度的提高,隧道内出现的气动效应问题越发的严重。为解决高速铁路隧道空气动力学问题,世界各国学者做了多方面的研究,并取得了一定的成果。为降低隧道内的瞬变压力,提高旅客乘车舒适度,高铁隧道设计考虑了多项辅助措施,以求最大程度的减小隧道内的启动效应问题。

2 数值计算

本文采用CFD流体分析软件FLUENT对高速列车通过隧道进行数值模拟,利用三维可压缩非定常雷诺平均N-S方程结合 双方程湍流模型,对隧道空气动力效应进行数值计算。采用动网格技术实现列车与隧道、列车与大气之间的相对运动,计算网格划分使用六面体结构化网格离散。边界条件设置流域两侧面、顶面为远场边界条件,隧道及流域地面给定无滑移边界条件,控制方程采用质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程,

(2-1)

(2-2)

(2-3)

拟定列车速度为300km/h,隧道长度1000m,断面积75m2,列车长100m,竖井开口率为10%。对其在隧道内引起的压力波动以及列车表面的压力变化进行监测。采用CRH3列车,列车在距隧道入口50m处启动,以拟定速度进入隧道,本次模拟在隧道内每隔100m设置一处压力监测点进行实时监控。

图1 模型网格图图

图2 列车压力云图(v=300km/h)

3 结果分析

3.1 竖井后测点压力波动

图3 竖井后压力波动图

(800m处测点,v=300km/h)

如图3所示,由于经过竖井的缓解测点压力有多降低,即图中a~b阶段。当新一轮的压缩波与膨胀波传波至此,形成第二个压力峰值即图中c~d阶段。值得注意的是第三个压力峰值,它是由列车经过竖井产生的二次压力波所形成的即e~f阶段。随后列车经过压力急剧下降。

3.2 车头压力波动分析

图4 列车车头压力波动图

图4为竖井位于距隧道入口500m处的位置时,列车以300km/h的速度通过隧道。

3.2.1 a~b阶段

列车启动,车体表面压力发生急剧的变化。随着列车进入隧道,运行环境突然变化,车头压力明显升高即图中a点,当车尾产生的膨胀波传播到车头时,第一个波峰形成即点b。

3.2.2 c~d阶段

列车运行2.92秒后初始压缩波经竖井的反射膨胀波与车头相遇,压力开始下降即图中c点。随后初始膨胀波经竖井反射的压缩波传来,压力开始上升,即图中d点。

3.2.3 e~f阶段

下一个峰值的出现是由于初始压缩波传播到隧道出口反射回来的膨胀波到达,形成e点。从e~f阶段为初始膨胀波的反射波到达,所以压力再次上升。

综上所述,车头压力的变化是随着压力波的传播不断地的改变,因此压力波的大小很大程度上决定了车头的压力,从而决定着车体的瞬变压力。

3.3 车头压力对比

由于本次模拟选择两处竖井位置,即距隧道入口300m(竖井1)和500m(竖井2)处各设一个竖井。所以,列车的压力变化存在较大差异。因为当300m处设竖井时,列车首先与竖井返回的膨胀波相遇,产生第一个负压。当与初始压缩波的返回膨胀波相遇为第二个负压。而500m处设竖井时,列车与第一个膨胀波相遇后,在通过竖井前与第二个膨胀波相遇。如图4所示。

图5 车头压力波动对比图

(v=300km/h,开口率10%)

如前所述,车体由于较早的与竖井反射波相遇,所以负压出现较早。而竖井2初始压缩波需要相对较长的时间才能经过竖井的反射,所以负压出现相对晚一些,并且较大。

对于第二个负压为初始压缩波到达隧道出口的反射波。从图中可以看出竖井1压力相对较小,这是由于列车在经过竖井后与膨胀波相遇,而列车经过竖井会产生二次压缩波和膨胀波,并与这个反射膨胀波相互叠加,使得反射波能量衰减,所以压力相对较小。竖井2的膨胀波虽然是经过竖井缓解过,但压力仍然很大,说明竖井1相对竖井2的位置更合适。计算结果显示竖井1最大瞬变压力为4390Pa/3s,竖井2最大瞬变压力为5000Pa/3s。

3.4 竖井最优位置分析

从图5中可以看出车体瞬变压力最大值出现在列车与初始膨胀波的竖井反射波相遇时刻。因为第一个正压峰值的出现都是由于列车进入隧道所致,所以最大正压已经确定。也就是说最大负压的出现时间和大小决定了瞬变压力的大小。当最大正压与最大负压出现的时间间隔在3s以内时,列车的瞬变压力最大。

针对车体瞬变压力而言,竖井所处的位置决定了车体表面正压峰值和负压峰值之间的时间间隔,并且影响到压力的大小,从而决定了瞬变压力的峰值。

根据以上分析,由瞬变压力计算公式 ,降低压力峰值和延长正负压峰值出现的时间都可以降低瞬变压力的大小。也就是说如果A~B阶段的时间间隔大于3s,那么就可以避免最大正压和最大负压出现在同一瞬变压力时段,这样就可以降低瞬变压力。同时降低正负压力峰值之间的差值也可以降低瞬变压力。

4 结论

通过数值模拟以及对计算结果的深入分析可知,通过改变竖井的位置,可以达到上述效果。综上所述得到结论如下:

4.1 竖井能够有效降低隧道内的压力,压力波通过竖井得以释放,并产生反射波;

4.2 为降低瞬变压力,合理的竖井位置应保证第一个正负压力峰值的出现时间间隔大于3s;

4.3 为降低瞬变压力,合理的竖井位置应保证列车经过竖井后与洞口反射的膨胀波相遇;

参考文献:

[1]王建宇. 列车通过隧道时诱发的空气动力学问题和高速铁路隧道设计参数. 世界隧道。

[2]张竹清. 高速铁路隧道竖井位置和个数对隧道流场影响的数值模拟. 西南交通大学硕士学位论文, 2006。

[3]骆建军,高波,王英学,赵文成. 高速列车穿越有竖井隧道流场的数值模拟. 西南交通大学学报。

[4]刘超. 竖井高度对高速铁路隧道气动效应的影响研究. 西南交通大学硕士论文,2007。

第4篇

关键词:道桥设计;问题;措施

中图分类号:U448文献标识码: A

引言

随着国民经济增长,人民生活水平提高,对铁路运输安全性、时间性、舒适性要求越来越高,为适应国民经济发展的需要,以既有铁路提速(客车160~ 200 km/h,货车90 km/h)、较高速度的客货共线(客车200~ 300 km/h,货车120 km/h)、较高速度的客运专线(客车250~ 350 km/h)的铁路建设新已经拉开序幕。

1、铁路桥梁现状

随着改革开放的不断深入发展,我国的铁路工程建设得到了迅速的发展。作为道路工程的重要组成部分,桥梁的建设速度非常快。近年来,我国的桥梁建设进入了一个新时期,主要表现为一大批结构新颖、跨度大、技术含量高的桥梁被建成,这表明我国的桥梁建设已经达到国际先进水平。我国最近几年来建成的大跨度桥梁在世界桥梁建设领域中产生了广泛的影响,取得了显著的地位。

2、高速铁路桥梁的特点

高速铁路由于具有高速度、高舒适性、高安全性、高密度连续运营等特点,对其土建工程提出了极其严格的要求。由于速度大幅提高,高速列车对桥梁结构的动力作用远大于普通铁路桥梁,桥梁出现较大挠度会直接影响桥上轨道平顺性,造成结构物承受很大冲击力,旅客舒适度受到严重影响,轨道状态不能保持稳定,甚至危及列车运行安全。这些都对桥梁结构的刚度和整体性提出了严格的要求。高速铁路桥梁的特点可概述为:

2.1、桥梁所占比例大,高架长桥多桥梁在高速铁路中所占的比例较大,主要原因是因为在平原、软土以及人口和建筑密集地区,通常采用高架桥通过。高速铁路桥梁技术标准要求高,因而投资也较高,桥梁设计和建造对高速铁路的建设周期和造价都会产生重大的影响。

2.2、以中、小跨度为主由于高速铁路对桥梁刚度要求严格,因此,桥梁不宜采用大跨度,应以中、小跨度为主。

2.3、桥梁刚度大,整体性好为了保证列车高速、舒适、安全行驶,高速铁路桥梁必须具有足够大的竖向和横向刚度以及良好的整体性,以防止桥梁出现较大挠度和振幅。同时,还必须严格控制由混凝土产生的徐变上拱和不均匀温差引起的结构变形,以保证轨道的高平顺性。

2.4、限制纵向力作用下结构产生的位移,避免桥上无缝线路出现过大的附加力由于桥梁结构的温度变化、列车制动、桥梁挠曲会使桥梁在纵向产生一定的位移,引起桥上无缝线路钢轨产生附加应力,过大的附加应力会导致桥上无缝线路失稳,影响行车安全,因此,要求桥梁墩、台具有足够的纵向刚度,以尽量减少钢轨附加应力和梁轨间的相对位移。

3、应对铁路桥梁设计出现问题的措施

3.1、落实桥梁设计的可持续发展观,加大科技的投入

现代铁路桥梁设计中,需要采用到多方面的科学技术辅助,例如采用计算机对数据进行精确运算、绘制图纸等;应用桥梁智能制造系统;采用遥控技术控制铁路桥梁的施工。在设计中增加科技的投入,尽量减小成本、缩短施工周期及施工消耗,这一切都遵循了可持续发展的观念,符合当前经济发展趋势。

3.2、抗震设计

3.2.1、抗震设计参数

桥梁结构的刚度、强度和延性,是桥梁抗震设计的三个主要参数。桥梁抗震设计应同时考虑刚度、强度和延性,尤应注重提高桥梁结构整体的延性能力。刚度为了正确可靠地计算结构在地震侧向力作用下的变形,进而控制其变形,设计时必须估算出结构的实际刚度。这个量值把荷载或作用力与结构的变形联系起来。对结构刚度的估计值将直接影响到对结构地震反应位移的预期值。强度要保证桥梁结构在预期的地震作用下免遭破坏,结构就必须具有足够的强度,以抵抗结构在其弹性地震反应时所产生的内力。延性延性是位于地震区的桥梁结构所必须具备的一个重要特性。由于地震动对结构的作用是以运动方式,而非力的方式出现,当大地震迫使桥梁产生大变形时(这些变形可能远远超出了弹性范围),结构必须仍能维持其大部分初始强度,能够依靠其延性在大地震中免于倒塌,把严重的破坏降低到最低限度。《铁路震规》规定:对简支梁桥,按多遇地震检算墩身的强度、偏心和稳定性,并按罕遇地震对钢筋混凝土桥墩的延性进行检算。

3.2.2、抗震概念设计

抗震概念设计是从概念上,特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策。对地震区桥梁,必须选用合理的结构体系。从抗震角度出发,合理的结构体系应符合下列各项要求。具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部削弱或突变而成为薄弱部位;具备必要的承载力、良好的变形能力和耗能能力;从以上概念出发,理想的桥梁结构体系布置应是:从几何线形上看,桥梁是直的,各墩高度相差不大。因为弯桥或斜桥使地震反应复杂化,而墩高不等则导致桥墩刚度变化,使抗侧力桥墩中刚度较大的最先破坏。

3.3、上部结构型式设计

高速铁路一般按双线修建,在双线并列的情况下梁部结构可采用两单线桥的分离式结构,如T形梁和分离式箱梁;也可采用双线桥的整体式结构,如整体式箱梁。从理论上讲,整体式与分离式应具有相同的竖向刚度,但由于在计算中,整体式结构按双线活载进行了折减,因而其变形较小;从车辆运行的平稳性上看,整体式由于自重加大,旅客乘坐舒适度有更大改善;从结构来说,整体式结构由于腹板少,有利于节省施工量,且较厚的腹板对布筋和提高耐久性都有利;从施工来看,整体式在制梁速度上也比分离式明显加快。因此,设计上部结构时,应优先考虑整体式结构。

3.4、桥面设计

高速铁路桥梁设计主要分为桥面宽度设计和桥面布置两个方面内容。第一,高速铁路桥梁的桥面宽度较普速铁路桥宽,以适应高速行车要求,并便于检查和养护。为了检查人员安全,人行道内侧距车辆壁应≥1.2m(风压带宽度)。同时人行道直接布置在主梁翼缘上而不采用在主梁外侧加托架的方案。第二,高速铁路为了便于桥上线路养护维修作业,不设护轮轨,而采用加高挡碴墙的措施,以防止列车倾覆。道碴槽的宽度根据满足道床清筛的要求而定。接触网支柱在桥上的位置是根据接触网专业的技术要求和曲线内侧限界加宽要求确定的。为满足桥上行走桥梁检修小车的要求,接触网支柱外侧至护栏内侧至少需要0.8m的宽度。

4、结语

铁路桥梁由于其特殊性,在施工质量方面要求十分严格。然而,影响混凝土浇筑质量的因素众多,以上这些因素只是其中一部分,还有很多可知和不可知,可预料和不可预料的因素。因此,为了保证施工质量,必须从源头开始,首先从人的质量意识开始抓起,每一步工序都应进行严格的质量控制,对已经出现的问题及时补救,对未出现的问题应防患于未然,抓好每一个质量关。

参考文献

[1]项海帆,吴定俊. 我国铁路桥梁的现状和展望[J]. 铁道建筑技术,2001,02:1-5+0.

第5篇

关键词:连续梁;悬浇;施工工艺;关键技术

Abstract: based on the high-speed rail bridge deformation monitoring in the process of the construction of the large bridge construction experience, summed up the high speed railway suspended pouring construction technology in construction of continuous girder bridge, and the key technology of for some construction made a detailed introduction. Including detection method for construction, monitoring stations arrangement and observation method is introduced and the control of the linear beam body, etc made some reviews, expectations for later engineering can play a guiding role.

Keywords: continuous beam; Suspension pouring; Construction technology; The key technology

中图分类号:U445文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)

1 施工监测方法

1.1 施工监测理论

实际工作监测理论是指通过施工控制理论与方法严格控制和调整连续梁在施工的每一个阶段[1-4]。通常情况下,理论计算应与实践相结合。通过理论计算得出连续梁施工中桥梁的变形,包括梁所受内力作用、梁体所受挠度、梁墩的沉降量等等;通过实际检测,可以得到施工过程中的一些关键控制参数,如主梁线形、主梁应力等等。分析理论与实测参数之间的误差,从而来指导实际施工过程,并采用合理的方法来控制。

进行施工监测流程:首先对现场安装实时监测体系,得出实时监测值;与此同时,对于现场进行相关实验验证,通过实验得出现场测试参数。比较这两组参数,再进行参数识别与修正,得出施工控制参数。通过设计方案,按设计参数通过相关理论计算出施工参数,与测试值进行对比分析,并进行分析和修正,最终确定下阶段的施工资料,指导施工。

施工监测的原则为:第一、根据相关连续梁的实际施工特点,来确定实施监测;第二、实施监测所需要测得的主要参数为桥墩的变形和梁体内力两个方面;第三、施工阶段不同对于监测的侧重点不同,最开始进行桥墩施工时,所需要重点监测的是桥墩的内力与变形,同样的,梁体施工过程主要是监测梁体。

施工监测的内容主要包括:其一、控制前期理论分析。即通过理论来模拟连续梁的施工全过程,得出各施工阶段下理论的结构预期状态,计算分析出理论上各施工阶段的变形和受力预期情况;并对施工误差进行相关理论分析,确定出理论上减小误差的施工方法,整理出内力与变形的调整方案。其二、现场测试得出实际参数。根据实际施工情况,设计相关试验,以一个尽可能真实的环境来模拟施工,得出现场测试的数据,通过这些数据所得参数与第一步的参数比较,综合分析,使得施工控制与实际情况相符。其三、施工过程的实时监测。主要监测数据为变形特性和力学特性,通过监测进行反馈分析。其四、实时控制分析。对于上面三步所得到的数据进行整体考虑,结合实际施工环境,制定出最有效的施工方案。

当遇到实际测得参数与理论参数偏差较大时,应立即检差施工流程,看是否是施工过程所导致的较大误差,在则进行理论分析指导,综合考虑,协助施工方一起解决问题。

2 监测方法与检测点布置

建立现场监测网

通过现场勘测,确定出现场控制点,以现场控制点为基础,组成监控网络。监控点的布置原则是连续梁的每段桥梁都必须布置两个及以上监测点,原则上为三个不在一条直线的三个观测点。使用全站仪对每一个观测点进行观测控制,保证整个观测网络的稳定性。观测频率依据施工情况来定,开始施工时,需要进行每天监测,施工完成之后,时间间隔可稍微长些。监测网的等级要求与监测距离有关,一般来说,平面控制网监测按一级标准实施监测,高程控制网监测使用二等水准技术进行检测。

布置监测点与检测要求

目前连续梁的施工大都采用悬臂挂篮技术,这种施工方法的监测点一般布置在挂篮上的主梁以及底篮所浇筑梁体上,通常情况下,梁体的监测点位于梁体的端部与梁体中部位置,特殊情况下依据具体情况而定。现浇边跨的观测点主要布置在两侧梁体、腹板与底模上。对于梁体的监测主要采用钉入式的方式布置监测仪器,端部布设点设置在实际端部的50cm处,防止脱落;中间的布置点尽可能布置在中轴线上,防护墙的内外各布置2个;腹板上的布置点主要作用是验证梁体两端是否发生扭曲。其中值得注意的是,梁体每施工一段,就要进行及时观测,开始的观测点应该多设置几个,对于腹板的翼缘处设置辅助观测点,监测各阶段施工。

3 梁体的线性控制

为了保证通过线性理论的计算值能够直接指导实践,对于梁体的各种因素必须要综合考虑[5],综合识别修正梁体的一些参数,设置合理的梁段立模标高,对于梁段立模标高的定义公式如下:

式中:表示梁段立模标高;

表示第i段梁体的设计标高;

表示其他梁体自重对于第i段所产生的挠度值;

表示由于张拉预应力对于第i段产生的挠度值;

表示由于外界因素(收缩、徐变)对第i段所导致的挠度;

表示梁体上的活荷载值对梁体所造成的挠度;

表示梁体所受机械重力所导致的挠度;

表示挂篮变形值;

表示温度的修正后的挠度值。

通过上式,可以看出梁段的立模标高的影响因素,分别为自身影响因素与外界的影响因素;因此对于实际情况下,应当综合考虑各种外界因素,对于理论值进行及时修正。

实践表明,对于张拉预应力值、管道的摩擦系数值以及温度应力所导致的徐变值等等都与设计值有较大偏差,这种偏差所导致的挠度计算值偏差也会很大,因此在实际工程施工过程中,因对这些关键性因素格外注意。

4 温度影响与观测对策

对于一些受日照情况好的桥梁,其混凝土凝结时间会比较短,因此前期对这种桥梁的监测频率要比较高;与此同时,有些地段的日夜温差较大,对于混凝土结构的变形影响就会比较大,因此这种情况应当每隔一个小时进行一次观测,若发现混凝土由于热胀冷缩导致桥梁结构不稳定现象,应及时采取措施补救。

结束语:对于悬浇连续梁的施工过程,没有真正能够知道实践的施工工艺,在施工过程中,各种外界影响因素都会有所不同,因此根据经验来进行即时的指导显得非常的重要,对于桥梁的检测手段与检测频率也需要综合考虑当地的各种因素,选择最适合的施工方法。

参考文献

[1]孙树礼.京沪高速铁路桥梁工程[C]//2008中国高速铁路桥梁技术国际交流会.北京:中国铁道出版社,2008.

[2]刘名君,曾永平,戴胜勇,等.客运专线无砟轨道悬臂浇筑连续梁线形控制探讨[C]//2008中国高速铁路桥梁技术国际交流会.北京:中国铁道出版社,2008:373-377.

[3]张文建,郑景文.京津城际铁路大跨度连续梁徐变及线形监控[C]//2008中国高速铁路桥梁技术国际交流会论文集.北京:中国铁道出版社,2008:390-399.

第6篇

关键词:信号 空间特征 多发多收

中图分类号:TN929.5 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)06-0147-01

多天线技术在概念上是用多根发送天线或接收天线的技术,包括Single Input Multiple Out(单发多收)、Multiple Input Single Out(多发单收)和Multiple Input Multiple Out(多发多收)三种形式,它们在铁道铁路信号处理中得到了广泛应用。作为多天线系统支撑技术的空时码,适用于天线间距偏远和相关性偏小的情形,是目前的研究热点,包括基于空间分集和基于空分复用两种空时码。空时码技术在铁路空间信号处理和铁路时间信号处理基于其空间域和时间域联合处理接收信号的特征优势能够抵抗符号间的干扰、减少多地址干扰、增加分集增益和提高天线阵增益。

1 多发多收技术(MIMO)的原理

多发多收传输方案是基于铁路特征空间信号的,要求发送端的信道信息是确定的。多发多收技术的基本原理图如图1-1所示。铁路特征信号在发送端和接收端处理之后,即在这两端之间存在部分独立并行子信道,而这些信道需要通过特征值分解或者奇异值分解处理二产生,因此叫做基于特征空间的多发多收技术。一个加权网络在发送端把来自每个子信道的发送信号映射到多个发送天线,而另一个加权网络在接收端在把多个接收天线上的接收信号映射为传输信号。鉴于独立并行的特征子信道,多个信号在特征子信道上传输时能够实现互不干扰的并行传输。于是多发多收信道能够分解为n个特征子信道时,系统的信道容量也相应地为单天线系统信道容量的n倍。因此,基于特征空间的多发多收算法可以依据发送端加权网络和接收端加权网络的计算方式不同而存在多个算法。

2 算法分析及推导

对进行SVD分解为,,分别是左右酉矩阵,即,,是维对角阵,其主对角线的元素非负,并按排列,其中,且。有效的特征子信道满足。左酉矩阵分块为,右酉矩阵分块为,则有。

由此可将发送加权网络设置为;接收加权网络设置为。,分别为酉矩阵,的前列所构成的矩阵,满足列正交,即,,因此,经过接收网络加权后检测输出信号为。其中。发送信号总功率为,即,表示求积,因此,第个特征子信道上接收信号的为,其中为信道互相关矩阵。

3 仿真实验

仿真中假设发送天线数和接收天线数均为4,且分别呈均匀直线排列,设发送相邻天线和接收相邻天线之间的相关数相同,即。当空间相关性较强时,只存在较少的可利用的特征子信道,进而影响信道的频谱效率,先到容量随着空间相关性的增强而降低。

4 结语

铁道信号中基于空间特征的MIMO技术不需要居于发射分集,对接收天线和信道环境均不作要求,只在发送端需要信道信息,译码复杂度适中。随着阵列矩阵处理、矩阵运算等信号处理技术的成熟和DSP芯片处理能力的提高,MIMO技术必将在未来的铁道移动通信系统中的到广泛的应用。

参考文献

[1]王晓婷.MIMO技术在GSM-R高速铁路通信中的应用研究[D].西南交通大学硕士学位论文,2007年12月.

[2]代喜增,彭应宁,汤俊.MIMO雷达检测性[J].清华大学学报(自然科学版),2007,47(1):88-91.

[3]温沛霖.高速铁路移动环境下MIMO信道预测与预处理技术研究[D].西南交通大学硕士学位论文,2012年.

[4]薛辉.无线MIMO系统中空时编码技术研究[D].西安科技大学硕士学位论文,2010年.

[5]缪丹,卢晓文,谢显中.第三代移动通信中的空时编码技术[J].无线电通信技术,2004年01期.

[6]韦忠义,杨绿溪.空时编码与MIMO-OFDM系统的结合研究[J].大众科技,2005年08期.

[7]孙鑫,赵光,孟凤琴.Turbo码级联空时码的系统性能分析[J].西安邮电学院学报,2011年03期.

第7篇

关键词:区域经济;高铁;影响;资阳

一、研究背景

高速铁路成渝客运专线途经成渝经济区的核心地域,该地域总面积达20多万平方公里,以重庆和成都两个特大城市为两极,辐射四川盆地大部分地区,涵盖人口近9800万人,涉及市(县、区)35个,是我国人口最密集的城市群之一。全长308.206公里,设计时速250公里,项目投资估算总额398.9亿,其中资阳境内87.8公里。

二、研究目的

本文将分析“高铁经济”所带来的经济及社会影响,认识经济结构改变并提出相应对策,以便合理定位以迎合成都和重庆两大经济巨头,扬长避短增强自身区位优势,优化资源配置,提高竞争能力。

三、高铁对资阳经济的影响及详细分析

(一)显化了资阳的区位优势

区位优势是一个综合性概念,单项优势往往难以形成区位优势,也是一个发展的概念,随着相关条件的变化而变化。“同城效应”将改变着人们的生活方式、时空观念和置业理念。工作、生活在不同城市的通勤者数量将不断增加,成为一种稳定的生活方式,这样的生活方式改变对房地产的影响是不可估量的。资阳现有成渝铁路、成渝高速公路和国道321线、319线、318线等骨干道路穿境而过,随着成安渝、内资遂、遂资眉、成都第二绕城高速公路和成渝铁路客运专线等综合交通项目加快建设,“多线接成渝、内外大畅通”综合交通格局即将形成。资阳距离成都站约100公里,距离重庆210公里,按照客运专线设计时速250公里速度来计算,从资阳到成都需24分钟,到重庆需50分钟,并同时处于作为西南经济巅峰的两大城市“高铁一小时经济区”内,区位优势极其明显,完全满足资阳经济腾飞的外部条件。

(二)引起资阳城市中心转移、经济重心的偏移

车站与城市之间的地段将形成新CBD,并成为经济发展核心,由于CBD对社会投资和期望的凝聚放大作用,因而高铁站商业圈的规划建成,会造成商业、服务业向新的CBD凝聚,同时为迎合成都、重庆及其他周边城市旅客的需求,必然将在车站附近建立居住、商业和服务业圈层。如为满足通勤者需求的住宅小区、综合商场,为满足旅客而兴建的酒店宾馆,为满足大企业公司而建立的商务写字楼、办公楼等。因此从国内外高铁经济发展规律来看,资阳在沱江东岸地区建立高铁站后,伴随路网交通主干道线路变化,会在沱东形成新的CBD,将改变以上西街商业中心圈层和禾邦商业圈层为中心的资阳商贸核心区位。

(三)交通主干道线路变化

资阳规划用于连接高铁车站所在的沱东新区与城市中心的连接点为沱三桥、沱四桥,贯穿整个沱东新区的主干线为中央大道、滨江路。高铁开通后沱东新区周边随着客流涌入流出与商业贸易服务业的展开,中央大道车流、客流量必将增加,其沿线及与主城区连接的部位车流、客流量也将加大,车辆、客流流向与资阳原有车流、客流流向势必会有不同,且会形成新的交通主干道,因此会造成资阳城市交通干道线路的变化。

(四)交通路线的改变引起出行方式、惯性消费关系的转变

随城市中心偏移和道路干线变化而来的,即是公共交通线路改变、出行方式的变化和惯性消费关系的转变,及带来的其他连锁变化。交通线路的变化,会影响城市聚落的形成和分布,城市聚落就会按照沿交通轴发展的方式,呈现条带状和星状分布。交通便利程度是吸引商品范围、顾客多少的决定因素,因为商业点是按照交通最优原则分布的,交通便利程度同时影响了商业点的分布密度和位置。居住区的分布则是按照交通便利、环境优雅、购物便利三者有机结合的方式,随城市区划等分布的。自然,交通线路的变化,就会对出行方式和惯性消费方式产生影响。如原来只有西门市场能买到的特色物产,现在沱东市场或商场也能买到,沱东新区附近的老百姓就不会再到西门市场去购买,这就是惯性消费方式的变化。

(五)对土地资源的需求预测

出行方式、惯性消费关系的转变,对城市居民选择购买住宅和投资经营商业会有极大的影响,沱东新区CBD范围内和连接多个CBD之间的交通干线沿线,所凝聚的投资和期望会按照城市规划,自动对土地产生新的需求。首先面临的将是沱东新区CBD范围内较近区域土地资源的售罄,会作为商业、服务业用地。随之而来的是向外扩张,顺着连接多个CBD之间的交通干线沿线,横向和纵向深入发展,特别是沿滨江路一侧,会以住宅小区的形式得到众多居民的认可。然后是CBD周边范围和CBD交叉影响范围,会按照市场发展的六边形原理,零星形成小型商业点,与住宅小区交叉,形成混合区。

(六)对土地、房地产价格的影响

高铁本身对房地产行业影响是非常显著的,根据国内外的数据统计,在高铁开通的前一年,所在城市的房地产已经开始启动,当某一个城市中开通一条地铁以后,地铁站及周边的小区房价是快速上涨的,这是因为人们对它有一个很强烈的预期。同理在高铁开通以后,随着经济的快速增长和人口的快速汇集,在相当长的一段时期内(五至十年),沱东新区房地产的增速将会显着高于资阳经济的增速,从这一角度来看,对房地产行业而言是非常值得中长期关注的。

(七)负面影响

需要引起注意的是,高铁形成了城市间的紧密连接,随着高速铁路的开通所带来的流动便利,城市间生产要素在加速流动的同时,由于城市吸引力不同等原因,也会促使资金、人才、信息向发展环境优越、行政效能高的区域聚集。所以规模大、实力强的城市所获得的利益会更明显,而投资环境不佳的地区会因为消费水平低、经济发展落后、文化氛围不浓、城市环境不佳、投资吸引力不足等原因,面临人才、企业等流失的困境,造成城市的经济边缘化,反而不利于发展,即虹吸效应。其次高铁对公路运输会造成一定程度的挤出效应,会造成较长时期内,公路运输量会有较大程度下降。再次维护成本及运营成本较高,如果票价较高的话,会影响客流量。最后高铁施工可能导致地质灾害和次生灾害。

四、对策

针对以上高铁对资阳经济的影响,作为资阳决策者,应从以下及方面进行深入考虑:

(一)明确定位

资阳的经济发展,需要看到成都和重庆等城市的需求,地区发展同样可以借鉴企业的生存法则,从而创造需求、主动吸引项目与资金。充分发挥原有经济基础作用,结合高铁、飞机场建设等外在条件,在成为成都交通中心枢纽重要组成部分和成渝经济区内重要交通次级枢纽的同时,资阳应结合现有产业实际,定位于建立国家机车和汽车制造及出口基地、绿色食品加工配送基地、节能产品生产基地、国际会展基地及休闲度假旅游目的地,成为成都—重庆区域产业转移承接地、新兴商贸集中地、成渝通勤住宅区。

(二)加强规划研究

成立高铁经济研究机构,加强对区域经济的研究,加大规划、统筹力度,全力谋划、推进资阳市经济社会发展与高铁时代的接轨融合,从区域经济层面研究提出产业发展、布局的路径、标准、模式,以争取国家优惠政策、资金、项目等方面的支持与倾斜,用以支撑区域经济良性发展。

(三)承接产业转移

按照区域经济发展梯度转移理论,随着时间的推移及企业生命周期阶段的变化,生产活动逐渐从高梯度地区向低梯度地区转移,而这种梯度转移过程主要是通过多层次的城市系统扩展开来的。资阳正好处在成都和重庆经济圈层之间,经济梯度明显,且高铁网络的建成则会加速梯度转移过程,最终向资阳形成转移。因此资阳力求发展经济,则须加强自身吸引力,可以使用各种政策、突出产业链条、人力资源保障、土地供应保障等措施,满足大中企业需要,主动加速转移过程。

(四)加强产业集聚

波特在《哈佛商业评论》中提出了产业集聚这一概念,产业集聚是指经营同一种产业的一群公司地理上集中在一起,产业集聚是国际竞争优势产业的一个共同特征。资阳作为正在加快建设的国家机车和汽车制造及出口基地,特别是以铁路机车和商用汽车为龙头的造车产业和新兴节能产业方面,形成建设教育培训-研发-制造-零部件-销售-后续服务为一体的新兴汽车城市,形成企业的价值链在空间地理上的紧密结合。

(五)完善交通网络

新规划建设的城市交通网络要主动对接高速铁路,做好公路客运、公交等交通的线路规划和站点设置,使之与高速铁路站点充分衔接,真正实现零换乘、零对接,高效分流高速铁路开通后的人流,使高铁的速度效应得以充分延伸。要拓展车站进出的道路、停车场,完善各种配套设施,要制定实施城乡公交一体化发展规划,出台扶持优惠政策,推进城乡公交一体化,促进各县(市)与高速铁路的有效对接。

参考文献:

[1]Bertolini L. Spatial Development Patterns and Public Transport: the application of an analytical model in the Netherlands [J]. Planning Practice & Research, 1999, 14(02).

[2]冯芮,夏鹏程.关于成都建设西部金融中心的可行性分析[J].特区经济,2009(08).

第8篇

关键词:列车通信网络;形式化建模;静态属性分析;形式化验证;模拟验证

我国幅员辽阔、人员众多的基本国情决定了构建安全可靠、经济环保以及实用快捷的高速列车的重要意义。随着二十一世纪初叶我国第一条高速铁路京津城际高铁的正式通车运营,我国从此迈入了高速列车时代。根据《中国铁路中长期规划》,二零二零年我国将建设二百公里时速以上的高速铁路长达约两万公里,以便满足人民群众日益增长的出行需要。随着列车通信网络的逐渐发展和创新升级,其取得了不菲的成就,然而在自主研发、设备制造以及维护运营等相关问题上尚未有切实可行的方案。但是我国铁路尚还处于起步阶段,迫切需要高速列车关键技术的技术支持。

一、列车通信网络系统的形式化建模概述

(一)UML

UML是Unified Modeling Language的英文缩写,又称为统一建模语言。UML是二十世纪末期由对象管理组织的一种建模语言,其具备定义良好、功能强大以及使用便捷等诸多优点,因而在业界得到了广泛使用[1]。UML支持对软件密集系统的可视化建模,并且具有面向对象语言的特征,即其理念是“让语言适应问题,而不是要问题适应语言”,它能够让开发人员关注与系统的模型和结构,而不是系统实现的具体细节,适用于数据建模、业务建模、对象建模以及组件建模等。

(二)Petri网

Petri网是德国科学家Carl Adam Petri博士于二十世纪中叶在其博士论文《Kommunikationmit Automaten》中首次提出的,然后经过了长达40余年的发展和完善,逐步形成的一种完整、系统的通用建模语言[2]。Petri网不仅可以勾勒系统的结构,还能描述系统的动态行为,当前其在计算机科学与技术、自动化科学技术、机械设计与制造、工业过程控制以及经济学等领域都得到了普及应用。Petri网是一种基于图形的数学建模语言,其既可以通过图形界面模拟系统的行为特征,又能够结合线性代数、矩阵论等相关数学理论对系统的性质进行有效的分析,Petri网的分类如图1所示。

PetriW理论经过业界多年的实践与完善,目前已经形成多层次、多分支的理论结构,从其外延上可以分为基本Petri网、有色Petri网、增广Petri网以及含时间因素的Petri网等,其中有色Petri网、增广Petri网以及含时间因素的Petri网均可以称作高级Petri网。高级Petri网是对基本Petri网的扩展和抽象,其能够做到对网中的托肯进行分类、解析和运算,减少网系统中国的基本元素,以便实现缩小网系统规模的目标[3]。高级Petri网的主要优势是当其对复杂的系统进行建模时,所建立的模型将更为简单、清晰以及直观。

(三)时间自动机

时间自动机是一种用于实时系统建模和验证的理论,其以基本有限自动机的为基础,并加入了实时变量建模时钟集合,时钟变量的限制用于控制自动机的行为,相关研究机构在其理论技术上开发了时间自动机属性验证工具,比如UPPAAL以及Kronos等,实现了自动化验证过程的高效执行。

二、列车通信网络系统的形式化验证方法

形式化验证过程如图2所示,较其他验证方法,其具备四大优势:第一,验证情况蕴含所有的激励空间,验证过程和理论是完整的;第二,验证结果的正确性以数学理论为保障,与系统的激励情况无关;第三,验证结果不需要建立参考模型,生成期望的输出序列;第四,当验证发现错误时,可以生成简单易懂的错误调试信息[4]。当前,形式化验证方法主要包括定理证明、模型检查以及等价性检查。

(一)定理证明

定理证明(Theorem Proving)的目标是借助公理和推理规则等形式化逻辑证明设计的正确性。在理论证明系统中,通过逻辑架构对设计进行描述,并用引理对一系列性质进行描述,引理需要通过一些推理规则证明正确性。一级逻辑和高级逻辑能够准确无误地实现系统信息的表达,进而有效规避了自然语言描述系统带来的不准确的风险。

定理证明系统可以处理复杂的逻辑运算,定理证明过程以公理、推理规则、中间引理以及派生定义为依托,一般而言,往往需要具有专业素养过硬的人员进行推理路线的选定,进而交互式的完成证明过程。

(二)模型检查

上世纪末期E.M.Clarke等提出了基于师太逻辑和有限状态转移图的模型检查方法之后,模型检查方法因为较定理证明方法具有更高的自动化程度的优势,而在世界上各个研究机构和实验室得到深入研究和普及应用,以后经过了许多年的实践和完善。模型检查方法以时态逻辑为基本思想,描述程序或电路的时序性质,使用Kripke结构表示程序或电路的行为和结构,通过Kripke结构验证其是否满足时态逻辑公式。

结语

综上所述,我国幅员辽阔、人员众多的基本国情决定了构建安全可靠、经济环保以及实用快捷的高速列车的重要意义。尽管高速列车网络系统仍存在一些问题,但是随着高速列车网络系统形式化建模和验证方法的实践和不断完善,我国的高速列车客运业到一定可以实现更为良好的发展。

参考文献:

[1] 孙立宏,洪一.??基于VMM统一验证平台的处理器芯片功能验证[J]. 火控雷达技术. 2010(01)

[2] 陈江,陈建国,陆慧娟,王康健.??UML时间顺序图的实时系统建模及验证[J]. 中国计量学院学报. 2010(01)

第9篇

倾心于桥梁工程建设年轻学者

何庭国生于四川省眉山市一个偏远的小山村,父母常年在外工作,自小与祖母相依为伴,二人感情甚深,也是这样独立的生活与祖母慈祥的呵护造就了他后来艰苦朴素、感恩惜福的性格。谈及一直从事的桥梁工程建设事业,他特别提到1995年从西南交通大学桥梁工程专业毕业后被分配到中铁二院勘察队和铁路建设现场的3年实习经历,这让他得到了锻炼,也让他能够开始接触特殊桥梁结构的设计和科研工作。由于工作认真合格,何庭国作了一年见习生后便转为助理工程师,从1998年起开始加入到“铁路大跨度钢管混凝土拱桥新技术研究”。这是以水柏铁路北盘江大桥为依托进行的科学研究,负责大桥转体结构的设计研究和施工控制研究的他为了配合课题研究的需要,从1999年到2002年的整整三年时间内常年工作在北盘江大桥艰苦的工地,一年大约只能回家两次。1999年“五一”期间他百忙中抽空回家与相恋多年的女友举行婚礼,因工作需要,婚礼后的第二天便匆匆赶回工地。同样是在那几年时间里,因为北盘江大桥的施工工地偏僻、缺少公共交通和外界通讯设施,2001年11月与他感情深厚的祖母去世10天后他才得知消息,未能守到最亲近的祖母身边见其最后一面成为了他心中永远难以释怀的隐痛。

多年来,何庭国一直坚持在技术研发和设计的第一线工作,在领域内做了大量艰苦的研究工作,为我国的铁路桥梁工程事业奉献着青春和汗水,既得的荣誉和成绩无不是他心血和汗水的结晶。早在国内高速铁路建设初期,他就参与了中铁二院高速铁路桥梁技术公关组工作,并担任下部结构研究课题组组长,为中铁二院高速铁路桥梁设计提供了技术支持,组织完成了高速铁路简支梁桥桥墩、桥台计算软件的研制,极大地提高了铁路桥墩、桥台的设计效率,为我国高速铁路建设事业作出了积极的贡献。

苦心钻研勇于创新

铁路运输是我国工业发展的生命线,铁路桥梁技术的安全和实用性能是关系着铁路健康、稳定发展的重要因素。何庭国一直以来从事铁路桥梁技术方面的研究和设计工作,主持并参与了多项重大科研课题,在多个研究项目方面均取得了重要成果。

在“铁路大跨度钢管混凝土拱桥新技术研究”的项目中,何庭国作为主要参与者负责转体施工方案的研究和转体结构设计,并且参与了钢管拱结构的设计。他充分结合了水柏铁路北盘江大桥的设计建设,在桥梁转体技术上首次采用了凹面向上的钢与复合聚四氟乙烯滑片作为摩擦副的转体球铰,并于转体结构设计中创新性地采用了单点扣挂整个半拱拱圈,不仅提高了球铰的承载能力和稳定性,而且极大地降低了施工控制难度。后来这一球铰结构设计获得了国家实用新型专利,整个项目先后获得国家科技进步二等奖、贵州省科技进步一等奖、铁道部优秀设计一等奖、全国优秀工程设计银质奖等奖项。

作为“渝怀线大跨度桥梁关键技术研究”项目主要参与者和负责人,为解决大斜交角度的问题和保证大桥及航行的安全,何庭国大胆采用了矩形渐变到圆形的空心墩设计,这在国内同类桥梁设计中属于首创。他根据梁部跨中横隔板的作用进行了分析研究,发现了跨中横隔板的设置意义不大,同时从降低施工难度、保证合拢段施工质量角度来看,不设跨中横隔板更为有利,因此提出对桥面不是很宽的单箱单室的箱形截面梁设置跨中横隔板不必要,进而取消了大跨度混凝土连续梁跨中横隔板的设置。这一项目结合当时国内最大跨度的黄草乌江大桥进行设计研究,后来获得了总公司的优秀设计二等奖、铁道部优秀工程设计三等奖。

何庭国还是“遂渝客货共线铁路时速200公里常规跨度简支T梁桥动力特性研究”的主要研究者之一,通过计算分析归纳得出桥墩高度在一定范围内横向刚度限值的规律,提出了桥墩横向刚度限值表达式。这一公式可以用来指导实践,后来获得铁道协会科技成果三等奖。

何庭国还结合“长联大跨度及常用跨度预应力砼连续梁设计及下部结构线刚度限值研究”的成果完成了对福厦铁路乌龙江特大桥的设计和大吨位减隔震支座的设计研究。他设计的乌龙江特大桥采用了(80+3×144+80)m长联大跨预应力混凝土连续梁,建成时是国内最大跨度的铁路混凝土连续梁桥,使我国的铁路混凝土连续梁桥跨度首次突破140m,不仅拓展了铁路混凝土连续梁的跨度范围,为后续更大跨度连续梁建设积累了经验,而且促进了铁路桥梁减隔震支座的研究和应用。该桥的特点在于对曲线梁的支座进行了选型研究,确定了曲线梁上采用球形支座对于缓解梁体平弯引起的支反力异常有明显改善,并且结合桥梁研制的大吨位球型双曲面减隔震支座有效降低了地震力对下部结构的影响,解决了长联大跨连续梁的抗震难题,促进了铁路桥梁减隔震支座在我国的研究和推广应用。2010年,该项科研成果获得中国铁路工程总公司的科技成果二等奖。

除上述成果之外,何庭国还是“铁路桥梁减、隔震支座技术及标准研究”的主要参与者、“襄渝线牛角坪主跨192m大跨刚构桥建设技术试验研究”等研究项目的主要参与者和负责人。由他主持的《铁路悬索桥设计研究》课题目前已取得阶段性的重要成果,并参与指导了跨金沙江、怒江等铁路悬索桥的方案设计,还负责了《铁路工程抗震设计标准与方法研究》课题有关桥梁部分的研究工作,也已经取得了重要的研究成果,为《铁路工程抗震设计规范》的进一步修订奠定了基础。

坚持科研实践理论与实践并行

根据何庭国研发的技术,所取得的科技成果如今已经在国内桥梁工程技术的多个方面得到了积极的应用和推广。

他负责研究的《铁路大跨度钢管混凝土拱桥新技术研究》取得的成果之一转体球铰,采用了凹面向上钢球面铰,并用钢与复合聚四氟乙烯滑片作为摩擦副,提高了球铰的承载能力和稳定性,本成果发表以后,国内建设的所有转体桥梁全部应用了此项技术。而他在“渝怀线大跨度桥梁关键技术研究”当中所取得的取消跨中横隔板的技术成果,在后续的更大跨度的连续梁、连续刚构桥上等工程中也得以推广应用并且进一步被验证。

除此之外,在乌龙江特大桥设计建成以后,借鉴何庭国在桥梁设计方面的研究成果,国内先后在厦深线、兰渝线、云桂线等地设计了主跨154m、160m、168m的预应力混凝土连续梁桥,如今这些桥梁都在建设当中。何庭国所提倡的铁路桥梁减隔震技术先后在大瑞线、厦深线、长昆线、成兰线上得到了推广应用,他负责的“常规跨度T梁桥墩横向刚度限值”研究成果也在遂渝客货共线铁路梁桥完成之后,在各条单线铁路桥梁的设计中得到推广应用。