- 吕希奎;白娇娇;庄建杰;聂良涛;高崇文;
科学合理的规划铁路线位，使铁路地质灾害问题解决在成灾之前，一直是复杂山区铁路选线的难题。基于空间数据三维可视化建模技术，提出一种铁路大范围复杂地质区域环境整体三维建模方法。通过对遥感地质解译图的矢量化信息提取与处理，采用拉格朗日插值和三次Hermite曲线插值算法，实现由数据驱动的矢量化不同类型地质对象三维模型创建。根据地质对象空间边界数据和区域边界，构建填充封闭区域和填充色系，实现颜色填充模式的三维地质建模。以DEM模型与DOM影像为数据源，在Infraworks BIM平台中实现大范围三维地形场景建模。基于七参数的坐标系转换方法，以面积比值、空间距离误差和灰度状态均值为标准，建立基于灰度直方图的图像匹配度分析方法和最优控制点选取策略，解决选线完整区域大范围矢量化地质模型在三维地形场景中的精确定位和集成难题，建立铁路工程完整区域的三维工程地质模型，实现大范围复杂地质区域的三维可视化。采用设计方案和铁路线路BIM设计结果在BIM平台定位和集成，实现在三维地质区域环境中无缝展示线路方案BIM模型设计效果。结果表明，构建的大范围的三维地质区域环境模型具有很好的地质信息完整性和可视性，直观展示了整个选线区域的三维地质区域环境，能够较好地满足预可研和可研阶段复杂山区铁路规划线位要求。
2024年02期 v.46;No.316 105-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1330K] [下载次数：382 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：5 ] - 段晓峰;高伟伟;韩峰;
线路点云数据结构化是深化专业计算与分析的技术前提。点云分割是点云数据结构化的基础。钢轨作为轮轨走行面，其空间位置的连续及平顺情况直接影响行车安全，因此轨道结构分割中，首先需对钢轨进行分割处理。针对传统欧式距离聚类中线路全景点云数据遍历导致距离阈值难统一、难界定，造成分类过多不易查找，或人工选取初始点及调参带来的自动化程度不高的情况，提出基于反射强度的改进欧式距离聚类钢轨点云分割方法。在对轨道结构特性分析的基础上，采用布料滤波算法进行地面滤波，区分地面点与地物点，精简线路点云为轨道结构点云；融合点云反射强度属性，提出提取率概念，确定钢轨高反射强度区间，进行钢轨顶面点云预分割，进而以轨顶面预分割点作为初始点，根据钢轨断面轨头高和轨头宽构造对角线长度来计算距离阈值，由Kd-Tree找到小于轨头距离阈值的点进行欧式距离聚类，实现对轨头凸集点云的分割。多路段钢轨点云分割试验，精确率及召回率均大于90%,说明该方法可行有效。
2024年02期 v.46;No.316 114-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 831K] [下载次数：437 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：10 ] - 陈嘉欣;孙传猛;葛耀栋;李欣宇;靳书云;李勇;
为解决基于人工智能的高动态高精度轨道巡检技术的小样本学习难题，提出基于CycleGAN和Pix2Pix生成的对抗网络模型，实现小样本数据集语义特征学习和钢轨轨面缺陷数据的智能生成。其中，Pix2Pix模型生成特定类别的轨面图像；而CycleGAN模型将无缺陷轨面图像转换成有缺陷轨面图像，且缺陷样式不受定式约束。因此，在维持轨面缺陷类别不变而形态各异的基础上，实现了轨面缺陷数据集的大规模增强，解决了小样本数据集存在的数据分布不平衡、数据缺乏多样性以及数据标注难度高等难题。利用VGG19、YOLOv5和UNet进行性能测试，试验表明：生成的轨面缺陷图像增强数据集在图像分类任务中的准确率为81.177%,较原数据集增加了23.138%;在目标检测任务中，准确率为91.90%,增加了26.60%,召回率为87.20%,增加了16.00%,均值平均精度为93.50%,增加了18.30%;在语义分割任务中Dice得分为71.015,较原数据集提高6%。研究结果对解决轨道巡检技术小样本学习难题具有重要应用价值。
2024年02期 v.46;No.316 122-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 684K] [下载次数：985 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：10 ] - 易强;王树国;杨东升;谷永磊;
为探明高速铁路道岔基本轨轨底疲劳伤损原因，开展组装式滑床台板传力特征及服役性能研究。建立转辙器基本轨受力分析模型，研究两点与平面扣压式滑床台板条件下基本轨轨底应力特征，结合基本轨轨底材质疲劳试验与转辙器组装疲劳试验，评估两点与平面扣压式滑床台板对基本轨服役性能的影响。结果表明：两点扣压式滑床台板使得基本轨轨底形成应力集中，且扣压点对应的轨底下表面以受拉为主；130～190 kN疲劳荷载条件下，两点扣压式滑床台板可使得基本轨轨底最大应力达611.2 MPa,已经超出基本轨轨底疲劳极限，而平面扣压式滑床台板对应的基本轨轨底最大应力为237.5 MPa,相对两点扣压结构降低50%～60%;转辙器结构组装状态对基本轨服役性能影响显著，基本轨轨底应力与尖轨-滑床台接触状态密切相关。
2024年02期 v.46;No.316 131-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1163K] [下载次数：128 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：4 ] - 曹世豪;赵锡佳;陈俊旗;王建伟;胡猛;
无砟轨道的耐久性与内部水分含量直接相关，但其孔隙水饱和度分布特性暂不明确。为了分析CRTSⅡ型板式无砟轨道内孔隙水饱和度，首先通过吸水试验测定CA砂浆的吸水率。然后建立无砟轨道内饱和度计算模型，设计的“稳态+瞬态”两步计算流程解决了瞬态饱和度分析时的初始条件，并进一步分析了环境湿度、层间积水形式及吸水时间等因素对饱和度的影响。结果表明：砂浆的有效孔隙率为4.21%,吸水率为1.225 5×10~(-11 ) m~2/s。无水时，无砟轨道内形成的平衡饱和度沿深度方向近似服从三线性分布规律，其中砂浆层内饱和度年度差最高为6.52%。当砂浆层下存在单裂缝积水下，砂浆层内饱和度沿厚度分布将由线性向二次多项式转变。经过7 d的毛细吸水，砂浆层平均饱和度增幅为37.6%,轨道板底层钢筋处的饱和度提升至70%,而裂缝前缘受影响深度约为0.4 m。当砂浆层上下存在双裂缝积水下，积水区砂浆层的饱和度在1.5 d时可达到100%的饱和状态。
2024年02期 v.46;No.316 140-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 1175K] [下载次数：127 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：5 ] - 谢康;李泰灃;肖宪普;陈晓斌;张千里;王业顺;
以重锤击实法中的最优含水率为高速铁路基床级配碎石振动压实法中含水率确定标准，振动压实过程中产生冒泥现象，劣化了级配碎石的压实质量。为研究含水率对振动压实法的影响机制，以不同土体结构类型的级配碎石为研究对象，通过大型室内振动压实和三轴试验，分析不同含水率级配碎石的压实状态变化规律。研究结果表明，干密度随着含水率的增大呈先减小后增大的趋势，存在波谷，且含水率过高时，振动压实中会出现粗粒料黏着、冒泥等现象；采用压实烘干后，临界含水率作为振动压实法的加水量，压实中未产生翻浆现象，且干密度满足现场碾压标准；临界含水率下CEI和TDI处于最佳区间，颗粒破碎率最低，同时保证压实后填料的刚度、强度最大；基于临界状态土力学理论，解释孔隙水对填料振动压实的影响，即在含水率超过临界含水率后、外界总应力保持不变的情况下，孔隙水压力增大，土体有效应力减小，导致成型后填料强度下降。研究成果可为高速铁路粗粒土填筑控制提供理论参考。
2024年02期 v.46;No.316 150-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 747K] [下载次数：497 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：3 ] - 勾红叶;陈子豪;刘畅;肖畅;袁蔚;苏延文;
温度作用是影响桥梁-轨道结构服役性能的重要因素之一。为探究高海拔大日温差地区拱上组合梁桥-无砟轨道体系的温度场变化规律，基于某拟建铁路上承式大跨拱桥桥址处的环境温度持续监测数据与卫星反演得到的太阳辐射数据，建立了考虑太阳辐射阴影遮挡效应的拱上组合梁桥-无砟轨道体系温度场模型，重点分析日温度变化规律和竖向温差分布规律，获得了考虑实测气温和太阳辐射逐时变化的全年日温度场；采用广义帕累托分布对竖向温差样本进行了极值分布估计，确定不同超越概率的竖向温差代表值，提出多折线形式的竖向温度梯度模式。研究结果表明，梯度相较于平原地区更为显著，无砟轨道的遮挡效应使得温度梯度分布上移，钢梁外侧腹板在冬季产生局部梯度作用；基于实测数据的温差极值估计方法考虑了环境温度和太阳辐射对结构温度场的随机影响，可为特殊地区桥梁设计阶段温度作用的计算提供参考。
2024年02期 v.46;No.316 159-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1508K] [下载次数：351 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：8 ] - 崔广炎;王艳辉;徐杰;丁冠军;秦湘怡;任秋阳;
隧道衬砌中离散实体目标的检测精度和时效性直接关乎隧道的运营安全，采用图像视觉技术进行图像自动解译可极大提升检测效率和结果的准确性，因此基于离散实体目标的雷达图像数据构建自定义雷达数据集合，并提出一套改进的Faster R-CNN算法对隧道衬砌中的离散实体目标进行自动检测。该算法首先对现有Faster R-CNN网络的特征提取模块进行改进，提出一套全新的轻量化特征提取网络ResNet＿FMBConv对雷达图像特征进行深度挖掘；基于ResNet＿FMBConv网络改进现有特征金字塔(FPN)结构，实现对多尺寸下目标的精准辨识。其次，基于实测和仿真的雷达图像数据构建离散实体目标的自定义雷达数据集合，通过几何变换方法对雷达图像进行数据增强后用于算法验证。结果表明，改进算法在IOU=0.50∶0.95情况下的检测精确率、召回率、F1分数和FPS分别为45.1%、54.0%、49.1%和21.65 fps。在保证召回率基本持平的情况下，同比YOLOv3＿spp、SSD、Retinanet和Faster R-CNN等目标检测算法的精确率和F1分数分别提升2%～9%和1%～6%。同时，试验结果表明改进后的特征提取网络ResNet＿FMBConv也优于现有Resnet-50、VGG16、Efficientnet＿b0和Mobilenetv3等目标分类网络。
2024年02期 v.46;No.316 171-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 756K] [下载次数：437 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：17 ] |[阅读次数：12 ] - 李涛;罗波;朱宝龙;陈刚;
随着隧道滑坡体系支护研究的深入，隧道滑坡与抗滑桩支护之间的受力研究尤为重要。为研究在0°、10°、20°、30°、40°、50°共6种滑带角度影响下隧道衬砌结构与抗滑桩的受力特征，以大准铁路南坪隧道为原型，采取室内缩尺试验以及数值模拟的方法，对三者间受力变形规律进行研究。得到以下结论：随着滑带角度的增大，桩身与隧道衬砌结构变形逐渐减小，作用在隧道以及桩身的土压力、弯矩值逐渐减小；同时，滑带角度为0°、10°、20°、30°时滑坡水平推力对隧道衬砌结构受力影响较大，40°、50°时滑坡水平推力影响显著衰减，拱脚竖向荷载占比逐渐增大。当滑带角度小于30°时，应当主要考虑滑坡水平推力对隧道结构的影响，大于30°时主要考虑由滑坡体所产生的竖向荷载对隧道衬砌结构的影响，此时应当对隧道仰拱及靠近坡体处拱脚位置重点加固。所得试验、模拟结果为隧道与抗滑桩体支护施工提供一定参考。
2024年02期 v.46;No.316 181-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 2378K] [下载次数：236 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：4 ] - 黄成峰;鲍学英;班新林;许见超;
铁路工程项目涉及参与方众多，专业交叉深入，形成大量工程接口，因此参与方协调配合，接口界面平顺衔接是保证铁路工程项目顺利完成的关键，而确保铁路工程接口工序工期匹配便是解决铁路工程接口匹配问题的基础。考虑影响接口交换时间各因素的相互作用，结合Shapley值法进行仿真模拟，建立接口工序工期预测模型。在此基础上，提出3种基本的接口工序工期匹配手段，结合任务要求的接口匹配状态形成13种接口工序工期匹配方式。根据工程实际情况选择相应的匹配方式调整接口工序工期，能够使接口上、下游双方实时获取接口信息，避免由于工期不匹配导致的返工和重复做工等问题，最终实现节约资源，提升铁路工程质量。
2024年02期 v.46;No.316 195-204页 [查看摘要][在线阅读][下载 570K] [下载次数：168 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：5 ] 下载本期数据