北京交通大学学报

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杨晓峰，王慧康，郑琼林

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 1. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20190146

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现有轨道电位分布模型通常忽略了供电回路区间以外的轨道及其对地过渡电阻带来的影响，但这无疑造成计算结果偏离实际情况.为解决上述问题，在分析有限长度轨道的边缘效应基础上，建立了整条线路轨道电位的分布数学模型，揭示了考虑有限边界边缘效应的地铁轨道电位分布规律.广州地铁8号线实测结果表明：考虑有限边界边缘效应的数学模型不仅能反映列车位置与牵引所处轨道电位变化情况，也能再现列车不同运行工况下沿轨道任意点的轨道电位变化规律，因此在轨道电位危害预测领域具有良好的应用前景.

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城市轨道交通无结构钢筋线路区段轨地过渡电阻测量

刘炜，李田，陈华银，李富强，李思文

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 12. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200006

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轨地过渡电阻测量对杂散电流评估有着重要的意义.无结构钢筋线路区段的过渡电阻测量受单向导通装置的影响.通过建立有结构钢筋区段和无结构钢筋线路区段模型，解析计算了被测区间长度L1、过渡电阻Rg1对无结构钢筋区段过渡电阻测量误差的影响；与CDEGS仿真进行对比，误差不超过4%；最后在某停车场进行实测.结果表明，电压测量点选取在被测线路40%处时，可有效减小L1与Rg1影响.当Rg1大于15.0 Ω簚km时，测试误差|ΔRgm|不超过1.0 %.不同测量长度条件与测试用电压源相互制约，选择测量用电压源时应考虑实际环境影响.

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埋地管道受地铁杂散电流干扰的缓解方法及效果数值模拟

董亮，石超杰，陈树新，刘佳，姚知林

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 19. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200020

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埋地管道受地铁杂散电流干扰影响而在电流流出管段存在腐蚀风险，为有效缓解此类干扰，构建了具有多个牵引区间、排流网、地铁接地系统的地铁系统以及与其交叉的埋地管道及其阴极保护系统模型，选取了典型的以轨道泄漏杂散电流干扰为主和以局部集中接地泄漏杂散电流干扰为主的干扰情形主要缓解对象，分别设计了埋地管道侧、管轨连接方式以及地铁系统侧常见缓解方法的细化方案，基于数值模拟方法采用专业软件计算获得了不同缓解方案下埋地管道电位分布变化、地铁系统泄漏杂散电流分布等.基于此，分析总结了不同缓解方案的缓解效果.结果表明：设计的缓解方案均可有效缓解轨道泄漏杂散电流造成的干扰，而难以有效缓解局部集中接地泄漏杂散电流造成的干扰，应配合采取有效措施严格限制此类干扰累计出现时间，以满足埋地管道防护要求.

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基于地表电位梯度的地铁杂散电流动态干扰范围评估模型

王禹桥，黄玉坚，彭成宽，李威，王承涛

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 30. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200008

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地铁系统在中国城镇化建设过程中日益迅猛发展，其中的杂散电流腐蚀问题在保证系统安全可靠运行的过程中不容忽视.在杂散电流电阻网络模型和电流场分布公式的基础上，提出基于地表电位梯度的地铁杂散电流动态干扰范围评估模型，在模型中考虑了由于机车运行状态不同导致牵引电流的差异.使用现场测量的机车牵引电流变化曲线对模型进行了算例分析，并研究了过渡电阻对于电位梯度分布的影响规律.该模型能够根据国标GB/T 19285—2003中所规定的电位梯度阈值，进行考虑机车运行状态下的杂散电流干扰范围评估，并为地铁附近管线建设选址、腐蚀防护提供有效参考.

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轨道交通检修基地杂散电流测试分析

陈志光，吴聪，秦朝葵

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 37. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200016

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随着城市轨道交通系统的迅速发展，其产生的杂散电流问题日趋严重.检修基地作为车辆停放检查、维修的特殊场所，内部电气设施复杂、轨道多地面敷设，对杂散电流防护相对较差，应被重点关注.以上海市某轨道交通检修基地及其附近燃气管道为研究对象，进行了详细的轨地电位、土壤电位梯度以及管地电位等参数测量，对所测数据之间的关联性进行了分析，确定了该基地附近杂散电流的流动路径.结果表明：正线列车运行时，基地地面轨道与过渡段正线轨道绝缘节前后电位差异明显，电流由正线轨道侧流出，从基地地面轨道侧流入.检修基地成为杂散电流“汇流点”，附近燃气管道受到严重干扰，需加强防护.

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城轨钢轨电位与杂散电流动态分布

楼锦君，张栋梁

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 43. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200018

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城市轨道交通普遍存在钢轨电位与杂散电流异常升高现象，已严重影响城轨供电安全.为阐明城轨钢轨电位与杂散电流动态分布规律，基于城轨供电系统结构建立供电系统动态潮流计算模型，分析多列车、多变电所并列运行下系统潮流动态变化，根据系统节点潮流参数建立钢轨电位与杂散电流的动态分布计算方法，基于列车牵引计算及系统实际参数仿真分析了多列车动态运行下系统钢轨电位、杂散电流分布规律.研究结果表明：列车运行功率重合度对钢轨电位与杂散电流有较大影响，当列车再生功率与牵引功率耦合较大时，回流安全参数会显著升高.为实际系统中钢轨电位及杂散电流控制提供支撑.

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城市轨道交通段场钢轨电位异常分布规律及治理措施

吴四二，杜贵府

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 50. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200007

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在合肥轨道交通线路运行过程中，车辆段、停车场内频繁出现钢轨电位异常升高导致钢轨电位限制装置频繁动作，对段场内人身和设备运行造成极大的安全隐患.为阐明车辆段、停车场钢轨电位异常分布规律并进行有效治理，本文对合肥轨道交通线路车辆段开展现场测试及参数变化规律分析，阐明了段场内钢轨电位异常升高机理，分析了段场内钢轨电位异常分布规律并提出其治理措施，解决了钢轨电位异常升高的问题，提升了城市轨道交通车辆段运行的安全性为阐明车辆段、停车场钢轨电位异常分布规律并进行有效治理，本文对合肥轨道交通线路车辆段开展现场测试及参数变化规律分析，阐明段场内钢轨电位异常升高机理，并提出其治理措施.通过上述研究有效分析了段场内钢轨电位异常分布规律，并解决了钢轨电位异常升高的问题，提升了城市轨道交通车辆段运行的安全性.

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一种多区段地铁轨道电位动态模拟系统

徐杰,杨晓峰,王慧康,郑琼林

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 57. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20190145

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在地铁系统中开展轨道电位与杂散电流防治措施的现场验证协调难度大，因此亟需一种多区段地铁轨道电位硬件动模系统，再现地铁系统中列车运行时的轨道电位动态分布特征.首先分析了可控电阻模块(Controllable Resistance Module, CRM)，用于模拟列车运行过程中的轨道电阻变化规律；在此基础上，结合地铁系统的阻抗模型，进一步提出了多区段地铁轨道电位动态模拟系统(Multi-section Rail Potential Dynamic Emulator, MRPDE).研究了CRM和MRPDE的工作原理、参数设计和控制策略，并搭建相应的数字仿真模型和原理样机.仿真和实验结果表明:MRPDE能正确再现地铁系统轨道电位动态分布，进而为分段接入型轨道电位与杂散电流防治措施提供可靠的地面型试验平台.

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城轨多区间绝缘非均匀情况下钢轨电位与杂散电流建模及分布

郑子璇,杜贵府,朱成乾

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 66. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200024

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城市轨道交通线路涉及面积广、周边环境复杂，在土壤湿度、运营损耗等因素影响下，走行轨绝缘往往存在不均匀的情况，对系统钢轨电位与杂散电流分布产生明显影响.提出轨道绝缘非均匀情况下回流系统建模方法，利用不同的绝缘非均匀情况对回流系统进行分割，并进行精确等效，参与多区间系统潮流计算，根据切面边界参数，计算该情况下钢轨电位与杂散电流分布.基于某实际线路数据仿真分析了多区间不同绝缘薄弱类型以及动态接地情况下钢轨电位与杂散电流分布规律，并进行现场实测验证.研究结果表明：多区间绝缘非均匀情况对钢轨电位与杂散电流分布影响较大，应在钢轨电位与杂散电流控制中予以重视.

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土体冻结过程中相变导热的光滑粒子法分析

陈佩佩,祁凌豪,杨光昌,齐吉琳

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 79. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20190124

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相变导热在矿山工程、城市地铁、河底隧道等领域有着广泛的应用.由于该问题模型方程独特的数学性质及网格背景数值方法的局限性，引入光滑粒子算法求解相变导热问题.给出基于Fortran语言开发的数值分析程序，并通过推导得到的半无限域凝固问题的解析解验证了其精度和可靠性.最后针对低温冻结管作用下土体冻结过程进行了分析，计算结果表明：土体冻结过程中冻结锋面的移动速度随时间逐渐减小，温度场曲线上的“折线”变化是相变时潜热释放引起的；冻结温度对土层冻结的发展影响显著，冻结管的温度越低冻结锋面的移动速度越快；冻土导热系数ks的取值大小对冻结锋面的移动速度没有显著影响；然而未冻土导热系数kl取值越大，土层中冻结锋面的移动速度越快.

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土石混合填料强夯过程三维离散元模拟

李希,张勋,马新岩,张升

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 88. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20190002

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传统强夯数值模型多针对单一类型填料，并不适用于利用强夯法加固土石混合料的情况.为此，基于PFC3D软件，首先建立了强夯颗粒流模型，通过开展强夯现场试验验证了数值模型的适用性.然后，利用建立的强夯数值模型，对夯锤位移时程特性、夯沉量发展规律及土体塑性区特征展开研究.研究结果表明，强夯过程会经历一次反弹阶段，随着夯击次数的增加反弹量增加；提出了夯沉比的修正计算方法，可以用来评价强夯单次夯击效率和确定最佳夯击次数；土体塑性区呈竖向深度大于横向的椭圆形；此次强夯最佳夯击次数为7次，有效加固深度约为3.0 m.研究结果可以为同类工程及规范的完善提供参考.

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中等压缩性土地基工后沉降预测三参数幂函数模型

罗强,程明,王腾飞,朱江江

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 93. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20190078

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基于最终沉降量、沉降半衰期及半衰期沉降速率表征的沉降-时间关系曲线的特征方程，分析了传统两参数双曲线和指数曲线模型存在的缺陷，构建了一个三参数的幂函数型沉降预测模型；结合蒙华重载铁路某段粉质黏土地基沉降观测数据，以均方差、关联度和偏离度为检验指标，开展了中等压缩性土地基工后沉降预测模型的准确性评价.研究表明：三参数幂函数模型较传统两参数模型能适应更多样化的沉降-时间曲线形态，在表征沉降预测有效性的检验指标方面表现更佳；以满足规范要求的工后256 d观测数据预测地基528 d沉降，三参数幂函数模型的平均偏离度仅为599%，而传统两参数模型分别14.38%和22.46%.本研究提供了一种新的地基工后沉降预测方法，具有一定的工程应用价值.

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波纹钢管涵地基承载力分析

熊劲松,刘保东,冯明扬,施绪

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 101. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20190059

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波纹钢管涵在我国已有大量应用，但现有计算理论及现行规范对此类涵洞地基承载力尚缺乏认识.采用理论推导与实测数据验证相结合的方法，提出了考虑波纹钢管涵-填料相互影响、管侧填料与管涵变形差引起的附加应力的波纹钢管涵地基承载力计算公式，并对比分析了现行规范、经验公式和本文公式在计算波纹钢管涵地基承载力的误差和适用性.研究表明：波纹钢管涵对地基承载力的要求远小于传统刚性管涵，且管侧附加应力对管涵基底承载力的提高有利；本文公式计算精度较现行规范和经验公式有大幅提高，且更适用于高填方波纹钢管涵的地基承载力设计；当缺乏设计资料时，也可采用路基荷载等效法对此类波纹钢管涵的地基承载力进行初步设计.

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巨厚砂卵层中钢格构柱-桩基顶托下超大深竖井逆作设计与建造方案探讨

徐冲

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 109. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20190081

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针对兰州地铁一号线穿越黄河区间竖井面临三高（高水压、高渗透、高强度）、三大（大冲刷、大孔隙、大卵石）的特殊工程地质，为解决竖井施工面临的深大降水、复合墙体全包防水、结构内力分配及体系转换等问题，对大断面、大深度竖井逆作采用钢格构柱-桩基顶托、冠梁倒挂结合的变截面内衬-连续墙全包防水复合墙体全新设计方法，构筑了深大竖井永临结合支护体系，重点解决多道连续墙悬挂止水、结构全包防水、逆作顶托下结构安全等技术难题.结果表明：在黄河岸滩构建深大竖井，采用“内外墙组合的悬挂式止水帷幕+井点降水+基底注浆”加固及围护体系，可很好地实现降水、堵水功能；同时冠梁倒挂结合临时格构柱顶托方式下的“梁墙逆作、立柱顺作”方案实现了主体结构及其内力体系优化，保障了施工安全.

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基于温度-车辆荷载作用下沥青路面细观力学响应

严战友,王震,陈嘉信,盖惠恩,王旭蕊

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 118. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20190077

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为了研究温度-车辆共同荷载作用下沥青路面各结构层细观力学响应，依据常用沥青路面各结构层材料级配及孔隙率建立了离散元模型，通过拟合室内单轴压缩应力-应变曲线获取模型的细观参数.在此基础上，对车辆荷载和不同温度作用下的沥青路面响应进行求解，分析各结构层细观力学响应及结构层颗粒变化情况.研究结果表明：在移动荷载及温度共同作用下，随着路面结构层深度增加，垂向位移逐渐降低，温度越高垂向位移越大；各结构层垂向应力随路面深度增加而依次减小；水平方向各结构层应力情况复杂，上面层处于受压状态，其余结构层颗粒既有受压也有受拉状态；切向应力处于拉应力与压应力交替状态，温度对颗粒应力影响较大；颗粒前期速度振动较为剧烈，后期速度振动较为平缓.

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不同形式的道岔钢轨打磨对高速列车动力学性能影响

杨逸航,肖乾

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 129. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20190070

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针对部分高铁道岔打磨后出现车体横加报警现象，对道岔打磨形式进行研究，利用动力学软件建立轮轨接触模型及动力学模型，分析不同打磨形式下轮轨接触几何特性、轮轨磨耗、车辆运行安全性及车辆运行平稳性，并与实际不同形式打磨后高速列车车辆运行平稳性进行比较.结果表明：相比于传统钢轨打磨形式，通过个性化钢轨打磨道岔后，道岔钢轨左右股廓形对称，轮轨等效锥度理想；列车通过道岔时，轮轨磨耗改善显著，列车运行安全性及平稳性得到提升，与实测列车运行平稳性数据变化趋势一致，故采用个性化打磨方式可以改善道岔打磨后车体横加报警现象.

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基于OD分类的空铁联运换乘点选择研究

可钰,聂磊

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 136. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20190091

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针对不同类型的客流起讫点（Origin-Destination，OD），确定了空铁联运的换乘点.首先，根据OD两端节点的机场和高速铁路车站的建设情况，将客流OD分为三类，并阐述经济性、快速性和方便性对空铁联运换乘点选择的影响；然后，基于既有航空和高铁客流数据建立Logit模型，说明空铁联运服务特性指标的取值方法；最后，以京广高铁运输通道中1 000 km以上的OD作为研究对象，选择了最优的空铁联运换乘点.结果表明：石家庄凭借价格优势和便捷换乘，分别在三类OD中被选择作为换乘点的次数最多.分析结果对于提高我国空铁联运竞争优势、加强综合运输发展具有指导意义.

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基于人工蜂群算法的存储负载副本放置均衡算法

郭佳,马朝斌,苗萌萌,张绍博

北京交通大学学报. 2020, 44(3): 142. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20190133

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针对不同类型的客流起讫点（Origin-Destination，OD），确定了空铁联运的换乘点.首先，根据OD两端节点的机场和高速铁路车站的建设情况，将客流OD分为三类，并阐述经济性、快速性和方便性对空铁联运换乘点选择的影响；然后，基于既有航空和高铁客流数据建立Logit模型，说明空铁联运服务特性指标的取值方法；最后，以京广高铁运输通道中1 000 km以上的OD作为研究对象，选择了最优的空铁联运换乘点.结果表明：石家庄凭借价格优势和便捷换乘，分别在三类OD中被选择作为换乘点的次数最多.分析结果对于提高我国空铁联运竞争优势、加强综合运输发展具有指导意义.

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2020年, 第44卷, 第3期　刊出日期：2020-06-30

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