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時(shí)間：2022-10-22 15:03:05
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關(guān)鍵詞：水泥改良土；動力特性；高速鐵路；路基填料
Key words： cement improved soil；dynamic characteristics；high-speed railway；roadbed filler
中圖分類號：U213.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）19-0100-02
0 引言
鐵路路基基床而言，除了承受上部結(jié)構(gòu)的靜荷載外，還要受到列車東荷載的反復(fù)作用，因此，在高速鐵路路基基床底層改良土的設(shè)計(jì)中，不應(yīng)局限于傳統(tǒng)的準(zhǔn)靜態(tài)設(shè)計(jì)，只分析靜態(tài)指標(biāo)，還應(yīng)考慮其在列車動載荷作用下的動態(tài)特性。本論文研究了水泥改良土作為高速鐵路路基填料時(shí)，其在列車動荷載作用下的動態(tài)特性，探討了水泥改良土作為鐵路路基基床填料的可行性。
1 試驗(yàn)方案
1.1 試驗(yàn)設(shè)備和工作原理 本試驗(yàn)儀器為DDS-70型振動三軸儀，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括壓力室、激振設(shè)備和量測設(shè)備三個(gè)部分組成。
動三軸試驗(yàn)原理是將一定密度和含水率的試樣在固結(jié)穩(wěn)定后在不排水條件下作振動試驗(yàn)。設(shè)定某一等幅動應(yīng)力作用于試樣進(jìn)行持續(xù)振動，直到試樣的應(yīng)變值或孔壓值達(dá)到預(yù)定的破壞標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)終止。記錄試驗(yàn)中的動應(yīng)力、動應(yīng)變和孔壓值隨振動周次的變化過程線。采用多個(gè)試樣得到動應(yīng)力和破壞周數(shù)的關(guān)系曲線，即動強(qiáng)度曲線。
1.2 試驗(yàn)參數(shù)選擇 鐵路荷載是一種動荷載，我們在試驗(yàn)中用正弦波來模擬，加載的頻率與列車的長度、軸距及運(yùn)行速度有關(guān)，本次試驗(yàn)正弦波的頻率取5HZ，即按列車時(shí)速為160km/h考慮。
1.3 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)土樣取自洛湛鐵路永州至岑溪段，土樣深度為地表以下2～5m。土樣定名為粉砂，填料類型為C類。對土樣加入5%的水泥進(jìn)行改良。改良土的干密度為1.68g/cm3，含水量為17.6%，黏聚力151KPa，內(nèi)摩擦角35.5°。
1.4 試驗(yàn)方法
1.4.1 試樣的制備和養(yǎng)護(hù) 試樣按照《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》（TB10102-2010）制備，試樣直徑39.1mm，高度80mm，具體方法按照該規(guī)程第18.3.3條的規(guī)定進(jìn)行。
1.4.2 試驗(yàn)過程 試樣在儀器內(nèi)安裝固定后，先向壓力室內(nèi)施加一等向圍壓σ3，然后再在軸向施加靜壓力σ1，待試樣固結(jié)穩(wěn)定后，軸向施加等幅正弦動荷載±σd。本次試驗(yàn)加載的正弦波頻率為5HZ。本試驗(yàn)是在不排水條件下進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。
1.4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析 水泥土的動應(yīng)力（σd）-動應(yīng)變（εd）關(guān)系，見圖1。
如圖1所示，水泥混合土的動應(yīng)變隨動應(yīng)力的增大而增加，開始時(shí)，動應(yīng)變隨動應(yīng)力的增加，增大的幅度較大，隨著動應(yīng)力的增加，動應(yīng)變增加的幅度變小。隨圍壓的增加，臨界動應(yīng)力值的增加幅度較大，相應(yīng)的應(yīng)變值減小。初始變形以彈性變形為主，后塑性應(yīng)變逐漸累積，曲線斜率逐漸增大，動應(yīng)力愈大，同一圍壓下，動應(yīng)變也愈大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，σ3為50KPa時(shí)，臨界動應(yīng)力值約為140KPa；σ3為100KPa時(shí)，臨界動應(yīng)力值約為210KPa；σ3為150KPa時(shí)，臨界動應(yīng)力值為約400KPa。
2 結(jié)論
高速鐵路路基基床表層頂面動荷載幅值的大小為100KPa，根據(jù)國內(nèi)外既有鐵路的實(shí)測結(jié)果表明，基床底層頂面的動應(yīng)力幅值為50～85KPa。
從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，即使是在圍壓為50KPa的時(shí)候，水泥改良土土的臨界動應(yīng)力達(dá)到140KPa，可以滿足路基基床表層及路基基床底層及以下路堤填土的強(qiáng)度要求。而且本次試驗(yàn)采用的試件養(yǎng)護(hù)期為7d，水泥土后期強(qiáng)度增長緩慢，但增長量很大，所以臨界動強(qiáng)度還有提高的空間，約為30%～40%。所以對于摻入5%水泥的改良土，從動力學(xué)方面來說，完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。
參考文獻(xiàn)：
1 高速鐵路運(yùn)輸組織模式概況及論文主要內(nèi)容
我國高速鐵路朝著規(guī)模龐大、規(guī)劃科學(xué)、高效安全的方向建設(shè)發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)以“四縱四橫”為基本框架向“五縱五橫十聯(lián)”發(fā)展的目標(biāo)。但是在全國高速鐵路網(wǎng)形成的初期，鐵路依然面臨著運(yùn)能與運(yùn)量之間的突出矛盾，跨線列車混跑的現(xiàn)象依然不可避免，隨之就產(chǎn)生了新的運(yùn)輸組織模式：高速列車與中速列車共線混行的運(yùn)輸組織模式。
這種運(yùn)輸組織模式的直觀表現(xiàn)是：高速鐵路的本線列車運(yùn)行速度一般為300-350km/h，而同時(shí)在高速鐵路上跨線開行的中速列車只能達(dá)到200-250km/h的運(yùn)行速度。這種運(yùn)輸模式不僅為旅客提供多樣化的客運(yùn)服務(wù)，滿足不同出行需求的旅客選擇適合的客運(yùn)產(chǎn)品[1]，而且在我國已有的車輛技術(shù)和線路狀況能夠?qū)崿F(xiàn)這種運(yùn)輸模式的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)客流運(yùn)輸?shù)闹边_(dá)性，減少旅客換乘的問題，合理利用高速列車在開行量不大時(shí)的線路。
這種混合開行模式雖然能夠高效利用高鐵線路，但也會降低高鐵線路的設(shè)計(jì)通過能力?；诖?，為了合理、高效的實(shí)現(xiàn)不同時(shí)速的列車共線混行，就要深入研究混行運(yùn)輸對高速鐵路通過能力的影響程度，提出混行列車數(shù)的比例，為編制合理的列車開行方案提供理論依據(jù)。
2 影響高速鐵路通過能力的因素和計(jì)算方法
在通常情況下，線路設(shè)備狀態(tài)和高速列車的組織開行方式是影響高速鐵路通過能力的兩個(gè)主要因素。其中，影響前者的主要因素有線路對否平順、停站次數(shù)多少、牽引機(jī)車功率大小和閉塞方式等，而影響后者的主要因素是混行列車比例、開行列車間的相對速度差、列車間必須保持的運(yùn)行安全距離和列車運(yùn)行圖鋪畫方式等。
高速鐵路要實(shí)現(xiàn)混行，就會出現(xiàn)非平行運(yùn)行圖的現(xiàn)象?？紤]到上述多方面的影響因素，按照普通鐵路線路通過能力的計(jì)算方法，采取扣除系數(shù)法是比較合理有效的一種計(jì)算方法。此時(shí)高速鐵路扣除系數(shù)法就指當(dāng)需要運(yùn)行一列普通列車時(shí)，原有的高速列車通過對數(shù)必須進(jìn)行相應(yīng)的扣除來保證普通列車的運(yùn)行安全。
很顯然，當(dāng)高速鐵路運(yùn)行普通列車時(shí)，兩者之間的速度差必然會導(dǎo)致原有的高速鐵路運(yùn)行對數(shù)的扣除，同時(shí)還受到列車間不同的停站方式和停站時(shí)間的影響，導(dǎo)致原有的平行運(yùn)行圖也就相應(yīng)的變?yōu)榉瞧叫羞\(yùn)行圖，扣除系數(shù)也會隨之變化。
“高中混行”模式下，通過能力計(jì)算公式為[2]：N高中=N高+N中=（N全-N中？著中）+ N中，其中N高中為“高中混行”模式下，高速鐵路的通過能力，對或列；？著中為中速列車的平均扣除系數(shù)。
3 移動閉塞條件下的元胞自動機(jī)模型
文章為了減少對原有高速鐵路運(yùn)行對數(shù)的過大扣除，以及普速列車對高速鐵路線路的影響，將只考慮200-250km/h的中速列車對停站較少的高速列車的影響。同時(shí)不考慮不同線路區(qū)間內(nèi)的施工天窗和線路具體特性的影響，以及列車在經(jīng)過車站和道岔時(shí)的速度與區(qū)間運(yùn)行速度一致。
中圖分類號：U292 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374(2009)13-0164-02
高速鐵路經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，高速鐵路技術(shù)逐漸形成以法國、日本和德國3個(gè)原創(chuàng)國為代表，適合各自國情和發(fā)展?fàn)顩r的技術(shù)格局，成為各自獨(dú)立、各具特點(diǎn)的技術(shù)體系，其代表高速鐵路為TGV、新干線和TCE。為了適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，我國高速鐵路的建設(shè)問題也受到了高度的重視，特別是從近幾年以后，為提高列車運(yùn)行速度，鐵路采取了一系列措施，包括對機(jī)車的改造和更新、線路的改造提速、車輛的更新、調(diào)度指揮系統(tǒng)采取先進(jìn)的信息系統(tǒng)等等。但在既有線上不斷提高速度仍然是困難的。論文擬對高速鐵路引入鐵路樞紐的幾個(gè)關(guān)鍵問題，特別是高速鐵路客運(yùn)站選擇、高速鐵路引入樞紐后的客運(yùn)站分工等問題進(jìn)行研究，是對高速鐵路規(guī)劃理論的有益探索，可有效的彌補(bǔ)我國高速鐵路規(guī)劃理論的不足。
一、客運(yùn)專線引入后樞紐內(nèi)客棧分工研究
客運(yùn)專線引入樞紐后，樞紐內(nèi)原有車站的功能定位發(fā)生較大的變化，樞紐內(nèi)運(yùn)輸組織變得愈加復(fù)雜。為了優(yōu)化樞紐內(nèi)運(yùn)輸組織，充分發(fā)揮各車站設(shè)備的功能，實(shí)現(xiàn)樞紐整體效益的最大，在滿足需求的基礎(chǔ)上，應(yīng)對客運(yùn)專線引入的樞紐內(nèi)的車站進(jìn)行合理分工。
(一)樞紐內(nèi)客流分類
樞紐內(nèi)客流按不同的標(biāo)準(zhǔn)可有不同的分類，從運(yùn)輸組織的角度，本文對樞紐內(nèi)客流按以下種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類：
1 按運(yùn)距分類，可分為長途客流、中途客流和短途客流。
2 按樞紐的銜接方向分類，根據(jù)樞紐各相關(guān)的銜接方向進(jìn)行分類，有幾個(gè)銜接方向分為幾類。
3 按旅行速度分類，根據(jù)旅行速度快慢對旅客進(jìn)行分類。通常按列車類別分類，可分為快車客流、慢車客流和高速客流。其中快車客流為乘坐快速列車的旅客流慢車客流為乘坐普通慢車的旅客流高速客流為乘坐高速動車組的旅客流。
4 按旅客是否中轉(zhuǎn)分類：按旅客在樞紐內(nèi)是否中轉(zhuǎn)可分為高速本線直通客流、高速本線中轉(zhuǎn)客流、高速中轉(zhuǎn)既有線客流、既有線本線直通客流、既有線本線中轉(zhuǎn)客流、既有線中轉(zhuǎn)高速客流。
(二)客運(yùn)站分工模式
可以看出，樞紐內(nèi)客流類別較多，各類客流相互之間交叉、干擾，增加了樞紐內(nèi)各車站運(yùn)輸組織的復(fù)雜性。為了減少各客流之間相互交叉對運(yùn)輸組織的影響，方便旅客出行，優(yōu)化樞紐客流組織。對樞紐內(nèi)各車站可按客流類別進(jìn)行分工。參照樞紐內(nèi)客流類別，樞紐內(nèi)車站分工模式有以下幾種：
1 按旅客運(yùn)距分工：高速客運(yùn)站承擔(dān)中長途旅客運(yùn)輸，其他客站按客流和客運(yùn)設(shè)備情況承擔(dān)短途旅客運(yùn)輸。
2 按銜接方向分工：高速客站承擔(dān)動車組及主要引入方向的既有線旅客列車樞紐內(nèi)其他各站按引入方向進(jìn)行分工。
3 按旅行速度分工：高速站主要承擔(dān)高速旅客列車動車組和部分快車客流樞紐內(nèi)其他客站按設(shè)備及客流情況承擔(dān)快車客流和慢車客流。
4 綜合分工：綜合上述種分工模式，對樞紐內(nèi)客站分工。通常高速客運(yùn)站承擔(dān)中長途動車組和主要銜接方向的上線快車，其他各站按銜接方向承擔(dān)相應(yīng)的各類車流。上述種分工模式，從站內(nèi)客流、列流的疏解和運(yùn)輸組織工作難度來說，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，但綜合分工模式較其他種分工模式更加實(shí)用，建議對樞紐內(nèi)客站進(jìn)行分工盡量采用綜合分工模式。同時(shí)注意，無論采用何種分工模式，均應(yīng)充分考慮樞紐內(nèi)各類換乘客流。也就是說，進(jìn)行樞紐內(nèi)客流分工的時(shí)候，應(yīng)在充分調(diào)查換乘客流量的基礎(chǔ)上，通過分析換乘客流對樞紐運(yùn)輸組織及高速站布局影響的大小，確定最終的客站分工方案。
二、高速鐵路客運(yùn)站選址分析
高速鐵路客運(yùn)站選址影響因素眾多，既包括新建客運(yùn)站與既有客站間的比較選擇，也包括既有站之間的比較，定性和定量的因素繁多。傳統(tǒng)客站選址方法多從費(fèi)用等定量因素出發(fā)，對定性因素分析較少，而定性因素，如站址與城市規(guī)劃的協(xié)調(diào)性、鐵路樞紐內(nèi)部車站間的分工合理性等對于站址影響很大，通常直接決定高速鐵路的引入車站。一般來說，在資料齊備的情況下，高速鐵路選址或引入方案的好壞主要取決于兩方面?zhèn)溥x方案的好壞及比選方法。
高速鐵路客運(yùn)站選址是一個(gè)系統(tǒng)性的多目標(biāo)問題，其選址受多種因素影響，關(guān)系錯綜復(fù)雜。其中主要的影響因素為以下幾種：
1 城市總體規(guī)劃，雖然高速鐵路的修建能夠?yàn)槁每统鲂刑峁┓奖?，促進(jìn)城市的逐步發(fā)展壯大和繁榮。但高速鐵路又會對城市進(jìn)行分割，特別是環(huán)線更是對城市分割較大，限制城市的發(fā)展。
2 鐵路樞紐總體規(guī)劃，高速鐵路所要引入的既有樞紐格局大部分已確定，也都做過總體規(guī)劃。一般高速鐵路引入不會對樞紐格局產(chǎn)生較大影響，但一些既有設(shè)施的功能作用會發(fā)生一些變化，尤其對客運(yùn)系統(tǒng)會有一定影響。
3 旅客吸引強(qiáng)度，高速鐵路建設(shè)目的是方便旅客出行，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支撐條件。在規(guī)劃和建設(shè)客運(yùn)站時(shí)，一切均以交通需求為基本出行點(diǎn)。
4 運(yùn)營管理，運(yùn)營管理對高速鐵路客站選址體現(xiàn)在引入既有客站還是新建客站。
5 相關(guān)配套工程相關(guān)考慮。
6 與環(huán)境的協(xié)調(diào)能力，因鐵路會對城市發(fā)展造成一定的分割，限制城市發(fā)展。
三、高速鐵路客運(yùn)站與各交通方式的協(xié)調(diào)布局討論
高速鐵路客運(yùn)站作為鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，有大量的旅客由此通過。在旅客出行過程中，關(guān)注的是從出發(fā)地至目的地的全過程，所以，從外部交通系統(tǒng)進(jìn)行人鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)或鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)部之間的換乘都應(yīng)該線路順暢。也就是說，高速鐵路客運(yùn)站同時(shí)綜合交通系統(tǒng)的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，其布局應(yīng)盡可能地實(shí)現(xiàn)高速鐵路與城市交通及其他各運(yùn)輸方式的協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸方式間旅客的直接換乘或無縫換乘。
(一)與城市交通發(fā)展布局考慮
由于旅客在出行的過程中攜帶大量的行李，且關(guān)注的是總出行時(shí)間和總出行費(fèi)用。因此，高速鐵路客運(yùn)站設(shè)計(jì)的時(shí)候必須重視與城市內(nèi)外部交通的有效銜接和換乘效率，地鐵、公交、出租車、社會車輛以及公路班線盡可能靠近車站，盡量實(shí)現(xiàn)鐵路與城市公交、地鐵或輕軌的直接換乘或零距離換乘，高速鐵路與公路班車、出租車、社會車輛等的便捷換乘。為實(shí)現(xiàn)高速鐵路客流與各交通方式的快速換乘，并減少各交通方式間的交叉干擾，可采用立體布局方式，在地下、地面及高架三個(gè)層面，并設(shè)置多個(gè)出入口，使客流呈現(xiàn)空間立體分布的局面，達(dá)到充分利用各交通方式和空間迅速集散旅客，提高旅行換乘效率和站舍使用效率的目的。
(二)與鐵路內(nèi)部換成考慮
由于旅客出行時(shí)采用一票制，高速鐵路內(nèi)部系統(tǒng)換乘程序?yàn)檎九_一簽證處一候車廳一站臺。由于換乘旅客攜帶有行李，應(yīng)盡量減少旅客的行走距離，因此，應(yīng)盡量使簽證處與候車室和站臺距離最近，并盡量保持在站房內(nèi)。站臺與簽證處有通道或自動扶梯直接銜接，旅客下車后由站臺直接進(jìn)入簽證處。高速鐵路客運(yùn)與既有線客運(yùn)的換乘方面，可以考慮高速客運(yùn)站房與既有線站房有兩種布局形式，即：高速鐵路引入既有站，既有線客運(yùn)站房與高速鐵路共用。此種形式與高速鐵路系統(tǒng)內(nèi)部換乘機(jī)制相同，其協(xié)調(diào)布局方式也相同；高速鐵路引入既有站，既有線客運(yùn)站房與高速鐵路站房相鄰。此種情況下，可在既有客運(yùn)房、站臺與高速鐵路站房、站臺間設(shè)置快速自由通道。
四、結(jié)語
本文結(jié)合我國實(shí)際，從綜合運(yùn)輸?shù)慕嵌?，重點(diǎn)研究了客運(yùn)專線引入后鐵路樞紐內(nèi)客運(yùn)車站的分工、高速鐵路客運(yùn)站的選址及高速鐵路與各交通方式的協(xié)調(diào)發(fā)展模式等問題，以期對于我國高速鐵路規(guī)劃理論的有益探索具有一定積極作用。
由于當(dāng)前國內(nèi)外盛行的隧道圍巖分級，大多僅適用于長度及埋深較小或勘探工程量很多、或開挖有導(dǎo)洞等條件的圍巖分級。我國多年的勘探設(shè)計(jì)資料表明，在勘察階段，其工程量是比較少的，特別是深埋長大隧道，即或有較多的勘探工程量，但與埋深和長度相比較，其控制程度遠(yuǎn)不如一般的地下洞室，仍是很有限的。在此情況下，如何做好深埋長大隧道的圍巖分級、評價(jià)是相當(dāng)關(guān)鍵的。為此，必須對隧道全線工程地質(zhì)條件做全面、深入的了解，進(jìn)而尋求一些新的方法去獲得巖石的RQD值、結(jié)構(gòu)面狀態(tài)、巖體完整性等資料。
另外，高速鐵路隧道與其他隧道相比有各自的特點(diǎn)。水電隧洞雖然規(guī)模大，但勘探工作十分詳細(xì)，而且其位置本身就是選地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性相對優(yōu)良的地區(qū)。鐵路因?yàn)檎咕€的需要則有時(shí)不得不穿越地質(zhì)條件很差的地段。所以，在施工過程中因圍巖級別的諸多問題（如設(shè)計(jì)中確定圍巖級別與實(shí)際圍巖級別的差異、按照規(guī)范確定的圍巖級別進(jìn)行支護(hù)仍然滿足不了要求等）而往往延誤工期，提高工程造價(jià)甚至發(fā)生工程事故。作者參與了正在建設(shè)的云桂高鐵（昆明到南寧高速鐵路）的施工，在施工中最為棘手的問題就是前期勘察設(shè)計(jì)階段對隧道地質(zhì)情況了解不全面，導(dǎo)致工程進(jìn)度困難、造價(jià)調(diào)整、事故頻發(fā)、高頻率的設(shè)計(jì)變更等諸多問題。
因此，根據(jù)高速鐵路隧道的特點(diǎn)盡快建立有效的圍巖分級方法已成為廣大高鐵建設(shè)者的強(qiáng)烈愿望，也成為高鐵工程地質(zhì)研究急需解決的課題。我認(rèn)為，所謂有效的圍巖分級就是技術(shù)上可行，能充分利用勘察設(shè)計(jì)、施工階段的工作信息，逐步由粗到細(xì)的一種分級，并能立即用于指導(dǎo)施工的分級。本論文就是沿著上述思路開展研究工作的。
1 基于TSP探測成果的圍巖分級
根據(jù)設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘察工作成果可以對隧道的圍巖進(jìn)行分級，這一分級結(jié)果對于指導(dǎo)設(shè)計(jì)和招標(biāo)、投標(biāo)均能起到一定的作用。但是，由于勘察工作的現(xiàn)場調(diào)查是在地表進(jìn)行的，對隧道的圍巖分級帶有很大的推測性；鉆探雖然深達(dá)隧道位置，但鉆孔數(shù)量有限；物探雖然也是進(jìn)行深部探測，但難以對圍巖的頻繁變化做出較為準(zhǔn)確的探測；這種分級的準(zhǔn)確性和精度都難以保證，而地質(zhì)條件本身的復(fù)雜性又使其更為困難。所以，更靠近隧道的、更為準(zhǔn)確的分級就成為隧道設(shè)計(jì)、施工人員的迫切需要。
TSP和其它反射地震波方法一樣，采用了回聲測量原理。根據(jù)對TSP探測資料的解釋，每次可得到掌子面前方150m左右的范圍內(nèi)圍巖的地質(zhì)狀況，并由巖性變化、巖體中富水性強(qiáng)弱程度和換算出的圍巖力學(xué)，參數(shù)按照《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行圍巖分級。根據(jù)TSP探測結(jié)果所得的圍巖分級結(jié)果這與勘察階段的圍巖分級結(jié)果基本一致。但是，根據(jù)TSP探測的圍巖分級與勘察階段的圍巖分級相比，又有一定的差別，表現(xiàn)在各類圍巖的距離較短，顯然更為精確，將其直接應(yīng)用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工更為可靠。另外，同一級圍巖中包括了不同的軟硬程度的巖石，或者巖性類似，但富水情況不同，這顯然更為接近圍巖實(shí)際，使設(shè)計(jì)和施工人員有了更為可靠的依據(jù)，也為施工過程中的變更設(shè)計(jì)提供了極有價(jià)值的資料。
2 基于超期水平鉆孔的圍巖分級
利用超前鉆孔確定掌子面前方圍巖級別主要是依據(jù)鉆速的快慢機(jī)鉆孔中回水的顏色來判斷前方掌子面圍巖的巖性、構(gòu)造及巖石的破碎程度，進(jìn)而判斷圍巖級別。其工作程序是，首先對掌子面圍巖特征進(jìn)行描述，作掌子面地質(zhì)素描圖，然后進(jìn)行鉆探，在鉆進(jìn)過程中記錄鉆進(jìn)速度、回水的顏色、從鉆孔沖出的巖石顆粒大小等，最后對這些資料進(jìn)行整理分析，確定圍巖級別。在被鉆的圍巖開挖過程中對圍巖進(jìn)行詳細(xì)描述，并作開挖面地質(zhì)素描圖，一方面為了驗(yàn)證分級結(jié)果，另一方面，為后續(xù)的圍巖分級積累經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然，由于目前還沒有根據(jù)鉆進(jìn)資料進(jìn)行圍巖分級的定量指標(biāo)體系，所以，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，這種分級應(yīng)該是在一個(gè)隧道掘進(jìn)過程中，特別是在掘進(jìn)初期就不斷總結(jié)完善十分重要。實(shí)踐證明，在掘進(jìn)到幾十米后即可通過信息反饋總結(jié)出一些規(guī)律。
從云南山區(qū)多座隧道的圍巖分級實(shí)例發(fā)現(xiàn)，不同級別的圍巖在鉆進(jìn)過程中表現(xiàn)出不同的特征，這些特征就是區(qū)分圍巖級別的依據(jù)。通過觀察總結(jié)，對于鉆進(jìn)工程中的現(xiàn)象得出如下認(rèn)識：
（1）鉆進(jìn)正常表明圍巖節(jié)理少，巖體完整；卡鉆表明圍巖破碎，往往是幾組節(jié)理交匯的反映，而且顯示節(jié)理較為密集；吃鉆表明是從堅(jiān)硬巖層突然進(jìn)入軟弱巖層，而且軟弱巖層一般出露寬度大于20cm。
（2）鉆進(jìn)過程中流出的液體顏色是巖性的反映。
（3）從鉆孔中沖出的巖粉粗表明巖石軟弱或破碎，巖粉細(xì)表明巖石堅(jiān)硬或完整。
（4）從鉆孔中流出的水流量越大，表明巖體中裂隙越發(fā)育。
（5）鉆進(jìn)速度快表明巖石軟弱，鉆進(jìn)速度慢表明巖石堅(jiān)硬，但對因裂隙發(fā)育而出現(xiàn)的卡鉆現(xiàn)象或巖石軟弱出現(xiàn)吃鉆現(xiàn)象的情況需區(qū)別分析。鉆速忽快忽慢表明圍巖變化頻繁。由于對于指導(dǎo)施工來說圍巖級別不宜變化頻繁，特別是不宜在1～2m左右變化，所以，根據(jù)鉆速變化進(jìn)行圍巖分級時(shí)必須結(jié)合其他現(xiàn)象綜合考慮。
3 基于監(jiān)控量測資料的圍巖分級
雖然已經(jīng)有不少的研究者已經(jīng)提到應(yīng)用監(jiān)控量測資料進(jìn)行判斷圍巖性質(zhì)，進(jìn)而確定下一工序的支護(hù)參數(shù)，但截至目前還沒有一個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)，甚至用哪些指標(biāo)來判斷也沒有形成統(tǒng)一的認(rèn)識。而應(yīng)用監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進(jìn)行圍巖分級則一方面開展的較少，另一方面研究程度更低。
總所周知，圍巖級別不同，隧道開挖后圍巖的松動范圍大小不同，圍巖應(yīng)力調(diào)整時(shí)間的長短不同，圍巖施加在襯砌上的荷載（特別是施加在初期支護(hù)上的荷載）大小也不同。所以，根據(jù)以上認(rèn)識，通過對圍巖與初期支護(hù)直接的接觸壓力的分析，我們提出以圍巖與初期支護(hù)直接的接觸壓力趨于穩(wěn)定的時(shí)間（d）、圍巖與初期支護(hù)直接的接觸壓力變化速率（MPa/d）（監(jiān)控量測數(shù)據(jù)穩(wěn)定之前）兩個(gè)指標(biāo)作為圍巖分級的依據(jù)。
綜上所述，高速鐵路隧道圍巖分級雖然已經(jīng)進(jìn)行了很多的研究工作，然而，研究工作是沒有止境的，有些問題，限于資料不足，加之作者才學(xué)疏淺，目前尚無力進(jìn)行研究，即使本論文討論的問題，也難免有不盡人意之處，因此，作者懇切希望得到師友們的批評指正。
近年來，伴隨著國家綜合國力的全面提升，我國高速鐵路建設(shè)取得歷史性跨越，進(jìn)入全面建設(shè)時(shí)期。無砟軌道作為一種穩(wěn)定性高、軌道剛度均勻、具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)耐久性、容易維護(hù)、可降低橋梁二期恒載、減少隧道凈空開挖、綜合效益高的軌道結(jié)構(gòu)形式，因此，對無砟軌道施工技術(shù)進(jìn)行研究是很有必要的。
2. 無砟軌道施工技術(shù)難點(diǎn)
與普通鐵路有砟軌道相比，高速鐵路無砟軌道系統(tǒng)的施工工藝更為復(fù)雜，技術(shù)含量更高，其難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面：
（1）軌道基礎(chǔ)地基沉降變形規(guī)律難以控制。無砟軌道整體形態(tài)是通過扣件系統(tǒng)進(jìn)行維持，因此，必須采取技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的處理措施保證軌道地基的穩(wěn)定性。
（2）精密測量技術(shù)。傳統(tǒng)的測量技術(shù)已經(jīng)無法滿足高速鐵路無砟軌道系統(tǒng)的施工建設(shè)需求，需要采用高精度的現(xiàn)代工程測量方法來保證保證無柞軌道線路平順性。
（3）軌道平順度控制。高速鐵路與普通有砟鐵路的最顯著區(qū)別是需要一次性建成可靠、穩(wěn)固的軌道基礎(chǔ)工程和高平順性的軌道結(jié)構(gòu)。軌道的高平順性是實(shí)現(xiàn)列車高速運(yùn)行的最基本條件。
（4）無砟道岔施工。道岔區(qū)無砟軌道施工應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)程進(jìn)行，在保證無砟軌道的道岔間無縫的同時(shí)還要注意與不同區(qū)間、不同標(biāo)段間無縫線路施工相互協(xié)調(diào)。
3. 無砟軌道施工關(guān)鍵技術(shù)
3.1 無砟軌道測量
無砟軌道施工階段測量主要包括三個(gè)內(nèi)容：線下施工測量、無砟軌道鋪設(shè)測量以及竣工測量。線下施工階段測量主要工作是控制網(wǎng)的復(fù)測和控制網(wǎng)加密；對于無砟軌道鋪設(shè)階段測量，關(guān)鍵工作就是CPⅢ控制網(wǎng)的布設(shè)，平面測量要求滿足五等導(dǎo)線精度，線路起閉于CPⅠ或CPⅡ控制點(diǎn)。導(dǎo)線長度不超過2km，點(diǎn)間距150～200m之間，距線路中線3～4m，需要再線下施工完成后無砟軌道鋪設(shè)前進(jìn)行施測，控制點(diǎn)需要用鋼筋混凝土包樁，以保證其精度不受環(huán)境影響。高程測量采用起閉于二等水準(zhǔn)點(diǎn)的精密水準(zhǔn)測量施測，水準(zhǔn)線路不超過2km?？⒐るA段測量主要是維護(hù)基樁測量和軌道幾何形狀測量。
3.2 水硬性混凝土支承層鋪設(shè)
水硬性混凝土應(yīng)按設(shè)計(jì)方案配比，集中拌合，用運(yùn)輸車運(yùn)輸、傾倒。攤鋪時(shí)沿測定位樁拉線，控制攤鋪機(jī)走行方向；注意控制并調(diào)整攤鋪機(jī)的碾壓力、集料投料速度等工藝參數(shù)；同時(shí)及時(shí)拉線檢查支承層的頂面高程。在支承層水硬性混凝土攤鋪完畢12小時(shí)內(nèi)，用鋸縫機(jī)在支承層表面鋸切間距5m深度l0cm的伸縮縫；同時(shí)修整支承層邊緣輪廓尺寸。最后在支撐層上覆蓋保濕棉墊，在保證混凝土上表面濕潤，且不受陽光直射和風(fēng)吹的前提下覆蓋養(yǎng)生3天。
3.3 軌道安裝定位
軌道安裝定位的主要工序依次分別為首先鋪設(shè)軌枕、安裝工具軌然后進(jìn)行軌道調(diào)整定位再進(jìn)行軌道電路參數(shù)檢查最后軌道精確調(diào)整和固定。施工時(shí)，一般100m為一個(gè)施工單元組織施工。
3.3.1 鋪設(shè)軌枕、安裝工具軌
軌枕鋪設(shè)使用散枕機(jī)施工。散枕機(jī)通過挖掘機(jī)特殊改裝而成，挖掘機(jī)上安裝專用液壓軌枕夾鉗，進(jìn)行軌枕的吊裝、并按照正確的軌枕問距直接將軌枕擺放到位。
3.3.2 軌道調(diào)整定位
軌道調(diào)整定位施工采用專用支撐架、雙向調(diào)整軸架完成，支撐架間隔2.5m設(shè)置，雙向調(diào)整軸架每隔3根軌枕對稱設(shè)置，雙向調(diào)整軸架基座預(yù)先安裝在鋼軌底面。
支撐架內(nèi)安裝宅鋼軌夾鉗和豎直調(diào)整裝置。首先使用水準(zhǔn)儀測量軌道面高程，起落豎直調(diào)整裝置，使軌頂標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)值。允許誤差為±10mm；用扳手上緊雙向調(diào)整軸架的豎直螺栓。螺栓端頭與墊板頂死、受力。
在每一組雙向調(diào)整軸架基座間安裝傳力桿后，用扳手旋轉(zhuǎn)傳力桿，逐點(diǎn)調(diào)整軌道至設(shè)計(jì)中線位置．容許偏差為±5mm，并用全站儀精確測量復(fù)核。軌道調(diào)整定位合格后，在細(xì)調(diào)定位支座的預(yù)埋位置鉆孔，安裝定位支座。
3.3.3 軌道精確調(diào)整和固定
軌道精確調(diào)整在道床板混凝土澆筑前l(fā).5～2小時(shí)前進(jìn)行。按照細(xì)調(diào)定位支座位置劃分檢測斷面，使用軌檢小車和全站儀逐一檢測每一個(gè)檢測斷面線路的水平、高低、軌向等幾何形位和中線位置。根據(jù)軌檢小車輸出的檢測數(shù)據(jù)確定檢測斷面處軌道精確調(diào)整的量值。
用扳手微動調(diào)整雙向調(diào)整軸架的豎直螺栓絲桿，調(diào)整線路的幾何行位，直至滿足設(shè)計(jì)要求。在細(xì)調(diào)定位支座上安裝螺旋調(diào)整器，旋轉(zhuǎn)調(diào)整手柄，使調(diào)整刻度達(dá)到調(diào)整量值．確認(rèn)軌道中線位置調(diào)整到位。將“U”形卡板插入細(xì)調(diào)定位支座內(nèi)卡緊，然后將卡板與軌枕的鋼筋桁架焊牢，完成軌道固定。
3.4 道床板混凝土澆筑
混凝土入模后，立即插入振動棒振搗。對軌枕底部位置混凝土要加強(qiáng)振搗，確?；炷恋拿軐?shí)性；搗固時(shí)防止振動棒觸碰雙向調(diào)整軸架的豎直螺栓和其它固定裝置。道床板混凝土表面用平板式振動器振平并以人工抹平，確保道床板的頂面高程、平整度和排水坡度符合設(shè)訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)。同一配比每班次應(yīng)制作5組試件。
道床板餛凝土澆筑2～5小時(shí)后，松開雙向調(diào)整軸架的豎直螺栓和其它固定裝置?；炷凉嘧⑼瓿珊髴?yīng)立即進(jìn)行表面覆蓋?；炷两K凝后噴灑養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)14天左右，防止其表面產(chǎn)生裂紋。雙向調(diào)整軸架的豎直螺栓取出后，遺留的螺栓孔應(yīng)采用高標(biāo)號的砂漿封堵。
4. 結(jié)語
我國高速鐵路已進(jìn)行了多年的技術(shù)準(zhǔn)備，研究和攻克了不少重大難題，但無砟軌道施工技術(shù)對于我國鐵路建設(shè)來說仍然是一個(gè)既復(fù)雜又新穎的課題，在建設(shè)中仍有許多問題值得研討。本論文主要分析了高速鐵路無砟軌道施工的技術(shù)難點(diǎn)和施工中的關(guān)鍵技術(shù)，期望能對高速鐵路無砟軌道施工提供有益的參考。
參考文獻(xiàn)
[1] 何華武. 無砟軌道技術(shù)[M]. 北京：中國鐵道出版社，2005.
從目前我國的高速鐵路的開通情況來看，一部分的線路雷擊事故還是較為頻繁的，雷害導(dǎo)致的跳閘也是其中的一個(gè)重要因素。隨著我國鐵道運(yùn)營里程的快速發(fā)展，重載以及高速鐵路的迅猛發(fā)展，從而減少因接觸網(wǎng)發(fā)生雷擊故障而造成的事故發(fā)生，它具有重要的理論意義與工程應(yīng)用價(jià)值。我們可以利用電氣化的幾何模型來分析回流線對于接觸網(wǎng)雷擊的屏蔽效果，并通過仿真軟件分析雷擊回流線的時(shí)候接觸網(wǎng)上所感應(yīng)的電壓。并深入研究高速鐵路 AT 供電的方式以及接觸網(wǎng)避雷線的保護(hù)情況，從而推導(dǎo)出高架橋單線與復(fù)線鐵路的避雷線設(shè)計(jì)高度。
一、國內(nèi)外高速鐵路接觸網(wǎng)防雷的現(xiàn)狀
隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，應(yīng)考慮牽引高鐵線路的結(jié)構(gòu)等級與所經(jīng)過的地區(qū)的雷電災(zāi)害頻率，所經(jīng)過的土壤所含電阻率與地形地貌等自然條件的情況，共同來設(shè)計(jì)牽引系統(tǒng)所進(jìn)行的防雷設(shè)計(jì)。歐洲率先就擁有高速鐵路的國家之一，它對雷擊的接觸網(wǎng)造成了牽引性的供電系統(tǒng)災(zāi)害有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)是一年時(shí)間之內(nèi) 100千米牽引網(wǎng)將會遭受雷擊的次數(shù)來做為評定的標(biāo)準(zhǔn)，只是采用牽引變電的配帶綜合性自動重合閘與避雷器來限制雷電電壓過高，避雷器不能夠減少因雷電的侵入而減少損害接觸網(wǎng)的次數(shù)，只能夠?qū)佑|網(wǎng)的過電壓起到有效的保護(hù)作用。無論是對于歐洲的氣候條件還是經(jīng)濟(jì)等方面的因素考慮高鐵的接觸網(wǎng)進(jìn)行有效的避雷也是十分重要的。
二、國內(nèi)接觸網(wǎng)防雷接地設(shè)計(jì)的概況
我國鐵道接觸網(wǎng)的防雷設(shè)計(jì)主要是依據(jù)《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》、《鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》與《鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術(shù)暫行規(guī)定》來進(jìn)行規(guī)定的。根據(jù)雷電日的數(shù)量來分為4個(gè)等級管理區(qū)域：年平均雷電日在20d及以下地區(qū)為少雷區(qū)，年平均雷電日在20d以上、40d及以下地區(qū)為多雷區(qū)，年平均雷電日在40d以上、60d及以下地區(qū)為高雷區(qū)，年平均雷電日在60d以上地區(qū)為強(qiáng)雷區(qū)?！陡咚勹F路設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定重污染或是重雷區(qū)以及高路基、隧道口等重要的地段接觸網(wǎng)應(yīng)該增設(shè)氧化鋅避雷器。接觸網(wǎng)中的防雷設(shè)備主要是指接觸網(wǎng)上所安裝的避雷器，為了減少對綜合接地系統(tǒng)上其它電氣設(shè)備的影響。
三、高速鐵路接觸網(wǎng)防雷的措施
（一）接觸網(wǎng)安裝形式
現(xiàn)有高速鐵路一般是采用AT供電方式，AF線與PW線安裝位置，此時(shí)的PW線安裝位置在AF線下方。采用電氣應(yīng)為：幾何模型與先導(dǎo)發(fā)展模型的應(yīng)計(jì)算該安裝形式下的接觸網(wǎng)線路來直接減少落雷的閃絡(luò)概率，將它調(diào)試為自然雷中的90%為負(fù)極性。雷擊閃絡(luò)的次數(shù)和線路的暴露寬度 D（ I）以及地閃密度是息息相關(guān)的。再乘以地閃密度即可以求出線路的年雷擊閃絡(luò)次數(shù)。PW線位置提高后還可對AF線與T線產(chǎn)生屏蔽，AF 線與T線直接落雷的次數(shù)將會大大的降低，但PW線落雷的雷電流幅值較高的時(shí)侯還是會造成AF線與 T線絕緣子的反擊閃絡(luò)，另外AF線與T線絕緣子仍存在雷電感應(yīng)閃絡(luò)的可能。
（二）合成絕緣子的采用
雷電所造成的接觸網(wǎng)重合閘失敗，將會導(dǎo)致供電的停止，其最根本的原因就是絕緣子受到了工頻續(xù)流電弧燒蝕后的炸裂、破損，線路絕緣不能自行進(jìn)行恢復(fù)，重合閘就會失敗。如上所述，為了防止絕緣子的燒蝕損壞，一定要防止線路閃絡(luò)與工頻電弧建立。目前，我國輸配電線路中所采用的絕緣子有瓷絕緣子、玻璃絕緣子與合成硅橡膠絕緣子，線路所具備的重合閘條件，而非瓷絕緣子燒蝕后的傘群已是完全脫落的。合成絕緣子在工頻電化燒蝕之后，硅橡膠材料的成分將會發(fā)生變化，材料中遇熱的易分解成分完全揮發(fā)，合成的絕緣子對提高線路 重合閘成功概率有一定的優(yōu)勢，并不能夠完全解決線路的防雷問題，建議作為其它主要防護(hù)手段的輔助手段規(guī)避。
（三）接觸網(wǎng)防雷接地
《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：對于國家級的會堂、大型展覽與博覽建筑物、國家級檔案館的重要給水水泵是特別重要的建筑物，應(yīng)該劃為第二類的防雷建筑物。對第二類的防雷建筑物的外部防雷裝置應(yīng)接地設(shè)置，相應(yīng)同時(shí)設(shè)定方閃電感應(yīng)、內(nèi)部防雷、電氣與電子系統(tǒng)等接地共用裝置建設(shè)，雷擊時(shí)都會成為雷電流的引下線路。當(dāng)采用綜合性的接地系統(tǒng)時(shí)，綜合性接地系統(tǒng)的接地電阻不能夠大于1歐姆，在綜合性接地施工的過程中要及時(shí)施工完成，還應(yīng)實(shí)測接地的電阻，如果達(dá)不到建網(wǎng)的要求，應(yīng)該采取可靠有效的降阻措施。
四、結(jié)論
鑒于高鐵的雷電防護(hù)問題它從原理上是無論采用何種措施，都只能夠減少雷電所引起的故障概率或是跳閘概率，AF線懸掛的采用合成絕緣子，應(yīng)認(rèn)真做好接觸網(wǎng)的防雷接地措施。我國目前的規(guī)范都只有相關(guān)的措施要求，但是沒有接觸網(wǎng)系統(tǒng)的耐雷水平與跳閘率或是故障率等具體的規(guī)避標(biāo)準(zhǔn)，防雷設(shè)計(jì)的深度不容易把握?？偠灾ㄗh完善我國高鐵的接觸網(wǎng)系統(tǒng)的耐雷水平、跳閘率或是故障率等具體指標(biāo)，應(yīng)積極設(shè)定科學(xué)合理的規(guī)避方針，鐵路綜合性接地系統(tǒng)便是極好的雷電引下接地裝置，應(yīng)該充分利用。
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1 國內(nèi)外鐵路客車及其空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展
中國鐵路擁有十分輝煌的過去。然而，隨著中國航空業(yè)的重組和大量高速公路的修建，航空運(yùn)輸和長途公路運(yùn)輸開始興起，到1996年，中國的公路客運(yùn)量甚至超過了鐵路客運(yùn)量。從1997年開始，中國鐵路開始進(jìn)行全國性的鐵路提速。此后中國鐵路經(jīng)過了幾次提速，到2003年客車最高運(yùn)行時(shí)速已經(jīng)達(dá)到了200公里以上。[1]
在國外，高速鐵路客車發(fā)展非常迅猛。例如，法國的高速鐵路技術(shù)是一種比較成熟的技術(shù)，高速鐵路（TGV）(Train a Grande Vitesse 法文超高速列車之意)已達(dá)到每小時(shí)513公里的實(shí)驗(yàn)速度。而日本也正在開發(fā)"21世紀(jì)之星"高速列車，這種列車除時(shí)速達(dá)350公里的超高速外，在性能上較以往有大幅度的提高，還具有乘坐舒適和車內(nèi)安靜的特點(diǎn)[2]。德國將磁懸浮列車作為未來的新型交通工具，幾年內(nèi)這種列車最高時(shí)速將達(dá)到400公里。
國內(nèi)外高速鐵路客車的發(fā)展告訴我們，鐵路即將進(jìn)入一個(gè)高速時(shí)代。為適應(yīng)鐵路高速化的要求，必須對現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)或提出新的空調(diào)理念。
2 鐵路高速化對客車空調(diào)裝置提出的挑戰(zhàn)
與普通空調(diào)客車相比，高速空調(diào)客車無論是速度還是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)都有較大區(qū)別，因此只有針對高速客車的實(shí)際情況設(shè)計(jì)研制適宜的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，才能保證客車內(nèi)達(dá)到所要求的空氣參數(shù)和空氣品質(zhì)，為旅客提供舒適的旅行環(huán)境。
針對高速客車的運(yùn)行特點(diǎn)對其空調(diào)系統(tǒng)提出了如下要求：
1）空調(diào)設(shè)備的安裝位置要求降低
高速客車由于其速度快（一般都在200km/h以上），為了保證行車的安全并且為了提高運(yùn)行的平穩(wěn)性，其輔助設(shè)備（包括空調(diào)系統(tǒng)）及車體重心位置必須降低，以利于整車重心的降低。
2）空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)部件要求少
高速客車由于其停站間隔長，同時(shí)維護(hù)正常運(yùn)營的人員少，因此必須保證其空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，這就要求高速客車空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)部件盡可能減少，以降低事故率，易于維護(hù)管理。
3）空調(diào)裝置的安裝空間要求小
高速客車由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)（車體一般采用流線型優(yōu)化設(shè)計(jì)），給其空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)備預(yù)留的安裝空間較小，因此，只有針對其預(yù)留空間的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)研制合適的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，才能滿足車內(nèi)的空氣參數(shù)設(shè)計(jì)要求。
4）空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行品質(zhì)要求高
高速客車由于其速度快，車廂的氣密性高，車內(nèi)人員較密集，同時(shí)客車運(yùn)行時(shí)間比較長，因此對車內(nèi)的空氣品質(zhì)要求高，否則旅客極易產(chǎn)生疲勞、惡心、乏力等不適癥狀。
5）空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能要求好
高速客車中一般都將整個(gè)車廂分割為若干個(gè)小包間，要求每個(gè)包間內(nèi)都能夠方便的單獨(dú)調(diào)節(jié)每個(gè)包間內(nèi)的空氣參數(shù)，而且由于客車經(jīng)過的地域室外參數(shù)差別較大，這就要求其空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能好，以利于適應(yīng)不同的工況要求。
6）空調(diào)系統(tǒng)的工作條件差
高速客車空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理裝置置于野外高速行駛的運(yùn)動載體上，經(jīng)常處于不穩(wěn)定的環(huán)境條件下工作，列車本身的振動和與車軌的撞擊會給其空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行帶來很大的負(fù)面影響。
綜合以上條件可以看出，高速客車對空調(diào)系統(tǒng)有較高的要求，因此，必須針對高速客車實(shí)際的運(yùn)行工作條件研制設(shè)計(jì)相應(yīng)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。針對高速鐵路客車對空調(diào)系統(tǒng)的新的、更高的要求，本文提出了誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)在高速客車上應(yīng)用。
3 全空氣誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)在高速客車上的應(yīng)用分析
按照誘導(dǎo)器內(nèi)是否設(shè)置盤管，誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)可以分為兩種類別：“空氣－水”誘導(dǎo)器系統(tǒng)和全空氣誘導(dǎo)器系統(tǒng)?！翱諝猓闭T導(dǎo)器系統(tǒng)的一部分夏季室內(nèi)冷負(fù)荷由空氣負(fù)擔(dān)，另一部分由水（通過二次盤管加熱或冷卻二次風(fēng)）負(fù)擔(dān)。但是由于此種系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，一旦損壞維修量大，且占用空間大，同時(shí)需要一套單獨(dú)的水系統(tǒng)，所以不適于高速客車的要求。在高速客車上采用的是另一種誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)——全空氣誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)。
采用全空氣誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，車內(nèi)所需的冷負(fù)荷全部由空氣（一次風(fēng)）負(fù)擔(dān)。這種誘導(dǎo)器不帶二次冷卻盤管，實(shí)際是一個(gè)特殊的送風(fēng)裝置，能夠誘導(dǎo)一定數(shù)量的室內(nèi)空氣，達(dá)到增加送風(fēng)量和減少送風(fēng)溫差的作用，有時(shí)也可以在誘導(dǎo)器內(nèi)部裝置電加熱器以適應(yīng)室內(nèi)負(fù)荷變動的需要。
全空氣誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)在客車上工作過程是：一次風(fēng)（車外空氣經(jīng)過處理由風(fēng)機(jī)送入車內(nèi)）進(jìn)入到誘導(dǎo)器的靜壓箱，經(jīng)噴嘴高速噴出。由于高速噴射氣流的引射作用使得車內(nèi)的空氣（二次風(fēng)）被誘導(dǎo)到誘導(dǎo)器中，在混合箱中與一次風(fēng)充分混合，然后經(jīng)出風(fēng)口送入到車內(nèi)[3]。
全空氣誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)特別適用于高速客車，與高速客車對空調(diào)系統(tǒng)的特殊要求相對照可以看出，全空氣誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
節(jié)省車廂內(nèi)的空間 高速客車由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，對于空間要求極為嚴(yán)格，空調(diào)占用的車廂空間應(yīng)盡可能的小。由于誘導(dǎo)器系統(tǒng)空氣處理設(shè)備的送風(fēng)量僅為一次風(fēng)量，因而風(fēng)量小，使得系統(tǒng)處理設(shè)備及風(fēng)道截面也較小，與以往的集中式空調(diào)系統(tǒng)相比，較好的解決了風(fēng)道安裝空間狹小的矛盾。且誘導(dǎo)器在車內(nèi)布置靈活，能適應(yīng)各種車型的需要。
2）提高車廂內(nèi)的空氣品質(zhì)及人體的舒適性
由于高速客車密閉性高，運(yùn)行時(shí)間長，所以對車廂內(nèi)的舒適性及空氣品質(zhì)要求較高。而全空氣誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)溫差較小，送風(fēng)量大，新風(fēng)量充足，人體的舒適感和室內(nèi)的空氣品質(zhì)較高。另外，在軟硬座客車中，常用的頂送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)氣流直接吹向旅客頭部，這樣，在冬季會使旅客感覺頭暈、不適，而夏季冷風(fēng)先吹頭部也容易使人感冒。而誘導(dǎo)器通常安裝在客車車窗下部，不會對人體直吹，而且從送風(fēng)口出來的氣流沿車窗貼附流動到車頂部，在橫斷面方向形成環(huán)流，使旅客居留區(qū)處于空氣的回流區(qū)內(nèi)，大大提高了舒適度；并且由于新風(fēng)量大，人體的舒適感也會明顯提高。而對于軟硬臥客車來講，由于一般是兩層或三層臥鋪，車內(nèi)空間有限，如采用大風(fēng)道通風(fēng)系統(tǒng)，冷風(fēng)會直接從頂部吹到上鋪旅客身上，人體的舒適感較差；而采用全空氣誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)，風(fēng)道布置于車廂下部，而誘導(dǎo)器布置于車窗下部，不會造成直吹，這樣會大大提高車廂內(nèi)人體的舒適度。
系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性高 高速客車由于停站間隔較長，且由于列車高速行駛，工作條件惡劣，要求空調(diào)的穩(wěn)定性與可靠性較高。誘導(dǎo)器空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)部件遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于其他空調(diào)系統(tǒng)，這對于穩(wěn)定性與可靠性都要求很高的高速列車來講無疑是一個(gè)很大的優(yōu)勢；而且由于系統(tǒng)需要處理的風(fēng)量變少了，這樣，空氣處理設(shè)備的使用壽命會大大提高，同時(shí)也就降低了空氣處理設(shè)備的損壞率，為高速列車在惡劣工作環(huán)境下正常運(yùn)行提供了保證。
轉(zhuǎn)貼于 4）設(shè)備安裝位置低
高速客車由于速度快，為了保證車身平穩(wěn)及運(yùn)行安全，要求車體的重心盡可能低。相比于頂置式空調(diào)系統(tǒng)來說，全空氣誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)采用下部送風(fēng)，空調(diào)機(jī)組可以安裝在車下，且誘導(dǎo)器安裝于車廂下部，從而降低了車體重心。
5）系統(tǒng)適用范圍大，并可以單獨(dú)調(diào)節(jié)
鐵路客車由于經(jīng)過的區(qū)域范圍大，外部環(huán)境差別非常明顯，因此要求空調(diào)系統(tǒng)能根據(jù)情況，及時(shí)調(diào)整。誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)可以在誘導(dǎo)器內(nèi)裝置電加熱器以適應(yīng)車內(nèi)負(fù)荷變化的需要。當(dāng)車內(nèi)負(fù)荷變化時(shí)，可以通過開啟電加熱裝置進(jìn)行適應(yīng)調(diào)整，使得系統(tǒng)的工況調(diào)節(jié)范圍變大，更好的保證車內(nèi)空氣參數(shù)。同時(shí)，在每個(gè)誘導(dǎo)器入口處可以設(shè)置錐形調(diào)節(jié)閥，以實(shí)現(xiàn)包間內(nèi)系統(tǒng)的單獨(dú)調(diào)節(jié)[4]。
6）誘導(dǎo)器通常安裝于車窗下部，這樣，冬季由于熱風(fēng)首先接觸玻璃窗，可以解決窗口由于溫度低而產(chǎn)生凝結(jié)水和結(jié)霜問題。
綜上所述可以看出，誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)是一種非常適用于高速鐵路客車的空調(diào)形式，但是，其也存在著一些缺點(diǎn)需要進(jìn)行改進(jìn)。
4 高速鐵路客車誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)的改進(jìn)
4.1誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)
雖然全空氣誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)非常適合于高速鐵路客車的要求，但是它還存在著以下缺點(diǎn)需要加以改進(jìn)：
新風(fēng)比大，風(fēng)機(jī)壓頭高，致使系統(tǒng)的能量消耗大。 系統(tǒng)的噪聲較大，會造成噪聲污染，影響車內(nèi)的舒適度。 春秋過渡季節(jié)無法充分利用室外新風(fēng)，系統(tǒng)冷量消耗大。 4.2誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)的改進(jìn)措施
針對以上存在的缺點(diǎn)，可以采用以下措施加以克服：
集中排風(fēng)，設(shè)置能量回收裝置 根據(jù)文獻(xiàn)[5]，可以設(shè)置集中排風(fēng)裝置，并在排風(fēng)與新風(fēng)管道系統(tǒng)設(shè)置全熱交換器，以利于回收排風(fēng)冷量，降低系統(tǒng)能量消耗。
采取消聲措施，降低系統(tǒng)噪聲 為了降低系統(tǒng)噪聲，在風(fēng)機(jī)的出口管路設(shè)置消聲靜壓箱，以降低風(fēng)機(jī)噪聲；在誘導(dǎo)器內(nèi)部的靜壓箱內(nèi)壁以及混合箱內(nèi)壁貼高頻吸聲材料，以消除噴射噪聲。由于誘導(dǎo)器噪聲主要是由于噴嘴氣流速度太大而引起噪聲，因此可以通過增加噴嘴數(shù)量，增大噴嘴面積，降低噴嘴的氣流速度來降低噴嘴噴射噪聲。
設(shè)置旁通風(fēng)道，充分利用自然冷量 為了在春秋季節(jié)充分利用室外新風(fēng)，可以在空調(diào)包間的送風(fēng)支管上設(shè)置旁通風(fēng)道，使過渡季節(jié)的室外新風(fēng)不經(jīng)過靜壓箱和噴嘴而直接進(jìn)入室內(nèi)，這樣，既節(jié)約了冷量，又提高了空氣品質(zhì)。
5 結(jié)語
本文對誘導(dǎo)器的基本原理及特點(diǎn)進(jìn)行了簡單介紹，針對高速鐵路客車進(jìn)行了全空氣誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)的適用性分析，并對其某些缺點(diǎn)采取了改進(jìn)措施。誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)在高速列車上的應(yīng)用目前在國內(nèi)尚無研究，而在國外已經(jīng)進(jìn)行了多項(xiàng)研究并部分投入使用。隨著我國高速鐵路客車的發(fā)展，誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)由于其對高速客車的良好適用性定將漸受重視。
參考文獻(xiàn)
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2 郭榮生. 國外高速旅客列車發(fā)展概況，國外鐵道車輛，1991，(1):7~11
3 趙榮義范存養(yǎng)等. 空氣調(diào)節(jié)（第三版），中國建筑工業(yè)出版社，1994
關(guān)鍵詞 ：現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè) 制造業(yè) 轉(zhuǎn)型升級
一、現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的內(nèi)涵及發(fā)展現(xiàn)狀
2014年08月國務(wù)院《國務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展生產(chǎn)業(yè)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級的指導(dǎo)意見》，進(jìn)一步明確了生產(chǎn)業(yè)是全球產(chǎn)業(yè)競爭的戰(zhàn)略制高點(diǎn)?，F(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)融合了互聯(lián)網(wǎng)、通信、計(jì)算機(jī)等信息化手段和現(xiàn)代管理思想與方法，圍繞制造業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)所開展的各類專業(yè)的服務(wù)活動，屬于生產(chǎn)業(yè)范疇。發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)，是從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略需求，是加快制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要途徑。
當(dāng)前，我國現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)仍處于剛起步和較為新興的發(fā)展階段，服務(wù)業(yè)總體規(guī)模仍然偏小，發(fā)展程度尚較低，服務(wù)水平不高，結(jié)構(gòu)不合理，機(jī)制創(chuàng)新滯后，整體發(fā)展水平與發(fā)達(dá)國家相比還有較大的差距。
二、建設(shè)公共服務(wù)平臺是發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的重要手段
《意見》指出建立專業(yè)化、開放型的公共服務(wù)平臺是當(dāng)前我國發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的主要任務(wù)之一。公共服務(wù)平臺是根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、科技、社會發(fā)展需求，以科技資源集成開放和共建共享為目標(biāo)，通過有效優(yōu)化和整合各類科技資源，向社會提供開放共享的一類科技創(chuàng)新服務(wù)載體。公共服務(wù)平臺為企業(yè)發(fā)展提供技術(shù)開發(fā)、試驗(yàn)、推廣以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測、中試、信息共享、技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施等以及投資融資、教育培訓(xùn)等公共服務(wù)。以企業(yè)為主體建立的公共服務(wù)平臺可顯著地強(qiáng)化企業(yè)的服務(wù)供給、提升企業(yè)服務(wù)水平、優(yōu)化企業(yè)資源、促進(jìn)企業(yè)由生產(chǎn)型企業(yè)向服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
三、公共服務(wù)平臺發(fā)展模式探討
為了研究公共服務(wù)平臺的發(fā)展模式，本文以株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司（以下簡稱時(shí)代新材）建設(shè)的“高速鐵路機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)服務(wù)平臺”為案例進(jìn)行分析。
1.高速鐵路機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)服務(wù)平臺介紹
時(shí)代新材主要從事高分子減振降噪產(chǎn)品、高分子復(fù)合改性材料和特種涂料及新型絕緣材料三大系列產(chǎn)品的研制開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)，是目前我國交通機(jī)械裝備行業(yè)整體科技實(shí)力最強(qiáng)的高分子復(fù)合材料減振降噪技術(shù)專業(yè)研究、開發(fā)基地。2013年公司依托強(qiáng)大的高速鐵路機(jī)械仿真核心技術(shù)建立了高速鐵路機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)服務(wù)平臺。平臺由高性能計(jì)算平臺和機(jī)械設(shè)計(jì)仿真的功能平臺組成，承擔(dān)各高速鐵路產(chǎn)業(yè)相關(guān)單位新產(chǎn)品研發(fā)、基礎(chǔ)性和前沿性技術(shù)研究中的機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算與仿真分析任務(wù)，整合機(jī)械結(jié)構(gòu)仿真分析方向的技術(shù)和人力資源，為基礎(chǔ)性研究的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
2.高速鐵路機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)服務(wù)平臺服務(wù)模式
經(jīng)過探索和實(shí)踐，時(shí)代新材建立了“技術(shù)研發(fā)、技術(shù)推廣、技術(shù)信息一體化服務(wù)”的服務(wù)模式，即在企業(yè)本身開展研發(fā)的同時(shí)，為其它企業(yè)提供技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品檢測等服務(wù)，并向企業(yè)提供相關(guān)技術(shù)信息、技術(shù)培訓(xùn)等。通過一體化技術(shù)服務(wù)和市場化推廣策略的結(jié)合，初步實(shí)現(xiàn)了平臺的組織網(wǎng)絡(luò)化、功能社會化、服務(wù)產(chǎn)業(yè)化、手段現(xiàn)代化的運(yùn)營目標(biāo)。技術(shù)服務(wù)平臺由依托層、核心層以及應(yīng)用層組成。
（1）服務(wù)依托層。服務(wù)依托層圍繞長沙國家超算中心，由研發(fā)與技術(shù)數(shù)據(jù)庫、專業(yè)技術(shù)人才庫組成。研發(fā)與技術(shù)數(shù)據(jù)庫是對湖南省內(nèi)乃至全國近三年來高速鐵路機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)新登記的科技成果、專利及論文，進(jìn)行收集與進(jìn)度跟蹤，整理形成最新的研發(fā)技術(shù)與數(shù)據(jù)庫。專業(yè)技術(shù)人才庫的建設(shè)主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，一方面是專業(yè)人才庫共建工程；二是專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)工程。專業(yè)技術(shù)人才庫共建工程是通過收集高速鐵路機(jī)械仿真技術(shù)領(lǐng)域一批熟練掌握專業(yè)技術(shù)知識、具有精湛操作技能的專業(yè)技術(shù)人才；針對企業(yè)人才需求，及時(shí)推薦最適合企業(yè)發(fā)展的技術(shù)人才。其次是做好人才儲備服務(wù)，通過與提供專業(yè)技術(shù)人才的院校和科研機(jī)構(gòu)合作，建立人才對接機(jī)制，源源不斷地為企業(yè)提供急需的專業(yè)技術(shù)人才。
（2）服務(wù)核心層。此層充分發(fā)揮公司的優(yōu)勢，構(gòu)成公共服務(wù)平臺的技術(shù)服務(wù)核心力量，由仿真計(jì)算平臺、仿真管理平臺、仿真驗(yàn)證平臺三部分組成。
（3）服務(wù)應(yīng)用層。服務(wù)平臺以長沙國家超算中心、研發(fā)與技術(shù)數(shù)據(jù)庫、專家人才庫為依托，以時(shí)代新材料公司的仿真管理平臺、仿真技術(shù)平臺、仿真驗(yàn)證平臺為核心，通過多種措施與途徑向高速鐵路產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域機(jī)械仿真設(shè)計(jì)企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)。
3.高速鐵路機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)服務(wù)平臺效益分析
公共服務(wù)平臺的建設(shè)，在整合、發(fā)揚(yáng)湖南省高速鐵路這一優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，優(yōu)化集群內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升關(guān)鍵材料與制品研發(fā)、試驗(yàn)、生產(chǎn)及配套能力，解決行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)問題，促進(jìn)高速鐵路行業(yè)整體技術(shù)水平提高的基礎(chǔ)上，有效的提升了相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)成功率、縮短了開發(fā)周期；提升了公司的服務(wù)水平和服務(wù)能力，促進(jìn)了公司由傳統(tǒng)制造業(yè)向現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的轉(zhuǎn)變。
四、企業(yè)發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的建議
時(shí)代新材公司依托核心技術(shù)、以信息化建設(shè)為紐帶，整合優(yōu)勢資源，立足于區(qū)域產(chǎn)業(yè)特色，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)向現(xiàn)代服務(wù)制造業(yè)的轉(zhuǎn)變。
1.核心技術(shù)服務(wù)化，逐步由傳統(tǒng)制造業(yè)向現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)化
現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)對技術(shù)有較高的要求，只有掌握差別化的核心技術(shù)，才能提供差異化、個(gè)性化的集成服務(wù)。制造企業(yè)應(yīng)依托自身的核心技術(shù)發(fā)展制造服務(wù)業(yè)，逐漸將經(jīng)營重心從加工制造轉(zhuǎn)向提供技術(shù)服務(wù)、流程控制、產(chǎn)品研發(fā)等生產(chǎn)。
2.加強(qiáng)企業(yè)信息化建設(shè)，提升企業(yè)制造服務(wù)能力
制造業(yè)正在向全面信息化邁進(jìn)，研發(fā)、設(shè)計(jì)、采購、制造、服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)都與信息技術(shù)密切相關(guān)；從產(chǎn)品的發(fā)展特征來看，產(chǎn)品的知識化、智能化、系統(tǒng)化、信息化、服務(wù)化得到全面提升。企業(yè)發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)必定要加強(qiáng)企業(yè)信息化建設(shè)，利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)高效益、高可靠性、提高企業(yè)制造服務(wù)能力。
3.轉(zhuǎn)化觀念，提升現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的戰(zhàn)略地位
企業(yè)要進(jìn)一步打破“大而全”、“小而全”的格局，分離和外包非核心業(yè)務(wù)，提升現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的戰(zhàn)略地位，制定服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展的戰(zhàn)略和規(guī)劃，分階段、有重點(diǎn)地開展服務(wù)業(yè)務(wù)，培育企業(yè)品牌競爭優(yōu)勢向價(jià)值鏈高端延伸，促進(jìn)企業(yè)逐步由生產(chǎn)制造型向生產(chǎn)服務(wù)型轉(zhuǎn)變。
參考文獻(xiàn)
[1]李浩,顧新建,祁國寧,紀(jì)楊建,陳笈熙.現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的發(fā)展模式及中國的發(fā)展策略[J].中國工程機(jī)械,2012(7)
1 引言
近些年，我國大力發(fā)展高速鐵路，已建成并成功運(yùn)營多條高速鐵路。我國屬多山國家，長大隧道的出現(xiàn)在所難免。隨著列車速度的提高，隧道內(nèi)出現(xiàn)的氣動效應(yīng)問題越發(fā)的嚴(yán)重。為解決高速鐵路隧道空氣動力學(xué)問題，世界各國學(xué)者做了多方面的研究，并取得了一定的成果。為降低隧道內(nèi)的瞬變壓力，提高旅客乘車舒適度，高鐵隧道設(shè)計(jì)考慮了多項(xiàng)輔助措施，以求最大程度的減小隧道內(nèi)的啟動效應(yīng)問題。
2 數(shù)值計(jì)算
本文采用CFD流體分析軟件FLUENT對高速列車通過隧道進(jìn)行數(shù)值模擬，利用三維可壓縮非定常雷諾平均N－S方程結(jié)合 雙方程湍流模型，對隧道空氣動力效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。采用動網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車與隧道、列車與大氣之間的相對運(yùn)動，計(jì)算網(wǎng)格劃分使用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格離散。邊界條件設(shè)置流域兩側(cè)面、頂面為遠(yuǎn)場邊界條件，隧道及流域地面給定無滑移邊界條件，控制方程采用質(zhì)量守恒方程、動量守恒方程和能量守恒方程，
（2-1）
（2-2）
（2-3）
擬定列車速度為300km/h，隧道長度1000m，斷面積75m2，列車長100m，豎井開口率為10%。對其在隧道內(nèi)引起的壓力波動以及列車表面的壓力變化進(jìn)行監(jiān)測。采用CRH3列車，列車在距隧道入口50m處啟動，以擬定速度進(jìn)入隧道，本次模擬在隧道內(nèi)每隔100m設(shè)置一處壓力監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
圖1 模型網(wǎng)格圖圖
圖2 列車壓力云圖（v=300km/h）
3 結(jié)果分析
3.1 豎井后測點(diǎn)壓力波動
圖3 豎井后壓力波動圖
（800m處測點(diǎn)，v=300km/h）
如圖3所示，由于經(jīng)過豎井的緩解測點(diǎn)壓力有多降低，即圖中a~b階段。當(dāng)新一輪的壓縮波與膨脹波傳波至此，形成第二個(gè)壓力峰值即圖中c~d階段。值得注意的是第三個(gè)壓力峰值，它是由列車經(jīng)過豎井產(chǎn)生的二次壓力波所形成的即e~f階段。隨后列車經(jīng)過壓力急劇下降。
3.2 車頭壓力波動分析
圖4 列車車頭壓力波動圖
圖4為豎井位于距隧道入口500m處的位置時(shí)，列車以300km/h的速度通過隧道。
3.2.1 a~b階段
列車啟動，車體表面壓力發(fā)生急劇的變化。隨著列車進(jìn)入隧道，運(yùn)行環(huán)境突然變化，車頭壓力明顯升高即圖中a點(diǎn)，當(dāng)車尾產(chǎn)生的膨脹波傳播到車頭時(shí)，第一個(gè)波峰形成即點(diǎn)b。
3.2.2 c~d階段
列車運(yùn)行2.92秒后初始壓縮波經(jīng)豎井的反射膨脹波與車頭相遇，壓力開始下降即圖中c點(diǎn)。隨后初始膨脹波經(jīng)豎井反射的壓縮波傳來，壓力開始上升，即圖中d點(diǎn)。
3.2.3 e~f階段
下一個(gè)峰值的出現(xiàn)是由于初始壓縮波傳播到隧道出口反射回來的膨脹波到達(dá)，形成e點(diǎn)。從e~f階段為初始膨脹波的反射波到達(dá)，所以壓力再次上升。
綜上所述，車頭壓力的變化是隨著壓力波的傳播不斷地的改變，因此壓力波的大小很大程度上決定了車頭的壓力，從而決定著車體的瞬變壓力。
3.3 車頭壓力對比
由于本次模擬選擇兩處豎井位置，即距隧道入口300m（豎井1）和500m（豎井2）處各設(shè)一個(gè)豎井。所以，列車的壓力變化存在較大差異。因?yàn)楫?dāng)300m處設(shè)豎井時(shí)，列車首先與豎井返回的膨脹波相遇，產(chǎn)生第一個(gè)負(fù)壓。當(dāng)與初始壓縮波的返回膨脹波相遇為第二個(gè)負(fù)壓。而500m處設(shè)豎井時(shí)，列車與第一個(gè)膨脹波相遇后，在通過豎井前與第二個(gè)膨脹波相遇。如圖4所示。
圖5 車頭壓力波動對比圖
（v=300km/h，開口率10%）
如前所述，車體由于較早的與豎井反射波相遇，所以負(fù)壓出現(xiàn)較早。而豎井2初始壓縮波需要相對較長的時(shí)間才能經(jīng)過豎井的反射，所以負(fù)壓出現(xiàn)相對晚一些，并且較大。
對于第二個(gè)負(fù)壓為初始壓縮波到達(dá)隧道出口的反射波。從圖中可以看出豎井1壓力相對較小，這是由于列車在經(jīng)過豎井后與膨脹波相遇，而列車經(jīng)過豎井會產(chǎn)生二次壓縮波和膨脹波，并與這個(gè)反射膨脹波相互疊加，使得反射波能量衰減，所以壓力相對較小。豎井2的膨脹波雖然是經(jīng)過豎井緩解過，但壓力仍然很大，說明豎井1相對豎井2的位置更合適。計(jì)算結(jié)果顯示豎井1最大瞬變壓力為4390Pa/3s，豎井2最大瞬變壓力為5000Pa/3s。
3.4 豎井最優(yōu)位置分析
從圖5中可以看出車體瞬變壓力最大值出現(xiàn)在列車與初始膨脹波的豎井反射波相遇時(shí)刻。因?yàn)榈谝粋€(gè)正壓峰值的出現(xiàn)都是由于列車進(jìn)入隧道所致，所以最大正壓已經(jīng)確定。也就是說最大負(fù)壓的出現(xiàn)時(shí)間和大小決定了瞬變壓力的大小。當(dāng)最大正壓與最大負(fù)壓出現(xiàn)的時(shí)間間隔在3s以內(nèi)時(shí)，列車的瞬變壓力最大。
針對車體瞬變壓力而言，豎井所處的位置決定了車體表面正壓峰值和負(fù)壓峰值之間的時(shí)間間隔，并且影響到壓力的大小，從而決定了瞬變壓力的峰值。
根據(jù)以上分析，由瞬變壓力計(jì)算公式 ，降低壓力峰值和延長正負(fù)壓峰值出現(xiàn)的時(shí)間都可以降低瞬變壓力的大小。也就是說如果A~B階段的時(shí)間間隔大于3s，那么就可以避免最大正壓和最大負(fù)壓出現(xiàn)在同一瞬變壓力時(shí)段，這樣就可以降低瞬變壓力。同時(shí)降低正負(fù)壓力峰值之間的差值也可以降低瞬變壓力。
4 結(jié)論
通過數(shù)值模擬以及對計(jì)算結(jié)果的深入分析可知，通過改變豎井的位置，可以達(dá)到上述效果。綜上所述得到結(jié)論如下：
4.1 豎井能夠有效降低隧道內(nèi)的壓力，壓力波通過豎井得以釋放，并產(chǎn)生反射波；
4.2 為降低瞬變壓力，合理的豎井位置應(yīng)保證第一個(gè)正負(fù)壓力峰值的出現(xiàn)時(shí)間間隔大于3s；
4.3 為降低瞬變壓力，合理的豎井位置應(yīng)保證列車經(jīng)過豎井后與洞口反射的膨脹波相遇；
參考文獻(xiàn)：
[1]王建宇. 列車通過隧道時(shí)誘發(fā)的空氣動力學(xué)問題和高速鐵路隧道設(shè)計(jì)參數(shù). 世界隧道。
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[3]駱建軍，高波，王英學(xué)，趙文成. 高速列車穿越有豎井隧道流場的數(shù)值模擬. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)。
1 前言
規(guī)劃的成貴高鐵起于成都南，途經(jīng)樂山、宜賓等，而后進(jìn)入云南境內(nèi)，最后再進(jìn)入貴州省畢節(jié)市、貴陽市，形成四川至珠三角等沿海地區(qū)的快速通道。成貴高鐵的建設(shè)將極大的縮小畢節(jié)與貴陽、成都的時(shí)空距離，畢節(jié)市的交通區(qū)位將由目前的相對封閉狀態(tài)，轉(zhuǎn)向融入貴陽半小時(shí)生活圈以及成都1.5小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈，將成為長三角與珠三角輻射大西南的重要節(jié)點(diǎn)。國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)顯示，大型鐵路樞紐客站周邊地區(qū)將憑借其“綜合交通樞紐”的優(yōu)勢，對城市的發(fā)展起到促進(jìn)作用，使城市可以在市域甚至更大的范圍內(nèi)思考未來城市建成區(qū)的功能布局。
2 高速鐵路的影響分析
2.1 高鐵對城市產(chǎn)業(yè)的影響
根據(jù)國外高鐵站建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，乘坐高速鐵路的出行主要以商務(wù)和旅行為主，同時(shí)包括一些短途的通行出勤和少量的長途旅行，由于商務(wù)、旅游、通勤等活動的需求，使得高速鐵路與城市第三產(chǎn)業(yè)中的服務(wù)業(yè)發(fā)展密切，包括商務(wù)、商業(yè)、公共服務(wù)、休閑旅游等，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展中能夠受到高速鐵路帶動和影響的部門也主要集中在這些方面。如法國高速鐵路（TGV）的經(jīng)驗(yàn)顯示，高速鐵路的建成影響了商業(yè)企業(yè)的選址行為，同時(shí)也帶動了高鐵站周邊地區(qū)的發(fā)展。其中最為明顯的體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：商務(wù)出行活動總體增長了50%，其中鐵路出行量增長了約一倍；TGV帶動了旅游業(yè)的發(fā)展；原來在內(nèi)地的中等規(guī)模的信息業(yè)公司通過TGV進(jìn)入巴黎市場。
表1 高鐵對城市產(chǎn)業(yè)的影響
對應(yīng)產(chǎn)業(yè) 影響要素
房地產(chǎn)業(yè) 促進(jìn)區(qū)域居住產(chǎn)業(yè)向高鐵站周邊地區(qū)擴(kuò)散，推動新城建設(shè)
旅游 游客增加，聚集人氣、住宿增加、娛樂設(shè)施增加
商業(yè) 利用城市公共交通樞紐，形成地方商業(yè)中心
資源型產(chǎn)業(yè) 有利于資源大量輸出
一般制造業(yè) 有利于管理者出行、公司分布設(shè)置
高新制造業(yè) 與鐵路相關(guān)的裝備制造業(yè)存在發(fā)展可能
2.2 高鐵站點(diǎn)的時(shí)空影響范圍
高鐵建設(shè)使得城市之間交流頻繁，為優(yōu)化調(diào)整城市空間結(jié)構(gòu)提供重要機(jī)遇，其基本模式是以站點(diǎn)地區(qū)為核心的新城開發(fā)。從國內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)上看，高鐵新城形成以高鐵站點(diǎn)為核心，包括周邊一定服務(wù)區(qū)域，呈現(xiàn)出明顯的圈層結(jié)構(gòu)。核心圈層為500-800米，緊鄰圈層為1500米，新城范圍為一般以樞紐為核心，5000米范圍以內(nèi)。
3 地方發(fā)展訴求及發(fā)展趨勢
3.1 地方發(fā)展訴求
梨樹新客站的選址位于畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)和大方縣城的中心位置，處具有極其重要的區(qū)位以及較佳的可達(dá)性與服務(wù)條件，同時(shí)，其南部緊鄰畢節(jié)職教城，有良好的人文環(huán)境和智力技術(shù)支持。地方政府希望在這一區(qū)域內(nèi)，借助新客站帶來的區(qū)域影響力，塑造一個(gè)嶄新的核心城區(qū)，既能承擔(dān)部分老城向外拓展的城市功能，又能促進(jìn)七星關(guān)區(qū)―大方縣城同城化發(fā)展，以適應(yīng)本地區(qū)城鎮(zhèn)化的發(fā)展需求。
3.2 發(fā)展趨勢
根據(jù)地方發(fā)展訴求以及發(fā)展動因，本文得出以下趨勢研判：一是重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及快速城市化進(jìn)程促使提升了區(qū)位條件，梨樹新客站片區(qū)將成為門戶地區(qū)，商貿(mào)業(yè)成為未來市場增長的重點(diǎn)，并將逐步升級；二是未來伴隨著區(qū)位改善，將促使本地區(qū)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)逐步走向高端業(yè)態(tài)，商貿(mào)業(yè)成為未來市場增長的重點(diǎn)，并將逐步提升其產(chǎn)業(yè)層次；三是優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)成長將帶點(diǎn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，地區(qū)發(fā)展趨于多元，商貿(mào)業(yè)將帶動相關(guān)居住、物流、展貿(mào)及相關(guān)設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展；四是土地成本的提高對低附加值產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生“擠出”效應(yīng)，制造業(yè)將逐步從本區(qū)遷出。
4 用地功能策劃
4.1 功能策劃
高鐵站周邊區(qū)域必須具有多種復(fù)合功能，以吸引不同層次、不同類型的人們。功能的組合應(yīng)充分利用新客站片區(qū)未來將成為中心城區(qū)的優(yōu)勢，應(yīng)充分平衡本地、地區(qū)層面上的不同需求。在這些原則指導(dǎo)下新客站片區(qū)應(yīng)進(jìn)行注重空間環(huán)境，針對不同使用者的需求，梨樹片區(qū)安排的功能包括：
（1）針對居民的居住生活功能
作為城市功能拓展的重要承載地，居住生活功能應(yīng)作為新客站片區(qū)重要的一項(xiàng)功能，片區(qū)內(nèi)應(yīng)提供舒適、優(yōu)美、生態(tài)、便利的居住環(huán)境，以滿足購物、文化娛樂、教育、醫(yī)療等日常生活需求。
（2）針對技術(shù)人員、企業(yè)家的、投資者的商貿(mào)服務(wù)功能
商務(wù)服務(wù)功能主要包括商務(wù)辦公、孵化、商貿(mào)物流中心等，片區(qū)應(yīng)提供優(yōu)美、舒適的科研開發(fā)的空間平臺和居住環(huán)境，以及中高檔次文化娛樂場所。提供高尚住宅，舒適、優(yōu)美且價(jià)格適宜的辦公空間和高檔次文化休閑場所。該部分設(shè)施主要承擔(dān)城市高端服務(wù)功能，提升地區(qū)檔次。
（3）針對游客的休閑娛樂功能
主要包括度假型住宅、文化藝術(shù)、體育休閑公園、酒店等，為居民提供休閑放松、娛樂聚餐、旅游度假的場所。
4.2 空間功能布局
結(jié)合上述功能策劃，在片區(qū)空間上構(gòu)建“一軸一帶多片區(qū)”的功能發(fā)展格局。
（1）一軸――中央商務(wù)發(fā)展軸
以高鐵站為核心，打造南北向的中央商務(wù)軸。其中中部為中央公園，在其兩側(cè)布局商業(yè)辦公區(qū)、商住區(qū)等，形成地區(qū)的商務(wù)核心區(qū)。在入口門戶地區(qū)設(shè)置大型城市公共設(shè)施，如城市展覽館、會展中心、城市影劇院等，通過大體量的現(xiàn)代化建筑樹立畢節(jié)新城市形象。
（2）一帶――生態(tài)體育休閑帶
南部歸化河兩側(cè)用地均為峽谷峭壁等難于開發(fā)利用土地，且這些地區(qū)生態(tài)敏感性較高，規(guī)劃將該類地區(qū)作為生態(tài)保育地區(qū)，在維持其原有生態(tài)系統(tǒng)的前提下發(fā)展體育休閑功能，如高爾夫以及其他山地運(yùn)動等，為市民提供戶外體育休閑服務(wù)。
（3）多片區(qū)
包括一個(gè)商務(wù)辦公片區(qū)、兩個(gè)商貿(mào)片區(qū)以及五個(gè)居住片區(qū)。其中商務(wù)辦公片區(qū)充分利用高鐵站場帶來的大量人流物流優(yōu)勢，形成商業(yè)、行政辦公、酒店、寫字樓、會議展覽以及餐飲、娛樂、休閑等多功能于一體的綜合片區(qū)，通過繁忙的商業(yè)活動聚集人流和物流，以形成完善的區(qū)域商業(yè)商務(wù)中心。商貿(mào)片區(qū)憑借便利的交通條件建設(shè)展銷商務(wù)綜合發(fā)展區(qū)，集展示、貿(mào)易、辦公于一體，同時(shí)在其周邊相應(yīng)配備物流中心。居住片區(qū)則結(jié)合現(xiàn)狀地形以及規(guī)劃道路等因素，共設(shè)置五個(gè)居住功能片區(qū)，每個(gè)居住社區(qū)配備一個(gè)鄰里中心，為居住社區(qū)提供必要的生活配套服務(wù)。
5 結(jié)語
隨著高鐵時(shí)代的來臨，高鐵對城市化的沖擊非常深遠(yuǎn)，從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)看，高鐵覆蓋面在全國的擴(kuò)展將為高鐵沿線節(jié)點(diǎn)城鎮(zhèn)提供跨越式發(fā)展的機(jī)會，中國將會出現(xiàn)大量的依托這種交通樞紐的建設(shè)起來的新城區(qū)。在這種發(fā)展趨勢下，本文結(jié)合當(dāng)?shù)卣陌l(fā)展訴求，提出新客站片區(qū)周邊的用地功能布局安排，為其開發(fā)建設(shè)提供相關(guān)指引，同時(shí)也為其他相類似地區(qū)提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)借鑒。
參考文獻(xiàn)
Abstract： With the continuous development of our economy， and more requirement of higher quality of travel， the quality of the railway service that the passengers expect has a great improvement， in order to ensure that passengers in high-speed rail hub transfer efficiency， based on analyzing the role of buffer time of the high-speed train timetables and comprehensively considering the cost of traveling time and delay time of the passenger， we establish relatively model which is a stochastic expected value model， the algorithm based on genetic algorithm is applied to solve the model by the soft MATLAB， and make validation on calculation example， and then make a optimization scheme of the slack time layout.
Key words： high-speed railway train； train operation diagram； transfer； redundant time； genetic algorithm
引 言
隨著我國高速鐵路的迅猛發(fā)展，以及人們對高速鐵路運(yùn)輸服務(wù)的準(zhǔn)時(shí)性有著較高的要求，高速鐵路樞紐的換乘高效性和可靠性越來越受到重視?；趽Q乘銜接角度，本文通過分析列車運(yùn)行干擾對換乘影響的作用機(jī)理，建立了考慮換乘銜接的冗余時(shí)間整體布局優(yōu)化模型。該研究不但為考慮換乘銜接的冗余時(shí)間布局提供了研究方法，而且為高速鐵路樞紐站運(yùn)行詳細(xì)的鋪畫提供了參考和借鑒意義。目前，國內(nèi)外專家學(xué)者對冗余時(shí)間的布局優(yōu)化做了一些研究，國內(nèi)孟令云[1]提出列車調(diào)整雙層模型，寧驥龍[2]提出偏質(zhì)量最小模型，并用遺傳算法進(jìn)行求解，但二者均未從換乘角度出發(fā)進(jìn)行考慮和研究冗余時(shí)間的作用機(jī)理。趙宇剛[3]以概率分析的方式對追蹤間隔時(shí)間進(jìn)行研究，未考慮換乘條件下綜合冗余時(shí)間的布局。文超[4]以運(yùn)行圖沖突疏解的角度研究了綜合冗余時(shí)間對運(yùn)行圖的影響，但未研究冗余時(shí)間在各站的布局。趙俊鐸[5]建立了考慮換乘銜接的高速鐵路運(yùn)行圖冗余時(shí)間布局優(yōu)化模型，但并未考慮追蹤列車間隔緩沖時(shí)間。劉伯宏[6]在分析各種冗余時(shí)間的基礎(chǔ)上，以列車旅行和到發(fā)站延誤時(shí)間最短為優(yōu)化目標(biāo)，建立運(yùn)行圖冗余時(shí)間布局優(yōu)化模型，但該模型未考慮旅客換乘銜接的冗余時(shí)間。國外JoneR.Birge，F(xiàn)rancois對晚點(diǎn)期望值進(jìn)行了研究[7]。Michiel. Vromans和ROB. M. P. Goverde[8]針對晚點(diǎn)傳播過程及相應(yīng)指標(biāo)和評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了深入研究。Nils. E. Olsson[9]針對冗余時(shí)間設(shè)置對運(yùn)行圖穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了研究，但上述文獻(xiàn)均未從晚點(diǎn)累加和換乘銜接的角度進(jìn)行冗余時(shí)間的研究。文獻(xiàn)[10]在單線鐵路資源約束條件下，對列車運(yùn)行圖進(jìn)行了優(yōu)化，該研究采用分枝定界算法進(jìn)行求解，并提出了三種縮小解空間的策略。文獻(xiàn)[11]結(jié)合了線性規(guī)劃、隨機(jī)規(guī)劃和魯棒優(yōu)化技術(shù)，提出了精確地啟發(fā)式算法來提高列車運(yùn)行圖魯棒性。文獻(xiàn)[12]采用阻塞時(shí)間理論模型對列車運(yùn)行調(diào)度實(shí)施過程進(jìn)行描述，為列車運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)調(diào)度提供了參考意見。
1 列車運(yùn)行冗余時(shí)間的含義和分類
含義：在鋪畫列車運(yùn)行圖時(shí)，在列車停站作業(yè)和區(qū)間運(yùn)行以及列車運(yùn)行線間人為的預(yù)留的時(shí)間。
冗余時(shí)間按作業(yè)性質(zhì)分為兩類：
（1）緩沖時(shí)間，其設(shè)置在涉及多列或兩列列車的作業(yè)中，并能夠抑制列車之間的晚點(diǎn)傳播。
（2）自身恢復(fù)時(shí)間，其包括區(qū)間運(yùn)行和車站停站作業(yè)的撒點(diǎn)，設(shè)置在一趟列車的某個(gè)單項(xiàng)作業(yè)中。
2 列車運(yùn)行干擾的作用
列車運(yùn)行中會受到各種外界因素的干擾，其主要包括機(jī)器問題、自然條件惡劣與人為失誤等各種不確定因素的擾動。列車運(yùn)行干擾的產(chǎn)生導(dǎo)致了列車運(yùn)行偏離原計(jì)劃，即列車發(fā)生晚點(diǎn)，晚點(diǎn)傳播[13]，是指列車自身晚點(diǎn)及其引起其后列車連帶晚點(diǎn)的現(xiàn)象。列車的換乘同樣會受到列車運(yùn)行干擾的影響。
3 冗余時(shí)間優(yōu)化模型
3.1 模型分析
列車運(yùn)行圖編制情況：初始布點(diǎn)階段、詳細(xì)鋪畫階段、后評價(jià)階段，本文研究的是在已完成初始布點(diǎn)的列車運(yùn)行圖的基礎(chǔ)上，設(shè)置各項(xiàng)作業(yè)的冗余時(shí)間。
結(jié)合乘客旅行時(shí)間成本和乘客總延誤時(shí)間成本目標(biāo)，建立考慮換乘冗余時(shí)間的隨機(jī)雙層期望值模型，基于全局考慮上層提出冗余時(shí)間的布局方案，并傳遞至下層，結(jié)合既定擾動方案，基于上層的基礎(chǔ)下層進(jìn)行以乘客總延誤時(shí)間為目說腦誦型嫉髡，并將乘客總延誤期望值傳遞給上層。上下層模型的決策是相互獨(dú)立、互不干擾的。
3.2 模型假設(shè)
（1）不包含其他指標(biāo)的優(yōu)化，只以該模型目標(biāo)函數(shù)值為優(yōu)化目標(biāo)。（2）冗余時(shí)間總值和乘客總延誤時(shí)間權(quán)重已知。（3）不考慮車站能力約束。（4）不考慮追蹤列車間隔緩沖時(shí)間。（5）不考慮因列車大范圍延誤而做出的運(yùn)行調(diào)整。
3.3 模型建立
3.3.1 上層模型
目標(biāo)函數(shù)：
其中，冗余時(shí)間布局方案下所有列車的冗余時(shí)間總值為cx，冗余時(shí)間布局方案在相應(yīng)擾動方案下乘客總延誤時(shí)間為qx，ω，冗余時(shí)間布局方案x的可行解集為Λ。
式（1）中：
在目標(biāo)函數(shù)中ux，y表示在擾動方案ω下，通過調(diào)整列車運(yùn)行圖，最終產(chǎn)生的列車運(yùn)行圖較初始運(yùn)行圖的乘客總延誤時(shí)間。y表示在給定冗余時(shí)間布局方案x和擾動方案ω下列車調(diào)整后的運(yùn)行方案。通過該目標(biāo)最小化，得出在干擾方案ω下運(yùn)行調(diào)整優(yōu)化方案。旅客因列車晚點(diǎn)到達(dá)產(chǎn)生的時(shí)間延誤和旅客因未實(shí)現(xiàn)換乘而額外產(chǎn)生的等待時(shí)間延誤，以及旅客因列車早點(diǎn)到達(dá)產(chǎn)生的額外早點(diǎn)時(shí)間構(gòu)成了乘客總延誤時(shí)間。
4 模型求解過程
根據(jù)本文模型的特點(diǎn)，我們對上層模型和下層模型分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)算法進(jìn)行求解。
4.1 遺傳算法，是一種基于自然選擇和遺傳學(xué)原理的有效搜索方法，它從一個(gè)種群開始，利用選擇、交叉、變異等遺傳算子對種群進(jìn)行不斷進(jìn)化，最后得到全局最優(yōu)解[14]。
4.2 下層模型的算法設(shè)計(jì)及求解。通過插入基于期望值的換乘關(guān)系保留決策過程和設(shè)置換乘冗余時(shí)間，結(jié)合基于優(yōu)先級的模擬人工沖突疏解算法調(diào)整帶有沖突的列車運(yùn)行態(tài)勢圖，從而能保證了換乘關(guān)系的實(shí)現(xiàn)，并得到最優(yōu)結(jié)果。
5 算例分析
本文為檢驗(yàn)上述模型和算法的可行性，以某一條已建成運(yùn)行的高速鐵路部分區(qū)段為背景進(jìn)行研究，選取全長212公里的區(qū)段，其中包含4個(gè)車站3個(gè)區(qū)間，該區(qū)段的線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1所示，站間數(shù)字為兩站距離（單位：公里）。
如圖1所示，令B站為換乘車站，并以B站部分始發(fā)列車作為換乘列車與A站部分始發(fā)列車進(jìn)行換乘。
在列車實(shí)際運(yùn)行中，由于受到初始干擾的復(fù)雜性，其難以進(jìn)行量化統(tǒng)計(jì)，因此，需要對統(tǒng)計(jì)得到的列車實(shí)際到發(fā)時(shí)刻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。列車到發(fā)時(shí)刻反映的是列車受到的初始干擾和連帶干擾的加和，研究發(fā)現(xiàn)列車晚點(diǎn)的概率分布服從負(fù)指數(shù)分布規(guī)
律[15]。
本算例的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為其在前方車站通過且在后方車站停車的時(shí)間。該數(shù)據(jù)是以excel數(shù)據(jù)形式進(jìn)行存儲的。
本文設(shè)置高等級列車5列進(jìn)行模型算例分析，及η=1，其中設(shè)置1對換乘列車。
擾動方案樣本數(shù)量設(shè)置為5。由已有列車運(yùn)行圖歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可計(jì)算得出各區(qū)間車站概率密度的累計(jì)分布概率，并可求出每種擾動方案ω發(fā)生的概率ρω。為了更好地測試模型的優(yōu)化能力，本算例不考慮列車正點(diǎn)的情況。對已有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可得該區(qū)段已有運(yùn)行圖的冗余時(shí)間總值約為20min，故可設(shè)置冗余時(shí)間上限值t為20min。
本算例通過借鑒已有研究，假定冗余時(shí)間總值和乘客總延誤時(shí)間的權(quán)重系數(shù)η為4，設(shè)φ為15min，ξ為30min，求解模型過程中，設(shè)每列車乘客數(shù)為1，且在每站的下車人數(shù)平均，則每站下車乘客比是0.33，且設(shè)列車1在車站B下車的一半乘客均換乘至列車2，可得換乘乘客比例0.165。
上層模型遺傳算法的求解過程中相關(guān)參數(shù)設(shè)定為：POP_SIZE=50，M=20，chrom1取已有運(yùn)行圖的冗余時(shí)間布局方案，如表1所示。
6 結(jié) 論
（1）不同的冗余時(shí)間設(shè)置方案對于列車在運(yùn)行過程中的干擾吸收也是不同的。
（2）智能算法能夠高效解決冗余時(shí)間布局方案的優(yōu)化問題。
（3）通過研究高速鐵路換乘冗余時(shí)間的布局優(yōu)化方案，可提高高鐵的行車組織效率。
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