创新设计 追求卓越 铁道第三勘察设计院集团有限公司科技创新之路

为高铁技术创新搭台铺路 铁道第三勘察设计院集团有限公司（简称铁三院）用于科研方面的投入由“科研经费、绩效工资、优秀科研成果专项奖励”等三部分组成。每年除承担国家及行业课题外，集团内部则结合勘察设计需要，确定一批研发课题，并明确每个课题相应的费用。近3年年均投入科技经费在亿元以上。

设计院以工程公司为目标的战略转型探索

随着国家铁路网的日趋完善，铁路勘察设计市场总体规模减少，铁路设计院面临转型升级的挑战。从铁三院战略转型目标及路径分析入手，本文对铁三院进行了SWOT分析，对业务发展模式进行了研究，认为工程总承包业务可作为今后一段时期铁三院营业收入增量主要来源，成为与铁路和轨道交通勘察设计并行发展的核心业务。根据业务发展状态和资源状况，本文提出铁三院宜选择“循序渐进”式转型模式。在此基础上，本文从组织结构优化、人力资源优化、经营管理体制调整、生产技术管理体制调整等四个方面提出了具体的战略转型实施方案，并介绍了转型实施取得的初步成果。

DInSAR沉降监测技术在铁路勘察设计中的应用

针对当前铁路勘察设计中面临铁路沿线地表区域历史沉降监测资料缺失、调查困难的问题,该文引入了合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)技术对铁路勘察设计阶段区域沉降进行监测;结合铁路勘察设计对地表区域沉降需求特点,采用常规差分DInSAR和小基线集(SBAS)技术方案对铁路沿线进行区域沉降监测,并基于不同方案开展了相应实验。实验表明:利用常规差分干涉测量和基于时序的差分干涉测量方法,能够有效地监测到铁路沿线的地表区域沉降范围、沉降量和沉降速率,基于时序的差分干涉测量能够提供更加准确的监测结果,为铁路方案稳定性提供准确的区域沉降资料。

服务于铁路BIM设计的三维地学模拟技术研究

研究目的:铁路BIM设计基于三维建模与可视化技术对路基、桥梁、隧道和站房等铁路构(建)筑物进行虚拟建造。三维地学模拟技术是一种支持地质专家与计算机软、硬件进行三维的交互操作,科学推断一片三维空间区域的地质条件,形成数字化的三维地质模型,并在计算机中可视化展现的信息技术。本文基于三维地学模拟技术解决铁路工程地质条件的三维模拟问题,以三维的地质信息服务于铁路BIM设计工作。研究结论:(1)铁路工程地质条件的三维模拟具有特殊的专业性,不宜直接采用矿产、能源领域的传统三维地学模拟技术;(2)本文提出的一种基于线性钻孔的三维地学模拟技术能够有效实现铁路桥梁地段工程地质条件的三维模拟;(3)该研究成果可为铁路BIM设计工作提供三维地质信息。

桥基高边坡稳定的二维、三维有限元对比分析

研究目的:目前桥基高边坡分析主要基于二维平面问题处理,忽视其空间效应。无论是高边坡还是桥台基础等都是三维实体,二维分析的结果推广到实际应用中往往存在一定误差。相对三维领域,二维条件下各种边坡理论发展较为成熟,工程上简便实用,二维分析仍是值得考虑的一种方式。在二维和三维2种状态下,对荷载作用下的高边坡岩体力学行为特征和规律进行对比分析,研究结果可为桥基高边坡设计及稳定性评价提供参考。研究结论:二维和三维条件下,桥基高边坡岩体力学行为特征大致相同,二维计算的应力、位移普遍偏大,这种现象在桥梁基底附近尤为明显;同等条件下二维所计算的坡面稳定性较三维偏于保守;相对三维,二维计算的误差并不恒定,误差大小随荷载强度、桥基位置、坡度、桥基尺寸等各因素变化而变化。

客运专线桥基高边坡稳定性三维有限元分析

研究目的:拟建的某铁路客运专线经过地段山高谷深,沟壑纵横,形成了一些桥梁墩台基础置于高陡岸坡上的高边坡工程。桥基荷载作用下高陡边坡的稳定性分析目前没有公认合理的方法。以某铁路客运专线桥基高边坡为例,运用ANSYS有限元分析软件,对荷载作用下的高边坡岩体力学行为特征和稳定性进行三维有限元分析,研究结果可为桥梁高边坡设计及稳定性评价提供参考。研究结论:结果表明,荷载对坡面岩体应力的影响很小,边坡的位移量很小,仅左岸坡脚处较小范围内发生塑性破坏,其它地方均无塑性破坏区。在目前的设计条件下,大桥左右岸边坡安全系数分别为1.85和2.20,大桥边坡整体是稳定的。

石家庄市三环路307国道东立交方案构思与设计

研究目的:通过对石家庄市三环路307国道东立交方案的构思,提出城市立交布置形式的建议。研究方法:采用东南大学刘洪波DICAD-PRO互通立交设计软件,并结合公路设计最新理念进行立交方案选型设计。研究结果:在城市立交桥设计中,应综合考虑交通量、周边地物、行车安全、拆迁征地、景观要求、施工方案等多种因素,争取做到功能、安全、造型及投资的协调。该立交设计紧凑、造型优美,与石家庄市日益蓬勃发展的精神风貌相协调。研究结论:城市立交设计必须与周边建筑、场地条件紧密结合。合理利用空间条件进行布设,同时要满足功能要求;设计要人性化,有良好的方向识别性,交通分析是立交设计的重要依据;采用合理的技术标准,以控制好立交的规模;选型应使桥梁结构合理、造型优美,并有适宜的施工方案。

多尺度三维遥感技术在某铁路地质勘察中应用

研究目的:某铁路客运专线工程沿线主要地貌类型为低中山区及低山丘陵区,区域构造复杂,滑坡、崩塌等不良地质发育。为优化地质调绘方法,提高不良地质勘察效率和质量,本文利用多尺度三维遥感判释技术进行沿线不良地质勘察研究。研究结论:(1)基于航片、卫片、DEM及地质专题数据等,利用自主开发的铁路三维地质遥感判释与定量分析系统,构建了多尺度三维遥感空间场景,进行沿线断裂和不良地质判释和分析;(2)通过详细判释和现场验证,得到沿线断裂构造50余条,滑坡27处,危岩17处,滑塌4处,平均判释准确率达到80%以上,其中断裂构造主要分布在太岳山低中山区至长治盆地之间的低山丘陵区,太岳山低中山区附近断层以NE向为主,长治盆地附近断层以东西向为主,滑坡主要分布于太岳山低中山区及低山丘陵区,多发育在沟谷两侧斜坡上;(3)生产实践表明:基于多尺度高分辨率三维遥感判释技术,能够满足不同地质勘察内容的需要,能够有效提高不良地质遥感判释准确率,减少野外调查工作量;(4)该研究成果可用于艰险山区铁路工程地质勘察工作。

北京南站三联供系统的电气设计

对于北京南站工程设置的三联供系统,不向公网输送反向功率为前期方案重点研究的课题之一。为实现这一目标,采用用电负荷分析与冷热需求相比较的方法,表明需要以热定电,必须对并网方案和机组设置进行综合的研究,以消除发电量过剩的影响。通过综合分析,确定将站房和冷冻站联络并网,机组动态减载运行,加以功率反送控制措施,辅以冷热源调峰措施,能获得可行的方案,并付诸实施。

北京地下直径线前三门隧道上跨地铁联络通道及电力隧道设计方案研究

为解决在特定的城市地下空间新建隧道施工影响既有地下结构安全的问题,以北京地下直径线前三门隧道上跨既有隧道工程为研究对象,提出"隔离桩保护,分步开挖"设计方案,模拟隧道分步开挖过程,计算隧道施工过程中联络通道的位移值。主要结论如下:隧道采用相应的保护措施和分步施工法是可行的,施工不会影响联络通道及电力隧道的结构性安全。

GMS三维地质模型在铁路地质勘察中的应用

地质体三维可视化是近年来铁路工程地质的发展方向。为了利用现有二维地质勘察成果直接快速地建立三维地质模型,以蒙西至华中地区运煤通道铁路裴庄隧道地质资料为基础,针对GMS数据特点开发地质资料自动转换程序,建立隧道周围63.54 km2范围内的三维地质模型。通过DEM和叠加遥感影像,真实再现裴庄隧道及周边地区的地形地貌和地层分布情况,为隧道方案比选提供了可视化手段,有助于提高地质工程师对场地复杂地质条件的认识和评价,同时对提高设计质量也具有一定的意义。

铁路三跨不对称单线预应力混凝土曲线连续梁设计

预应力混凝土连续梁的受力明确、动力性能优越,在铁路桥梁中得以广泛应用。针对曲线铁路跨越曲线公路情况,为满足公路行车要求,提出外观简洁、技术成熟的桥梁孔跨形式。结合跨津港公路特大桥工程实例,对采用的3跨不对称单线预应力混凝土曲线连续梁错线布置情况进行介绍,同时对梁部设计情况进行简要介绍。在满足桥下公路行车要求的情况下,采用错线布置,使两幅桥梁具有基本相同的孔跨形式。这种布置形式简单,既降低了曲线桥梁的设计难度,也简化了梁部设计。

大断面客运专线隧道穿越第三系富水复合地层设计关键技术研究

大西客运专线干庆隧道通过我国中西部地区广泛分布的第四系、第三系等新生代地层,此套地层以粉质黏土、砂层、黄土为主,地层分布随机,且砂层富含上层滞水性质囊状水,在施工过程中多次涌砂涌水。针对大断面客运专线隧道穿越第三系富水复合地层施工技术难题,研究提出隧道掌子面稳定措施和超前预加固措施,有效解决涌砂涌水问题,确保施工安全。

三维环境下路基设计模式研究

研究目的:在道路工程三维设计系统中,选择合适的路基工程设计模式对路基设计模块的构架、开发以及应用有重要意义。本文通过研究道路工程三维设计系统中的多种路基工程设计模式,提出适宜的设计模式以及相应的系统开发总体解决方案。研究结论:从理论上将道路工程三维设计系统中的路基工程的设计模式分为真三维设计模式、准三维设计模式和伪三维设计模式。通过对生产需求、路基工程特点、设计理念转变、既有资源利用、项目综合投入等多方面分析,采用准三维设计模式开发三维路基工程设计模块是适宜的。在一定条件下,将准三维设计模式和伪三维设计模式统筹考虑、分步实施,也是可行的。

POS辅助DMCII230在铁路勘察设计应用中的精度分析

针对DMCII230大幅面数码航摄仪的工程应用精度进行试验分析,通过对同一试验区域获取的不同地面分辨率(GSD)的航片进行空三加密和精度对比分析,并对POS辅助DMCII230数码航摄相机的像控点布设方式及精度进行对比试验,在满足工程需求的情况下选择最优化的GSD和像控点选择方案。

井间地震层析成像在铁道勘察中的应用研究

岩溶对铁路桥梁、路基建设影响较大,在铁路勘察中必须将岩溶规模、边界探测准确。可以利用井间地震层析成像进行两孔间的岩溶勘察,即通过两个钻孔之间进行地震层析成像测试,得到孔间岩体弹性波速度情况,圈定溶洞的位置、规模、埋深。通过与声波测井及钻探资料的对比,确定井间地震层析成像反演结果是准确、可靠的。

地铁车站设计中BIM三维协同设计模式探讨

通过对BIM技术的深入理解和研究,分析轨道交通行业建筑设计特点,探讨如何将BIM技术应用到地铁车站的设计和建设中,阐述各专业之间三维协同设计模式的分析和对比。

基于有限元的接触网吊柱改造方案设计

采用有限元方法并结合ANSYS软件编制了吊柱结构的分析程序,实现了对结构的分析与模拟,为检验零部件荷载标准、校核支持结构的可靠性和提高接触悬挂的稳定性提供了工具和手段。结合工程实例,采用该方法制订了吊柱的改造设计方案,并验证实现了设计要求。

铁路线路三维设计研究与开发

铁路选线技术与数字地面模型技术的结合,促使铁路设计向三维设计方向发展,大幅提高了设计效率与质量。概括介绍了铁路三维设计关键的理论研究及开发方法。

机载激光雷达境外铁路勘察设计应用

从机载激光雷达以及境外铁路勘察设计工程项目的特点出发,分析机载激光雷达技术在境外铁路勘察设计中的应用方法、内容及工程实施需要注意的事项,为境外铁路勘察设计工程的实施提供借鉴。