基于红外相机对拟建川藏铁路(康定至巴塘段)沿线6种有蹄类动物活动节律研究

基于国家重大工程川藏线建设需求,为降低道路建设和运营对野生动物的影响,于2019年6月—2021年6月通过红外相机技术对拟建川藏铁路沿线(康定至巴塘段)6种有蹄类动物的活动节律进行了研究。结果表明:1)毛冠鹿(Elaphodus cephalophus)在6种有蹄类动物中相对丰富度最高,其次为中华鬣羚(Capricornis milneedwardsii),水鹿(Rusa unicolor),野猪(Sus scrofa),马麝(Moschus chrysogaster),中华斑羚(Naemorhedus griseus)。2)毛冠鹿与中华鬣羚的年活动格局具有较高的相似度,1—4月相对丰富度为全年最低,5—6月逐渐上升,7月达到全年最高峰,之后逐渐降低。3)毛冠鹿和马麝的日活动规律相似,均属双峰型,具明显晨昏习性;野猪和水鹿日活动模式呈单峰型,水鹿活动曲线呈U形,午间出现低谷,属于特殊的单峰模式;中华鬣羚和中华斑羚活动规律不明显。4)毛冠鹿和野猪在旱季和雨季的日活动节律具有明显的分化。5)水鹿和马麝是典型的夜行性动物,毛冠鹿和野猪是典型的昼行性动物,中华鬣羚和中华斑羚不具有明显的昼夜行性。

川藏铁路昌都段2022年主要气候特征及气候事件的影响分析

利用2022年川藏铁路昌都段气温、降水、平均风速以及气象灾害观测资料,探讨了2022年主要气候特征特点及气候事件影响,为今后开展气候分析以及防灾减灾工作提供参考。

IPP-PNN模型在川藏铁路深埋长大隧道岩爆预测中的应用

为了准确预测在高地应力、高地温铁路隧道中的岩爆灾害,以川藏铁路前期拉林段的重要隧道节点工程为研究背景,系统、全面地总结应力水平、埋深、温度、围岩岩性及地质构造、岩体系统刚度等影响因素对川藏铁路深埋长大隧道岩爆的孕育作用,重点分析高地应力和高地温对岩爆发生的影响相关性。构建川藏铁路深埋长大隧道岩爆预测指标体系,测试并量化岩体岩爆的倾向性指标。由于各影响因素与岩爆的非线性关系,选用能充分提取数据信息、处理多因素复杂非线性问题的改进投影寻踪(Improved Projection Pursuit,IPP)评价模型对川藏铁路拉林段典型高地应力、高地温深埋长大隧道桑珠岭隧道在施工期发生的岩爆问题做初步评价,并引入密度函数估计和贝叶斯最小风险准则,将IPP模型和概率神经网络(Probabilistic Neural Networks,PNN)模型相结合,实现对岩爆等级的聚类划分。研究结果表明:根据岩爆等级预测结果可知IPP-PNN模型预测结果相比于传统PP-PNN模型和GSA-PP模型其准确度更高,在对桑珠岭隧道11~19号隧道路段的岩爆预测中,岩爆预测等级与实测等级相符合程度由66.67%和77.78%提高到100%。研究结果具有一定的应用价值和工程意义,为目前在建的川藏铁路类似隧道工程的岩爆预测提供参考。

川藏铁路环境车顶绝缘子闪络特性研究综述

高速列车车顶绝缘子是保证列车安全运行的重要部件,起着机械支撑和电气绝缘的作用,任一绝缘子发生闪络都会导致高速列车供电中断甚至停运。川藏铁路沿线环境复杂恶劣,隧道群占比大,使得高速列车车顶绝缘子面临着高原低压、高温高湿等多种极端环境和气候特征,其绝缘子的设计和配置不同于电网绝缘子。因此,针对川藏列车运行下的特殊环境,文章综述了近年来国内外学者在不同条件下对绝缘子闪络特性影响研究的现状,包括高海拔低气压、高速气流、温度湿度以及温差环境,并根据列车实际运行工况,对绝缘子闪络特性研究中存在的问题进行分析;同时基于川藏铁路复杂环境对列车绝缘子闪络特性的研究方向进行展望,认为应重点研究高海拔下车顶绝缘子闪络电压的校正及实际车顶绝缘子的闪络特性等,为川藏铁路车顶绝缘子的设计和选择提供理论和技术参考。

川藏地区及川藏铁路沿线风场特征分析

雷暴大风是影响铁路建设和交通运营安全的主要气象灾害之一,而川藏铁路作为连接四川省和西藏自治区的干线铁路,其沿线地理形势复杂,气候特征多样,被称为“最难建的铁路”,本文旨在定量分析川藏地区和川藏铁路的风场变化特征,以为川藏铁路建设和铁路列车运行、防灾减灾以及实时动态监测预警和风险评估提供科学依据。文章采用2004—2020年地面气象站观测风场和2006—2020年极大风风速资料,结合2000—2020年近21年的NCEP FNL地面风场数据,对川藏地区和川藏铁路沿线拉萨、林芝、雅安、成都4个高铁站附近的风场时空分布特征和变化规律进行分析,研究表明:(1)川藏地区西部风力高于东部,高原内陆风力大于高原东南缘和四川省。11月至次年3月是高原内陆风速最大的月份,月平均风速在高原北部和南缘能够达到7 m/s以上,夏秋季风速较小。(2)选取川藏铁路沿线拉萨站、林芝站、雅安站和成都站4个站点风场进行分析,风速表现为高原西部向东部减小的趋势。(3)在研究时段内,2018—2020年川藏铁路沿线平均风速和极大风速均呈明显增加趋势,拉萨和林芝站的大风日数也有所增加,因此2018年以来川藏铁路沿线处于风速上升期,对铁路的风险处于增大阶段。

川藏铁路建设的空间影响效应研究

川藏铁路是中国西南地区的干线铁路,完善了西部地区的交通基础设施,对西部与中东部地区的融合与协调发展具有重要意义。鉴于此,本文以川藏铁路为研究对象,以各类路网数据和社会经济数据为基础,结合川藏地区的特殊性,从全国尺度测度川藏铁路对城市可达性的提升,剖析其对区域潜在联系和高铁网络结构的影响,以期为中国跨区域交通基础设施与区域协调发展提供借鉴与参考。研究结果表明:川藏铁路建设极大改善了西藏城市的区位条件,不仅对沿线城市有重要影响,也提高了其他城市的可达性,在空间上促使沿线分散的圈层结构拓展为沿川藏铁路的廊道结构,尤其便利了西藏与西南和华南地区的联系;川藏铁路促进了西藏与其他地区的联系,完善了高铁网络结构,有利于西藏与四川形成紧密关系;川藏铁路促进了边疆地区、贫困县以及少数民族自治县等特殊地区的经济发展,对于维护国家安全和民族团结具有十分重要的意义。

川藏铁路沿线地震预警工程概述

川藏铁路沿线地震预警工程是西藏自治区“十四五”防震减灾规划之一,工程建设目标主要用于实现川藏铁路地震监控和预警两大功能。项目要求对于每个监测点均实现单点P波预警能力,通过纳入国家台网的数据实现网络地震预警能力,当地震发生且S波峰值超过阈值时系统发出停电、控车命令。拟规划通过川藏铁路沿线地震预警工程的建设减弱大地震灾害及地震引发的次生、衍生灾害影响,保障川藏铁路安全可靠运行。

基于FY-4A卫星的川藏铁路成雅段短时强降水TBB特征

利用FY-4A卫星资料和区域自动站逐时降水数据,研究了2019—2021年川藏铁路成雅段短时强降水时空分布及其云顶亮温(TBB)的变化特征。结果表明:川藏铁路成雅段短时强降水出现频次随着雨强的增大而减少,且呈“北少南多”的空间分布特征,4—10月均有发生且主要集中在7—9月,夜间为高发时段,尤其在01—07时和22—23时频发。该区域短时强降水的降水量与TBB呈显著负相关,与TBB梯度呈负相关,与亮温差(水汽通道与红外通道的亮温差值)呈正相关,短时强降水易出现在TBB偏低、梯度偏小且亮温差偏大的对流云团处。短时强降水的出现伴随着TBB降到最低值,随着TBB逐渐上升,短时强降水结束。如果已出现短时强降水,TBB仍在继续下降,则短时强降水将持续,其持续时间越长,则对流云团越强。短时强降水出现时TBB和最小TBB主要在190~230 K之间,其中以190~200 K居多。

AI大数据技术在川藏铁路中的应用及系统设计

介绍了铁路数据处理现状,简述了传统方法建设和维护铁路的局限性,分析了人工智能(AI)技术和大数据技术在川藏铁路建设中的必要性和可行性。针对川藏铁路的特点,提出在川藏铁路地质灾害防治预警、川藏铁路生态环境保护、川藏铁路工程施工进度管理和川藏铁路大数据可视化方面引入AI技术及大数据技术的必要性及先进性。设计了川藏铁路AI大数据系统的系统构架以及功能模块,为川藏铁路建设提供一种新的思路,进而为川藏铁路的建设保驾护航。

川藏铁路西藏段地闪活动时空分布特征分析

利用2009—2021年地闪定位网观测数据,研究了川藏铁路沿线西藏段区域的地闪活动规律。结果表明:川藏铁路沿线西藏段地闪活动的季节变化呈单峰型,负地闪峰值出现在7月,占年平均负地闪数的25%,正地闪的峰值出现在9月,占年平均正地闪数的22%,正地闪峰值相对于负地闪延迟了2个月,而正地闪比例呈冬季最高,11月占50.7%;地闪日变化最活跃时段为14:00—22:00时,正、负地闪在达到峰值后,出现较为缓慢的减少,一直持续到第二天10:00左右达到最低值;空间分布上,西藏段铁路沿线地闪活动季节变化出现不一致性,但7月最为频繁;而地闪活动日变化最活跃时段出现在下午的16:00—18:00时;地闪密度呈北强南弱,拉萨大部、山南北部、林芝北部、昌都东北部一带的地闪活动较为频繁;正、负地闪回击电流强度呈南强北弱,沿喜马拉雅山南麓一带正、负地闪回击电流强度较大。

川藏铁路沿线大到暴雨时空演变特征

基于1980~2019年川藏铁路沿线13个地面观测站逐日降雨资料,应用经验正交函数分解、气候倾向率和小波分析等统计诊断方法,分析川藏铁路沿线大到暴雨的暴雨量与暴雨天数的时空变化特征。结果表明:川藏铁路沿线大到暴雨的各站逐年日数与累积暴雨量在空间分布上呈类似的空间分布,即铁路东段与中段西段的数值相对于其他区域是较大的;近40a川藏铁路沿线暴雨日与暴雨量的年际变化呈明显振荡特征,月际变化则显示6月至9月是暴雨频发的月份;川藏铁路沿线的暴雨日和暴雨量的EOF第一模态方差贡献率分别为37.39%和38.18%,即在空间变化上呈整体一致性;川藏铁路沿线暴雨量和暴雨日均存在4~6a和6~16a的振荡周期。

温度与振动作用下川藏铁路路基沉降可靠性分析

为研究路基工程受温度和振动应力影响下的路基沉降变形,文章以川藏铁路某区段为研究背景,基于现有10年间的路基现场监测数据,通过路基沉降变形的多元线性回归方程,采用理论分析的方法研究了不同温度、不同振动应力、不同随机阈值以及不同时间作用下的路基沉降可靠度变化特征。结果表明:路基的沉降变形与环境温度和行车振动应力以及时间等因素呈负相关,并且随着车辆轴重和速度的增加以及时间的累积,路基沉降变形逐渐严重;在实际工程中,需要在不同季节对路基进行降温或者保温措施以及对运行列车采取减重减速的措施来减小路基沉降值,从而控制路基病害。

基于自然色彩系统的列车色彩涂装设计研究——以川藏铁路列车为例

为探索具有地域文化性的铁路列车涂装设计,构建基于NCS体系的地域文化色彩列车涂装设计方法,文章将川藏铁路列车作为典型例子进行地域文化特色涂装研究。首先,对自然色彩系统理论进行阐述,论述了地域文化色彩的辨识与提取,形成了系统的设计方法;然后结合国内外典型列车涂装设计案例和川藏铁路开通段的现有列车涂装色彩组成进行分析;接着运用NCS自然色彩系统,提出适用于普遍列车的地域文化色彩涂装设计方法的总体框架和关键流程;最后赋予实践。结果表明:运用自然色彩系统方法能够精准有效地增强列车涂装设计的品质,兼容美观性与功能性,同时促进乘客的文化认同感。

川藏铁路沿线及邻区环境工程地质问题概论

川藏铁路是我国正在规划建设的重要铁路干线之一,是西部大通道的重要组成部分。该铁路线横跨扬子板块、川滇地块、羌塘地块和拉萨地块等大地构造单元,在复杂的地质构造背景条件下,川藏铁路沿线活动断裂、地震和地质灾害极为发育,严重制约着川藏铁路的规划建设。在野外地质调查、钻探、地应力测量和室内测试分析的基础上,对川藏铁路规划建设中可能遇到的活动断裂、高地应力、高地温、岩爆和地质灾害等主要环境工程地质问题进行了论述分析,认为:川藏铁路沿线及邻区发育有54条区域活动断裂,其中对铁路有直接重要影响的全新世活动断裂有17条;研究区内地震活动频繁,约有50%的规划线路位于地震动峰值加速度>0.2 g地区,部分地段>0.4 g,潜在地震风险大;铁路沿线主要的地质灾害类型为崩塌、滑坡和泥石流,地质灾害受活动断裂影响强烈,部分地段发育有高速远程滑坡;川藏铁路沿线构造应力场和地热场复杂,深埋隧道工程建设时容易发生岩爆、软岩大变形和高温热害等工程地质问题。

川藏铁路高地温隧道降温技术及效果分析

为改善位于青藏高原的高地温深埋特长隧道工作环境,防止高温热害发生,以川藏铁路桑珠岭隧道为工程依托,分析高地温的特征及其对工程的影响;考虑洞周围岩和掌子面的散热,以及人、机和炮碴释热等因素,给出通风降温时需风量和通风管数量的理论计算公式;在此基础上进一步提出综合立体降温技术,并分析降温效果。结果表明:桑珠岭隧道是典型的干热岩高地温隧道,通过地温测试数据反演得出隧道地温梯度为5.5℃·(100m)^-1,隧道埋深越大地温越高;理论计算得到隧道工作面需风量为324.10m3·s^-1,其中洞周岩壁散热需风量占86.21%,其余13.79%风量主要为人、机和炮碴释热所需;仅采用通风措施,持续通风3h后,洞周壁面温度降幅可达47%,但最低仍为32℃;再采用冷水喷洒和冰墙等辅助降温措施,可消减7.9×10^7kJ的热量。因此,对于高地温隧道,可采用以通风为主,结合喷洒冷水、设置冰墙等的综合立体降温技术。

川藏铁路雅安至林芝段工程地质环境及主要工程地质问题

为全面掌握川藏铁路雅安至林芝段沿线区域工程地质环境,查清主要工程地质问题,为建设施工和通车运营提供科学依据,通过归纳总结各阶段勘察设计、科研专题研究成果,详细阐述了川藏铁路雅安至林芝段工程地质环境,系统分析了主要工程地质问题,提出铁路减灾选线原则,以及主要工程地质问题的工程对策建议、施工和运营阶段需要重点关注的重大工程地质问题及研究重点。结论表明:1)川藏铁路雅安至林芝段具有显著的地形高差、强烈的板块活动、频发的山地灾害、敏感的生态环境、恶劣的气候条件、薄弱的基础设施等六大工程环境特征,也是工程建设面临的六大挑战;具有工程建设环境极其恶劣、铁路长大坡度前所未有、超长深埋隧道最为集中、山地灾害防范任务艰巨、生态环境保护责任重大五大工程建设难题;具有高原高山峡谷区地理数据快速准确获取难、地质灾害早期识别评估难、超级工程与物流保障难、生态环境风险大、重大工程建设及防控风险大等"三难两大"风险。2)研究区域属大型滑坡、冰川泥石流、冰湖溃决等山地灾害的集中区和易发区,并且各类灾害在复杂的环境条件下易形成链生性灾害;研究区域内的活动断裂与高烈度地震、高地应力、高地温、高压涌突水等多场耦合下的深埋隧道重大不良地质发育,影响和制约铁路工程选线及工程建设。3)采用"空天地"综合勘察手段,查明研究区的主要工程地质问题,采用隧道穿越方式绕避大型复杂的浅表地质灾害;采用减少埋深、缩短长度、傍山靠河、走行于相对低温廊道、避开长大水平径流区等针对性工程措施,可有效应对浅表层及隧道不良地质问题。4)研究成果对川藏铁路的建设施工运营有一定的指导意义,也可为滇藏、中尼等铁路的勘察设计及建设施工提供参考。

基于改进频率比法的川藏铁路沿线及邻区地质灾害易发性分区评价

川藏铁路是我国目前正在规划建设的重要铁路干线之一,地处地形和地质条件极为复杂的青藏高原东部,复杂的地质背景与脆弱的地质环境造成川藏铁路沿线及邻区地质灾害极为发育,严重威胁着川藏铁路的规划建设。在对地质灾害易发性评价方法分析的基础上,首先对传统的地质灾害易发性评价频率比方法进行改进,克服了传统通用方法中频率比值分布的不连续性,提高了各地质灾害影响因子敏感性的区分度,并减小了因子分级的主观性。利用ROC曲线与空间熵的定量对比验证表明,改进频率比法的地质灾害易发性评价模型优于传统方法。根据地质灾害的发育分布特征,选取地面高程、地形坡度、地形坡向、地形曲率、地形起伏度、工程地质岩组、地震动峰值加速度、断裂密度、水系距离、道路距离、降水量与植被指数等影响地质灾害的主要因素,结合地质灾害调查数据,首先分析各影响因子的地质灾害敏感性,并进一步对川藏铁路沿线及邻区的地质灾害易发性进行评价和分区。评价结果表明,研究区地质灾害的发育分布主要受控于断裂、水系和道路等线状要素,以及地形坡度和地形起伏度等地形地貌因素,并且断裂密度和地形起伏度相较其他因子具有更大的地质灾害敏感性区分度。地质灾害极高易发区和高易发区主要分布于大型水系两岸、道路两侧的高山河谷沿线的狭窄地带,使沿河谷与已有道路规划展布的川藏铁路面临着严重的地质灾害威胁,铁路规划建设部门应加强该地带的地质灾害排查、防治和线路优化工作。

川藏铁路雅安—林芝段典型地质灾害与工程地质问题

川藏铁路是中国正在规划建设的重点工程,穿越地形地貌和地质构造都极为复杂的青藏高原东部。铁路沿线活动断裂发育、地震频发,新建铁路雅安—林芝段直接穿越或近距离展布于龙门山断裂带、鲜水河断裂带等10条大型区域性活动断裂带,部分断裂活动速率值达10 mm/a,潜在强震危险性高。在内外动力耦合作用下,铁路沿线地质灾害极为发育,密集分布于大渡河、雅砻江、金沙江、澜沧江、怒江和雅鲁藏布江及其一级支流、活动断裂带和公路沿线,其中高位远程滑坡及链式灾害、深层蠕变-剧滑型滑坡、地震滑坡等灾害危害严重,成为了铁路建设的"拦路虎"。铁路沿线处于以水平构造应力为主导的高地应力环境,穿越华南主体应力区、龙门山—松潘应力区、川滇应力区、墨脱—昌都应力区和喜马拉雅应力区等5个大的一级构造应力区;雅安—康定段最大主应力方向为NWW—NW向,并向林芝方向呈现NNE向偏转,地应力在平面和垂向空间上表现为强烈局部差异性,如折多山某隧道地应力测试结果揭示了在垂向上存在应力释放区。在高地应力条件下,铁路沿线深埋隧道潜在围岩岩爆和大变形危害风险大。铁路建设应加强活动断裂安全避让、重大地质灾害早期识别和监测预警、深埋隧道地应力和岩爆大变形超前预测预报等工作,科学指导铁路选线与防灾减灾。

川藏铁路主要地质灾害特征及地质选线探析

拟建川藏铁路横穿三山,跨越五水;沿线地形起伏大、构造活动强烈、地层岩性及气候复杂多变;大型崩滑体、高位危岩落石、泥石流、碎屑坡、水毁、雪崩、冰害及生长期高陡岩质边坡等山地灾害发育,其具有规模大、破坏力强、灾害发生频繁且难于治理等特点。在调查拟建川藏铁路沿线主要地质灾害及分析其特征的基础上,从地质角度研究其选线原则。研究认为:拟建川藏铁路高山峡谷地貌段选线首先应遵循线位服从桥位、桥位服从地质及线位服从车站、车站服从地质的两大总体选线原则;对于高山峡谷地貌段,铁路选线宜应先确定桥位,再以越岭的长隧方案或以傍山的长隧短打方案展线为宜,尽可能地绕避大型不良地质体;对于藏东南宽广的高山峡谷地貌段,铁路选线宜外移绕避大型滑坡、岩屑坡或展线于对岸避开泥石流,主要以路基或桥的方式、局部可辅以隧道绕避大型不良地质体通过为佳;而针对迫龙藏布峡谷段,铁路选线宜以傍山的长隧短打的方案通过为佳,尽可能减少线位露头以绕避地质灾害体。

川藏铁路(康定至林芝段)沿线滑坡风险分析

根据川藏铁路康定至林芝段穿越区域滑坡灾害的孕灾环境、诱发条件耦合铁路线路承灾体的暴露性、属性特征和成灾恢复力等5个方面选取地层岩性、铁道类型等14个风险评价指标,构建基于贡献率法的的风险评价模型,并开展川藏铁路沿线滑坡风险定量分析评价及制图,在此基础上对拟建铁路沿线的滑坡灾害可接受风险水平开展定量分析。结果表明:处于高和较高风险度区的铁路线路为131.13km(10.7%),处于可容忍风险水平线上的线路长度为85.14km(8.47%),因此规划线路总体上较好地规避了滑坡灾害风险,但线路局部高风险线路的选线尚有调整空间,在工程建设和运营维护时应采取相应的滑坡灾害防控措施以规避、转移和降低风险,提升其抗灾性能。本方法可为川藏铁路及类似拟建重大线性工程的选线设计和沿线滑坡灾害的风险控制提供参考依据。