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铁路提速一直是世界各国铁路共同追求的长期目标,也是铁路管理、技术装备发展和市场服务水平的综合体现,成为铁路现代化的主要标志。尽管我国在既有线提速方面已成功进行了六次大提速,积累了丰富的经验,但是在新建铁路提高开通速度方面,我国尚缺乏对此问题系统、深入地研究,尚缺少成熟的经验。目前,铁道部要求新建铁路在列车开通时的速度就应力争达到设计速度,这对我国的铁道建设工程是一个新的课题,也是我国铁道建设事业向高标准、高开通速度发展,与世界铁路接轨的新方向。
本论文针对新线建设的特点以及一次性高开通的目标要求,充分考虑国内相关研究的欠缺,以秦沈客运专线及胶新铁路的建设为背景,结合所承担铁道部的课题,重点以胶新线为分析对象进行了大量综合试验及理论分析。针对在施工建设期、试运营期、开通运营后工程建设的特点,进行了全面的跟踪测试与分析。主要的研究内容和成果如下:
(1)针对国内外已有资料,对影响新建线路开通速度的因素进行了比较深入的分析,从轨道结构、路基、桥涵等方面,就规范要求、施工工艺、养护维修、技术可能性、投资控制、管理体制、机制等进行了综合的分析。在此基础上,针对国内对新建铁路开通速度研究的现状,提出了论文应重点研究的主要因素。
(2)提高开通速度的综合试验方法的研究。尽管过去铁路进行了大量的试验研究,但大多局限于轨道或路基的各自试验,考虑相互间的影响不够;没有针对出现的各种过渡段、高路基、不同地质状况进行系统测试;较少关注施工工艺对轨道和路基状态的影响;在开通前后缺乏系统的试验测试研究;对线路状况在运营初期的变化情况研究较少等等。针对上述情况,本论文在对即有的试验方法进行评价的基础上,对进行综合试验的选点、布点、测试时机及周期等进行了深入的分析,并以胶新线为例,就测试的主要试验研究内容进行了探讨。
(3)轨道施工质量状况测试方法、评价指标及评价方法的研究。在对既有质量评价方法、测试方法分析的基础上,针对新线建设的需要,对轨道状况的测试方法及测试设备进行了研究,研制了较为实用的新设备,弥补了既有测试设备的不足。在此基础上,针对过去研究的不足,从实验及理论分析的角度,对既有各指标相互关系、轨道状态的合理评价指标、道床状态的测试方法及注意事项进行了深入的分析研究,提出了更为简便、合理的评价指标。在此基础上,针对既有规范的不足,就提高开通速度应进行的轨道状态指标及测试方法给出了合理的建议。
(4)路基施工状况的检测及质量控制措施的研究。在对既有的路基施工状况综合分析的基础上,就主要存在的问题、处理方法进行了分析。在此基础上,对路基的施工质量进行了跟踪测试,并采用理论分析与实验研究相结合的方法,对路基沉降的变化规律及预测方法进行了探讨。此外,还就路基施工质量与轨道状态的相互关系、路基施工质量主要存在的问题(如路桥过渡段)及控制方法等提出了自己的见解。
(5)开通运营前大机作业工艺与线路质量关系的研究。在对大型养路机械及目前的使用情况进行简要分析的基础上,结合既有的一些新建铁路的试验测试情况,对既有的大机作业工艺以及存在的问题进行了分析,并结合胶新线的建设,对大机作业工艺与轨道、路基状态的关系进行了试验研究,在此基础上对合理的大机作业工艺提出了建议。
(6)运营初期线路状况的变化规律及保障措施的研究。针对过去这方面研究的不足,对运营初期的试验检测方法、动静态检查的方法及关键指标进行了研究,并结合胶新铁路的实际测试结果、轨检数据,对运营初期轨道及路基状况的变化规律进行了研究,提出了提高开通速度的主要保证措施及方法,并与现场工务段的调查结果进行了对照分析。
(7)线路开通速度的理论研究。为了进一步分析和优化提高开通速度的技术措施,在建立空间客车、货车与轨道耦合模型的基础上,针对可能的设计及施工参数、测试的具体指标值,对影响线路高开通的主要因素进行了动力学分析。
(8)针对上述的研究成果,结合我国铁路设计、施工、维护的现状,对提高新建铁路开通速度的措施提出了一系列的合理化建议。