基于可拓学的山区高速铁路选线策略分析

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第2页《复杂艰险山区铁路选线与总体设计论文集》(朱颖，2010)等。自2003年秦沈客运专线建成通车以来，高速铁路开始成为我国铁路建设的主体。我国中、东部地区率先建成了以京津城际铁路、武广客运专线为代表的一批平原丘陵地区高速铁路：在西部山区，已建成通车有郑西客运专线；贵广、南广、成渝、成兰、成贵、云贵、成昆、长沙．昆明等山区高速铁路正在建设中；此外张掖～西宁～成都、格尔木～成都、郑州～重庆～昆明、和田～狮泉河～日喀则、成都～波密～林芝、香格里拉～波密等铁路正在研究建设中。目前，与高速铁路选线相关的主要成果集成有《高速铁路线路与

2、车站设计》(陈应先，2001)、《轨道交通线路设计》(叶霞飞，2010)等。但这些成果都是根据我国平原地区高速铁路的发展成果而形成的。虽然艰险山区高速铁路选线技术也在上述工程实践中得到发展，但是其并不是针对艰险山区的具体情况的，所以尚有一些没有涉及到的内容。传统选线技术主要基于地形地貌表观和一定的地勘资料，利用经验选择最佳线路。随着测绘技术、勘探技术、信息技术的迅速发展，及地质资料积累和对山地灾害破坏模式识别的深化，研究人员开始探索智能化、自动化优化选线技术，并在部分线路应用，形成了基于数字地面模型虚拟环境的计算机智能选线设计，但是在线路方案的生成方面目前

3、仍然是空白。1．3研究目标、研究内容及解决的关键问题1．3．1研究目标目前在铁路选线界，山区主要地貌单位线路工程受灾特点及防治对策已经比较明确了，在此基础之上结合现有山区高速铁路选线典型案例，运用可拓学的相关理论，建立艰险地形高速铁路选线定量化设计范式。即将铁路选线方法归纳到可拓学的框架体系中，以使得选线的过程可以形式化、逻辑化与数学化的表达，规范选线决策过程，为选线智能化做一定的铺垫。对通过活动断裂带的线路，将基于已有地表破裂尺度及最大永久位移的统计关系式、弹性半空间位错位移场理论，预估强震造成的永久变形量，在此基础上提出线路预留变形量等线路定量化策略，

4、从而为选线设计提供参考，从源头上消灭矛盾问题。1．3．2研究内容与平原地区相比，山区自然条件的特点，主要是地形艰险，重力作用类灾害发育；与常速铁路相比，高速铁路线路工程的特点主要是平面线形标准高、安全标准高；在上述自然条件下要满足工程要求，只能以桥隧工程为主体克服地形，同时桥隧工程对重力作用类灾害也具有较强的抗灾能力。在这种局面下，山区高铁选线的新问题为：定线时可选择余地小，被择方案少，优化设计难度大。结合山区主要地貌单元特征对西南交通大学硕士研究生学位论文第3页高速铁路的影响，线路可以分为河谷线和越岭线，结合工程实例，在局部走向方案中使用不同的加力坡度以

5、适应地形起伏；利用河谷阶地展线；考虑隧道长度和埋深与线路位置及线位高度的协调优化；对困难地段、限速地段，运用降低线形标准减少工程投资的策略等。本文基于可拓学的相关理论，运用可拓集决策的手段，建立艰险地形高速铁路选线优化设计范式。对于强震造成的大地形变，通过活动断裂带的线路，一般会遭受毁灭性的破坏，目前已提出了以简易工程通过断裂带的理念，本文将基于已有地表破裂尺度及最大永久位移的统计关系式、弹性半空间位错位移场理论，预估强震造成的永久变形量，在此基础上提出线路在设计阶段预留变形量等定线策略。1．3．3解决的关键问题基于山区主要地貌单元线路工程灾害特点分析并应

6、用可拓学理论，建立艰险地形高速铁路选线优化设计范式，使得线路方案的生成形式化、逻辑化与数学化；基于已有地表破裂尺度及最大永久位移的统计关系式、弹性半空间位错位移场理论，预估强震造成的永久变形量，在此基础上提出线路在设计阶段预留变形量等定线策略。1．4研究方法和技术路线1．4．1研究方法通过分析以粤海铁路和成贵铁路为主，郑西客专、成渝快铁、云贵铁路等山区高速铁路为辅的工程实例，针对山区主要地貌单元线路工程受灾特点及防治对策，基于可拓学理论，运用可拓集决策技术，对艰险地形高速铁路选线定量化设计提出范例。对通过活动断裂带的线路，基于汶川大地震资料以及最大永久位移

7、的统计关系式、弹性半空间位错位移场理论，预估强震造成的永久变形量，在此基础上提出线路预留变形量等线路定量化策略，从而为选线设计提供参考。1．4．2技术路线课题以铁道部科技研发计划课题《复杂艰险山区高速铁路选线理论及技术评价体系研究》为依托，通过以粤海铁路和成贵铁路为主，结合郑西客专、成渝快铁、云贵铁路等山区高速铁路工程实例和结合进藏交通干线研究，针对山区主要地貌单元线路工程受灾特点及防治对策，基于可拓学理论，运用可拓集决策技术进行研究。基于已有地表破裂尺度及最大永久位移的统计关系式、弹性半空间位错位移场理论，预估强震造成的永久变形量，在此基础上通过研究提出

8、线路预留变形量等线路定量化策略。选线设计是从源头上减轻铁路灾害的根