日前,国家出版基金项目《高速铁路工程技术创新丛书》,已由中国铁道出版社出版发行。我国高铁领域14位院士领军编著。
本套丛书作者团队汇集了一大批具有深厚理论功底和丰富实践经验的高铁科技精英,历时三年多时间完成。
丛书共31册,涵盖中国高速铁路规划设计、土木建筑、装备制造、生态保护、运营管理、安全工程等高速铁路工程技术全产业链、全寿命周期,全面反映了中国高速铁路科技创新发展成就,体现了铁路行业科技前沿创新水平。

作为第一套中国高铁工程技术创新科技丛书,该丛书极具研究、使用、交流和收藏价值,是铁路科研人员、管理人员和其他高铁从业人员、铁路院校师生必备的一套中国高铁“百科全书”。
让我们翻开《高速铁路工程技术创新丛书》,共同解读中国高铁创新“密码”!
孙永福 何华武 卢春房 翟婉明 邵明安 李国杰 钱清泉 刘友梅 郑颖人 梁文灏 秦顺全 丁荣军 杜彦良 田红旗

当前中国建造的高铁,无论是在技术上,还是在运营里程上,无论是在速度上,还是在安全性舒适性上,都不是任何国家可以轻松超越的,为什么中国高铁这么牛呢?原因是中国掌握了大量核心技术,那么高铁所需要的核心技术是啥?又是如何突破国外垄断的?本期就带大家了解一下国产高铁从起步者到超越者的发展历程,高铁在中国运营里程接近4万公里,相当于中国铁路总里程三分之一,相当于世界高铁总里程的五分之三。
高铁不是指一辆在铁轨上高速运行的火车头,它是一套复杂的系统工程,包括信号控制、运营维护、车辆制造、施工建造都是其中的一部分,中国铁路经历半个多世纪的发展期,已经进行了八次提速,其中第六次提速中,正式标志着中国高铁元年的到来,这一年中国和谐号动车组开始运营,最初和谐号动车并不是完全由中国研发的,很多技术来自国外,包括日本川崎重工、加拿大庞巴迪,法国阿尔斯通和德国西门子,将这些国家的技术融会贯通。
有德国西门子工程师曾给出评价,称高铁的核心技术只有三大部分,牵引系统、转向架和制动系统,最关键的就是列车牵引系统,它就像列车的心脏一样,中国高铁虽然起步较晚,但是如今这三大核心技术都已经完全掌握,国内高铁的发展,是从引进消化吸收再到创新系统、集成创新,再到完全自主创新,是全球高铁技术的集大成者,在中国高铁刚起步的时候,日本、德国、法国、西班牙、意大利都拥有高铁,但是如今比这些国家总和还要多很多。

中国高铁发展大致经历了三个阶段,首先是2004年以前的自主研发试验和技术积累阶段,其次是2004年至2008年引进、消化、吸收、再创新阶段,最后是2009年之后全面自主创新阶段,第一个阶段中,中国老牌轨道交通大学西南大学,专注于高铁的探索和研发,为国家培养了大批人才,这些人才分布在高铁企事业单位,奠定了人才基础,第二个阶段通过摸索国外三大高铁公司的技术,进行消化和整合,形成了中国独有的技术底子。
经历三次高铁发展,中国已经彻底吃透了国外技术,结合国内的大量高铁技术理论,创新地研发了复兴号高速动车组,所有核心技术全面掌握,并且通过了美国的评估认证,拥有完全自主知识产权,最开始引进的一批动车,是因为软件源代码掌握在对方手中,但如今中国自行研发的高铁动车都采用国产软件,国产代码,不存在需要找外国专家修理的情况,如果高铁核心技术掌握在国外,那么也不会有国家寻求中国帮助建造高铁,因为这样的话,维护起来很麻烦,国内也不可能铺天盖地的建造高铁,因为这样的话维护成本更大。
我国是世界上隧道及地下工程规模大、数量最多、修建技术发展速度最快的国家。经过多年的工程实践和工程人员的努力,我国隧道与地下工程建设形成了独具特色的修建方法和技术体系,进入了跨越性发展的轨道,引领着世界隧道及地下工程修建技术的发展。
5、铁道工程技术适合女生吗中国工程院院刊《中国工程科学》2010年第12期刊发《中国隧道及地下工程修建技术》一文,介绍了我国隧道与地下工程的设计理论及方法、钻爆法隧道施工技术、盾构隧道施工技术和隧道掘进机施工技术等。文章还指出了我国隧道及地下工程今后研究的方向:大埋深特长隧道的修建技术,城市地下空间规划,隧道及地下工程的动态设计以及降低工程造价的方法等。
今天,中国已是世界上隧道及地下工程规模大、数量最多、地质条件和结构形式最复杂、修建技术发展速度最快的国家。今后通过在工程建设实践的过程中不断创新,必将逐步形成具有我国特色的隧道与地下工程修建的方法和技术体系,使我国隧道与地下工程修建技术进入跨越性发展的轨道,成为引领世界隧道及地下工程修建技术的国家。
自 1888 年我国修建的第一条隧道——狮球岭隧道以来,经过 120 余年艰难曲折的发展历程,中国隧道修建技术从大瑶山双线铁路隧道采用新原理、新方法、新结构、新技术、新设备、新工艺全面建成开始,已步入了世界先进水平的行列,在勘测设计、施工、运营、科研等方面取得了许多重大的成就和创新。
6、铁道工程技术学什么目前,地下工程结构设计理论的发展大概经历了三个阶段:第一阶段,古典设计理论阶段;第二阶段,荷载结构理论(散体压力理论)阶段;第三阶段,连续介质理论阶段(共同作用理论阶段)。
在地下工程结构计算理论研究的发展过程中,后期提出的计算方法一般并不否定前期的研究成果。鉴于岩土介质的复杂多变性,这些计算方法一般都有各自的适用场合,但都带有一定的局限性。目前,我国在地下工程的结构计算中,采用较多的仍是以散体压力理论为基础的荷载 - 结构法,原因是:一方面该理论发展时间较长,应用中有较多经验;另一方面,该计算理论形式简单,比较容易为工程设计人员所掌握。
隧道及地下工程结构的设计方法主要有工程类比法、荷载 - 结构法、地层结构法、信息反馈法、综合设计法和针对地震荷载的动力设计法6 种类型。
7、铁道工程技术就业前景国际隧道协会于 1978 年曾成立结构设计模型研究组(working group on structural design models),收集和汇总了各国会员目前采用的地下结构设计方法。经过总结,国际隧道协会认为,目前采用的地下结构设计方法可以归纳为以下 4 种设计模型。
(1) 工程类比法:以参照过去隧道工程实践经验进行工程类比设计的方法。
(2) 收敛 - 约束法:也称特征曲线法。以现场量测和室内试验为主的实用设计方法。
8、铁道工程技术专升本对口专业(3) 荷载 - 结构法:以作用、反作用模型,采用结构力学理论进行设计的方法,例如,弹性地基圆环计算、弹性地基框架计算、温克尔假定的链杆法等计算方法。
(4) 连续介质模型:包括解析法和数值法。数值计算法目前主要是有限单元法。
每种设计模型或方法各有其适用的场合,也各有自身的局限性。由于地下结构的设计受各种复杂因素的影响,围岩变形破坏机制与相应理论还不成熟,因此,工程类比法和链杆法是目前主要的设计方法。
9、铁道工程技术专业适合女生吗作为盾构隧道支护的管片衬砌,不管是在单层衬砌形式下作为唯一的永久结构承载或双层衬砌形式下与二衬复合承载,都是隧道的主要承载结构,直接关系到结构的使用功能、安全性和耐久性。现阶段国内已经有了大量工程实践经验,在此基础上,有必要对其受力形态和相关的计算方法进行评述和思考。
首先,盾构隧道和常见的地下工程一样,也涉及结构本体和地层之间相互作用关系的拟合问题,常用的有两种模型:地层 - 结构模型和荷载 - 结构模型。
另外,在盾构隧道中管片作为一个多接头的预制拼装混凝土构件(极少数为钢构件或铸铁构件),拼装是其施工工艺和结构受力的一个最主要特征。其结构形式不同于我们常见的矿山法隧道或明挖法隧道,结构既不是均质的,也不是连续体,这就造成计算模型和方法的复杂化。具体说来,管片衬砌环的不同分块、接头的不同构造、环与环间接头的不同分布都对结构的受力和变形产生不同的影响,因此实际分析中对管片接头的不同拟合方式就形成了多种不同的计算方法。其中以荷载 - 结构模型为基础的修正惯用设计法和梁 - 弹簧模型法应用最为广泛。
10、铁道工程技术专业主要学什么在洞门及洞口段设计上,由洞门、明洞和洞口内浅埋段组成。 19 世纪 50 年代初以端墙式和翼墙式两种挡土结构为主,明洞则以拱形为主。洞门形式有端墙式、柱式、翼墙式、耳墙式、台阶式等。洞门的设计主要考虑功能的需要,从力学和安全的角度出发,按标准图模式,为适应地形变化作一些小修改,而在结构形式上创新少。几十年来,洞门的结构形式未发生多大变化,仍以端墙式和翼墙式为主,因此,需要修建一段路堑进洞,必要时还要加筑洞口挡墙、翼墙等挡土结构,以保持边、仰坡的稳定。这种做法不可避免地对洞口山体稳定性和植被产生破坏,设计要考虑生态和环保的有关要求。
随着人们环保意识的提高和隧道施工技术的进步,已出现一大批不开挖边、仰坡的洞口结构形式。采用隧道早进晚出,设计了许多凸出式、无洞门的结构形式,极大地减少了施工对山体地扰动破坏,对保持洞口山体稳定和保护环境有重要意义。
洞门的设计,已不仅仅停留在结构的功能上,而是应将环境、美学、力学融为一体,使洞门的设计与周围环境融为一体,形成一道美丽的风景,洞门设计力求达到建筑学、园林学、环境美学和力学的完美统一 。