党的十八大以来,在习近平新时代中国特色社会主义思想指引下,在中共中央、国务院《交通强国建设纲要》指导下,城市轨道与铁道工程系全体教师不忘初心使命,始终瞄准国际前沿,面向国家重大需求进行科技攻关,承担了国家自然科学基金国际合作重点项目,国家自然科学基金(重点、面上和青年)、国家重点研发计划、上海市重点研究计划等重大科研项目20余项,获得国家技术发明二等奖2项,省部级科技进步一等奖10余项。在城市轨道交通线网规划与线路设计,基础设施结构耐久与系统安全,轨道交通减振降噪及智慧运维理论与技术等方面取得了一系列研究成果,为京沪高铁、京张高铁、朔黄铁路和近20座城市的轨道交通工程建设和维养提供科研及决策服务,谱写了轨道交通工程新华章。
周顺华教授领衔团队(团队其他成员:王炳龙、宫全美、肖军华、何超、杨龙才、王长丹、陕耀、狄宏规、付龙龙、刘建国、张小会)围绕轨道交通建设与养护面临的基础理论、关键技术问题、科学仪器研发、理论模型建立等方面取得了多项突破。
(1)科学仪器:针对更高速高铁基础结构设计,研制了国际首台高频低幅循环应力/应变双模三轴仪和桩土界面高频剪切仪。
(2)科学发现:发现了在高频低幅列车荷载作用下填料颗粒相变现象。
(3)科学理论:建立了轨道交通隧道系统动力学计算理论和轨道交通工程宏细观分析理论。
(4)标准建设:主编2部国家铁路行业标准和1部市域铁路地方标准。
(5)获奖成果:获国家技术发明二等奖1项、上海市教学成果一等奖1项、中国城市轨道交通协会一等奖1项,近期入围国际隧道协会超越工程奖1项。
(6)国际影响:担任6部国际学术期刊编委,在国际重要学术期刊发表SCI论文等150余篇,出版英文专著和英文标准各1部。
国际首台高频低幅循环应力/应变双模三轴仪和桩土界面高频剪切仪
叶霞飞教授和顾保南教授领衔的团队(团队其他成员:王治、成艳)结合以上海为龙头的长三角城市群及区域一体化发展带给轨道交通的发展机遇,依托国家科技支撑计划、上海市科委攻关计划及企业委托课题,围绕轨道交通与土地利用的互动机理、城市轨道交通线网规划与线路设计、城市轨道交通网络运营效率与可持续发展政策等主题开展了一系列比较系统的研究工作,初步把握了城市轨道交通对沿线土地利用性质、土地利用强度以及沿线区域房地产价格影响的基本规律,建立了市域轨道交通通道选择模型、市域轨道交通线路敷设方式选择模型、城市轨道交通车站分布优化模型以及车站出入口布局规划模型,提出了市域轨道交通沿线区域土地开发强度的上下限确定方法和城市轨道交通安全可持续发展的相关政策性建议。研究成果为城市轨道交通线网规划与线路设计和城市轨道交通发展政策制定提供了理论支撑,基于研究成果形成了《上海市城市轨道交通车站接驳交通设施规划设计导则》,并参与编写完成了国家标准《城市轨道交通线网规划标准》、《城市轨道交通规划技术导则》。
周宇副教授
祝文君副教授
许玉德教授领衔的团队(团队其他成员:周宇,祝文君)面向我国铁路基础设施维护新需求,依托国家自然科学基金、国铁集团、国能集团等科研课题,系统开展了铁路基础设施智能维护关键技术研究,攻克了钢轨智能打磨、有砟道床精确捣固、无砟轨道隐蔽病害精准识判等重大技术难题,研制了钢轨状态连续检测、限界状态非接触检测、轨道智能巡检等关键技术装备,集成开发了基于全生命周期一体化管理的智慧工务管理系统。针对我国铁路基础设施维护新业态,全面开展了铁路基础设施维护管理业务流程再造,架构了沪宁城际铁路基础设施维修技术体系,建立了沪杭高速铁路运营管理标准体系,深化了高速铁路工务、电务、供电“三位一体”管理模式,创新形成了高速铁路基础设施综合维修模式的理论基础和技术体系。团队成果为我国铁路基础设施维护技术和维护管理向数字化、智能化转型提供了重要的支撑。
团队结合轨道结构和部件养护维修的数字化转型要求和智慧工务趋势,基于轨道状态恶化和养修恢复理论、大数据和数字孪生技术等,融合轨道结构和部件检测/监测的多源、多维、多类、多时空、多尺度、多变量数据,提炼反映轨道状态的知识库和指标集;建立多维数据的关联和融合,提出物理-数据混合预测的方法,描述轨道状态和病害从无到有、从小到大、从少到多的形成过程和趋势,实现轨道病害随机特征和规律的捕捉;结合机械化维修手段和设备,形成轨道结构和部件的预测性维修决策的基础方法,为轨道结构和部件的智慧运维提供支持。
杨新安教授团队承担国家、省部级、企业级科研项目数十项,主持了“京张高铁八达岭长城地下车站施工关键技术研究”、“狮子洋复合地层盾构掘进姿态控制与对接技术”、“壁板坡特长隧道施工关键技术研究”、“深圳地铁11号线宝碧区间复杂条件下盾构施工关键技术与风险控制研究”、“复杂环境下合肥地区浅埋暗挖隧道关键技术与风险控制研究”等课题研究,在隧道支护与加固理论、长大隧道及深埋地下车站修建技术、城市隧道施工风险控制等方面做出突出贡献。
代表性成果包括:
(1)隧道支护机理与承载理论
(2)深埋高铁地下车站隧道硐室群施工技术;
(3)复杂地质环境下城市隧道掘进机施工关键技术;
(4)煤矿采空区隧道设计与施工技术;
(5)浅埋与下穿隧道施工技术及风险控制。
左:复杂地质环境下城市隧道掘进机施工关键技术
右:煤矿采空区隧道设计与施工技术
杨新文教授、张献英研究员团队在轮轨关系、轨道交通减振降噪、轨道结构设计与智能维护等方面开展了系统性的研究工作,发展了轮轨振动与噪声检测、预测、评估、控制的基础理论及技术,将轨道结构声辐射模型纳入到国际著名轮轨滚动噪声工程预测软件Track-Wheel Interaction Noise Software(TWINS)扩大其应用范围并提高了预测精度,研制了国内首套轮轨噪声预测模型与软件系统,成功应用到株洲电力机车厂相关型号产品走行部的声振设计,填补了国内空白;提出了轨道交通车致环境振动与噪声控制的全生命周期正向设计方法,研发了高匹配的轮轨振动与噪声控制技术,主持和主研了国家自然科学基金、科技部、中国国家铁路集团有限公司、城市轨道交通集团公司等近50项重点科研课题,解决了我国高速铁路42号道岔顽固性横向晃车的问题,攻克了轨道交通建设与运营中的振动与噪声控制难题,推动了轨道交通系统动力学与振动噪声理论、计算方法与控制技术的发展。研究成果获上海市科技进步一等奖1项、上海市交通工程学会科技进步一等奖1项;出版学术著作5部及教材1部,发表学术论文150余篇,其中SCI论文30篇;授权发明专利30项,其中2项转化;参编行业标准2部。
高速列车—轨道动力耦合系统
徐前卫副教授团队,攻克了国内最深基坑围护结构设计计算方法和施工稳定性问题;依托深圳岗厦北、南宁空港综合交通地下枢纽工程建设,研究了超大规模地下基坑群施工的环境耦合效应及其优化控制技术;结合山东省重点研发计划(重大科技创新工程)和济南轨道交通工程实践,开展了城市轨道交通车站预制拼装叠合结构绿色建造关键技术及智能化成套设备研究;结合国内外首个高速铁路上下重叠隧道工程,研究了超近接隧道微爆破振动响应特性及安全控制技术;依托济南地铁、北京地铁盾构隧道工程实践,建立基于工程岩土随机性质认知、扰动预测控制指标的盾构下穿建筑物微扰动施工控制体系。
代表性成果主要有:
(1)复杂条件下超深基坑围护结构性能演化机理及时空变形控制;
(2)城区复杂环境下超大规模地下枢纽基坑群开挖的环境耦合效应;
(3)城市轨道交通车站预制拼装叠合结构设计理论与绿色建造关键技术;
(4)长距离上下重叠并行高铁隧道叠加扰动及爆破振动控制;
(5)复杂地层条件下盾构近接建筑物的施工力学演化及微扰动控制。
复杂条件下超深基坑围护结构性能演化机理及时空变形控制
城区复杂环境下超大规模地下枢纽基坑群开挖的环境耦合效应
城市轨道交通车站预制拼装叠合结构设计理论与绿色建造关键技术
长距离上下重叠并行高铁隧道叠加扰动及爆破振动控制
复杂地层条件下盾构近接建筑物的施工力学演化及微扰动控制