本书总结了高速铁路路基连续与智能压实控制技术近年来的研究成果，以理论论述为主，兼顾工程应用。首先分析了高速铁路对路基结构的基本要求以及路基结构性能特点，剖析了路基压实控制的传统控制方法和现代控制方法的各自特点；然后重点论述了路基填筑体相互作用的各种力学模型与求解方法，建立了不同状态下的压实控制指标新体系以及反馈控制准则，通过工程实例，阐述了连续与智能压实技术的应用问题，并对应用中的各种典型问题进行了讨论；*后对智能压实与人工智能的进一步结合进行了阐述，展望了智能建设发展方向。
本书依据徐光辉教授近年来的研究成果编写，介绍了高速铁路对路基结构的基本要求以及路基结构性能特点、路基压实控制的传统控制方法和现代控制方法的各自特点，重点论述了路基填筑体相互作用的各种力学模型与求解方法，建立了不同状态下的压实控制指标新体系以及反馈控制准则；通过工程实例，阐述了连续与智能压实技术的应用问题，并对应用中的各种典型问题进行了讨论；*后对智能压实与人工智能的进一步结合进行了阐述，展望了智能建设发展方向。
当前，我国高速铁路建设正在蓬勃发展，其工程质量决定着后期的安全运营状况。高速铁路主要由“路、桥、隧”组成，由于其自身的特性，路基已成为当前高速铁路建设中最薄弱的环节。从某种意义上讲，高速铁路的成功与否取决于路基的工程质量。路基结构必须具有足够的抵抗变形能力和均匀性，才能为高速行驶的列车提供安全、舒适和平稳的运行环境。决定路基结构性能的关键要素是选择优良的填料和充分合理的压实。目前问题的焦点主要集中在施工阶段的压实质量控制上。 路基填筑质量控制的传统方法是“事后抽样检验”，但存在诸多弊端，很难控制路基的整体质量，特别是均匀性。一类利用振动压路机碾压过程中的振动信号进行连续控制的技术已成为现代方法的代表，被欧美誉为“筑路技术的第三次革命”。目前这项技术在欧洲被称作连续压实控制（CCC），美国称作智能压实（IC），中国则采纳了这两种称谓。 这类技术的核心之一就是控制指标问题。早期技术以振动压路机响应信号中不同谐波的比值作为控制指标，俗称“谐波比”或压实计方法，但与传统检测结果（如K30、Ev2等）的一致性很差，严重影响了普及推广。德国在21世纪初期提出了利用振动压路机动态响应获取填筑体振动模量的新方法，在一定程度上使大家重新认识了这项技术，但德国技术与特定型号的压路机捆绑在一起，并且技术保密、价格昂贵，限制了普及应用。本书作者从1993年开始研究这项技术，采用动力学方法对振动压路机与填筑体相互作用问题进行了长期研究，于1998年提出采用路基结构抗力作为压实控制指标的动力学方法，并进行了大量的实践验证工作，这部分成果主要收录在《路基连续压实控制动力学原理与工程应用》（科学出版社，2016）一书中。2008年，在原铁道部主管领导的大力支持下，作者承担了铁道部重点科研项目《高速铁路路基连续压实检验控制技术与装备研究》，2011年主持编写了我国首部连续压实控制技术方面的行业标准《铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程》（TB 10108—2011），2015年主持编写了中国铁路总公司企业标准《铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程》（Q/CR 9210—2015），这两部标准为在高速铁路建设中应用这项技术提供了依据和技术保障。目前这项技术已经在铁路建设中开始普及应用，对提高高速铁路路基压实质量起到了促进作用。此外，由作者主持编写的我国首部连续压实控制系统方面的行业标准《公路路基填筑工程连续压实控制系统技术条件》（JT/T 1127—2017）于2017年由交通运输部批准颁布实施。 随着工程应用的增多，采用抗力指标虽然可以满足压实质量控制的需求，但过度依赖压路机振动性能的稳定性，导致在一些振动性能稳定性较差的压路机上的应用效果欠佳。另外，抗力指标是一个过渡性的主观指标，不是路基结构的物性参数，以此来深入分析路基结构性能尚存在一些问题，也很难为轮轨动力学分析提供基础参数。因此，需要研究能够表征路基结构性能的参数作为新的客观性控制指标，以便深化和完善这项技术。经过几年的艰辛研究，已在理论上已经取得了突破性进展，并在实践中得到了验证。本书就是近几年最新研究成果的集中展现，以理论研究为主，兼顾工程应用。 这项技术在理论上是“一个刚性圆柱体在弹塑性体上振动和移动状态下的动力学控制问题”，目前尚无理想的解析解答。针对这一问题，本书以压路机钢轮与路基相互作用为出发点，结合工程应用经验，本着删繁就简、抓住主要矛盾、满足工程精度的原则，提出了钢轮与路基相互作用的连续体模型、离散体模型、碰撞模型和钢轮动力学模型以及相应的求解方法。经过参数识别，可以得到路基结构的模量、抗力和刚度系数等压实质量控制指标；提出来了针对振动压路机与碾压面接触状态下无法正确识别路基压实质量这一国外还未解决的问题，同时也为高级智能压实设备的研发奠定了基础。 本书共分6章。第1、2章分析了高速铁路对路基结构的基本要求以及路基结构性能特点，传统压实控制方法和现代压实控制方法的主要类型及特点；第3、4章论述了碾压过程的各种动力学建模技术与求解方法及适用条件，提出了新的控制指标体系及测试方法，建立了碾压过程反馈控制准则；第5章论述了这项技术如何在工程实践中进行应用的问题，并对应用中遇到的主要问题进行讨论；第6章论述了智能压实技术与人工智能进一步结合的问题，展望了智能建设的发展。 当前，连续与智能压实控制技术正在各国兴起，开始在公路、铁路、机场、市政、水坝等诸多填筑工程中进行应用，但理论研究相对滞后。2016年中美两国牵头成立了国际智能建设技术组织（IICTG），将引导这项技术的走向。 作者在研究过程中先后得到了中国铁路总公司和西南交通大学等单位的众多领导、老师、朋友和同学的大力支持，在此一并致以衷心的感谢！感谢我的家人的支持和陪伴！成绩的背后也有她们付出的汗水！本书研究项目也得到国家自然科学基金（编号：51178405）的资助。 限于笔者水平有限，此书虽经反复修改，但不妥之处仍在所难免，恳请读者批评指正。反馈意见请发至Highx@163.com。 作 者 2018年12月
徐光辉，男，博士，西南交通大学教授，国际智能建设科技学会（IICTG）秘书长，主要专业方向为道路与铁道工程动力学理论与测试技术，近年来主要致力于连续与智能压实技术在高速铁路建设中的应用研究工作；在核心期刊上发表相关论文10余篇，先后主持编写了交通部、铁路总公司3项标准规范，出版学术专著1部（路基连续压实控制动力学原理与工程应用，科学出版社，2016年）。
1 高速铁路路基结构特征 1.1 高速铁路对路基结构的基本要求 1.1.1 铁路线路结构形式 1.1.2 路基结构变形控制 1.2 路基结构特征 1.2.1 路基外部作用特征 1.2.2 路基结构性能指标. 1.2.3 性能指标的复杂性 1.2.4 性能指标的均匀性 1.3 路基结构成型 1.3.1 系统观点下的路基结构 1.3.2 路基结构成型关键要素 2 碾压与控制方法 2.1 碾压方式 2.1.1 静力碾压 2.1.2 冲击碾压. 2.1.3 振动碾压 2.2 传统控制方法 2.2.1 点式抽样控制 2.2.2 碾压工艺控制 2.3 现代控制方法 2.3.1 历史回顾 2.3.2 技术分级.. 2.3.3 各国标准. 2.3.4 存在问题 3 碾压过程动力学 3.1 碾压问题描述. 3.1.1 压实力特征 3.1.2 填筑体特征 3.1.3 几种模型 3.1.4 参数识别 3.2 连续体模型 3.2.1 基本方程 3.2.2 基本解答 3.2.3 钢轮作用下的解答 3.2.4 层状填筑体问题. 3.2.5 参数与指标. 3.2.6 适用条件. 3.3 离散体模型. 3.3.1 基本方程. 3.3.2 线性分析 3.3.3 非线性分析. 3.3.4 参数与指标 3.3.5 适用条件. 3.4 混合模型. 3.4.1 碰撞模型.. 3.4.2 钢轮动力学模型 3.4.3 接触与弹跳的混合. 3.4.4 控制指标与综合运用. 3.4.5 适用条件. 3.5 碾压过程实时监控. 3.5.1 振动碾压与动力学试验 3.5.2 振动碾压测试方案 3.5.3 实时监控与信息化及智能化 4 碾压过程反馈控制 4.1 高速铁路路基压实质量控制要素 4.1.1 路基质量与安全运营. 4.1.2 碾压过程控制要素 4.2 碾压过程控制准则 4.2.1 压实程度控制准则 4.2.2 压实稳定性控制准则 4.2.3 压实均匀性控制准则 4.3 碾压过程中的反馈控制 4.3.1 基本原理 4.3.2 碾压控制 4.3.3 控制方式分级 4.4 压实工艺调控 4.4.1 压实工艺与压实质量 4.4.2 压实工艺实时监控 4.4.3 压实工艺智能调控 4.5 新验收控制模式 4.5.1 压实状态分布与压实薄弱区 4.5.2 定点控制与验收 5 工程应用 5.1 工程实例 5.1.1 设备检查 5.1.2 相关校验 5.1.3 过程控制 5.1.4 质量检测 5.1.5 压实质量报告 5.2 问题讨论. 5.2.1 相关性问题 5.2.2 临界点效应 5.2.3 测不准现象 5.2.4 填料级配问题 5.2.5 填料含水量问题 5.2.6 压实信息的深度利用 5.2.7 填筑碾压过程信息化 5.2.8 其他问题 6 高级智能压实技术 6.1 理解智能压实 6.1.1 智能压实概念的演变 6.1.2 自动压实与智能压实 6.1.3 智能压实控制系统的功能 6.2 智能压实关键技术 6.2.1 填筑体压实质量智能识别 6.2.2 压实专家系统与机器学习 6.2.3 控制器与压实工艺调节 6.3 展望 6.3.1 现代筑路技术与智能建设 6.3.2 智能工程机械 6.3.3 智慧交通基础设施 参考文献
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