逐夢高鐵
——中國鐵路設計集團有限公司獲獎成果展示

文

東平水道特大橋全橋BIM模型

東平水道特大橋鋼箱梁SFD模型

東平水道特大橋鋼箱梁SDD模型

由中國鐵路設計集團有限公司完成的“東平水道特大橋BIM設計”項目，獲得了2019年度“中國公路學會交通BIM創新獎”特等獎。東平水道特大橋是國內第一座采用BIM技術的公軌兩用斜拉橋，設計單位中國鐵路設計集團有限公司充分發揮技術創新優勢，探索實現了多專業BIM設計協同，鐵路BIM技術標準編制和驗證，復雜鋼混結構建模、有限元分析、數量統計、二維出圖全流程BIM參數化設計等技術難點，同時，與施工單位合作，實現了橋梁鋼結構由BIM設計到加工制造的一體化。

項目取得的成果，是中國鐵路設計集團有限公司多年工程實踐和技術創新的一個縮影。

鐵路設計的“國家隊”

中國鐵路設計集團有限公司（簡稱“中國鐵設”），是中國國家鐵路集團有限公司下屬唯一勘察設計企業，成立于1953年，資產69億元，是以鐵路、城市軌道交通、公路等工程總承包、勘察、設計、咨詢、監理、項目管理業務為主的大型企業集團，具有工程設計綜合資質甲級證書，是國家發改委認定的鐵路、城市軌道交通投資評估咨詢機構之一。

銳意創新

中國鐵設目前累計獲得國家級科技進步獎15項，其中京滬高鐵榮獲國家科技進步獎特等獎、京津城際榮獲國家科技進步獎一等獎；另獲國家級優秀勘察設計41項、工程咨詢成果23項，編制《高速鐵路設計規范》《城際鐵路設計規范》《鐵路旅客車站建筑設計規范》等24項現行國家及行業標準，持有有效專利382項（其中發明專利100項），登記軟件著作權158項。

成果豐碩

中國鐵設在鐵路、城軌、總承包和境外業務領域都取得了豐碩的成果。

組圖：中國鐵設高鐵橋梁支座系列研發成果

鐵路業務。中國鐵設作為規劃參編單位，編制了中長期鐵路網規劃、“十三五”鐵路網規劃。累計勘察設計鐵路里程4萬余公里，占全國鐵路運營里程的三分之一，勘察設計高速鐵路里程7500公里，設計大型綜合交通樞紐18個，市場占有率位居行業前列。設計了中國第一條客運專線——秦沈客運專線，第一條時速350公里的高速鐵路——京津城際鐵路（全長119公里，獲國家科技進步獎一等獎），世界上一次建成里程最長、投資最大、技術標準最高的高速鐵路——京滬高速鐵路（全長1318公里，獲國家科技進步獎特等獎），世界上第一條穿越高寒凍土區域的高速鐵路——哈大高速鐵路（全長2298公里），第一條雙線重載電氣化鐵路——大秦鐵路（全長653公里，年運量達4.5億噸），第一座現代化綜合交通樞紐——北京南站，換乘方式最多的大型綜合交通樞紐——上海虹橋站，青藏鐵路標志性工程——拉薩河大橋。

城市軌道交通業務。中國鐵設參與了35個城市的城軌項目勘察設計、咨詢及前期研究；承擔了15個城市47條線的勘察設計總承包、設計總體總包任務；11個城市軌道交通線網規劃、建設規劃等前期研究；組織完成了21個大中城市86個項目的可研、初步設計、運營后評價評審及8個城市的建設規劃評審。承擔了我國第一條地鐵—北京地鐵設計任務；完成天津濱海、湖北武漢、山東青島等地懸掛式空軌前期研究；完成廣東深圳、中山,天津濱海新區等地跨座式單軌前期研究，設計了上海高速磁浮試驗線、北京中低速磁浮S1線、河北唐山中低速磁浮試驗線。

中國鐵設設計的青藏鐵路標志性工程——拉薩河大橋

工程總承包及項目管理業務。中國鐵設先后承擔了200余項工程總承包及項目管理工作，業務范圍包括國內外鐵路、公路、市政、煤炭儲運裝、太陽能光伏發電、四電集成、三電遷改、污水處理、橋梁、房建等工程。中國鐵設承擔了中國首例煤運重載專用鐵路工程設計及施工總承包項目——山西興縣至保德地方鐵路工程總承包（線路全長16.6公里），中國首例鐵路客運專線工程項目管理——河南鄭州至陜西西安鐵路客運專線項目管理，石太客運專線四電集成工程總承包，上海虹橋站太陽能光伏并網發電工程等。

境外業務。近年來，隨著國家“一帶一路”戰略和鐵路“走出去”政策的實施，公司國際業務取得長足發展，先后承擔了中國第一條援外鐵路——坦贊鐵路，尼日利亞鐵路、印尼雅萬高鐵、泰國鐵路、匈塞鐵路、中老鐵路及巴基斯坦拉合爾橙線等項目勘察設計，承擔了老撾13號公路巴蒙至烏多姆塞段修復工程總承包、肯尼亞蒙內鐵路業主代表、埃塞俄比亞至吉布提鐵路業主代表等總承包及項目管理任務。

人才濟濟

中國鐵設擁有工程技術人員4000余人，擁有國家勘察設計大師6名，省級勘察設計大師8名，新世紀百千萬人才工程國家級人選2人，享受政府特殊津貼專家8人，省部級以上專家106人，教授級高級工程師177人，高級工程師1544人，各類注冊執業資格600余人次。中國鐵設獲批城市軌道交通數字化建設與測評技術國家工程實驗室；建有軌道交通勘察設計國家地方聯合工程實驗室、院士專家工作站、博士后科研工作站等研發平臺。

中國鐵路設計集團有限公司近兩年獲得的重要獎項

“夢之隊”的非凡實踐

2004年，國家討論并通過了《中長期鐵路網規劃》，開啟了中國高鐵建設高潮，中國鐵設是我國高鐵設計的先行者，京津城際作為世界上第一條設計時速350公里的高速鐵路，在無樣板可供借鑒的條件下，中國鐵設人敢于天下先，通過不斷創新，全面掌握了高速鐵路整孔箱梁設計建造等成套技術，攻克了松軟地基橋梁沉降預測和控制難題；首次提出變形過程指數法預測橋梁沉降公式，實現了深厚松軟土區域橋梁墩臺均勻沉降和相鄰墩臺差異沉降控制目標；采用“以橋代路”，減少城市鐵路建設用地；研究并驗證了墩臺剛度、沉降變形、梁體撓度、梁端轉角等基礎理論；大跨度橋梁設計和特殊橋梁等技術不斷拓展。京津城際的設計建造大大加速了中國高速鐵路橋梁發展進程，為構建中國鐵路建設體系、豐富高鐵技術標準打造了第一個樣板。

2011年6月30日，京滬高速鐵路正式通車運營，從1990年項目孕育至2008年開工，經過18年的磨礪，是我國高速鐵路發展的一個縮影，京滬高速鐵路的設計建造也代表著當時中國高速鐵路設計建造的最高水平。作為總體設計單位和京徐段設計單位，中國鐵設主持或參與了項目論證、標準制定、關鍵技術研究等建設全過程研究，就橋梁設計方面來說，開展了橋梁的動力性能、剛度指標、變形控制等、車-線-橋耦合動力分析等基礎理論研究；采用多種跨度的預應力混凝土連續箱梁和多個類型的拱橋，研究采用了空間剛架、道岔連續梁等多項新型特殊結構形式；完善了高速鐵路橋梁沉降分析、監測和評估技術試驗研究，系統解決高速鐵路建設過程中深厚軟土、松軟土地基橋梁基礎沉降控制難題。

序號 獲獎項目名稱 獲獎種類及等級 獲獎年度15 隧道襯砌缺陷防治成套技術 中國鐵道學會科學技術獎一等獎 2018 16 濟青高速鐵路精密工程控制測量 中國測繪學會全國優秀測繪工程獎金獎 2018 17 新建天津至保定鐵路工程巖土工程勘察 “海河杯”天津市優秀勘察設計獎一等獎 2018 18 太原至焦作鐵路精密工程控制測量 “海河杯”天津市優秀勘察設計獎一等獎 2018 19 京臺高速公路下穿京滬高鐵工程設計 “海河杯”天津市優秀勘察設計獎一等獎 2018 20 東平水道特大橋BIM設計 中國公路學會交通BIM創新獎特等獎 2019 21 京雄高鐵BIM設計 buildingSMART國際BIM大賽特別獎 2019 22 鐵路橋涵混凝土結構設計規范 中國工程建設標準協會標準科技創新獎一等獎 2019 23 京雄城際鐵路工程航測遙感信息化示范應用 天津市勘察設計協會“海河杯”天津市優秀勘察設計獎一等獎 2019 24 新建鐵路云桂線（云南段）紅石巖隧道工程質量第三方檢測 天津市勘察設計協會“海河杯”天津市優秀勘察設計獎一等獎 2019 25 越中友誼宮智能化系統(含舞臺音響系統) 天津市勘察設計協會“海河杯”天津市優秀勘察設計獎一等獎 2019 26 新建哈爾濱至佳木斯鐵路精密工程控制測量 中國勘察設計協會優秀工程勘察與巖土獎一等獎 2019 27 新建沈陽至丹東鐵路客運專線工程地質勘察 中國勘察設計協會優秀工程勘察與巖土獎一等獎 2019 28 哈爾濱市軌道交通3號線一期工程設計 中國勘察設計協會優秀市政公用工程設計一等獎 2019 29 新建客運專線北京調度所工程暖通空調設計 中國勘察設計協會優秀建筑環境與能源應用一等獎 2019 30 印尼雅加達至萬隆高速鐵路工程測量 天津市測繪學會天津市優秀測繪工程獎一等獎 2019

隨著京滬高速鐵路的開通，實現了中國鐵路建造技術從學習、消化、吸收到趕超、領先世界高速鐵路先進成熟技術質的飛躍，總結出了成熟的高速鐵路技術和標準。

從2005年京津城際開啟高鐵建設算起，至2019年底通車的3.5萬公里高速鐵路中，中國鐵設設計完成7600多公里。這期間，由中國鐵設作為主持或主要單位參與設計的代表性工程有京滬高鐵、京津城際、哈大客運專線、石鄭客運專線、哈齊客運專線、大西客運專線、長昆客運專線、石濟客運專線、北京南站樞紐等。

石鄭客運專線

北京至石家莊、石家莊至鄭州客運專線是京廣高鐵組成部分，京廣高速鐵路北起首都北京，南到廣州，經過北京、河北、河南、湖北、湖南、廣東6省（直轄市），是我國中長期鐵路網規劃的“四縱四橫”客運專線主骨架之一，全程2298公里，設計時速350公里，是世界上運營里程最長的高速鐵路。

鄭州黃河公鐵兩用橋位于黃河下游花園口至東壩頭河段，公鐵合建段長9177米，作為中國鐵設主持設計的石鄭客運專線的代表性工程，是當時世界最長的公鐵兩用合建橋梁。主橋分為兩聯布置，第一聯為（120+5×168+120）米六塔單索面連續鋼桁結合梁斜拉橋；第二聯為5×120米的連續鋼桁結合梁。

鄭州黃河公鐵兩用橋（連續鋼桁結合梁斜拉橋）

（120+5×168+120）米六塔單索面連續鋼桁結合梁斜拉橋為首次在客運專線上采用的此類橋型方案。為克服長聯結構的溫度力效應對基礎的影響，支承體系采用塔、梁固結，塔、墩分離形式，該種橋型為國內首次采用。由于主梁上寬下窄，為改善公路橋面受力狀況，兩片邊主桁向外傾斜，采用空間斜主桁以減小公路懸臂，邊桁桿件相應采用平行四邊形截面，該構造形式為國內首次采用，解決了公鐵合建橋梁公鐵橋面寬度匹配技術難題。為充分發揮混凝土橋面板的作用，提高結構剛度，公路橋面板直接與鋼桁梁的上弦桿通過剪力釘結合在一起，橋面板下不設縱、橫梁橋面系，也不設平面聯結系，只在上弦節點處設置橫撐作為主桁間的連接；此種新結構的顯著優點是剛度大，整體性好，構造簡單，傳力直接，施工便捷，易于檢查、維修，結構簡潔，節約鋼材，該項技術為國內首次采用。

哈齊客運專線

黑龍江哈爾濱至齊齊哈爾客運專線是東北地區“三縱四橫”鐵路網中最重要的一橫，也是國家路網干線之一。線路長度為280.879公里，線路設計時速為250公里，橋梁共32座176.68公里，其中正線橋梁28座共173.5公里，占線路長度的62.9%。

該線位于高緯度嚴寒地區，沿途地區最冷月平均氣溫在零下17攝氏度以下，極端最低氣溫低于最高氣溫近80攝氏度。橋涵設計需要充分考慮凍融循環、凍脹破壞對結構安全性和耐久性的影響。全線并行濱洲線、平齊線等既有鐵路，與既有線最小線間距僅17米；基坑深度范圍內地層多為粉細砂，同時地下水位高。橋梁墩臺基坑防護施工困難，安全風險高。

松花江特大橋是全線的代表性工程，位于哈爾濱市至松北區之間，主要為跨越松花江而設，四線共建。主橋跨度與既有濱州線松花江橋孔相對應，主橋采用了（77+3×156.8+77）米預應力混凝土連續梁與鋼管混凝土拱組合結構。橋墩形式采用三柱之間用帶V形挖孔的板連接成整體流線型。橋梁設計方案總體構思，突出大橋的景觀效果，建成后成為哈爾濱市的標志性建筑。

哈齊客專松花江特大橋

“紅太陽”中承式異性拱橋

石濟黃河公鐵兩用橋

大西客運專線

山西大同至陜西西安客運專線位于八度震區，地形地質情況復雜，廣泛分布黃土丘陵，溝壑縱橫、地形起伏大，濕陷性新黃土具有覆蓋厚度大、濕陷等級高的特點。橋梁設計要克服國內高烈度震區、深濕陷黃土地層、深谷陡坡等多重困難。

跨北同蒲鐵路特大橋是大西客運專線的代表性工程，（74+148+128+148+74）米連續梁拱，全聯長572米。該橋特點是中間跨度較小，兩側次邊跨跨度較大，聯長較長，且位于高烈度地震區。

該橋中間三跨均采用拱肋加勁，且由于受地形限制，中間跨度小，兩側跨度大。該梁集大跨、長聯、梁拱組合結構體系、異型跨度組合、地震烈度高等特點于一身，在國內客專鐵路中首次采用。

長昆客運專線

湖南長沙至云南昆明客運專線是國家“四縱四橫”快速客運通道之一滬昆高鐵的重要組成部分，是我國第一條山區客運專線。正線設計時速350公里，線路總長度413.939公里，其中包括特大、大、中橋等梁式橋271座，共153.6公里，占正線線路長度的37.1%。

沿線水陸網發達、地形起伏大、控制點多，常用跨度不能滿足要求，需采用多種梁型，特殊結構多；受線路的山區地形影響和線路平面大半徑技術要求控制，地勢高而險和不良地質存在，使山體邊坡存在潛在不穩定性，橋梁附屬防護設計和施工技術要求高；全線有5個車站為高架站和咽喉橋式方案，溆浦南站車站咽喉區的二都河特大橋道岔梁布置復雜。地貌和地質條件復雜，基巖巖面起伏大、巖溶發育強烈且分布廣泛，橋梁基礎設計、施工難度大。

作為長昆客運專線代表性工程，跨潭邵高速公路特大橋采用了主跨1-90米“紅太陽”中承式異性拱橋，部分鋼管混凝土拱肋構造解決了無K撐條件下拱肋穩定性問題；縱橫向限位裝置解決了無固定支座斜索自平衡體系下制動力平衡問題；斜吊桿形式將光芒四射的景觀設計、地域紅色文化和新型結構形式統一，結構形式和造型在國內、外高速鐵路橋梁中尚屬首次。

石濟客運專線

石家莊至山東濟南客運專線橫貫我國華北地區，是我國“四縱四橫”快速客運網太（原）青（島）客運專線的重要組成部分，線路西起自石家莊站，東至膠濟客運專線五里堂線路所，正線新建線路長度315.807公里。

黃河公鐵兩用橋位于濟南市東郊傅家莊，是石濟客運專線、邯長邯濟鐵路聯絡線共用的跨越黃河重要通道。大橋下層雙線石濟客專設計行車速度目標值每小時250公里，設計荷載為ZK活載，邯長邯濟鐵路聯絡線為雙線Ⅰ級貨運鐵路，設計行車時速80公里，設計荷載為中—活載；大橋上層為設計時速80公里的雙向六車道高速公路，設計荷載為道路I級活載，采用（128+3×180+128）米的主橋跨越黃河。

鑒于石濟黃河橋六車道公路和4線鐵路共同跨越黃河，因此采用具有雙層橋面的平行弦鋼桁梁結構；在立面造型上，剛性懸索加勁鋼桁梁結構形式在我國鐵路橋梁上尚屬首次采用，其結構形式新穎、造型美觀，支點向上變高不僅豐富了鋼桁梁立面造型，而且可顯著改善鋼桁梁主桁結構的受力狀態，降低線路縱斷面和公路縱斷面高度。

剛性懸索加勁連續鋼桁梁在國內公鐵兩用橋上是首次采用，橋式方案新穎美觀，結構剛度大，受力性能好，橋梁結構型式具有創新性。鋼桁梁推拉施工過程中用來減小導梁懸臂長度的臨時墩，與調整結構內力的頂梁點巧妙結合，既滿足了架梁要求，又改善了結構受力，實現了鋼梁架設與主桁結構內力調整的有機結合。

北京南站綜合交通樞紐

北京南站站房是中國鐵設與奧雅納工程顧問公司聯合設計完成的大型站房。在國內大型鐵路客站中首次通過引入多種交通方式，實現了多層面多方向的立體交通方式的高效銜接。將地鐵4號線、14號線和市郊鐵路引入車站內，形成了集鐵路、地鐵、市郊鐵路和公交、出租車等多種交通方式為一體的大型綜合交通樞紐，建立了多層面多方向的立體交通體系，實現了鐵路與城市地鐵、公交、出租車等其他交通工具的高效銜接。

首次運用先進的聲學分析技術設計聲環境。在國內大型客站設計中首次建立了室內聲環境控制指標，運用先進的聲學分析技術提出了客站內部聲環境控制技術措施。

首次采用了先進的客流模擬仿真技術。在國內大型客站設計中首次采用了先進的客流模擬仿真技術，全面考慮了北京南站復雜的客流流線和乘客行為模式，提出了北京南站客流組織和功能布局方案。

首次采用房橋合一結構體系實現大型鐵路客站多元化功能需求。北京南站功能需求決定了房橋合一是其結構形式的最佳選擇，使橋梁結構與房屋結構的形式和受力特點統一于北京南站軌道層結構之中，真正實現了房橋合一結構體系，這在國內大型客站設計中尚屬首次。

首次對大型客站站廳結構開展了多振源振動控制研究，提出了結構舒適度評價標準。北京南站的高架站廳承受多重振動荷載作用，列車行駛、設備運行及人群行走引發的結構振動，均可能對站廳結構的安全性和舒適度產生很大影響。首次利用振動模態分析和動力時程分析的方法對北京南站站廳層進行列車、設備、人群及其耦合作用下的振動響應研究，對站廳結構的動力性能做出評估，提出了結構振動控制措施，建立了高架站廳結構舒適度評價標準。

采用鋼-混凝土新型組合節點實現了軌道層方-圓柱連接和鋼筋混凝土梁與上、下鋼管混凝土柱連接，首次提出了大噸位型鋼混凝土聯結過渡方式節點概念。首次采用設置厚板橫隔的方式實現方-圓柱組合節點連接，并通過鋼管內側及外側肋板來傳遞荷載。

在國內大型鐵路客站中首次采用了太陽能光伏發電系統與建筑一體化技術。在國內首次采用了太陽能光伏發電系統與建筑一體化技術，國際上首次大面積采用銅銦鎵硒薄膜電池組件，推動了新技術產業的發展，響應了國家節能減排政策要求，具有顯著的社會示范效應。

高鐵技術的創新使者

中國鐵設在綜合交通樞紐、綜合監測檢測、綜合勘探、航測遙感、三維（BIM）技術、無砟軌道、高品質橋梁、產品產業化、沉降變形控制、減振降噪等，領域取得一系列重要創新成果，勘察設計手段達到世界先進水平。

高鐵橋梁支座技術

通過總結已有產品特點及適用范圍，追蹤國內橋梁產品發展趨勢，針對工程中的需求，中國鐵設開展了鐵路橋梁減隔震體系、耐蝕支座、大調高支座的產品研發。減隔震支座與阻尼器組成的抗震體系解決了高烈度長特征周期震區項目剛性抗震體系難以通過地震力檢算的技術難題。耐蝕支座通過采用新材料解決了海洋大氣環境對支座鋼材加速腐蝕的技術難題。大調高支座使用雙層套筒技術方案，解決了支座調高后地腳螺栓彎剪組合受力應力超限的技術難題。研發成果取得多項發明專利、實用新型專利，并在京津城際軌道交通工程、長吉城際、鄭西客運專線、京滬高速鐵路、哈大客運專線、京石客運專線等鐵路橋梁和海南東環、西安鐵路城軌交通等項目中廣泛應用。

中國鐵設橋梁系列支座產品，取得多項發明專利、實用新型專利，并在眾多鐵路、城軌工程項目中廣泛應用。

垃圾地質處理技術

北京動車段是京滬高鐵的配套工程，位于北京豐臺區境內，有大面積、深厚垃圾填埋場，建筑垃圾、生活垃圾混雜、分布范圍和深度沒有規律，上百萬立方米的清運垃圾影響環境，并需要另購場地。中國鐵設在試驗研究的基礎上，采用等能量柱錘夯擴渣土樁及載體樁處理地基，并結合上部封閉防水層和排氣孔等措施，成功控制沉降滿足動車段設置要求，并消耗了數十萬立方米大量建筑垃圾，節省搬運垃圾、購地建設填埋場及地基處理投資數億元，取得顯著技術經濟和社會效益，獲得省部級優秀設計獎一等獎。

組圖：中國鐵設完成的“京雄高鐵BIM設計項目”獲2019年buildingSMART國際BIM大賽特別獎

BIM技術

中國鐵設自2014年底成立BIM研發項目部后，按照服務于中國國家鐵路集團有限公司（簡稱“集團公司”）信息化建設和“走出去”戰略要求，堅持以BIM標準研究、軟件開發、試點應用再推廣的思路開展工作，接連取得可喜成績。

集團公司先后牽頭完成了《中國鐵路BIM標準體系研究》，制定了中國鐵路BIM標準體系框架；完成《鐵路信息分類與編碼標準》（鐵路IFD）、《鐵路數據存儲標準研究》（鐵路IFC）被buildingSMART International采納，并發布為buildingSMART public available specification（bSI PAS）；參與編制的IFC Alignment（線路）已被國際標準組織發布實施。目前正在參與編制《國際鐵路BIM標準》。

集團公司同時完成了BIM協同設計主平臺建設，實現全專業實時協同的BIM設計，完成鐵路IFC和鐵路IFD兩項標準的落地應用開發，完成部分BIM專業設計軟件開發。

基于上述標準研究和軟件開發成果，集團公司先后完成了京沈客運專線、牡佳客運專線、京雄城際鐵路、印尼雅萬高鐵等BIM設計項目，向業主交付了符合鐵路BIM標準的BIM設計成果，并應用于建設管理。

減震降噪技術

中國鐵設在高鐵減震降噪領域取得了一系列創新成果，包括噪聲源識別裝備、隧道間縫式緩沖結構、橋梁減震支座、聚合砂隧道專用吸聲板、減載式聲屏障、軌道吸音板、鋼橋黏滯彈性層裝置、鋼軌阻尼裝置、鐵路降噪槽型梁等。中國鐵設依托減震降噪創新成果申請發明專利8項，實用新型專利26項。

作為成果之一的減震支座，其減震本體呈方形，利用鋼板夾層橡膠實現減震目標；鋼板夾層橡膠周邊包裹氯丁橡膠保證支座的耐久性；減震支座采用“孔明鎖”式支座板，充分利用限位塊空間運動軌跡規律，在支座本體實現了縱向和橫向限位及活動功能。

通過普通支座與減震支座模型對比試驗表明，在不同墩高情況下，所研制的減震支座隔振率較普通支座提高約3.7%至17.6%。