基于地源热泵的分布式供热系统是一种寒区铁路路基冻胀病害整治新方法。不同波长与变形量的路基冻胀会引起轨道结构产生不同的变形破坏模式和不平顺类型。为防止主动供热作用下路基不均匀温度场与残余冻胀变形引起轨道次生高低和水平不平顺，提出路基分布式供热系统的设计要素及建议值。建立单线铁路路基的足尺模型试验平台，制作与安装实体地源热泵系统，测试其在冬季的供热性能与热扩散规律。结合数值模拟手段，以供热管横向倾角(0°～10°)和纵向间距(1.0～4.0 m)这2个要素为变量，共计77个工况，分析供热管在路基内部的三维传热特性。基于路基不同部位冻结深度及其差异值等指标的变化规律，对供热管的布置方案进行优化。结果表明：热泵供热管在最冷日的平均温度为28.6℃，起到有效的热源功能。供热管倾斜布置有利于消除横断面上的冻结深度差异。案例路基横向冻结深度差异值随着供热管横向倾角呈先减小、后增大的规律，变化幅度为0.87 cm/1°；路基纵向冻结深度差异值随着供热管纵向间距呈逐渐增大的规律，变化幅度为1.2～3.2 cm/0.5 m。路基残余不均匀冻胀引起高低不平顺的可能性高于水平不平顺，且对供热管纵向间距的敏感性...

基于地源热泵的分布式供热系统是一种寒区铁路路基冻胀病害整治新方法。不同波长与变形量的路基冻胀会引起轨道结构产生不同的变形破坏模式和不平顺类型。为防止主动供热作用下路基不均匀温度场与残余冻胀变形引起轨道次生高低和水平不平顺，提出路基分布式供热系统的设计要素及建议值。建立单线铁路路基的足尺模型试验平台，制作与安装实体地源热泵系统，测试其在冬季的供热性能与热扩散规律。结合数值模拟手段，以供热管横向倾角(0°～10°)和纵向间距(1.0～4.0 m)这2个要素为变量，共计77个工况，分析供热管在路基内部的三维传热特性。基于路基不同部位冻结深度及其差异值等指标的变化规律，对供热管的布置方案进行优化。结果表明：热泵供热管在最冷日的平均温度为28.6℃，起到有效的热源功能。供热管倾斜布置有利于消除横断面上的冻结深度差异。案例路基横向冻结深度差异值随着供热管横向倾角呈先减小、后增大的规律，变化幅度为0.87 cm/1°；路基纵向冻结深度差异值随着供热管纵向间距呈逐渐增大的规律，变化幅度为1.2～3.2 cm/0.5 m。路基残余不均匀冻胀引起高低不平顺的可能性高于水平不平顺，且对供热管纵向间距的敏感性...

现有的路基冻胀防控措施局限于填料改良、水分控制和隔热保温，仅能延缓季节冻土区路基冻胀发展以及削弱冻胀变形程度，缺乏有效性和主动性。本文基于主动地温控制的理念，结合季节冻土区铁路路基特征，提出了一种由太阳能供电、压缩机做功和浅层地热能利用组合的主动供热方法，在冬季为路基主动供热以补偿过度热量损失，进而消除冻胀。基于主动供热方法，研发了实现该方法的人工供热管，并构建了相应的理论计算模型。试验结果表明，人工供热管的散热管能够在较短时间内达到较高的恒定温度，其间歇运行模式有利于集热管周围地层地热能的补给，同时对散热管管壁温度影响较小。散热管管壁与周围地层的热交换效应使得地层温度快速上升，并能够维持在较高的恒定温度，有效补偿了冬季地层的过度热量损失。在粗粒土地层中，人工供热管的有效供热半径大于1.0 m，与季节冻土区铁路路基冻结深度具有较高的匹配度，验证了人工供热管在季节冻土区铁路路基中应用的可行性。