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基于能量法的高速铁路无砟轨道钢轨碎弯研究

铁道工程学报 2019年第3期36卷 7-12页

作者：张向民中南大学长沙410075

研究目的:在温度力作用下高速铁路无砟轨道钢轨产生碎弯变形,严重影响行车平稳性、舒适性和安全性。本文将扣件分别假定为连续弹性介质和等间距弹性支座,建立无砟轨道钢轨碎弯分析模型,采用能量法推导相关计算公式,研究扣件刚度与钢轨... 详细信息

研究目的:在温度力作用下高速铁路无砟轨道钢轨产生碎弯变形,严重影响行车平稳性、舒适性和安全性。本文将扣件分别假定为连续弹性介质和等间距弹性支座,建立无砟轨道钢轨碎弯分析模型,采用能量法推导相关计算公式,研究扣件刚度与钢轨碎弯波形的关系、碎弯临界温度力、扣件刚度视为连续弹性介质的精度以及为最大限度提高长钢轨稳定性的扣件极限刚度等问题。研究结论:(1)随着钢轨碎弯波长的增加,其临界温度力基本不变,差值不超过1%,但碎弯半波数有了很大的增加,这从理论上解释了碎弯变化的过程,并且有碎弯的长钢轨始终处于不稳定平衡状态;(2)钢轨碎弯存在最不利半波数,并对应最低载荷,主波总波长取10倍扣件间距时,得到主波最不利半波数为5,最低临界温度力为1. 021 5×10~7N;(3)随着扣件刚度的增加,碎弯半波数有所增加,临界温度也升高;随着扣件间距的增加,碎弯半波数也增加,基础模量减小;(4)通过对比分析扣件假定为连续弹性介质和等间距弹性支座计算钢轨碎弯临界温度力,得出当每个半波内有不少于3个扣件时,扣件假定为连续弹性介质能够满足工程精度要求,并且随着半波中扣件数量的增加或者总波长的增加,两者数值更加接近;(5)当半波变形波长为支座间距时钢轨碎弯临界温度力可得最大值,并且随着主波扣件跨数的增加,扣件极限刚度收敛于确定值1. 010 2×10~6N/cm;(6)本研究成果可为高速铁路无砟轨道钢轨碎弯提供理论参考,并可为高速铁路扣件参数的检算及合理性提供计算依据。

关键词：高速铁路无砟轨道钢轨碎弯扣件刚度能量法

高速铁路钢轨上拱不平顺对波磨萌生的影响研究

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铁道科学与工程学报 2023年第2期20卷 373-384页

作者：张向民张勇中南大学土木工程学院湖南长沙410075 广东梅龙铁路有限公司广东广州510101

高速铁路钢轨波磨是近年来致力于解决的一种极其复杂的轮轨关系问题。武广高铁胡家湾大桥存在钢轨上拱不平顺并伴随钢轨波磨病害,有必要通过理论与实践研究寻找钢轨上拱和波磨相伴相生的证据并诠释其机理。首先建立涵盖钢轨上拱-大幅值... 详细信息

高速铁路钢轨波磨是近年来致力于解决的一种极其复杂的轮轨关系问题。武广高铁胡家湾大桥存在钢轨上拱不平顺并伴随钢轨波磨病害,有必要通过理论与实践研究寻找钢轨上拱和波磨相伴相生的证据并诠释其机理。首先建立涵盖钢轨上拱-大幅值轮载-轮轨接触力统一数力学模型,采用能量法、轮轨接触理论和安定极限法进行解析计算,研究钢轨上拱矢度、列车参数和轨道参数的影响规律。然后阐释钢轨上拱、轮载与轮轨接触力之间的相互作用对理解钢轨波磨的萌生机理和减磨措施以及提出车轮多边形发生机理猜想所具有的启示意义,最后简要总结钢轨上拱引发波磨需要进一步研究的前沿问题。计算结果表明:钢轨上拱矢度对轮轨接触力影响显著,如以CRH2型动车组和弹性支撑块式无砟轨道组合为例,当钢轨上拱0.2 cm时,动轮载为21.45 t,相较平顺时增大3.1倍,切向力为15.86 kN,增大2.1倍,法向应力为1 131.6 MPa,增大1.5倍,超出安定极限值20.1%;轮轨接触力随着静轮重、簧下质量和轨道垂向刚度的增加而增大,随着轨道阻尼的增大而减小。研究发现,钢轨上拱激励轮轨系统高频共振导致了钢轨波磨的萌生与发展。防止或抑制此类型波磨的主要措施有:控制钢轨上拱不平顺、防止轮轨系统共振、减小轮载变化幅值、提高钢轨材质强度与耐磨性能以及采取预防性和修复性打磨等。

关键词：高速铁路无砟轨道钢轨上拱-轮载-轮轨接触力钢轨钢安定极限钢轨波磨萌生

100Gb/s在线网络安全处理器的10Gb/sIP核

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清华大学学报（自然科学版） 2014年第9期54卷 1230-1235页

作者：牛赟乌力吉刘洋张向民清华大学微电子研究所清华大学信息科学与技术国家实验室北京100084

为解决高速网络中的信息安全问题,设计实现了一种用于100Gb/s在线网络安全处理器中的单通道10Gb/s在线网络安全处理IP核,并在65nm CMOS工艺下流片验证。提出了基于中断的二级缓冲高速数据包收发机制,实现对可变长度数据包的均衡分配;通... 详细信息

为解决高速网络中的信息安全问题,设计实现了一种用于100Gb/s在线网络安全处理器中的单通道10Gb/s在线网络安全处理IP核,并在65nm CMOS工艺下流片验证。提出了基于中断的二级缓冲高速数据包收发机制,实现对可变长度数据包的均衡分配;通过改进交叉开关中的iSLIP调度算法,片上资源利用率达到86.6%;提出了一种快速低功耗数据库查找方法,查表速率达到11.9Gb/s。芯片集成了单通道10Gb/s高速串口、16个IPSec AH协议处理模块和16个HMAC-SHA-1认证算法模块及控制器,面积为2.4mm×3.1mm,规模为370万门。在自主设计的测试平台上的测试结果表明:单通道10Gb/s高速串口在10Gb/s传输速率及PRBS 27-1前提下,误码率达到10-13;IPSec协议处理与密码算法组成的异质多核部分在200MHz工作频率下,AH协议传输模式下的数据吞吐率满足设计要求。

关键词：网络安全处理器网络安全协议 10Gb/s高速串口密码算法

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高速铁路钢轨横向稳定性分析及锁定轨温研究

铁道科学与工程学报 2021年第10期18卷 2517-2524页

作者：张向民张勇中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为探究高速铁路长钢轨碎弯病害产生及发展机理,采用正矢包络线表征连续弯曲波形的波幅衰减,依据轨道各部件对钢轨横向稳定的贡献建立系统总能量方程,运用能量驻值原理获得温度力解析解,揭示各部分能量占比及影响机理,确定钢轨碎弯的全... 详细信息

为探究高速铁路长钢轨碎弯病害产生及发展机理,采用正矢包络线表征连续弯曲波形的波幅衰减,依据轨道各部件对钢轨横向稳定的贡献建立系统总能量方程,运用能量驻值原理获得温度力解析解,揭示各部分能量占比及影响机理,确定钢轨碎弯的全过程平衡路径并给出考虑横向稳定性的设计锁定轨温计算办法,得到各参数的影响规律。研究结果表明:扣件横向刚度是弯曲半波数和稳定性的控制因素;扣件间距每增加5 cm温升幅度降低2.9℃,初始弯曲由0增至1.0×10^(−3)时温升幅度降低了87.4%,对稳定性影响显著;桥上小阻力扣件刚度衰减50%允许温升降至21.2℃,增加了产生碎弯病害的风险;考虑横向稳定性后设计锁定轨温提高7.6℃,可有效降低钢轨碎弯发生几率。

关键词：高速铁路无砟轨道钢轨横向稳定性能量法设计锁定轨温

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无缝线路稳定性可靠度计算及参数敏感性分析

铁道学报 2007年第4期29卷 70-73页

作者：张向民陈秀方中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

随着我国铁路提速进程的推进,对轨道平顺性的要求日益提高,有砟轨道无缝线路稳定性的研究就显得更加重要。无缝线路稳定性的设计参数(道床横向阻力、轨道原始弯曲、钢轨温升幅度、扣件阻矩系数)具有明显的随机性,运用概率方法对无缝线... 详细信息

随着我国铁路提速进程的推进,对轨道平顺性的要求日益提高,有砟轨道无缝线路稳定性的研究就显得更加重要。无缝线路稳定性的设计参数(道床横向阻力、轨道原始弯曲、钢轨温升幅度、扣件阻矩系数)具有明显的随机性,运用概率方法对无缝线路稳定性进行分析是十分必要的。本文基于蒙特卡洛方法,分析无缝线路稳定性可靠度,并且采用单参数敏感性分析法,通过改变各参数的平均值,而保持其变异系数不变,对设计参数进行敏感性分析。结果表明,设计参数中的道床横向阻力、轨道原始弯曲、钢轨温升幅度对于无缝线路稳定性可靠度具有较高的敏感性,而扣件阻矩系数对可靠度的影响较小。并且得出一些对于保障行车安全和提高线路养护维修的效益有一定参考价值的结论。

关键词：无缝线路稳定性结构可靠度蒙特卡洛方法敏感性分析

青藏高原东南缘自然地理对铁路交通廊道提出的挑战

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防灾减灾工程学报 2023年第1期43卷 1-17页

作者：张向民中南大学土木工程学院湖南长沙410075

位于青藏高原东南缘的川藏交通廊道将面临极其复杂的工程环境,全线复杂结构桥梁、超长深埋隧道众多、长大坡道客货共线运行,使其安全高效建设和长期稳定运营面临巨大挑战。首先阐释青藏高原东南缘地形地貌、气候环境、新构造活动以及自... 详细信息

位于青藏高原东南缘的川藏交通廊道将面临极其复杂的工程环境,全线复杂结构桥梁、超长深埋隧道众多、长大坡道客货共线运行,使其安全高效建设和长期稳定运营面临巨大挑战。首先阐释青藏高原东南缘地形地貌、气候环境、新构造活动以及自然灾害等方面的特征与规律;深入分析高原东南缘独特自然地理对川藏交通廊道提出的挑战及应对策略;最后提出如何改进和强化轨道结构来应对面临的挑战。研究结果表明:①沿线区域大地貌格局以高山峡谷为主体,具山高、坡陡、谷深的险峻地形和极致地貌景观;②沿线各地具有气候垂直分带明显和区域差异大等特点,灾害性天气如雷暴、冰雹、大风、大雪及暴雨频现;③沿线行经青藏高原周缘挤压转换造山带以及向东和南东方向“逃逸”的侧向挤出地体群,区域断裂构造极为发育,断裂活动性强,具有强构造应力和高地热;④沿线区域为高灾害风险区,尤以强震、地震滑坡、高位远程滑坡、冰湖溃决以及大型滑坡堵江事件等致灾因子危险性高;⑤建议采取增加钢轨重量和采用合金轨、强化无缝线路结构稳定性以及轮轨系统动力学性能合理匹配等措施改进和强化现行轨道结构。

关键词：青藏高原东南缘自然地理新构造活动自然灾害铁路交通廊道轨道结构

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IP层保密通讯技术研究及设计实现

浙江大学学报（工学版） 2003年第2期37卷 157-161页

作者：张向民陈璟潘雪增平玲娣浙江大学计算机科学与工程学系浙江杭州310027

针对Windows2000下自带的IPSec与Linux的IPSec相互通讯比较困难的问题,在对LinuxIPSec、NDIS网络驱动程序以及对WDM设备驱动程序的研究基础上,设计并实现了一个基于中间层驱动程序的、能与LinuxIPSCE通讯的Windows平台下的IPSec,中间层... 详细信息

针对Windows2000下自带的IPSec与Linux的IPSec相互通讯比较困难的问题,在对LinuxIPSec、NDIS网络驱动程序以及对WDM设备驱动程序的研究基础上,设计并实现了一个基于中间层驱动程序的、能与LinuxIPSCE通讯的Windows平台下的IPSec,中间层驱动程序对过往的数据包进行加密或者解密操作.通过WDM设备驱动程序与上层应用程序的通讯机制,实现应用层与内核的双向通讯,即应用层向内核传递密钥及其他配置信息,内核向上层应用程序提供底层的配置信息.此外,在LinuxIPSec源代码的基础上增加了安全审计功能,具体测试结果表明,这个系统可以与LinuxIPSec通信.

关键词： IPSec 安全策略中间层驱动程序

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无缝线路轨道稳定性简便计算方法

铁道学报 2007年第1期29卷 124-126页

作者：张向民陈秀方中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

无缝线路稳定性分析是无缝线路的理论基础和关键技术。本文在考虑轨道原始弯曲和非线性横向道床阻力的前提下,在轨道变形曲线假设为半波正弦曲线的情况下,应用内外力矩平衡法,进行无缝线路轨道稳定性分析,推导钢轨温度力计算公式。应用... 详细信息

无缝线路稳定性分析是无缝线路的理论基础和关键技术。本文在考虑轨道原始弯曲和非线性横向道床阻力的前提下,在轨道变形曲线假设为半波正弦曲线的情况下,应用内外力矩平衡法,进行无缝线路轨道稳定性分析,推导钢轨温度力计算公式。应用多元函数条件极值理论推导最不利的轨道弯曲波长,从而建立简便实用的无缝线路稳定性计算公式。将此模型的计算结果与《铁路线路设备大修规则》中铺设无缝线路允许温差表的要求进行了对比,两者计算结果较为接近。

关键词：铁路轨道无缝线路稳定性荷载变形关系条件极值原理

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数字图书馆:美国的研究与实践

国外社会科学 2003年第1期 66-72页

作者：张向民陈源中国社会科学院文献信息中心〔加〕美国新泽西州立大学

本文探讨了美国在数字图书馆方面所开展的研究与实践。美国若干联邦机构自 1994年开始投资进行了“数字图书馆先导研究计划”第一、二阶段的工作。由于此领域的跨学科性质 ,数字图书馆研究涵盖的课题范围十分广泛 ,包含技术方面和社会... 详细信息

本文探讨了美国在数字图书馆方面所开展的研究与实践。美国若干联邦机构自 1994年开始投资进行了“数字图书馆先导研究计划”第一、二阶段的工作。由于此领域的跨学科性质 ,数字图书馆研究涵盖的课题范围十分广泛 ,包含技术方面和社会方面的议题。今天已经出现了许多数字图书馆项目 ,其中一些数字图书馆已经投入运作 ,但多数仍在建设当中。有一些项目只是为新技术提供的试验平台。本文对数字图书馆和试验场的实例进行了介绍

关键词：数字图书馆信息技术信息服务信息科学