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基于注意力引导多尺度降噪卷积神经网络的钢轨表面缺陷图像降噪

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铁道学报 2024年第5期46卷 123-131页

作者：陈仁祥潘升杨黎霞王建西夏天重庆交通大学交通工程应用机器人重庆市工程实验室重庆400074 重庆科技大学工商管理学院重庆401331 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障教育部重点实验室河北石家庄050043

针对钢轨表面缺陷图像降噪依赖人工设置滤波参数和缺陷边缘模糊的问题,提出基于注意力引导多尺度降噪卷积神经网络的钢轨表面缺陷图像降噪方法。首先采用深层网络中的多尺度卷积自动提取含噪图像的特征,使其不依赖于人工设置滤波参数,... 详细信息

针对钢轨表面缺陷图像降噪依赖人工设置滤波参数和缺陷边缘模糊的问题,提出基于注意力引导多尺度降噪卷积神经网络的钢轨表面缺陷图像降噪方法。首先采用深层网络中的多尺度卷积自动提取含噪图像的特征,使其不依赖于人工设置滤波参数,并克服单尺度卷积特征不够精细导致缺陷边缘模糊的问题;其次利用跳跃连接融合网络深层特征和浅层特征,强化浅层特征影响,克服因网络加深导致浅层特征被忽略的问题,使特征更充分;然后利用注意力机制调节特征在空间不同位置的权重,筛选出能表征噪声的特征,获得噪声信息;最后通过重建模块去除含噪图像中的噪声,实现端到端的降噪。试验结果从定性和定量角度证明所提方法不仅降噪效果更好,且更有效地保留了缺陷边缘信息,为缺陷精确分割提供条件。

关键词：钢轨表面缺陷图像降噪卷积神经网络多尺度特征

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振动压路机的滑膜控制研究

力学与实践 2024年第1期46卷 127-137页

作者：商祥志刘景旭路永婕王建西石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043

振动压实中的跳振现象在压实过程中时有发生,跳振现象将造成路基压实质量难以保证,也会对振动压路机操作人员的身心健康产生不利影响。因此,本文从控制“振动压路机-土”系统动力学模型的减振系统阻尼力的角度进行分析,通过研究模糊PID... 详细信息

振动压实中的跳振现象在压实过程中时有发生,跳振现象将造成路基压实质量难以保证,也会对振动压路机操作人员的身心健康产生不利影响。因此,本文从控制“振动压路机-土”系统动力学模型的减振系统阻尼力的角度进行分析,通过研究模糊PID控制和滑模控制对振动控制产生的影响,得到相较于模糊比例积分微分(proportional integral differential,PID)控制,滑模控制可消除系统抖振的影响,更有利于保证路基压实过程中的振动控制,为振动压实的施工作业提供理论支持。

关键词：振动压路机跳振动力学分析振动控制

钢弹簧失能下车辆-浮置板轨道耦合系统动力特性研究

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铁道标准设计 2024年第5期68卷 44-51页

作者：邢文佳陈进杰王建西陈龙崔泽毅高宏玉石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室石家庄050043 河北省岩土工程安全与变形控制重点实验室河北沧州061001 河北省铁路扣件系统技术创新中心石家庄050043

在列车荷载作用下浮置板轨道会发生钢弹簧失能,为研究此问题对车辆-浮置板轨道系统动力特性的影响,基于车辆-轨道动力学理论,建立车辆-浮置板轨道耦合动力学模型,研究不同钢弹簧失能数量、位置、组合形式对车辆-浮置板轨道系统动力响应... 详细信息

在列车荷载作用下浮置板轨道会发生钢弹簧失能,为研究此问题对车辆-浮置板轨道系统动力特性的影响,基于车辆-轨道动力学理论,建立车辆-浮置板轨道耦合动力学模型,研究不同钢弹簧失能数量、位置、组合形式对车辆-浮置板轨道系统动力响应的影响。结果表明:当钢弹簧失能数量相同时,同一块浮置板的振动响应板中位置大于板端位置;钢弹簧失能1个时,板中位置钢轨、浮置板位移最大值分别比板端位置大0.49 mm和0.22 mm,加速度有效值分别比板端位置大13.34%和21.42%;单侧连续失能钢弹簧数量≥2个时,列车荷载作用下钢轨和浮置板垂向位移最大值均分别超出《浮置板轨道技术规范》规定的限值4 mm和3 mm;车体在频域上的振动响应主要集中在10 Hz内,钢弹簧失能会导致车体振动响应在频域上增大;单侧钢弹簧失能2个比双侧失能2个的钢轨位移最大值、加速度有效值分别增大17.75%、2.22%,比正常状态下钢轨位移、加速度分别增大37.08%,10.84%。钢弹簧失能增加了系统的振动响应,影响减振效果,应注意及时检修。

关键词：地铁浮置板车辆-轨道耦合动力学钢弹簧失能不平顺动力响应

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无缝线路施工期间道床刚度对速度的影响分析

河北工业科技 2024年第3期41卷 195-202页

作者：王晓曼王建西郭庆宋雨晴梁子业白皓元石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室河北石家庄050043 河北省铁路扣件系统技术创新中心河北石家庄050043

为了解决因施工线路道床密实度不足导致的列车提速受限问题,依托国外某工程轨排成组铺设焊连无缝线路施工方案,建立了车辆-轨道耦合动力学模型。以轮轨动态作用指标及行车安全评价指标为评价依据,研究道床刚度和列车速度对钢轨接头动力... 详细信息

为了解决因施工线路道床密实度不足导致的列车提速受限问题,依托国外某工程轨排成组铺设焊连无缝线路施工方案,建立了车辆-轨道耦合动力学模型。以轮轨动态作用指标及行车安全评价指标为评价依据,研究道床刚度和列车速度对钢轨接头动力响应的影响,确定施工线路合理的道床刚度及其速度阈值。结果表明:钢轨接头区的轮轨垂向力、钢轨和轨枕垂向加速度及行车安全评价指标受列车行车速度的影响较大,钢轨和轨枕的垂向位移受道床刚度影响较大;依据各指标的容许限值,应将施工期间的道床刚度控制在35~65 kN/mm;平车满载时的速度阈值显著高于空载时的速度阈值,合理道床刚度下平车满载及空载情况下速度最小值分别为53 km/h和23 km/h。研究结果对提高无缝线路施工效率,确保工程列车行车安全具有重要意义。

关键词：铁路运输其他学科无缝线路动力学模型道床刚度速度阈值

高温荷载下植筋加固CRTSⅡ型板式无砟轨道变形及损伤规律

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中国铁道科学 2022年第2期43卷 19-27页

作者：李杨陈进杰石现峰王建西王瑞石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障教育部重点实验室河北石家庄050043 河北水利电力学院河北省岩土工程安全与变形控制重点实验室河北沧州061001

采用拉拔试验,研究不同强度等级混凝土基材内销钉与混凝土的黏结应力-滑移本构关系,并将其应用于植筋加固CRTSⅡ型板式无砟轨道有限元模型,分析高温荷载作用下植筋加固对无砟轨道变形及损伤的影响规律。结果表明:销钉与混凝土的黏结性... 详细信息

采用拉拔试验,研究不同强度等级混凝土基材内销钉与混凝土的黏结应力-滑移本构关系,并将其应用于植筋加固CRTSⅡ型板式无砟轨道有限元模型,分析高温荷载作用下植筋加固对无砟轨道变形及损伤的影响规律。结果表明:销钉与混凝土的黏结性能与混凝土强度有关,C30混凝土和C55混凝土试件中销钉与混凝土的黏结应力-滑移本构关系分别可用弹性—滑移—破坏3阶段曲线和弹性—滑移2阶段曲线描述;植筋措施能有效减小轨道板在高温荷载作用下的垂向位移,并将轨道板纵连体的纵向位移分散于轨道板单元内,有利于无砟轨道整体稳定性;高温荷载作用下轨道板垂向位移和层间损伤均随轨道板与砂浆层间黏结强度减小而增大,随窄接缝破损程度增大而增大;高温荷载作用下,植筋黏结失效深度不大于120 mm时轨道板垂向位移随植筋黏结失效深度增加而缓慢增大,大于120 mm时轨道板垂向位移随植筋黏结失效深度增加而显著增大,且邻近破损接缝的轨道板下可能发生超过Ⅲ级限值的层间离缝,植筋黏结失效深度应控制在120 mm以内。

关键词： CRTSⅡ型板式无砟轨道损伤高温荷载植筋黏结应力-滑移关系有限元分析

注胶与植筋对纵连板式无砟轨道受力变形的影响

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交通运输工程学报 2023年第3期23卷 103-113页

作者：李杨陈进杰王建西石现峰蔡嘉升石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障教育部重点实验室河北石家庄050043 河北水利电力学院河北省岩土工程安全与变形控制重点实验室河北沧州061001

针对采取维修措施后纵连板式无砟轨道在高温荷载下的受力变形问题,考虑轨道板与砂浆层间界面黏结应力-位移非线性本构关系、植筋结构应力-滑移非线性本构关系,建立了纵连板式无砟轨道力学行为分析有限元模型,并对其施加非线性高温荷载,... 详细信息

针对采取维修措施后纵连板式无砟轨道在高温荷载下的受力变形问题,考虑轨道板与砂浆层间界面黏结应力-位移非线性本构关系、植筋结构应力-滑移非线性本构关系,建立了纵连板式无砟轨道力学行为分析有限元模型,并对其施加非线性高温荷载,对比分析了注胶、植筋与2种措施共用对纵连板式无砟轨道受力变形与结构损伤的影响规律。研究结果表明:对于轨道板两侧存在0.2 m层间离缝、一宽窄接缝存在破损的基本工况,注胶、植筋与2种措施共用情况下邻近破损接缝的轨道板端部层间离缝最大值分别为未采取维修措施时的63%、20%和18%,破损接缝混凝土受压损伤最大值分别为未采取维修措施时的51.0%、6.8%和5.5%;对于宽窄接缝结构状态较差的纵连板式无砟轨道,植筋措施的维护效果远好于注胶措施,而2种措施共用的效果更佳;注胶措施对纵连板式无砟轨道端部垂向位移、层间损伤和宽窄接缝受压损伤的限制作用随注胶深度的增加而增强;仅采用注胶措施情况下,若要达到2种措施共用情况下邻近破损接缝的轨道板端部层间损伤的幅值范围,注胶板块数需不小于2,且双侧注胶深度均需不小于0.9 m,建议在仅采取注胶措施时,充分保证注胶维修面积。

关键词：铁道工程无砟轨道有限元方法注胶植筋层间损伤

弱纵连下CRTS Ⅱ型板式无砟轨道解锁温度研究

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铁道科学与工程学报 2023年第5期20卷 1533-1542页

作者：蔡嘉升陈进杰王建西陈龙李杨王瑞石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障教育部重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 河北水利电力学院河北省岩土工程安全与变形控制重点实验室河北沧州061001

在弱纵连施工过程中,为了避免轨道板凿除宽窄接缝后在解锁位置发生较大的位移变形,有必要明确不同解锁条件、不同解锁温度下轨道结构的受力变形特征,指导现场施工。基于梁轨相互作用原理和有限元法,建立无砟轨道-多跨简支梁桥精细化模型... 详细信息

在弱纵连施工过程中,为了避免轨道板凿除宽窄接缝后在解锁位置发生较大的位移变形,有必要明确不同解锁条件、不同解锁温度下轨道结构的受力变形特征,指导现场施工。基于梁轨相互作用原理和有限元法,建立无砟轨道-多跨简支梁桥精细化模型,利用有限元软件中“生死单元”的功能分步骤解锁轨道板,研究桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道在不同解锁工况下轨道结构受力变形规律,据此分析得出合理解锁条件及解锁温度,并对应仿真计算中板端植筋工况,在预加固植筋地段进行了现场解锁实验。研究结果表明:不松开钢轨扣件,解锁板温在初始施工锁定板温±5℃范围内,可以直接解锁宽窄接缝;解锁板温在初始锁定板温±5℃之外,轨道板纵向位移不满足规范限值要求,需严格控制解锁温度;松开扣件解锁轨道板,轨道结构整体受力变形增大,轨道板纵向位移超过规范允许限值,建议解锁时不松开钢轨扣件;板端植筋有利于减小解锁后结构的受力变形,但轨道板纵向应力除外,板端植筋可作为解锁时的预防性手段。现场试验表明,解锁时轨道板板端植筋,宽窄接缝位置处轨道板间相对位移几乎不发生变化。研究成果对于CRTS Ⅱ型板式无砟轨道高温胀板病害提出了一种新的解决思路—弱纵连CRTS Ⅱ型板式无砟轨道。

关键词：弱纵连锁定板温解锁温度 CRTSⅡ型板式无砟轨道梁轨相互作用

1435mm与1000mm轨距三线套轨铁路道岔的动力学特性

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铁道建筑 2023年第6期63卷 38-43页

作者：曹庆川王建西郭庆王晓曼石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室石家庄050043 河北省铁路扣件系统技术创新中心石家庄050043

为使两种不同轨距的货车顺利通过道岔,设计了1435 mm与1000 mm轨距三线套轨铁路道岔。基于多体动力学理论建立车辆-套轨铁路道岔的轮轨系统空间耦合动力学模型,计算分析货车侧向通过标准轨距铁路道岔及直向通过米轨铁路道岔时的动力学响... 详细信息

为使两种不同轨距的货车顺利通过道岔,设计了1435 mm与1000 mm轨距三线套轨铁路道岔。基于多体动力学理论建立车辆-套轨铁路道岔的轮轨系统空间耦合动力学模型,计算分析货车侧向通过标准轨距铁路道岔及直向通过米轨铁路道岔时的动力学响应,并研究过岔速度对动力学响应的影响。结果表明:货车侧向过岔时,车体横向加速度最大值出现在连接部分,其他动力学评价指标最大值出现在辙叉区,且不同速度下动力学响应波动较大;货车直向过岔时,各动力学评价指标最大值均出现在辙叉区;货车以45~70 km/h侧向过岔时,轮轨力、脱轨系数存在较大波动;货车以95 km/h以上速度直向过岔时,动力学响应明显增大。为使货车在满足安全限值的条件下侧向通过标准轨距铁路道岔、直向通过米轨铁路道岔,侧向过岔速度不应高于65 km/h,直向过岔速度不应高于105 km/h。

关键词：重载铁路道岔动力学响应数值模拟过岔速度标准轨距米轨

CRTSⅡ型板式无砟轨道层间传力规律及离缝破坏研究

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铁道学报 2018年第8期40卷 130-138页

作者：陈龙陈进杰王建西石家庄铁道大学交通运输学院河北石家庄050043 河北省交通安全与控制重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043

水泥乳化沥青砂浆层离缝是CRTSⅡ型板式无砟轨道的主要病害。本文采用双线性黏结滑移模型表征轨道板与砂浆层的黏结关系,对推板时的层间传力规律进行理论分析;利用有限元方法,根据推板试验结果对层间参数进行拟合,研究推板时层间传力规... 详细信息

水泥乳化沥青砂浆层离缝是CRTSⅡ型板式无砟轨道的主要病害。本文采用双线性黏结滑移模型表征轨道板与砂浆层的黏结关系,对推板时的层间传力规律进行理论分析;利用有限元方法,根据推板试验结果对层间参数进行拟合,研究推板时层间传力规律;基于黏结滑移模型,建立CRTSⅡ型板式无砟轨道三维有限元模型,分析极限温度梯度荷载作用下层间破坏规律。结果表明:温度梯度荷载作用下,层间的伤损主要产生在板边,与现场观察的离缝一致;层间黏结强度的增加能够减小层间伤损值及伤损区域,黏结强度小于0.025 MPa时在正温度梯度荷载作用下轨道板容易出现上拱现象;该层间模型中的弹性段长度δ_1值对层间传力规律影响较大,δ_1值的增加能够有效减小层间伤损值及伤损区域。

关键词：高速铁路 CRTSⅡ型板式无砟轨道界面模型推板实验离缝