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考虑不同折返方式的城际铁路车站通过能力利用研究

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 959-968页

作者：饶智健李海鹰廖正文洪鑫北京交通大学交通运输学院北京100044 北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所北京100081

城际铁路具有公交化运营特征,在始发终到站接发的列车以折返列车为主。为控制车站占地规模,且充分利用城际铁路车站通过能力,亟需研究不同折返方式下的城际铁路车站通过能力利用情况。将列车在站办理的各项作业抽象为“走行”和“停留”... 详细信息

城际铁路具有公交化运营特征,在始发终到站接发的列车以折返列车为主。为控制车站占地规模,且充分利用城际铁路车站通过能力,亟需研究不同折返方式下的城际铁路车站通过能力利用情况。将列车在站办理的各项作业抽象为“走行”和“停留”2类,将一组连续的“走行—停留—走行”过程抽象为一个“作业序列”,采用“作业序列”这一概念对列车站前折返或站后折返作业过程进行描述。基于车站通过能力计算的图解法原理,构建城际铁路车站通过能力利用分析模型,对车站作业计划进行压缩,模型求得的最优解表示当前数量列车作业占用车站设备时间最小的方案,将求得的最小占用时间与实际运营时间作比较计算车站通过能力利用率。考虑不同折返列车组合和不同车站间隔时间,设计实验识别车站能力瓶颈所在位置。案例分析结果表明,按照现行车站间隔时间标准,当折返列车只采用站前折返方式时,站前折返列车上升至占全部接发列车数量的48.5%时,车站能力瓶颈将由道岔组转移至到发线;当折返列车同时采用站前折返和站后折返方式时,保持折返列车数量不变,站后折返列车上升至占折返列车总数的50%时,车站能力瓶颈将由到发线转移至站后折返线。上述研究结果可为具备折返条件的车站在站场布局、折返设备布置及折返方式选择等方面提供参考依据。

关键词：城际铁路车站旅客运输折返方式通过能力利用瓶颈识别

风屏障透风率对强风作用下重载铁路刚构-连续梁车桥耦合振动响应的影响

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中国铁道科学 2024年第4期45卷 57-65页

作者：郭向荣查万祺何旭辉中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为探究风屏障透风率对强风作用下重载铁路刚构-连续梁车桥耦合振动的影响,先通过节段模型风洞试验获取桥上设置0%,20%,40%,60%和无风屏障5种不同透风率风屏障时车桥系统的三分力系数,再根据弹性系统动力学总势能不变原理建立风-车-桥耦... 详细信息

为探究风屏障透风率对强风作用下重载铁路刚构-连续梁车桥耦合振动的影响,先通过节段模型风洞试验获取桥上设置0%,20%,40%,60%和无风屏障5种不同透风率风屏障时车桥系统的三分力系数,再根据弹性系统动力学总势能不变原理建立风-车-桥耦合振动仿真计算分析模型,对不同车速下重载货运列车通过设置不同透风率风屏障刚构-连续梁桥开展风-车-桥系统动力学仿真计算与分析研究。结果表明:在列车上桥初期,桥梁横向位移峰值随透风率的增大而明显减小,而当列车运行趋于满布桥梁时,桥梁的横向位移峰值随透风率的增大变化不明显;列车的动力响应峰值随风屏障透风率的增大而增大,相比于满载编组列车,空载和轻重混编编组列车的动力响应对风屏障透风率的变化更加敏感。综合桥梁动力响应和列车走行安全性评价指标(脱轨系数和轮重减载率),该桥梁应设置40%透风率的风屏障。

关键词：重载铁路刚构-连续梁桥风屏障透风率风车桥耦合振动行车安全

含分布式光伏接入的三相牵引供电系统电压协调控制方法

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高电压技术 2024年第4期50卷 1645-1654页

作者：王翰林黄小红李昊洋彭友任桃李群湛西南交通大学电气工程学院成都610031

牵引供电系统中光伏并网逆变器普遍处于弱可控状态且缺乏多机间协调配合,为了使分布式光伏在实现牵引能耗优化的同时,主动参与牵引网电压调控,提出了用于三相牵引供电系统的电压协调控制策略。针对含光伏的新型三相牵引供电系统拓扑,分... 详细信息

牵引供电系统中光伏并网逆变器普遍处于弱可控状态且缺乏多机间协调配合,为了使分布式光伏在实现牵引能耗优化的同时,主动参与牵引网电压调控,提出了用于三相牵引供电系统的电压协调控制策略。针对含光伏的新型三相牵引供电系统拓扑,分析了系统电压-有功和无功定量关系。结合分布式光伏无功裕度及协调关系,设计了3阶段分布式电压协调控制策略,根据电压灵敏度判定各节点补偿与削减优先度,实现了分布式光伏无功协调补偿及有功优化削减,达到牵引网电压主动控制。最后,通过对系统多工况下仿真,验证策略有效性。仿真结果表明,所提协调控制策略在三相牵引供电系统复杂的运行工况下,能够在兼顾光伏能量利用率的同时,增强系统电压调控能力,解决牵引网电压越限问题,并有效降低牵引网损耗。研究通过有效利用光伏支撑牵引网电压,为机车的安全、高效运行提供保障。

关键词：三相牵引供电系统分布式光伏电压灵敏度电压协调控制光伏逆变器电压越限

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高速铁路不同轨下基础无砟轨道不平顺谱的构建及对比分析

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第7期55卷 2840-2855页

作者：刁洪宝欧燕强支洋赵钢杨飞中国铁道科学研究院北京100081 中国铁路南宁局集团有限公司桂林高铁基础设施段广西桂林541000 中国国家铁路集团有限公司工电部北京100844 中国国家铁路集团有限公司铁路基础设施检测中心北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081

为将高速铁路轨道谱细化以应用到不同工况动力学分析中,基于10条设计速度为350 km/h的典型高速线路轨道不平顺动态检测数据及谱构建算法,对高速线路不同轨下基础无砟轨道谱进行构建分析。首先,对动态检测数据进行预处理,并对不同窗函数... 详细信息

为将高速铁路轨道谱细化以应用到不同工况动力学分析中,基于10条设计速度为350 km/h的典型高速线路轨道不平顺动态检测数据及谱构建算法,对高速线路不同轨下基础无砟轨道谱进行构建分析。首先,对动态检测数据进行预处理,并对不同窗函数、参数模型估计阶数及谱估计算法进行对比分析,选用新矩形窗的改进周期图法计算各类轨道谱,分析谱概率分布特征,提出谱峰自动识别剔除算法并对比不同阶数多项式拟合模型以对随机谱线进行表征,构建CRTSⅠ型、Ⅱ型、Ⅲ型板式及双块式高速铁路路基、桥梁、隧道地段轨道谱,并对各类型不同波段无砟轨道几何状态进行对比分析。研究结果表明:路基、桥梁地段Ⅲ型板线路轨道不平顺状态最优,其次为Ⅱ型板线路、Ⅰ型板线路,双块式随机不平顺状态最差;隧道地段Ⅱ型板线路轨道不平顺状态比双块式的好。

关键词：高速铁路轨道不平顺功率谱密度无砟轨道谱估计方法

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钢轨擦伤形成机理、检测与防治综述

交通运输工程学报 2024年第2期24卷 65-84页

作者：侯博文乔林川高亮秦家栋刘秀波马超智北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学轨道工程北京市重点实验室北京100044 北京交通大学轨道交通安全协同创新中心北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081

针对铁路运营过程中存在的钢轨擦伤问题,从擦伤的深度、裂纹扩展角度、尺寸等方面总结了擦伤的具体形态特征,论述了钢轨擦伤的扩展过程;系统分析了钢轨擦伤的形成机理,从塑性变形和热致相变2个成因角度分析了轮轨接触压力、接触区应力... 详细信息

针对铁路运营过程中存在的钢轨擦伤问题,从擦伤的深度、裂纹扩展角度、尺寸等方面总结了擦伤的具体形态特征,论述了钢轨擦伤的扩展过程;系统分析了钢轨擦伤的形成机理,从塑性变形和热致相变2个成因角度分析了轮轨接触压力、接触区应力应变、接触区温度变化在擦伤形成过程中的作用机制;从机车车辆性能、线路参数、轨道类型等方面明确了影响钢轨擦伤发展的主要因素;调研了基于轴箱加速度等不同方式的钢轨擦伤现场检测方法,对比分析了各种方法在擦伤检测方面的适用性;结合擦伤的形成机理与影响因素,从车辆牵引/制动控制、钢轨打磨等角度分析了擦伤防治的有效措施与策略。研究结果表明:目前对于钢轨擦伤形成机理及发展过程的研究主要采用现场调研、样本试验模拟和数值仿真等手段;由轮轨之间的大蠕滑、滑动状态所引起的钢轨母材极限变形、热致相变是钢轨擦伤形成的主要原因,列车运行状态、线路平纵断面参数和线下基础类型等因素会影响轮轨之间的接触状态,从而诱发擦伤的形成和发展;按照钢轨擦伤的检测方式划分,目前主要可采用轴箱加速度响应法、频响函数法与涡流探测法等,但各类检测方法的精度对于不同程度的擦伤有一定差别;针对钢轨擦伤的防治方面,在擦伤形成之前,控制列车牵引/制动过程中的轮轨黏着超限对于预防擦伤较为有效,在擦伤形成后,根据擦伤的不同程度可通过分级打磨或换轨等方式来降低安全隐患。

关键词：铁道工程钢轨擦伤形成机理影响因素防治措施

深江铁路洪奇沥公铁两用大桥主桥方案构思与总体设计

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桥梁建设 2024年第5期54卷 124-132页

作者：刘振标夏正春印涛文望青严爱国中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 中国铁建股份有限公司桥梁工程实验室湖北武汉430063

深江铁路洪奇沥公铁两用大桥主桥采用(3×100+808+3×100)m超短边跨钢-混组合混合梁斜拉桥,一跨跨越通航水域。该桥公铁分层布置,上层布置8车道城市快速路,下层布置4线铁路。主梁采用倒梯形双主桁截面,桥面布置紧凑、受力明确、经济性... 详细信息

深江铁路洪奇沥公铁两用大桥主桥采用(3×100+808+3×100)m超短边跨钢-混组合混合梁斜拉桥,一跨跨越通航水域。该桥公铁分层布置,上层布置8车道城市快速路,下层布置4线铁路。主梁采用倒梯形双主桁截面,桥面布置紧凑、受力明确、经济性好。中跨主梁采用板桁-箱桁组合结构钢梁,桥面结构参与主桁受力,具有高效综合性能。边跨主梁采用矩形钢管混凝土叠合板-桁组合梁,融结构受力和锚固压重于一体,叠合板采用32 cm厚预制板+40 cm厚现浇层。钢-混结合段采用“钢格室+承压板”构造,钢-混结合面位于桥塔向中跨侧4.6 m。桥塔采用H形混凝土塔,基础采用35根直径4.0 m的大直径钻孔灌注桩。斜拉索采用标准抗拉强度2000 MPa的平行钢丝成品索,最大规格为PES(C)7-547。索梁锚固采用副桁弦杆节点兜底钢锚箱结构,传力可靠、抗疲劳性能好。索塔锚固创新地采用自平衡交叉混合锚固技术,以适应大规格斜拉索锚固。钢桁梁采用“纵向分段、横向分区”制造、运输、现场吊装的施工方案。

关键词：斜拉桥公路铁路两用桥超短边跨多辅助墩体系倒梯形双主桁截面混合梁钢-混组合梁自平衡交叉锚固桥梁设计

基于协同优化策略和人工蜂群算法的轨道电路邻线干扰防护研究

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中国铁道科学 2024年第1期45卷 178-189页

作者：代萌中国铁路济南局集团有限公司济南电务段山东济南250001

高速铁路车站运营场景复杂,易引发轨道电路邻线干扰,造成信号误解码和误显示,影响列车安全高效运行。基于空间耦合和传导耦合原理,根据高速铁路轨道电路特点和结构,分别建立传输线路阻抗平衡和不平衡条件下的复杂场景邻线干扰计算模型;... 详细信息

高速铁路车站运营场景复杂,易引发轨道电路邻线干扰,造成信号误解码和误显示,影响列车安全高效运行。基于空间耦合和传导耦合原理,根据高速铁路轨道电路特点和结构,分别建立传输线路阻抗平衡和不平衡条件下的复杂场景邻线干扰计算模型;考虑机车动态运行条件,完成最不利情况下邻线干扰量值的定量计算,并利用ANSYS平台完成计算结果的有限元仿真验证;针对邻线干扰还受到发送电平等级、补偿电容数量和容值、线路并行长度、道床电阻、分路电阻、线路间距等参数叠加和相互制约的影响,采用人工蜂群(Artificial Bee Colony,ABC)智能算法,提出基于多参数协同优化策略的邻线干扰防护对策,给出各参数相应最优取值及其对信干比(Signal-to-Interference Ratio,SIR)影响重要度。结果表明:邻线干扰量值超过车载机车信号灵敏度将导致解码错误;应用提出的防护对策对现场邻线干扰工程案例中线路并行长度和发送电平等参数进行优化,SIR可提升14.6 dB。研究结论可用于高速铁路轨道电路配置及优化实践,为防护邻线干扰提供工程参考和分析验证。

关键词：高速铁路轨道电路邻线干扰人工蜂群算法干扰防护协同优化

基于ISM-ANP的铁路外部环境安全隐患风险评价模型及应用

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铁道运输与经济 2024年第6期46卷 161-168页

作者：宋国策王高磊卢大玮周文明中国铁路设计集团有限公司测绘地理信息研究院天津300251 中国国家铁路集团有限公司铁路安全研究中心北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心北京100081 中国国家铁路集团有限公司安全监督管理局北京100844

铁路外部环境安全隐患分布广泛、种类繁多且属性各异,给隐患排查整治工作带来挑战。为实现铁路外部环境安全隐患的定量化风险评价,以单体隐患为研究对象,通过分析铁路外部环境安全隐患导致风险事件的发生规律和事故致因机理,构建面向铁... 详细信息

铁路外部环境安全隐患分布广泛、种类繁多且属性各异,给隐患排查整治工作带来挑战。为实现铁路外部环境安全隐患的定量化风险评价,以单体隐患为研究对象,通过分析铁路外部环境安全隐患导致风险事件的发生规律和事故致因机理,构建面向铁路外部环境18大类安全隐患的普适性风险评价指标体系,采用解释结构模型(ISM)分析各指标间的影响关系并建立层级网络结构,结合网络层次分析法(ANP)确定指标权重值,利用地理信息系统(GIS)对铁路外部环境安全隐患风险等级状况进行地理空间表达,以彩钢房为例对评价模型进行有效性验证。结果表明,该模型综合考虑隐患评价指标间的关联信息,相比隐患属性简单叠加的计算方式评价精度得到提高,为进一步完善铁路外部环境安全隐患排查整治工作决策提供理论依据。

关键词：铁路外部环境运营安全 ISM-ANP模型风险评价地理信息系统

基于惯性增强效应的曲线轨道结构垂向振动控制

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交通运输工程学报 2024年第3期24卷 204-216页

作者：杨舟冯青松张凌陆建飞华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013

针对曲线轨道的垂向振动控制,基于惯性增强效应,引入了调谐质量阻尼惯容器(TMDI)和振幅放大型调谐质量阻尼器(AM-TMD),以实现更佳的振动控制效果;将曲线轨道考虑为离散支承的曲线Timoshenko梁结构,采用能量泛函变分法建立了有限长曲线... 详细信息

针对曲线轨道的垂向振动控制,基于惯性增强效应,引入了调谐质量阻尼惯容器(TMDI)和振幅放大型调谐质量阻尼器(AM-TMD),以实现更佳的振动控制效果;将曲线轨道考虑为离散支承的曲线Timoshenko梁结构,采用能量泛函变分法建立了有限长曲线轨道分析模型;在曲线钢轨两端引入完美匹配层作为低反射边界条件,用于更好地模拟无限长轨道结构;通过与已有无限长离散支承曲线轨道动力响应计算结果的对比,验证了分析模型的准确性以及完美匹配层的有效性;分析了垂向固定谐荷载作用下,调谐质量阻尼器(TMD)、TMDI和AM-TMD对曲线轨道动力响应的影响,评估了TMD、TMDI和AM-TMD的减振性能;分析了振幅放大系数与TMD工作能力之间的关系,揭示了AM-TMD的工作机理。研究结果表明:TMDI的引入有效地弥补了传统TMD在实现宽频控制时的质量缺陷,与TMD相比,同参数的TMDI工作带宽拓宽约1.5倍,最大振动衰减提升了约5.5 dB;AM-TMD的实质在于利用振幅放大机构来同步增大TMD的有效质量、刚度和阻尼,进而全面提升TMD的工作能力,与TMD相比,同参数的AM-TMD工作带宽拓宽约2.0倍,最大振动衰减提升了约6.1 dB。可见,从宽频控制、高衰减率的角度考虑,TMDI、AM-TMD比TMD更具优势。

关键词：城市轨道交通曲线轨道振动控制惯性增强效应惯容器振幅放大