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运营期公铁两用悬索桥温度效应研究

铁道学报 2024年第6期46卷 156-166页

作者：朱颖郭辉孙大奇双妙中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 高速铁路轨道系统全国重点实验室北京100081 国核电力规划设计研究院有限公司北京100095

针对公铁两用悬索桥运营期温度效应引起桥梁线形和轨道长波不平顺问题,根据桥梁健康监测系统实测环境、结构温度和主梁挠度,采用经验小波分解方法和FastICA盲源分离算法,将实测主梁挠度分解为温度长周期和短周期效应,建立不同周期温度... 详细信息

针对公铁两用悬索桥运营期温度效应引起桥梁线形和轨道长波不平顺问题,根据桥梁健康监测系统实测环境、结构温度和主梁挠度,采用经验小波分解方法和FastICA盲源分离算法,将实测主梁挠度分解为温度长周期和短周期效应,建立不同周期温度效应与环境温度的线性关系。结果表明,温度长周期效应引起结构的整体升降温,是主梁线形变化的主要影响因素,每摄氏度环境温度变化主梁跨中挠度变化30 mm以上;温度短周期效应引起结构的非均匀温度场,对主梁线形的影响较小,每摄氏度环境温度变化主梁跨中挠度仅变化5 mm左右;夏季和冬季温度短周期效应对主梁跨中的影响较大,春季和秋季次之。基于夏季和冬季现场试验,采用全站仪对主梁线形进行短期监测,并利用铁路天窗点通过静力水准仪实测同一时刻主梁和轨道线路绝对高程,研究环境温度对桥梁、轨道线形及线路不平顺的影响。现场实测结果表明,轨道绝对高程相对于桥梁绝对高程具有良好的跟随性,可采用主梁线形代替轨道线形。温度作用对轨道线路不平顺有影响,环境温度短期升降温对千米级公铁两用悬索桥的运营性能有一定影响,这主要是由于桥梁线形变化带动桥上轨道线路。通过数值算例,模拟夏季和冬季极端环境条件对轨道长波不平顺弦测值的影响,冬季、夏季大幅降温、升温均对桥上轨道线路平顺性有较大影响,工务作业中需要重点关注冬季大幅降温对轨道运营性能的影响。

关键词：悬索桥温度效应健康监测现场实测桥梁线形轨道不平顺

面向市场化转型的铁路物流基地运营绩效动态评价方法

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铁道运输与经济 2024年

作者：王丹竹中国铁道科学研究院集团有限公司运输及经济研究所

传统的铁路物流基地运营绩效评价方法通常以服务铁路运输生产的静态评价为主，在动态反映铁路物流基地市场化转型过程的状态变化方面存在一定不足。面向铁路物流基地运营绩效评价中存在市场化转型效果评价指标体系不完善、评价方法动态... 详细信息

传统的铁路物流基地运营绩效评价方法通常以服务铁路运输生产的静态评价为主，在动态反映铁路物流基地市场化转型过程的状态变化方面存在一定不足。面向铁路物流基地运营绩效评价中存在市场化转型效果评价指标体系不完善、评价方法动态性不足、评价标准不明确等问题，建立市场化转型条件下铁路物流基地运营绩效评价指标体系，明确评价标准，以熵权法和理想解法模型为基础，通过引入随时间变化的奖惩因子将物流基地运营绩效与时间变量相关联，构建铁路物流基地运营绩效动态评价模型，并通过算例分析验证模型的科学性和适用性，研究结果表明：运营模式创新、协作机制构建、服务业态升级、智能化技术应用等改革措施对铁路物流基地市场化转型成效具有重要影响。

关键词：铁路物流基地转型发展运营绩效动态评价理想解法

高寒区隧道洞口段覆雪波纹钢棚洞减载方法研究

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建筑科学与工程学报 2024年第05期 154-162页

作者：雷胜友程博倪云王瑞李吉刚王豪杰长安大学公路学院新疆天山路桥有限责任公司

高寒区隧道洞口段易受上方覆雪及落石影响，采用现有大跨径波纹钢棚洞会产生较大变形和失稳，影响边疆公路运行安全。为此，依托某线路隧道洞口段波纹钢防雪棚洞项目，从拱效应及加筋桥减载原理出发，运用有限元软件构建了EPS板、EPS板... 详细信息

高寒区隧道洞口段易受上方覆雪及落石影响，采用现有大跨径波纹钢棚洞会产生较大变形和失稳，影响边疆公路运行安全。为此，依托某线路隧道洞口段波纹钢防雪棚洞项目，从拱效应及加筋桥减载原理出发，运用有限元软件构建了EPS板、EPS板+加筋雪、EPS板+加筋冰等10种减载方案的三维波纹钢棚洞模型，研究不同减载方案对棚洞应力、棚洞变形和覆雪压力的影响，对比分析棚洞受力变形特征及减载效果，筛选出最优减载方案。结果表明：施加减载材料后，棚洞上方覆雪压力均不同程度分散到棚洞两侧，减小了棚洞结构的受力；随着覆雪高度增加，减载效果更显著，其中30 cmEPS板+加筋冰组合式方案的减载效果最佳，棚顶应力减少32.72%,棚顶位移减小22.63%;针对波纹钢棚洞的减载问题，建议隧道洞口30 m范围内采用30 cmEPS板+加筋雪方案，距隧道口30 m以外范围可采用30 cmEPS板+加筋冰方案。

关键词：高寒区波纹钢棚洞减载加筋冰格栅 EPS板数值模拟

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循环荷载下重载铁路道砟磨耗破碎及力学特性试验研究

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铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 125-137页

作者：肖源杰张冲冲王萌华文俊中南大学土木工程学院湖南长沙410075 重载铁路工程结构教育部重点实验室(中南大学) 湖南长沙410075

为深入研究重载列车循环动载作用下散粒体道砟的颗粒磨耗破碎和力学行为劣化等特征,开展3种不同动应力幅值下的室内大型动三轴试验。通过对染色道砟颗粒进行激光扫描和三维重构,量化分析不同循环加载应力状态下不同粒径道砟颗粒的磨耗... 详细信息

为深入研究重载列车循环动载作用下散粒体道砟的颗粒磨耗破碎和力学行为劣化等特征,开展3种不同动应力幅值下的室内大型动三轴试验。通过对染色道砟颗粒进行激光扫描和三维重构,量化分析不同循环加载应力状态下不同粒径道砟颗粒的磨耗破碎特征,深入分析循环加载下试样的宏观力学特性和力学行为劣化等。研究结果表明,循环加载后道砟颗粒普遍从原始粒径破碎至相邻粒径,偶尔出现破碎至相隔粒径的现象,另有质量占比1%左右的少量道砟颗粒破碎至最小粒径4.75~22.4 mm;在相同的循环加载动应力幅值下,随粒径的增大,道砟颗粒破碎至相邻粒径的质量占比总体呈增大趋势;循环加载过程中颗粒磨耗存在尖角磨损、棱边磨耗与表面纹理改变等3种典型类型,动应力幅值230 kPa下颗粒最大磨耗深度为0.36~5.2 mm,平均磨耗深度为0.03~0.62 mm,颗粒磨耗程度随粒径的增大而逐渐加剧,尖角磨损出现的数量更多且概率更大,其次为棱边磨耗;循环加载三轴试验前后各粒组颗粒含量变化幅度与级配曲线偏移距离随动应力幅值的增大而增大,Bg、Br与BBI 3种颗粒破碎指标均随动应力幅值的增大而增大,Br与BBI两者对动应力幅值的变化反应程度一致,并且更为灵敏;试样轴向累积塑性应变、阻尼比与回弹模量均随动应力幅值的增大而增大。研究结果可为重载铁路散粒体有砟道床长期服役性能劣化评估及其养护维修提供理论依据和技术参考。

关键词：道砟循环加载三轴试验三维激光扫描颗粒破碎磨耗深度

高速铁路无砟轨道斜拉桥刚度理论分析与设计参数研究

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铁道科学与工程学报 2024年第5期21卷 1726-1736页

作者：孙宗磊郭辉向律楷西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

为研究高速铁路无砟轨道斜拉桥的刚度特征以及合理结构设计参数,采用理论公式推导、数值分析等手段,得到结构设计参数刚度影响解析公式及其影响规律,用于指导桥梁设计。首先引入索梁活载刚度比的概念,通过建立斜拉桥主梁多点支承连续梁... 详细信息

为研究高速铁路无砟轨道斜拉桥的刚度特征以及合理结构设计参数,采用理论公式推导、数值分析等手段,得到结构设计参数刚度影响解析公式及其影响规律,用于指导桥梁设计。首先引入索梁活载刚度比的概念,通过建立斜拉桥主梁多点支承连续梁的三弯矩方程得到主梁刚度,通过考虑主塔变形和拉索伸长量得到斜拉索等效刚度,进而给出斜拉桥整体刚度、索梁活载刚度比和主梁跨中挠度的理论公式,并基于理论公式得出主梁惯性矩、斜拉索倾角、塔高以及拉索面积对斜拉桥整体刚度的影响。以广湛铁路东平水道特大桥主桥(67.5+60+60+350+60+60+67.5)m钢箱混合组合梁无砟轨道斜拉桥为例,通过对比跨中活载位移理论解与数值解验证本文理论公式的准确性,进而采用理论公式分析结构设计参数对桥梁刚度的影响。研究结果表明:随拉索倾角增大或者塔高增加,主梁的跨中位移先减小后增大,索梁活载刚度比先增大再减小,拉索倾角为29.2°~73.9°时主梁跨中位移达到最小值36.4 cm,此时索梁活载刚度比为15.4。随着主梁的梁高增加,主梁跨中位移减小,索梁活载刚度比减小,但是减小幅度较为缓慢。拉索面积增大,主梁跨中活载位移减小,索梁活载刚度比增加。提出了桥梁合理梁高、塔高和斜拉索规格及拉索面积。桥梁结构静动力检算、桥上轨道静态高低不平顺验算以及无砟轨道受力与层间压缩量等检算结果均表明,该桥具有良好的安全性和行车平稳性。

关键词：高速铁路斜拉桥混合组合梁索梁活载刚度比静力分析车桥耦合动力分析轨道静态高低不平顺

基于柔性边界的非饱和土三轴试验及离散元分析

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应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 208-222页

作者：张杰聂如松李列列李亚峰杜炜黄茂桐中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045

非饱和土三轴试验的离散元模拟,对于从细观角度揭示其力学特性至关重要,但目前研究多采用刚性边界条件.使用黏结球颗粒代替橡胶膜,实现围压柔性加载.在此基础上,提出非饱和土三轴数值试验模拟流程,并进行不同围压下的三轴数值试验.从宏... 详细信息

非饱和土三轴试验的离散元模拟,对于从细观角度揭示其力学特性至关重要,但目前研究多采用刚性边界条件.使用黏结球颗粒代替橡胶膜,实现围压柔性加载.在此基础上,提出非饱和土三轴数值试验模拟流程,并进行不同围压下的三轴数值试验.从宏观破坏形态和细观剪切带、配位数、接触力等方面研究不同围压下非饱和土的力学特征.结果表明:非饱和土力学特性受围压影响较大,峰值应力和弹性模量随围压增大而增大,围压越大,剪胀性越小;试样主要表现为鼓胀破坏,破坏后剪切带在形态上呈对称的“X”形,剪切带的形成开始于颗粒的转动,到达峰值应力时,内部转动颗粒发生贯通,剪切带基本成型,围压越大,剪切带上转动颗粒数目和转动角度越小;配位数先增加后减少,与体应变变化趋势一致,且随围压增大而增大;剪切使法向接触力概率密度函数峰值左移,并且使法向接触力不均匀性增大,围压越大,法向接触力分布越均匀.该研究成果可为从细观认识非饱和土的力学行为提供途径.

关键词：非饱和土粒间吸引力三轴试验剪切带柔性边界离散元分析

基于Petri网的高铁快运医药冷链作业流程优化及仿真

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铁道运输与经济 2024年第8期46卷 126-135,160页

作者：黄宝静陈诚周凌云张路瑶朱金丁凌中国铁道科学研究院集团有限公司运输及经济研究所北京100081 北京交通大学交通运输学院北京100044 中铁快运股份有限公司市场部北京100055 廊坊经济技术开发区管理委员会河北廊坊065001

药品及医疗器械是高铁快运冷链业务的主要品类,目前既有的高铁快运医药冷链作业流程耗时较长、作业效率较低、运作成本较高,制约了铁路开拓医药冷链物流市场。以北京至上海高铁快运医药冷链全过程作业为例,基于Petri网对该作业流程进行... 详细信息

药品及医疗器械是高铁快运冷链业务的主要品类,目前既有的高铁快运医药冷链作业流程耗时较长、作业效率较低、运作成本较高,制约了铁路开拓医药冷链物流市场。以北京至上海高铁快运医药冷链全过程作业为例,基于Petri网对该作业流程进行建模,通过引入仿真工具对影响高铁快运医药冷链业务作业效率的因素进行诊断;根据诊断结果,提出前置冰板预冷环节、并行化提货作业与装箱准备环节、简化及并行化货物卸车与配送准备环节3大对策,构建优化后的高铁快运医药冷链作业模型,并对优化后的作业流程进行仿真分析。仿真结果表明,优化后的高铁快运医药冷链平均作业时间从1124.06min缩短至903.90min,作业时间减少220.16min。高铁快运医药冷链业务流程的优化研究,有助于铁路降本增效,提高自身竞争力。

关键词：高铁快运医药冷链 Petri网模型作业流程优化仿真分析

考虑级配影响的透水性基床填料细观空隙特征研究

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铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 158-170页

作者：于群丁王萌肖源杰华文俊李文奇王小明中铁第四勘察设计院集团有限公司城市轨道与地下工程设计研究院湖北武汉430063 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 重载铁路工程结构教育部重点实验室(中南大学) 湖南长沙410075

大空隙级配碎石填料因其较好的渗透性能广泛应用于透(排)水性基床,然而级配对细观三维空隙特征的影响尚不明确。针对此不足,对3种代表性级配的透水性基床填料试样开展室内新型平板振动压实试验,并对压实后的试样进行高精度工业XCT扫描,... 详细信息

大空隙级配碎石填料因其较好的渗透性能广泛应用于透(排)水性基床,然而级配对细观三维空隙特征的影响尚不明确。针对此不足,对3种代表性级配的透水性基床填料试样开展室内新型平板振动压实试验,并对压实后的试样进行高精度工业XCT扫描,重构其三维模型并获取其内部空隙,计算面空隙率、等效体积和三维形态等空隙结构特征指标,分析不同级配(颗粒堆积结构)对其三维形态及分布规律的影响。研究结果表明,不同级配的试样其内部面空隙率沿高度方向总体呈对称分布,即两端大中部小,骨架密实型颗粒堆积结构试样其面空隙率处于最低水平且沿高度方向的差异性最小,骨架空隙型颗粒堆积结构试样其面空隙率最大且不均匀性也最大;随着颗粒堆积结构从悬浮密实型过渡至骨架密实型再至骨架空隙型,试样内部空隙总数量大幅减小,孤立微空隙和小空隙数量减小,连通性较好的中空隙与大空隙增多;空隙形态逐渐演化为不规则型和长条型,并从较为圆润丰满型过渡至边缘残缺型,具有更好的连通性,可提供水气运移的通道。优化颗粒堆积结构有利于形成连通空隙并提供渗流通道,进而提升基床填料的水−力特性。研究结果可为透水性级配碎石基床填料的优化设计提供理论依据和技术参考。

关键词：透水性基床级配振动压实 XCT扫描三维重构细观空隙

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LKJ自动测试平台及关键技术研究

铁道标准设计 2024年第3期68卷 208-213,221页

作者：单一龙杨志杰李辉侯大山李建雄郝建中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所北京100081

列车运行监控装置(LKJ)是我国现阶段普速铁路应用最为广泛的车载设备之一,随着铁路运输需求的不断提升,作为保障行车安全,提高运输效率的关键设备,LKJ设备变得愈发重要。为解决LKJ设备人工测试过程工作量大、效率低下,难以找寻故障原因... 详细信息

列车运行监控装置(LKJ)是我国现阶段普速铁路应用最为广泛的车载设备之一,随着铁路运输需求的不断提升,作为保障行车安全,提高运输效率的关键设备,LKJ设备变得愈发重要。为解决LKJ设备人工测试过程工作量大、效率低下,难以找寻故障原因等问题,设计一种LKJ自动测试平台并对其关键技术进行研究。自动测试平台基于传统的人工测试流程进行优化,采用图形化方式生成测试用例,设计信号适配单元模拟设备运行条件,增加人机交互单元简化测试操作,基于Robot Framework自动测试框架及故障分析专家系统自动执行测试并给出故障原因,实现可无人值守的自动化测试。通过LKJ-15型设备及实验室仿真环境进行验证,结果表明,自动测试平台可取代传统仿真测试中部分人工操作,对故障现象进行分析给出指导意见,有效提升了测试效率。

关键词：铁路运输 LKJ 车载设备自动化测试 Robot Framework 专家系统