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基于DEM-FDM耦合的普通铁路碎石道床-土质基床界面接触应力分析

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工程力学 2018年第9期35卷 170-179页

作者：肖军华张德王延海郭佳奇同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

引入离散元法(DEM)-有限差分法(FDM)耦合算法对普通铁路碎石道床-土质基床的界面应力进行分析。首先,基于激光扫描以及室内三轴试验,实现碎石道砟颗粒二维精细化离散元建模,并通过设置界面单元进行道砟与土两类不同介质层间速度与力的... 详细信息

引入离散元法(DEM)-有限差分法(FDM)耦合算法对普通铁路碎石道床-土质基床的界面应力进行分析。首先,基于激光扫描以及室内三轴试验,实现碎石道砟颗粒二维精细化离散元建模,并通过设置界面单元进行道砟与土两类不同介质层间速度与力的相互传递,实现离散元法与有限差分法耦合,建立了轨枕-碎石道床-连续土体耦合模型,并通过现场实测结果验证模型的合理性。在此基础上,计算列车通过时耦合模型中基床动应力分布特征,讨论轨枕-道床接触状态对其影响,并将计算结果与轨枕-道床-基床的整体有限元模型的计算结果进行对比。结果表明,轨枕-道床未完全密贴接触状态下,道床中力链呈离散型传递,反之,道床中力链呈向下扩散发展;两种接触状态下,基床表面应力分布差别显著,但是应力峰值接近。耦合模型得到的基床表面应力峰值显著高于有限元模型的计算结果;耦合模型中因道砟散体特性引起的基床表面局部应力集中,在路基中的影响深度约为道砟最大粒径(63 mm)的8倍,即近似基床表层深度。

关键词：有砟道床离散元法有限差分法耦合算法基床动应力

基于网络地理信息服务的选线数字地形获取方法

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西南交通大学学报 2015年第5期50卷 803-810页

作者：聂良涛易思蓉李阳西南交通大学土木工程学院西南交通大学道路工程四川省重点实验室西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室

针对道路前期规划阶段纸质地形图陈旧、数字地形信息获取困难且成本高的特点,在综合分析当前开放网络地理信息资源的基础上,利用航天飞机雷达地形测绘使命(shuttle radar topography mission,SRTM)数据和Google Maps影像,提出了获取构... 详细信息

针对道路前期规划阶段纸质地形图陈旧、数字地形信息获取困难且成本高的特点,在综合分析当前开放网络地理信息资源的基础上,利用航天飞机雷达地形测绘使命(shuttle radar topography mission,SRTM)数据和Google Maps影像,提出了获取构建道路数字化选线系统虚拟地理环境所需的数字高程模型(digital elevation model,DEM)和数字正射影像(digital orthophoto map,DOM)的方法,并设计了Google Maps影像瓦片快速下载方法;基于分治法的思想,提出了一种全局非线性、局部线性的Google Maps影像变换算法,实现了与SRTM数据的快速配准,并在此基础上进行了地形数据获取与建模测试.研究结果表明:通过自动计算瓦片URL地址,采用libcurl库函数和多线程下载技术,下载影像瓦片速度稳定、快捷、自动化程度高;获取的DOM分辨率可达0.2 m以上,与DEM数据配准后,构建的虚拟地理环境能满足道路前期规划阶段开展数字化选线设计的需要.

关键词：选线设计 DEM DOM 网络地理信息虚拟地理环境

路堤边坡稳定可靠度计算中的模型不确定性分析

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岩土力学 2015年第S2期36卷 665-672页

作者：吴兴正蒋良潍罗强孔德惠张良西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031

基于均质路堤边坡Monte Carlo法的稳定可靠度计算,分析了临界滑面搜索策略和稳定分析方法两类模型不确定性对边坡可靠度的影响特性,讨论了边坡失效概率随土工参数变异性的变化规律。研究表明,选用不同的临界滑面搜索策略所得可靠度结果... 详细信息

基于均质路堤边坡Monte Carlo法的稳定可靠度计算,分析了临界滑面搜索策略和稳定分析方法两类模型不确定性对边坡可靠度的影响特性,讨论了边坡失效概率随土工参数变异性的变化规律。研究表明,选用不同的临界滑面搜索策略所得可靠度结果差异不大,参数滑面法(overall slope)的失效概率略大于均值滑面法(global minimum),但差别对边坡稳定性分析没有实质性影响;土性参数变异水平是影响边坡可靠度的最重要因素,边坡在相同设计参数安全系数下的可靠度指标随参数变异性增大而急剧降低;不同稳定性分析方法对应的安全系数概率密度函数曲线形态基本一致,但失效概率差异明显,因此目标可靠度指标取值应与稳定性分析方法相适应。提出的考虑土工参数变异水平的安全系数取值修正原则,对改进确定性设计的边坡稳定分析技术有积极意义。

关键词：路堤边坡稳定性分析蒙特卡洛法(Monte Carlo) 模型不确定性参数变异性

基于Shearlet域方向模极大值和改进蜂群的图像边缘检测

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铁道学报 2015年第6期37卷 59-66页

作者：吴一全李立王凯南京航空航天大学电子信息工程学院江苏南京210016 高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 深圳市城市轨道交通重点实验室广东深圳518060

为从图像中提取出更为准确、清晰的边缘,本文提出一种基于Shearlet域方向模极大值和改进蜂群的边缘检测方法。对图像进行非下采样Shearlet分解;对于低频分量,利用改进的蜂群算法准确检测出边缘的基本轮廓线;而对于高频分量,采用方向模... 详细信息

为从图像中提取出更为准确、清晰的边缘,本文提出一种基于Shearlet域方向模极大值和改进蜂群的边缘检测方法。对图像进行非下采样Shearlet分解;对于低频分量,利用改进的蜂群算法准确检测出边缘的基本轮廓线;而对于高频分量,采用方向模极大值算法检测出图像中丰富的边缘细节;融合后得到轮廓完整、细节丰富的图像边缘。实验结果表明:与Canny方法、改进的蚁群方法、改进的蜂群方法、改进的非下采样Contourlet模极大值方法相比,本文提出的方法检测出的图像边缘定位准确、完整清晰、细节丰富,边缘检测效果更好,且运行时间较少。

关键词：图像处理边缘检测非下采样Shearlet变换改进的蜂群算法方向模极大值

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钢轨-磨石相互作用的摩擦学模拟试验研究

摩擦学学报 2015年第2期35卷 154-159页

作者：顾凯凯王文健郭俊刘启跃西南交通大学牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所四川成都610031

设计了新型钢轨打磨摩擦试验机,实现了钢轨-磨石相互作用的摩擦学模拟试验,研究了不同打磨参数下的钢轨-磨石界面的摩擦系数、表面粗糙度、磨损量及硬度等变化情况.结果表明:随磨石粒度增加,打磨钢轨表面粗糙度和磨损量呈减小趋势;增加... 详细信息

设计了新型钢轨打磨摩擦试验机,实现了钢轨-磨石相互作用的摩擦学模拟试验,研究了不同打磨参数下的钢轨-磨石界面的摩擦系数、表面粗糙度、磨损量及硬度等变化情况.结果表明:随磨石粒度增加,打磨钢轨表面粗糙度和磨损量呈减小趋势;增加磨石转速导致摩擦系数和表面粗糙度减小,打磨钢轨磨损量和表面硬度增加;随打磨压力增加,摩擦系数和表面粗糙度呈减小趋势,但磨损量和表面硬度增加;打磨钢轨表面存在明显的犁沟,随磨石粒度减小犁沟变宽;所设计钢轨打磨摩擦试验机可用来评价不同参数下钢轨-磨石界面相互作用的摩擦学行为.

关键词：钢轨打磨磨石摩擦学行为试验参数

CRTS Ⅰ型CA砂浆劣化对其疲劳寿命的影响分析

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铁道工程学报 2017年第12期34卷 30-34页

作者：徐浩林红松颜华王平中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室成都610031

研究目的:CA砂浆脱空是板式轨道的典型伤损,在列车荷载作用下,CA砂浆劣化将降低其疲劳寿命。为研究CA砂浆劣化对其自身疲劳寿命的影响,本文建立CRTSⅠ型板式轨道有限元模型,以Miner线性疲劳累计损伤准则为基础,研究CA砂浆在不同劣化情... 详细信息

研究目的:CA砂浆脱空是板式轨道的典型伤损,在列车荷载作用下,CA砂浆劣化将降低其疲劳寿命。为研究CA砂浆劣化对其自身疲劳寿命的影响,本文建立CRTSⅠ型板式轨道有限元模型,以Miner线性疲劳累计损伤准则为基础,研究CA砂浆在不同劣化情况下的应力和疲劳寿命,从而为无砟轨道的养护维修提供参考。研究结论:(1)仅考虑CA砂浆性能劣化50%时,列车荷载作用下CA砂浆所受的应力及疲劳寿命均减小,但仍能满足60年的使用寿命;(2)仅考虑CA砂浆层脱空和同时考虑CA砂浆层脱空与性能劣化50%时,CA砂浆层的压应力显著增大,疲劳寿命显著降低;(3)CA砂浆层板端脱空长度达到1.225 m时,CA砂浆的疲劳寿命不再满足60年的使用寿命;(4)建议CA砂浆的脱空长度应小于1.225 m,且在CA砂浆的服役寿命内加强养护维修,防止CA砂浆发生疲劳破坏;(5)本研究成果可为板式轨道CA砂浆的养护维修提供指导。

关键词：板式轨道 CA砂浆有限元劣化疲劳寿命

钢弹簧浮置板轨道焊接接头处钢轨波磨研究Ⅰ:初始演化

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机械工程学报 2023年第8期59卷 245-252页

作者：李霞吴磊温泽峰金学松王安斌上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室成都610031 西南交通大学机械工程学院成都610031 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

现场调查测试某地铁钢弹簧浮置板直线轨道上焊接接头附近的初始波磨,其特征波长为250~600 mm,距离钢轨内侧20 mm处的波磨比30 mm和40 mm处严重。基于刚柔耦合的地铁车辆-钢弹簧浮置板轨道动力学模型、Kalker的三维非赫兹滚动接触模型、... 详细信息

现场调查测试某地铁钢弹簧浮置板直线轨道上焊接接头附近的初始波磨,其特征波长为250~600 mm,距离钢轨内侧20 mm处的波磨比30 mm和40 mm处严重。基于刚柔耦合的地铁车辆-钢弹簧浮置板轨道动力学模型、Kalker的三维非赫兹滚动接触模型、材料磨损模型和磨耗叠加模型,建立地铁车辆-浮置板轨道钢轨波磨计算模型,以此分析计算了凹形焊接接头处波磨的初始演化规律。数值仿真结果表明,波磨演化过程中不同阶段左右轨波磨特征波长存在差异;随着波磨的不断发展,左右轨波磨特征波长基本统一;理论仿真波长与现场实测波长相吻合;距离钢轨内侧较近区域的磨耗更严重,这一现象与现场调查情况一致。该项研究为钢弹簧浮置板直线轨道上焊接接头处波磨的预防与控制提供重要的理论基础。

关键词：钢轨波磨钢弹簧浮置板轨道焊接接头波长磨耗

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钢轨打磨过程中打磨压力波动行为分析

机械强度 2016年第3期38卷 447-452页

作者：张科元王文健郭俊刘启跃西南交通大学摩擦学研究所成都610031

钢轨打磨列车作业时存在一定打磨压力波动,从而影响打磨钢轨的表面不平顺。在考虑加载机构的运动行为及砂轮-钢轨接触行为的基础上,建立了打磨小车动力学分析模型,利用该模型研究了钢轨高低不平顺、打磨速度、钢轨波磨、打磨小车结构参... 详细信息

钢轨打磨列车作业时存在一定打磨压力波动,从而影响打磨钢轨的表面不平顺。在考虑加载机构的运动行为及砂轮-钢轨接触行为的基础上,建立了打磨小车动力学分析模型,利用该模型研究了钢轨高低不平顺、打磨速度、钢轨波磨、打磨小车结构参数等因素对钢轨打磨压力波动的影响。结果表明:轨道高低不平顺是打磨压力产生波动的主要原因;提高打磨速度,打磨压力波动减小;特定的钢轨波磨波长会使打磨机构产生共振,导致打磨压力波动出现峰值;优化打磨小车一系定位刚度和打磨单元的轻量化有利于减小打磨压力波动,提高钢轨打磨作业的稳定性。

关键词：钢轨打磨压力波动打磨速度钢轨波磨

不同基础上CRTS Ⅱ型无砟轨道的温度效应分析

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铁道工程学报 2023年第1期40卷 13-20,61页

作者：周锐袁文豪朱星盛刘翰林杨怀志王毅深圳大学深圳518060 京沪高速铁路股份有限公司北京100038 济南铁路局济南西工务段济南250102

研究目的:下部基础中桥梁、路基和路桥过渡段对高速铁路无砟轨道结构性能有着重要的影响,因此分析不同下部基础对CRTSⅡ型板式无砟轨道内温度场分布的影响尤为关键。本文基于无砟轨道现场的半年温度监测数据,对比分析简支箱梁、路基和... 详细信息

研究目的:下部基础中桥梁、路基和路桥过渡段对高速铁路无砟轨道结构性能有着重要的影响,因此分析不同下部基础对CRTSⅡ型板式无砟轨道内温度场分布的影响尤为关键。本文基于无砟轨道现场的半年温度监测数据,对比分析简支箱梁、路基和路桥过渡段三种基础上CRTSⅡ型板式无砟轨道内温度和温度梯度变化特征。研究结论:(1)半年内过渡段上无砟轨道内温度的非高斯性和非平稳性更显著,路基上非高斯性最差;四个特殊温度日,最高温度日的轨道内温度变化幅值最显著,而最大温差日的轨道内温度梯度变化幅值最大;(2)对于不同下部基础,过渡段轨道的温度变化和温度梯度变化最显著,其次是路基和桥上轨道的温度变化;(3)不同基础上轨道板的温度、路基土体的温度与环境温度呈明显的非线性关系,二次多项式拟合函数可表征轨道板内温度与环境温度的关系;桥上轨道的拟合优度R2为0.803,高于过渡段(0.752)和路基(0.635)上的;(4)本文研究可为高速铁路无砟轨道长期服役性能评估提供重要的温度实测数据。

关键词： CRTSⅡ型板式无砟轨道下部基础温度监测非平稳非高斯温度相关性