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重载铁路轨道不平顺谱的分析和表征

铁道学报 2023年第7期45卷 115-125页

作者：郝晓莉杨建杨飞李烨峰秦怀兵侯亚丽北京交通大学电子信息工程学院北京100044 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 中国铁路太原局集团有限公司工务部山西太原030013 国能朔黄铁路公司检测救援分公司河北石家庄062350

轨道不平顺的数学表达对线路状态评估和轮轨动力学分析具有重要意义。计算和分析大秦和朔黄重载铁路2~70 m波长范围内的轨道不平顺谱特征,提出重载铁路轨道不平顺的数学描述,可用于轨道不平顺序列模拟和线路状态评估。数据来源为这两条... 详细信息

轨道不平顺的数学表达对线路状态评估和轮轨动力学分析具有重要意义。计算和分析大秦和朔黄重载铁路2~70 m波长范围内的轨道不平顺谱特征,提出重载铁路轨道不平顺的数学描述,可用于轨道不平顺序列模拟和线路状态评估。数据来源为这两条铁路的高低、轨向、水平和轨距轨道不平顺实测数据。使用小波分析和Welch修正周期图法计算轨道不平顺谱,并与国内外标准轨道谱进行对比;使用多项式拟合算法拟合轨道不平顺谱包络,并使用国内外标准谱拟合公式进行拟合实验对比。最后,给出了发生在钢轨焊缝位置的周期不平顺表达式,并结合轨道拟合谱的逆傅里叶变换方法,对轨道不平顺空间序列进行数值模拟。研究表明:大秦和朔黄轨道不平顺谱的频率和幅度特征基本一致,因此可以使用统一的拟合公式进行拟合;提出的8阶多项式拟合公式能精确地拟合轨道不平顺谱的形状;随机不平顺和周期不平顺的共同表达使轨道不平顺拟合谱的形状和轨道不平顺的数值模拟更为合理和准确。

关键词：重载铁路轨道不平顺轨道不平顺谱多项式拟合周期不平顺数值模拟

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重载铁路隧道基底动力响应数值仿真分析

铁道工程学报 2021年第5期38卷 65-70页

作者：王希良王汉宁汤雨静王国梅高浩然石家庄铁道大学石家庄050043

研究目的:重载列车作用下,隧道基底易出现开裂、破损等病害,严重影响行车安全。因此,研究重载列车荷载作用下隧道基底动力响应特征进而为隧道基底病害治理提供依据具有重要理论意义和实践价值。研究结论:(1)以山西中南部铁路某隧道为研... 详细信息

研究目的:重载列车作用下,隧道基底易出现开裂、破损等病害,严重影响行车安全。因此,研究重载列车荷载作用下隧道基底动力响应特征进而为隧道基底病害治理提供依据具有重要理论意义和实践价值。研究结论:(1)以山西中南部铁路某隧道为研究背景,采用ANSYS软件建立了重载铁路隧道基底动力响应分析模型,采用人工激励的方式模拟列车振动荷载,选用静力+动力叠加进行计算,得到了重载列车作用下隧道基底结构的荷载时程曲线;(2)分析了隧道基底竖向位移、加速度和最大主应力的时程曲线,得到了重载列车荷载作用下隧道基底结构动力响应特征;(3)选取隧道基底主要参数如矢跨比、填充层厚度、仰拱厚度和铺底厚度,通过模拟分析得到了不同参数条件下隧道基底动应力响应特征;(4)本研究成果可为重载铁路隧道基底设计和病害治理提供参考。

关键词：重载铁路隧道基底 ANSYS仿真动力响应

重载铁路隧道内弹性支承块式无砟轨道结构优化研究

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隧道建设（中英文） 2022年第4期42卷 688-694页

作者：罗章波中铁第五勘察设计院集团有限公司北京102600

为解决现有弹性支承块式无砟轨道动态轨距变化量大、轨道几何形位的保持能力相对较弱的问题,提出一种斜坡型弹性支承块式无砟轨道。采用静力计算方法,通过分析钢轨和支承块变形、支承块相对支承块槽的位移以及支承块和道床板的受力状态... 详细信息

为解决现有弹性支承块式无砟轨道动态轨距变化量大、轨道几何形位的保持能力相对较弱的问题,提出一种斜坡型弹性支承块式无砟轨道。采用静力计算方法,通过分析钢轨和支承块变形、支承块相对支承块槽的位移以及支承块和道床板的受力状态,研究弹性支承块短侧面的合理坡度;基于模拟落轴试验,研究斜坡型弹性支承块式无砟轨道部件刚度匹配问题。研究表明:斜坡型弹性支承块对于控制轨道结构变形,改善支承块、橡胶套靴及道床板等轨道结构受力状态更加有利。建议在30 t轴重条件下,弹性支承块短侧面坡度取1∶5~1∶6,套靴刚度取200 kN/mm左右,块下垫板刚度取80 kN/mm左右较为合理。

关键词：重载铁路隧道弹性支承块式无砟轨道结构优化刚度匹配

重载铁路直接供电方式下牵引回流分配及影响因素

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中国铁道科学 2021年第4期42卷 137-144页

作者：曹晓斌王满想朱传林何玉峰西南交通大学电气工程学院四川成都610031 国家电网山东省电力公司泰安供电公司山东泰安271000

通过某重载铁路站场牵引回流的现场试验,测量绝缘节2侧4条钢轨、上行侧吸上线及上下行侧横向连接线的回流情况;基于该站场基本参数,采用EMTP软件,建立不考虑各导线相互间耦合影响、仅考虑线路阻抗影响的牵引回流系统基础仿真模型,以及... 详细信息

通过某重载铁路站场牵引回流的现场试验,测量绝缘节2侧4条钢轨、上行侧吸上线及上下行侧横向连接线的回流情况;基于该站场基本参数,采用EMTP软件,建立不考虑各导线相互间耦合影响、仅考虑线路阻抗影响的牵引回流系统基础仿真模型,以及考虑钢轨、回流线、接触线和供电线相互影响的耦合仿真模型,并以实测数据验证耦合仿真模型的正确性;研究直接供电方式下横向连接线、接触线长度和上下行钢轨间距等因素对牵引回流分配的影响,并进行实例验证。结果表明:基于耦合仿真模型的仿真结果与实测结果一致;牵引回流的分配比例主要受接触线、钢轨、回流线及供电线相互之间的耦合影响,且各导线的耦合作用对站场上行侧回流线回流影响最为显著,回流分配系数为0.298;各导线间耦合作用是造成钢轨不平衡电流的主要原因。

关键词：重载铁路直接供电牵引回流耦合作用回流分配系数

重载铁路预应力混凝土T梁斜裂缝成因分析与试验研究

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铁道学报 2021年第5期43卷 197-203页

作者：刘永前李勇杨明许宏伟石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所河北石家庄050043 河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁源工程检测有限公司河北石家庄050043

随着我国既有铁路重载扩能运输改造进程的持续推进,不断提高的列车轴重使得既有铁路桥梁的荷载效应也随之提高,许多预应力混凝土T梁的梁端出现了斜向开裂现象,必然会降低T梁的整体刚度和耐久性。选取典型32 m预应力混凝土病害T梁作为研... 详细信息

随着我国既有铁路重载扩能运输改造进程的持续推进,不断提高的列车轴重使得既有铁路桥梁的荷载效应也随之提高,许多预应力混凝土T梁的梁端出现了斜向开裂现象,必然会降低T梁的整体刚度和耐久性。选取典型32 m预应力混凝土病害T梁作为研究对象,首先通过运营性能测试分析斜裂缝对T梁动力性能的影响程度,进而分析不同列车荷载、混凝土强度等级及预应力损失对梁端主拉应力和剪应力的影响规律,最后通过精细化有限元数值模拟了T梁的梁端开裂现象,并与实测裂缝案例进行了对比分析。研究结果表明:运营列车提载会导致既有32 m预应力混凝土T梁梁端易出现斜裂缝,实测常态化运营重载列车后斜裂缝的产生会降低T梁横向和竖向刚度,横向和竖向振幅及加速度响应峰值均有所增大(3.08%~28.57%),且横向参数响应较为明显。

关键词：重载铁路预应力混凝土T梁斜裂缝动力测试非线性分析

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重载铁路长大下坡曲线段列车行车安全性分析

中国安全科学学报 2022年第6期32卷 87-94页

作者：温登钦王飞时瑾任舒静济青高速铁路有限公司山东济南250102 轨道交通工程信息化国家重点实验室(中铁一院) 陕西西安710043 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为保障重载铁路长大坡道曲线地段的行车安全,以车钩摆角、脱轨系数、轮轨横向力、轮重减载率、车轮表面疲劳指数、轮轨磨耗指数为评价指标,分析制动模式下长编组重载列车在该类地段的行车安全性能,建立列车-线路动力学模型,并基于实测... 详细信息

为保障重载铁路长大坡道曲线地段的行车安全,以车钩摆角、脱轨系数、轮轨横向力、轮重减载率、车轮表面疲劳指数、轮轨磨耗指数为评价指标,分析制动模式下长编组重载列车在该类地段的行车安全性能,建立列车-线路动力学模型,并基于实测数据进行模型验证。结果表明:当车钩力达最大时,列车不一定行驶在曲线地段;对于1+1编组列车,最大车钩力出现在中部机车处;对于2+0编组列车,当列车从距直缓点900 m的位置处开始制动时的最大车钩力达最大,最大车钩力出现在第62位车钩处;曲线半径应不小于1200 m,困难条件下不小于1000 m,缓和曲线长度应不小于150 m。

关键词：重载铁路行车安全性能紧急制动长大下坡道曲线地段

重载铁路检测装备中三维与二维激光扫描仪检校方法

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测绘通报 2023年第10期 105-110页

作者：曹海滨王新平王文斌张正军尹太军曾杉中国神华能源股份有限公司北京100011 国家能源集团北京100034 中科吉芯(秦皇岛)信息技术有限公司河北秦皇岛066000 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

重载铁路的线路运输量大、承受载荷大、线路磨损劣化快,为保障运输安全,需要高频次、常态化地对线路进行静态检查和测量。基于轨道的移动三维激光系统可快速扫描、高效获取铁路通道三维实况,是一种新型的重载铁路基础设施测量检测的手段... 详细信息

重载铁路的线路运输量大、承受载荷大、线路磨损劣化快,为保障运输安全,需要高频次、常态化地对线路进行静态检查和测量。基于轨道的移动三维激光系统可快速扫描、高效获取铁路通道三维实况,是一种新型的重载铁路基础设施测量检测的手段,但受限于三维激光数据精度低、无法满足对轨道轮廓进行精准测量,本文设计了一种集成三维相位式激光扫描仪和二维线激光扫描仪的重载铁路检测装备,提出了三维与二维激光扫描仪的检校方法。试验结果表明,该方法可实现三维激光数据与二维线激光数据优于2 mm的精准融合,为后续基于毫米高精度三维激光的铁路基础设施一体化综合测量与分析奠定了良好的数据基础。

关键词：重载铁路移动测量技术多源激光数据融合数据检校

重载铁路基床表层级配碎石填料组构系数应用与分析

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岩土力学 2020年第9期41卷 3031-3040页

作者：陈晓斌喻昭晟光超张家生董亮中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学教育部重载铁路工程结构重点实验室湖南长沙410075 中国铁道科学研究院北京100081

传统级配曲线不能直观展现碎石填料内部物理组构信息,重载铁路基床表层级配碎石填料设计缺少实用的优化目标参数。引入对数几率回归函数将传统积分级配曲线进行了转换,定义了能直观展现碎石填料内部物理组构信息的组构系数R概念。基于... 详细信息

传统级配曲线不能直观展现碎石填料内部物理组构信息,重载铁路基床表层级配碎石填料设计缺少实用的优化目标参数。引入对数几率回归函数将传统积分级配曲线进行了转换,定义了能直观展现碎石填料内部物理组构信息的组构系数R概念。基于对数几率回归函数级配曲线方程,推导了组构系数的数学表达式,并分析了参数的敏感性,进而将组构系数作为优化目标,提出了重载铁路基床表层级配碎石填料级配的组构系数优化方法。通过重载铁路基床表层级配碎石填料击实试验、大型直剪试验、渗透性试验以及对其他工程材料的应用,验证了组构系数方法的可行性。应用研究表明:组构系数R能够定量描述材料组构信息;重载铁路基床表层级配碎石填料的最优组构系数值在21.17~22.08之间。

关键词：级配碎石组构系数级配优化基床表层重载铁路

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重载铁路典型波磨区段轮轨力仿真分析

铁道标准设计 2023年第3期67卷 68-73页

作者：肖炳环牛留斌刘金朝张昭周素霞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基础设施检测研究所北京100081 北京建筑大学机电与车辆工程学院北京100044

钢轨波磨是重载铁路上常见的一种病害,且波磨波长范围较广,为研究列车经过不同波长的波磨区段时轮轨垂向力变化情况,利用ABAQUS软件建立有限元模型,仿真计算不同工况条件下的重载线路轮轨垂向力响应。首先,结合重载铁路轴箱加速度的分... 详细信息

钢轨波磨是重载铁路上常见的一种病害,且波磨波长范围较广,为研究列车经过不同波长的波磨区段时轮轨垂向力变化情况,利用ABAQUS软件建立有限元模型,仿真计算不同工况条件下的重载线路轮轨垂向力响应。首先,结合重载铁路轴箱加速度的分析和现场复核,归纳钢轨波磨区段主要参数特征;接着,根据归纳的波磨特征建立有限元仿真模型并利用既有实测数据验证仿真结果的正确性;然后,利用控制变量法计算轮轨动力学在不同车辆轴重、运行速度、扣件刚度和弹簧阻尼参数下的影响特性。最后,通过比较不同波长下的轮轨垂向力发现,相同工况下,重载铁路短波长波磨区段能引起轮轨垂向力更大范围的幅值波动。因此,重载铁路产生钢轨波磨初期,为避免异常的轮轨力,要及时打磨。

关键词：重载铁路钢轨波磨有限元仿真轮轨垂向力波动性