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基于波噪比的高速铁路钢轨波磨快速检测方法

铁道学报 2024年第4期46卷 1-8页

作者：张航卢春房高亮北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 国家铁路局规划与标准研究院科研处北京100055 中国铁道学会北京100844

为实现高速铁路钢轨波磨里程覆盖式、高频次、快速测量,提出基于波噪比的钢轨波磨快速检测方法。采用便携式添乘仪检测高速列车车体振动和车内噪声数据,提出基于车体纵向加速度进行数值积分来计算列车速度和里程,采用曲线地段车体摇头... 详细信息

为实现高速铁路钢轨波磨里程覆盖式、高频次、快速测量,提出基于波噪比的钢轨波磨快速检测方法。采用便携式添乘仪检测高速列车车体振动和车内噪声数据,提出基于车体纵向加速度进行数值积分来计算列车速度和里程,采用曲线地段车体摇头角速度里程与台账里程的偏差值修正速度积分误差。利用提取的里程修正后车厢噪声数据与钢轨波磨对应的400~700 Hz频带成分,计算频带能量占噪声总能量的比值,并获取波噪比超限时的钢轨波磨波长和里程。结合高速列车实测数据分析,研究结果表明:速度修正后列车定位里程最大误差为87 m,对波磨比大于0.3的线路区段进行钢轨波磨波形测量和轴箱加速度振动能量比分析,钢轨波磨波长范围为53~57 mm,实测波长为53 mm,验证了该方法的正确性,为高速铁路钢轨波磨的快速测量提供技术支撑。

关键词：钢轨波磨波噪比速度估计里程定位振动能量比

考虑智能网联车辆影响的八车道高速公路施工区可变限速控制方法

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 353-359页

作者：过秀成肖哲张一鸣张叶平许鹏宇东南大学交通学院南京211189 江苏省规划设计集团有限公司交通规划与工程设计院南京210019

为提升车联网环境下高速公路施工区交通运行效率及安全水平,提出了一种基于强化学习的可变限速控制方法.选取智能驾驶模型和真车试验模型,分别对传统人工车辆和智能网联车辆的跟驰行为进行建模,构建了以瓶颈下游路段交通流量为效率指标... 详细信息

为提升车联网环境下高速公路施工区交通运行效率及安全水平,提出了一种基于强化学习的可变限速控制方法.选取智能驾驶模型和真车试验模型,分别对传统人工车辆和智能网联车辆的跟驰行为进行建模,构建了以瓶颈下游路段交通流量为效率指标、瓶颈路段速度标准差为安全指标的复合奖励值,利用深度确定性策略梯度算法,分车道动态求解最佳限速值.仿真结果表明,所提可变限速控制方法在不同智能网联车辆渗漏率条件下均能有效提升交通流运行效率和安全水平,且在智能网联车辆渗漏率较低时,提升效果更加显著.当智能网联车辆渗漏率为1.0时,瓶颈下游路段交通流量提升10.1%,瓶颈路段速度标准差均值下降68.9%;当智能网联车辆渗漏率为0时,瓶颈下游路段交通流量提升20.7%,瓶颈路段速度标准差均值下降78.1%.智能网联车辆的引入能够提升至多52.0%的瓶颈下游路段交通流量.

关键词：可变限速控制深度确定性策略梯度算法八车道高速公路施工区智能网联车辆协同自适应巡航控制

基于改进Skip-GAN的高速铁路巡检图像异常检测

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铁道学报 2024年第9期46卷 121-128页

作者：何庆刘震王启航张岷王平西南交通大学土木工程学院西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室中铁第一勘察设计院集团有限公司

针对高速铁路探伤巡检过程中普遍存在的训练样本不平衡和打标签复杂等问题，提出一种改进的Skip-GAN算法，对巡检图像中存在的多类病害进行无监督检测。对高速铁路巡检图像进行预处理，包括轨道板分割和数据增强，减少排水沟和明暗环境... 详细信息

针对高速铁路探伤巡检过程中普遍存在的训练样本不平衡和打标签复杂等问题，提出一种改进的Skip-GAN算法，对巡检图像中存在的多类病害进行无监督检测。对高速铁路巡检图像进行预处理，包括轨道板分割和数据增强，减少排水沟和明暗环境对网络重构图像的影响；对Skip-GAN结构进行改进，包括增加注意力机制模块、修改判别器为双自动编码器结构等；改进卷积神经网络的损失函数，增加网络对图像的重构能力；将高速铁路探伤巡检中正常图像作为训练样本输入模型进行训练，实现端到端的巡检图像多种类病害的检测。实验结果表明：提出的检测模型在探伤图像病害样本数量少时，对钢轨表面伤损、扣件缺少、轨道板异物三种类型的异常检测取得良好的检测结果，模型的识别精确度、F1、AUC分别达到0.868、0.821、0.842。

关键词：高速铁路巡检图像异常检测 GAN 无监督学习深度学习

软土地区轨道交通桥梁下方灌注桩小净距施工影响

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城市轨道交通研究 2024年第7期27卷 152-157,163页

作者：朱兆斌杭州铁路设计院有限责任公司杭州310043

[目的]我国沿海软土地区灌注桩与运营轨道交通桥梁、桥墩间小净距的施工影响正成为制约城市轨道交通规划与建设的又一瓶颈因素,因此有必要研究小净距钻孔灌注桩施工对周围地层和桥墩的变形影响。[方法]以浙江某城市道路桩板结构形式下... 详细信息

[目的]我国沿海软土地区灌注桩与运营轨道交通桥梁、桥墩间小净距的施工影响正成为制约城市轨道交通规划与建设的又一瓶颈因素,因此有必要研究小净距钻孔灌注桩施工对周围地层和桥墩的变形影响。[方法]以浙江某城市道路桩板结构形式下穿轨道交通桥梁在建工程为例,通过设计土体侧向变形监测试验和搭建既有桥梁、桥墩的位移智能监测系统,分析了深厚软土区地层与测斜孔的协同变形特性,以及钻孔灌注桩施工对周围地层及桥墩变形的影响规律。[结果及结论]为使测斜孔与地层具有较好的协同变形,软土区测斜孔施工后应稳定停留6 d;淤泥层对施工加载、卸载过程的敏感性较高,由施工引发的软土地层变形量最大;在施工条件下,桥墩3个方向的变形幅值约为未施工的2~3倍;成孔开挖和混凝土浇筑工序对桥墩深度方向的扰动影响较显著,因此已运营轨道交通桥梁下部施工的监测重点应为竖向位移。

关键词：轨道交通软土地区灌注桩小净距施工

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考虑动车组接续的区域城际网运行图加线模型

铁道学报 2024年第1期46卷 13-21页

作者：曲云腾姚向明赵鹏赵雅峰邹庆茹北京交通大学交通运输学院北京100044 中国国家铁路集团有限公司科技和信息化部北京100844 中国铁路设计集团有限公司交通运输规划研究院天津300308 重庆交通大学交通运输学院重庆400074

加线是运行图调图阶段常用的技术,加线时若能协同考虑动车组周转接续对降低动车组运用成本、提高行车组织效率具有重要意义。以区域城际高速铁路网络化运营为背景,以对既有运行图调整幅度最小化、动车组周转接续数量最大化为目标,考虑... 详细信息

加线是运行图调图阶段常用的技术,加线时若能协同考虑动车组周转接续对降低动车组运用成本、提高行车组织效率具有重要意义。以区域城际高速铁路网络化运营为背景,以对既有运行图调整幅度最小化、动车组周转接续数量最大化为目标,考虑行车安全、接发车能力、动车组周转接续等约束,构建考虑动车组周转接续的多线路运行图协同加线优化模型;基于ε约束法处理多目标优化问题,设计滚动时域算法以提高模型求解效率。最后,选取宁杭高速铁路、沪昆高速铁路、京沪高速铁路组成的区域城际网进行案例分析,结果表明所构建方法能够实现运行图加线与车底运用的协同优化,相比既有单线加线模式,动车组平均利用率提高9.7%。该研究能够为运行图调整提供方法支持,提高调图质量与效率。

关键词：运行图加线多目标优化区域城际网动车组接续网络化运营

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复杂地质条件下铁路桥梁桩基通用计算方法

中国铁道科学 2024年第2期45卷 72-80页

作者：廖立坚苏伟杨新安王雨权李黎中国铁路设计集团有限公司天津300308 同济大学交通运输工程学院上海201804 中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300308

为保障复杂地质环境中铁路桥梁桩基础的结构安全,进一步提升设计质量,提出一种通用的复杂特殊地质条件下桩基计算方法。选择静水、负摩阻力、膨胀土和地震液化土作为4种基本特殊地质,以桥梁桩基设计规范中的m法和单桩承载力计算式为基础... 详细信息

为保障复杂地质环境中铁路桥梁桩基础的结构安全,进一步提升设计质量,提出一种通用的复杂特殊地质条件下桩基计算方法。选择静水、负摩阻力、膨胀土和地震液化土作为4种基本特殊地质,以桥梁桩基设计规范中的m法和单桩承载力计算式为基础,提出它们各自分别作用时的计算方法和综合作用时的耦合效应算法。结果表明:季节冻结深度线、多年冻土上限深度线、中性点深度线和急剧层深度线可作为冰、液态水、冻土、负摩阻力、膨胀土的分界线;该方法在规范基础上增加的计算步骤、计算参数和外载增量可以移植到桩基通用设计程序中,并适用于任意复杂特殊地质条件计算,可为实现该条件下铁路桥梁桩基安全、高效、精细化的计算提供支持。研究成果应用于铁路桥梁设计中,节省桩长约5%、桩身配筋约4%。

关键词：铁路桥梁复杂地质桩基计算冻土上限耦合效应

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市域铁路装配式无砟轨道结构关键参数研究

铁道工程学报 2024年第2期41卷 38-43页

作者：李秋义杨荣山任西冲杨希兰才昊林蔚中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 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:为解决市域铁路现浇枕式无砟轨道结构施工周期长、质量波动大等问题,结合国内各类预制板式无砟轨道应用经验,提出一种适用于市域铁路的新型装配式无砟轨道结构设计方案,建立了可考虑无砟轨道各部件复杂相互作用关系的静、动力... 详细信息

研究目的:为解决市域铁路现浇枕式无砟轨道结构施工周期长、质量波动大等问题,结合国内各类预制板式无砟轨道应用经验,提出一种适用于市域铁路的新型装配式无砟轨道结构设计方案,建立了可考虑无砟轨道各部件复杂相互作用关系的静、动力学分析模型,研究了轨道板厚度、限位凸台型式及尺寸、限位凸台弹性垫板刚度等参数对轨道结构受力性能的影响,以及轨道结构在160 km/h行车速度下的动力特性。研究结论:(1)综合考虑结构受力情况和建造成本控制,建议轨道板厚度取180~220 mm;限位结构采用“矩形+圆形倒角”凸台方案,长度取400~600 mm,宽度取400~600 mm;凸台弹性垫板刚度取8.4~9.6 kN/mm;(2)列车以160 km/h速度运行时车辆、轨道结构动力特性良好,力学指标均满足规范要求;(3)研究结果可为优化市域铁路装配式无砟轨道结构型式和提升线路质量提供参考。

关键词：市域铁路装配式轨道静力学模型参数分析动力学响应

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山岭铁路盾构隧道荷载及结构受力特性研究

铁道工程学报 2024年第2期41卷 61-67页

作者：符亚鹏豆留盼靳宝成王新东方勇中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043 西南交通大学成都610031

研究目的:为研究山岭盾构隧道的荷载分布特征及其衬砌结构力学行为,依托某铁路工程,基于FLAC3D建立数值模型,研究山岭铁路大断面盾构隧道管片上的荷载分布及大小,分析不同影响因素下双层衬砌的内力分布特征。研究结论:(1)衬砌周边围岩... 详细信息

研究目的:为研究山岭盾构隧道的荷载分布特征及其衬砌结构力学行为,依托某铁路工程,基于FLAC3D建立数值模型,研究山岭铁路大断面盾构隧道管片上的荷载分布及大小,分析不同影响因素下双层衬砌的内力分布特征。研究结论:(1)衬砌周边围岩应力在盾构通过前后,有瞬间增大再减小再增大最后保持不变的趋势,且稳定后衬砌上竖向和侧向地层压力均呈两端大中间小形状分布;(2)隧道在不同赋存条件下应选用与其相适应的荷载计算理论,如在50 m埋深(Ⅴ级围岩)条件下宜采用普氏理论,100 m埋深(Ⅴ级围岩)条件下宜采用铁路隧道规范理论;当围岩条件较差及埋深较浅时荷载计算理论结果略微偏于不安全,当埋深较大以及围岩条件较好时荷载计算理论结果均偏保守;(3)双层衬砌结构中二次衬砌相比管片内力很小,且围岩稳定性对二次衬砌的受力特性影响较大;(4)本研究成果可为山岭盾构隧道结构设计提供技术支撑。

关键词：铁路盾构隧道荷载分布结构受力数值模拟

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基于机器视觉的高鲁棒轨道表面缺陷检测方法

铁道工程学报 2024年第5期41卷 11-18页

作者：李栋王睿王烨江周娴崔晓彤北京交通大学北京100044 中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300308

研究目的:为了解决轨道缺陷检测系统在实际自然环境因素干扰下由于鲁棒性下降从而造成决策的不确定性问题,提出一种提高检测系统鲁棒性的方法,首先利用变异算法处理生成多样化的鲁棒训练样本,使模型能够学习适应各种环境扰动和变化,然... 详细信息

研究目的:为了解决轨道缺陷检测系统在实际自然环境因素干扰下由于鲁棒性下降从而造成决策的不确定性问题,提出一种提高检测系统鲁棒性的方法,首先利用变异算法处理生成多样化的鲁棒训练样本,使模型能够学习适应各种环境扰动和变化,然后选择基于YOLOv5的目标检测模型作为轨道缺陷检测器,以满足高精度、实时性的要求,且准确性较高。研究结论:(1)通过变异生成算法,可以生成更多样性的鲁棒训练样本,使模型有更多的样本来学习各种扰动,以此适应各种环境;(2)所选YOLOv5目标检测模型作为轨道缺陷检测器,不仅能满足轨道缺陷检测对检测精度和实时性的高要求,而且即使在训练样本数量有限的情况下,也能凭借其优秀的泛化能力取得良好的检测效果,契合了实际轨道检测场景下对数据获取的困难,展现出较强的适用性;(3)在真实地铁线路上采集轨道巡检数据进行实验,实验结果表明,经过鲁棒重训练的轨道缺陷检测器在扰动数据上的鲁棒性得到了显著的提升,平均准确率提高23.35%,召回率提高32.75%,mAP50提高30.98%,mAP50-95提高19.54%;(4)本研究成果可应用于铁路、地铁等交通领域,有助于保障线路的安全运行。

关键词：目标检测轨道缺陷检测变异生成算法鲁棒重训练