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智能牵引供电系统工程实践与发展思考

铁道学报 2024年第6期46卷 1-10页

作者：王保国中国国家铁路集团有限公司北京100844

作为智能高速铁路的重要组成部分,智能牵引供电系统已在京沈、京张、浩吉、京雄、赣深等多个工程项目上进行了实践与应用,有力提高了牵引供电的安全保障水平。阐释智能牵引供电系统的顶层设计思路与技术特征;以京雄城际为例简述智能牵... 详细信息

作为智能高速铁路的重要组成部分,智能牵引供电系统已在京沈、京张、浩吉、京雄、赣深等多个工程项目上进行了实践与应用,有力提高了牵引供电的安全保障水平。阐释智能牵引供电系统的顶层设计思路与技术特征;以京雄城际为例简述智能牵引供电系统的工程化实施方案,解读基于状态信息采集的设备状态分析方法、调度分区协同体系架构、融合历史数据的故障预警模型及其主要功能;从牵引供电设施、供电调度、供电运行检修管理角度,分析智能牵引供电系统较传统牵引供电系统的技术优势;从设备集成泛联、数据驱动提升供电可靠性、优化拓扑提升供电环保节能等方面,研究探索智能牵引供电系统的未来发展方向。

关键词：电气化铁路智能牵引供电供电调度运行检修工程实践发展思考

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一种受监督热图隧道衬砌线识别算法

工程科学与技术 2024年第4期56卷 78-87页

作者：宋恒张宜声耿天宝王东杰中国中铁四局集团有限公司管理与技术研究院安徽合肥230000

衬砌线识别作为隧道缺陷检测分析的关键步骤,长期面临检测数据解析困难问题,为突破传统解析方法的局限性,提高解析结果的准确性、鲁棒性,本文对CenterNet算法进行改进,提出了受监督热图算法的隧道衬砌线关键点识别算法。该算法主要分为... 详细信息

衬砌线识别作为隧道缺陷检测分析的关键步骤,长期面临检测数据解析困难问题,为突破传统解析方法的局限性,提高解析结果的准确性、鲁棒性,本文对CenterNet算法进行改进,提出了受监督热图算法的隧道衬砌线关键点识别算法。该算法主要分为关键点检测和曲线拟合两个阶段,包括网格分类任务、外围点监督、抗噪声扰动3种改进方法。双阶段共同训练时,在关键点检测阶段,首先,新增网格分类任务,依据分类结果监督热图拟合过程,以改进CenterNet算法对于密集关键点的热图拟合能力;其次,在训练的前10轮中额外输出一定数量外围点热图,通过外围点监督热图拟合,配合网络分类任务改进热图拟合能力。曲线拟合阶段微调训练时,对该阶段的输入加入抗噪声扰动,以缓解图像噪声干扰。为验证本文算法的改进效果,构建了隧道衬砌数据集,先验证单独使用网格分类任务、外围点监督、抗噪声扰动3种具体改进方法对衬砌线识别的影响;再通过消融实验,进一步展示3种改进方法的组合对算法识别结果的影响。实验结果表明:本文算法对比CenterNet和CornerNet算法识别效果提升明显,使用网格分类任务识别的曲线间距误差均降低约0.4个像素点;训练过程前10轮使用8~10个外围点监督模型学习,识别效果提升最大;抗噪声扰动强度σ为0.08时识别效果最佳,且抗噪声扰动强度不宜过大;此外,以上3种改进方法的任意组合均能有效提升识别效果。本文提出的受监督热图隧道雷达数据衬砌线识别算法可为工程建设领域探地雷达无损检测数据解译工作提供技术支撑。

关键词：探地雷达衬砌线检测网格分类任务外围点监督抗噪声扰动

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单元式无砟轨道周期性变形敏感因素分析

铁道工程学报 2024年第1期41卷 26-31,38页

作者：赵磊杨国涛刘伟斌施成中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081 中国国家铁路集团有限公司北京100844

研究目的:单元式无砟轨道应用过程中检测出波长与板长相近的周期性不平顺问题,影响了列车运营舒适性。为研究周期性变形的敏感影响因素,以CRTSⅢ型板式无砟轨道为例,建立考虑层间非线性接触关系的无砟轨道多物理场耦合分析模型,分析轨... 详细信息

研究目的:单元式无砟轨道应用过程中检测出波长与板长相近的周期性不平顺问题,影响了列车运营舒适性。为研究周期性变形的敏感影响因素,以CRTSⅢ型板式无砟轨道为例,建立考虑层间非线性接触关系的无砟轨道多物理场耦合分析模型,分析轨道板内温度梯度和自密实混凝土收缩对轨道板翘曲变形和轨面周期性不平顺的影响程度,获取了两种荷载与周期性变形间传递关系。研究结论:(1)温度梯度、混凝土收缩等效降温量越大,轨道竖向变形差越大且传递比越大,+90℃/m、-45℃/m温度梯度时,钢轨垂向变形差分别为0.72 mm、0.32 mm,传递比分别为0.0158 mm/(℃·m^(-1))、0.0183 mm/(℃·m^(-1));(2)等效降温-10℃时,钢轨垂向变形差0.39mm,传递比为0.0739 mm/℃;(3)与混凝土收缩组合时,正温度梯度变形效应叠加,负温度梯度变形效应抵消,-45℃/m温度梯度与混凝土收缩-10℃间引起的变形效应相当,可基本抵消;(4)通过控制轨道精调时机,合理预设初始不平顺可减小运营期单元式无砟轨道周期性不平顺;(5)本研究结论可为控制目前广泛存在的无砟轨道周期性变形问题提供理论指导。

关键词：高速铁路单元式无砟轨道温度梯度混凝土收缩周期性变形

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阵列式监测传感器研究及算法实现

铁道工程学报 2024年第4期41卷 84-89页

作者：薛骐中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:目前基坑深层水平位移自动化监测和路基隧道等构筑物内部形变自动化监测领域中所用测量传感器普遍使用测斜等轮轴测量设备,存在抗压性较差、监测密度不够详细等问题。本文通过研发具有高强度、高稳定性的阵列式传感器,并针对... 详细信息

研究目的:目前基坑深层水平位移自动化监测和路基隧道等构筑物内部形变自动化监测领域中所用测量传感器普遍使用测斜等轮轴测量设备,存在抗压性较差、监测密度不够详细等问题。本文通过研发具有高强度、高稳定性的阵列式传感器,并针对设备监测过程中发生的旋转误差问题研究多轴实时矫正算法,以实现实时、自动化、高精度监测。研究结论:(1)本文通过软硬件结构设计,将加速度传感芯片、磁力传感芯片和温度传感芯片等高度集成,研发了MEMS三维形变监测仪;(2)本文针对各芯片的输出数据进行解算,开发了各节段位移计算方法;(3)本文利用三轴加速度计和三轴磁力计研发了组合旋转角度计算方法,测试证明了在单节段0.5 m条件下,单节绝对精度优于0.1 mm,系统稳定性优于0.2 mm,航向角绝对精度优于0.5°,航向角稳定性优于0.1°;(4)本文研究可为自动化监测领域提供一种新型设备及自动化监测方法。

关键词：阵列式传感器自动化监测旋转角

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高速铁路大范围穿越采空区关键技术研究

铁道工程学报 2024年第6期41卷 34-39页

作者：赵斗中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:太焦铁路是第一条穿越大面积采空区的高速铁路,也是迄今为止国内外穿越采空区分布最广、分布最复杂的高速铁路。本文针对太焦铁路采空区特征,开展高速铁路大范围穿越采空区关键技术研究,对于查清采空分布、合理选择线位、确定... 详细信息

研究目的:太焦铁路是第一条穿越大面积采空区的高速铁路,也是迄今为止国内外穿越采空区分布最广、分布最复杂的高速铁路。本文针对太焦铁路采空区特征,开展高速铁路大范围穿越采空区关键技术研究,对于查清采空分布、合理选择线位、确定安全的路桥隧工程措施具有重要意义。研究结论:(1)研究形成多学科、多层次、多方法耦合采空区勘察技术,在宽达37 km的采空区密布带上找出了200 m的安全通路,提出“两咽喉、一通道、六绕避、二治理”地质通廊;(2)研究形成多维空间选线技术,线位绕避采空区密集、时间久远难以查明的古窑等区域,平面无法绕避时,部分区段线路以隧道形式从采空区下方安全深度通过;(3)研究形成隧道下穿采空区技术,通过围岩稳定性和隧道下穿采空区距离研究,提出隧道支护措施以及探测和预报、质量检测方法;(4)研究形成路基整治技术,针对采空区埋深大、沉降要求高的特点,通过缩小注浆孔间距、调整浆液成分、加大注浆压力等措施,保证了整治效果,可为其他同类工程提供借鉴。

关键词：高速铁路采空区关键技术

基于TSI的匈塞铁路塞段站场主要技术标准研究

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铁道工程学报 2024年第6期41卷 98-103页

作者：秦宝来张立阳倪家浩中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:为指导匈塞铁路塞尔维亚段站场工程设计、施工,并便于建成后的运输组织和养护维修,结合项目所在国铁路运输、设备维护及管理需要,基于欧盟铁路互联互通(TSI)条件,对线间距、到发线有效长度、客运设备及车辆设备、站线轨道四方... 详细信息

研究目的:为指导匈塞铁路塞尔维亚段站场工程设计、施工,并便于建成后的运输组织和养护维修,结合项目所在国铁路运输、设备维护及管理需要,基于欧盟铁路互联互通(TSI)条件,对线间距、到发线有效长度、客运设备及车辆设备、站线轨道四方面技术标准展开对比研究。研究结论:(1)车站线间距的规定推荐采用塞尔维亚标准;(2)接发客货列车的到发线有效长度一般为650 m,每隔20~25 km车站到发线有效长度满足750 m;仅接发客车的到发线有效长度:临靠400 m长度站台的到发线,有效长度不小于530 m,临靠220 m长度站台的到发线,有效长度不小于350 m;(3)停靠国际列车的站台长度不少于400 m,仅停靠国内列车的站台长度不少于220 m,侧式站台宽度为4 m,岛式站台宽度为6.66 m,站台高度采用0.55 m;(4)正线和到发线采用60E1型,R260品质钢轨;其余站线轨道采用49E1型,R260品质钢轨;道岔选用UIC道岔系列,根据通过速度选择不同型号;(5)本研究成果对其他欧洲铁路项目站场主要技术标准的选择及国内铁路设计具有借鉴意义。

关键词：匈塞铁路站场技术标准欧盟铁路互联互通

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铁路线站设计用几何计算内核的构建与应用

铁道工程学报 2024年第2期41卷 86-92,99页

作者：许胜博中国铁路设计集团有限公司天津300142

研究目的:传统铁路线站设计软件高度依赖于特定的图形平台,限制了软件的可移植性和独立性,不利于铁路线站设计软件的自主发展。为此,本文通过对线站设计用几何计算内核架构、几何算法及第三方图形平台解耦机制的研究,旨在构建一个独立... 详细信息

研究目的:传统铁路线站设计软件高度依赖于特定的图形平台,限制了软件的可移植性和独立性,不利于铁路线站设计软件的自主发展。为此,本文通过对线站设计用几何计算内核架构、几何算法及第三方图形平台解耦机制的研究,旨在构建一个独立于图形平台的铁路线站设计用几何计算内核,使得线站设计业务逻辑与特定图形平台解绑,使其能够适应不同的操作系统和图形平台,从而提高铁路线站设计软件研发的自主性。研究结论:(1)本文提出的几何计算内核架构可扩展性强,核心算法通用度高,能够满足各类铁路线站设计场景;(2)与第三方图形平台相比,本文提出的几何计算内核在铁路线站线型支持、绘制方法、计算精度、计算效率、跨平台移植方面具有明显优势;(3)通过在实际生产项目上的应用,证明了本文提出的几何计算内核可作为线站设计软件研发的底层内核,同时通过对线型定义层的拓展,几何内核构建方法及相关解耦机制也可为其他线性工程设计软件的自主研发提供借鉴。

关键词：铁路线站设计软件几何计算内核缓和曲线算法图形平台解耦

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软土地区双线盾构下穿机场跑道沉降规律研究

铁道工程学报 2024年第2期41卷 68-73页

作者：焦忺玥董秀竹林森斌中国铁路设计集团有限公司天津300142

研究目的:本文依托天津地铁Z2线下穿滨海机场工程,在考虑机场不停航的情况下,对软土地区双线盾构隧道下穿机场飞行区引起的跑道沉降进行分析,探究盾构埋深及深孔注浆圈厚度对跑道沉降的影响,以得到合适的盾构埋深及深孔注浆圈厚度,并深... 详细信息

研究目的:本文依托天津地铁Z2线下穿滨海机场工程,在考虑机场不停航的情况下,对软土地区双线盾构隧道下穿机场飞行区引起的跑道沉降进行分析,探究盾构埋深及深孔注浆圈厚度对跑道沉降的影响,以得到合适的盾构埋深及深孔注浆圈厚度,并深入分析其对跑道沉降影响的规律特性。研究结论:(1)增大盾构隧道覆土厚度和管片周围深孔注浆圈厚度能有效地减小跑道沉降及差异沉降率,但对沉降的减小效果并非随注浆圈厚度增加而愈加有效;(2)双线隧道开挖完成后,道面横向沉降曲线呈现“V”形沉降槽,由于前后线施工叠加效果,最大沉降位置偏向后施工隧道一侧;(3)同一埋深下,后线施工对跑道最大沉降的影响小于前线隧道对跑道沉降的影响,且随着注浆圈厚度的增加,后线施工对跑道沉降的影响越来越小;(4)随着双线隧道先后掘进,机场道面的差异沉降率呈现先增大、再减小的趋势,后趋于稳定;(5)本研究结论可为软土地区双线盾构下穿机场跑道类似工程中的盾构埋深及深孔注浆设计提供参考依据、施工指导。

关键词：软土双线盾构隧道下穿机场跑道不停航注浆圈厚度沉降规律

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变透水边界与起始坡降下软土路基固结模型

铁道工程学报 2024年第6期41卷 40-44,51页

作者：杨强魏征中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:路基沉降问题是引起铁路、公路等基础设施发生工程事故的主要原因。为提高软土地区路基土沉降预测水平,本文考虑土体的非达西渗流效应、土体边界透水能力的变化以及变形非线性特征,建立相应的分段线性化固结模型。其中,起始坡... 详细信息

研究目的:路基沉降问题是引起铁路、公路等基础设施发生工程事故的主要原因。为提高软土地区路基土沉降预测水平,本文考虑土体的非达西渗流效应、土体边界透水能力的变化以及变形非线性特征,建立相应的分段线性化固结模型。其中,起始坡降渗透模型用来反映土体的非达西渗流过程,连续排水边界用来描述土体边界透水性能的变化,e-lg(av0)关系用来表示土体的非线性变形特征。然后,应用一些算例分析探讨边界透水性能变化、土体非线性变形以及非达西效应下土体的固结行为,以期为软土路基工程工后沉降预测提供理论支撑。研究结论:(1)土体的非达西效应越强(即起始坡降值越大),边界透水性能越差(即连续排水界面参数越小),相同时刻下的固结滞后现象越明显;(2)起始坡降值能同时影响固结过程及最终结果;(3)连续排水边界和起始坡降下初始压缩系数对沉降过程的影响比较显著;(4)本文固结模型可模拟深厚软土路基的沉降过程,相关结论可应用于深厚软土的堆载排水加固过程。

关键词：软土路基固结起始坡降连续排水边界