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融合周期成分的高速铁路轨道谱表征反演方法及应用

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：刁洪宝高彦嵩赵钢杨飞中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所中国国家铁路集团有限公司科技和信息化部中国国家铁路集团有限公司铁路基础设施检测中心

随着线路服役期增加及运营速度提升，由于轨下基础结构变形产生的周期性不平顺问题及其影响愈发严重。目前国内外针对长区段周期不平顺状态评价方法的研究相对较少，为实现对线路长区段轨道周期性不平顺状态的表征及反演，统计分析高速... 详细信息

随着线路服役期增加及运营速度提升，由于轨下基础结构变形产生的周期性不平顺问题及其影响愈发严重。目前国内外针对长区段周期不平顺状态评价方法的研究相对较少，为实现对线路长区段轨道周期性不平顺状态的表征及反演，统计分析高速铁路不同轨下基础轨道周期不平顺特征，研究了基于轨道谱的周期成分表征及量化评价方法。首先，基于非线性最小二乘法，对比高斯、洛伦兹及Vogit三种线型函数对轨道谱谱峰的拟合效果，提出了融合周期谱峰成分的轨道谱拟合表征方法，并通过反演计算验证了方法可行性。其次，结合多条设计速度为350km/h典型高速铁路轨道几何动态数据，实现了融合周期成分的高速铁路不同轨下基础无砟轨道谱拟合表征，可根据不同工况仿真需要将其应用于车辆动力学计算中。最后，提出线路长区段周期不平顺状态量化指标—谱峰能量PE，并对不同轨下基础线路轨道周期不平顺状态进行了量化评估，发现：32m简支梁PE随倍频增加而递减，将33.03m处PE作为线路长区段简支梁周期不平顺的评价指标；为避免简支梁倍频能量影响，以路基地段不同板型特征波长对应PE作为轨道板周期不平顺评价指标，其中Ⅰ型板PE最大为0.012mm2，其次为Ⅲ型板为0.008mm2，Ⅱ型板最小为0.005mm2。研究成果进一步拓展轨道谱动力学分析应用领域，为线路养护维修管理提供理论参考。

关键词：高速铁路周期性不平顺轨道谱无砟轨道谱峰拟合反演

基于二元相关退化的动车组车载变压器油纸绝缘剩余寿命预测

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安全与环境学报 2024年第6期24卷 2229-2237页

作者：齐金平李鸿伟张慧娟刘晓宇燕大强兰州交通大学机电技术研究所兰州730070 中国铁路兰州局集团有限公司兰州730015

针对动车组车载变压器油纸绝缘剩余寿命预测中单性能退化指标难以全面反映油纸绝缘退化过程的问题,考虑车载变压器油纸绝缘退化的个体差异性及两性能指标间的相关关系,提出了基于Copula函数的两性能指标相关退化的油纸绝缘剩余寿命预测... 详细信息

针对动车组车载变压器油纸绝缘剩余寿命预测中单性能退化指标难以全面反映油纸绝缘退化过程的问题,考虑车载变压器油纸绝缘退化的个体差异性及两性能指标间的相关关系,提出了基于Copula函数的两性能指标相关退化的油纸绝缘剩余寿命预测方法:采用具有随机效应的维纳过程建立油纸绝缘的两性能指标相关退化模型,基于赤池信息准则(Akaike Information Criterion, AIC)选择拟合效果更优的Copula函数来描述两性能指标间的相关关系,采用最大似然估计法估计初始时刻的模型参数,基于序列贝叶斯更新方法在线更新退化模型中的漂移系数,以实现油纸绝缘剩余寿命的在线预测。最后以加速热老化试验下油纸绝缘的聚合度和抗拉强度的退化数据进行实例验证。结果表明,两性能指标相关退化模型比单性能指标退化模型的剩余寿命预测值与实际值之间的平均绝对误差更小,预测的准确性更高,且随着模型参数不断更新,剩余寿命的预测值与实际值间的绝对误差在不断减小,预测结果的准确性在不断提升。

关键词：安全工程牵引变压器油纸绝缘二元Wiener模型 Copula函数剩余寿命预测

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基于运营车构架加速度的轨道几何大值偏差监测技术研究

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铁道学报 2024年第10期 97-106页

作者：孙宪夫王同军杨飞高彦嵩魏子龙夏张辉中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所中国国家铁路集团有限公司中国国家铁路集团有限公司科技和信息化部中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所

在深入分析典型大值偏差区段的轨检数据时频特征基础上，基于运营动车组采集的构架垂向加速度数据，提出联合构架加速度尺度平均小波系数和构架垂向位移识别轨道几何大值偏差。研究结果表明，第一类大值偏差特征波长在20～50 m,往往引... 详细信息

在深入分析典型大值偏差区段的轨检数据时频特征基础上，基于运营动车组采集的构架垂向加速度数据，提出联合构架加速度尺度平均小波系数和构架垂向位移识别轨道几何大值偏差。研究结果表明，第一类大值偏差特征波长在20～50 m,往往引起车体垂向加速度大值偏差；第二类大值偏差特征波长在3～9 m,此类更为常见且发展迅速，车体加速度对其并不敏感，是轨道几何大值偏差的主要类型。车体垂向加速度在3～9 m波段内的响应较低，而构架垂向加速度响应主要集中在波长10 m以下，对于第二类大值偏差采用构架加速度进行监控更为合适。构架垂向加速度尺度平均小波系数在最高设计速度250、350 km/h条件下的阈值分别取0.10、0.11,对应构架垂向位移阈值分别取7.0、5.0 mm。实测数据分析表明，本文方法可以有效反映轨道几何大值偏差位置，为及时掌握线路服役状态及劣化趋势、保障列车持续安全运行提供技术参考。

关键词：高速铁路构架加速度轨道状态监测大值偏差时频分析

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基于标定线的轨道几何检测系统比对方法

铁道标准设计 2024年

作者：郝晋斐中国国家铁路集团有限公司铁路基础设施检测中心

我国现行的轨道几何检测系统比对方法存在比对量值难以稳定保持，比对参考值稳定性差、代表性欠佳，比对方案缺乏系统性设计等问题。依托国家铁道试验中心标定线高稳定性、典型比对工况，从检测数据预处理、比对参考值合成、轨道几何量... 详细信息

我国现行的轨道几何检测系统比对方法存在比对量值难以稳定保持，比对参考值稳定性差、代表性欠佳，比对方案缺乏系统性设计等问题。依托国家铁道试验中心标定线高稳定性、典型比对工况，从检测数据预处理、比对参考值合成、轨道几何量值监控、比对结果评价等方面开展比对方法系统性设计。经现场试验，比对参考值静态校核结果满足限值标准，监测工况钢轨垂向、横向位移极差为0.06mm，轨道几何检测系统各检测参数直线、曲线段比对误差为0.10～0.25mm，归一化偏差En均小于1。结果表明，基于标定线的轨道几何检测系统比对方法可实现比对参考值的典型、多源数据合成，轨道几何量值的比对过程监控与稳定传递，以及比对结果的综合评价。该方法可为轨道几何检测系统评定标准的完善提供支撑。

关键词：轨道几何检测系统动态比对方法标定线量值传递轨道几何量值监控归一化偏差

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高速动车组会车横向振动特性及识别方法研究

铁道科学与工程学报 2024年

作者：解婉茹高彦嵩杨飞赵钢秦航远危倩中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所中国国家铁路集团有限公司科技和信息化部中国国家铁路集团有限公司铁路基础设施检测中心

在高速行驶过程中，动车组可能会与临线相向行驶的动车组发生交会，这种运动状态被称为会车。会车会导致车体横向振动加剧，并对车体横向加速度数据幅值产生显著影响。这种影响如果不加以识别和处理，将会影响检测车输出的轨道状态评价... 详细信息

在高速行驶过程中，动车组可能会与临线相向行驶的动车组发生交会，这种运动状态被称为会车。会车会导致车体横向振动加剧，并对车体横向加速度数据幅值产生显著影响。这种影响如果不加以识别和处理，将会影响检测车输出的轨道状态评价结果的有效性。因此，需要对动车组运行过程中出现的会车状态进行有效标记。以高速综合检测列车采集到的车体横向加速度数据为研究对象，通过分析大量会车数据，掌握了高速动车组会车状态下车体横向加速度的数据特征：动车组将产生两次振动方向相反的横向振动；第1次振动剧烈程度大于第2次振动；两次振动均在较短时间内快速收敛；两次振动发生间隔与会车的两辆动车组列车长度和运行速度差等因素有关。与之对应，车体横向加速度数据具有如下特征：会车发生时车体横向加速度数据具有四个明显峰值点，第1峰值点与第4峰值点车体横向加速度符号相同；第2峰值点车体横向加速度幅值明显大于第4峰值点；两次振动的振动半波长均主要分布在6～9米范围内；两次横向振动间隔距离集中分布在100米和200米附近，不同运行速度差对应的实际间隔距离存在差异。基于车体横向加速度数据特征提出了会车识别方法，利用所提方法对实测数据进行分析，结果显示识别成功率为100%，验证了方法的有效性。

关键词：高速铁路铁道车辆车体横向加速度会车特征分析

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提高直供区段接触网短路故标精度的解决措施

减速顶与调速技术 2024年第1期 9-12页

作者：穆琦赵成禹佟岗王涛中国铁路哈尔滨局集团有限公司工电检测所黑龙江哈尔滨150006 中国铁路哈尔滨局集团有限公司科技和信息化部黑龙江哈尔滨150006 中国铁路哈尔滨局集团有限公司供电部黑龙江哈尔滨150006

接触网短路故标精度是接触网故障地点查找的重要支撑,在直接供电方式下一般都采用单位电抗测距原理,但对于枢纽区段、站场多股道区段容易出现误差较大问题,本文根据接触网短路故障标定在接触网多一次跳闸故障中呈现的无公里标和误差过... 详细信息

接触网短路故标精度是接触网故障地点查找的重要支撑,在直接供电方式下一般都采用单位电抗测距原理,但对于枢纽区段、站场多股道区段容易出现误差较大问题,本文根据接触网短路故障标定在接触网多一次跳闸故障中呈现的无公里标和误差过大问题进行分析,采用多次实际故障案例进行比较,针对无公里标的原因进行研究并制定了整改措施,并分析多股道运行对接触网故障测距、单位电抗法造成影响的问题和原因,对误差在200m、500m不同等级精度采取的差异性措施进行研究,同时针对哈大和哈齐等高铁、普铁线路的加强线区段、单承导线区段和并联股道区段的差异性进行研究分析,并对直供区段接触网短路故障标定误差如何加强分析管理,从而提高故标精度更利于接触网故障查找展开研究。

关键词：牵引变电所接触网故标误差短路故障故测

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川红层不均匀膨胀特性及对路基上拱影响机制

铁道标准设计 2024年

作者：李洋余飞陈善雄黄康戴张俊中国铁路成都局集团有限公司中国科学院武汉岩土力学研究所

川中红层地区高速铁路路基持续上拱变形问题对运营安全构成了长期而潜在的威胁。依托实际工程，开展川中红层微-细观测试、三向膨胀特性试验以及原位分层上拱监测，从不同尺度上分析其矿物组成、微观结构、岩层结构差异引起的不均匀膨... 详细信息

川中红层地区高速铁路路基持续上拱变形问题对运营安全构成了长期而潜在的威胁。依托实际工程，开展川中红层微-细观测试、三向膨胀特性试验以及原位分层上拱监测，从不同尺度上分析其矿物组成、微观结构、岩层结构差异引起的不均匀膨胀特性，探究其对路基长年上拱的影响机制。研究结果表明，泥岩与砂岩互层产出的川中红层中存在多组水平层理面，各岩层膨胀性黏土矿物含量差异很大，导致其膨胀力高、值域范围宽，差值应力可达1.5MPa以上，加上微观结构上矿物颗粒的择优取向，使得垂直于层理方向的膨胀率明显大于平行于层理方向，各向异性膨胀率系数达0.34～0.71，这种不均匀膨胀效应足以产生宏-细裂隙并沿水平层理方向扩展。结合川中红层路基上拱实测数据分析，运营1～2年内路基上拱较快但速率逐渐减小，运营2年后路基上拱速率逐渐稳定在5～11 mm/a，并紧随雨-旱季变化呈周期性波动。主要上拱层位并非发生于浅表层，而是受控于与外界存在水力联系的岩层节理、裂隙面的分布，最大上拱深度可达15m。综合来看，川中红层不均匀膨胀易产生裂隙并沿层理面扩展，并在环境周期性变化影响下持续演化，是导致路基持续多年非收敛上拱变形的重要机制。

关键词：高速铁路路基川中红层不均匀膨胀分层上拱节理裂隙

小型钢轨曲面打磨机具的磨削控制参数试验研究

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铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2672-2686页

作者：陈昌皓孙立瑞刘洋唐超徐静璇中国铁路武汉局集团有限公司科学技术研究所湖北武汉430071 金鹰重型工程机械股份有限公司湖北襄阳441000

为了分析砂轮周面磨削的控制参数对钢轨打磨质量与打磨效果的影响,寻找各参数之间的匹配关系,采用理论与试验相结合的方法对自行研制的小型锂电式钢轨曲面打磨机具开展砂轮周面磨削理论、进给机构方案改制以及钢轨打磨试验研究。通过建... 详细信息

为了分析砂轮周面磨削的控制参数对钢轨打磨质量与打磨效果的影响,寻找各参数之间的匹配关系,采用理论与试验相结合的方法对自行研制的小型锂电式钢轨曲面打磨机具开展砂轮周面磨削理论、进给机构方案改制以及钢轨打磨试验研究。通过建立砂轮周面磨粒的磨削力模型得到与磨削力相关的磨削参数,并重点分析走行速度、打磨压力和打磨次数对钢轨纵向表面粗糙度、磨削量、打磨电机电压、电流和功耗的影响及其变化规律。研究结果表明:随着走行速度以及打磨次数的增加,钢轨表面的粗糙度值会略微增加,钢轨获得最佳纵向表面粗糙度值的打磨次数不宜过多。磨削量随着打磨次数和走行速度的增加而减小,随着打磨压力的增加而增加,各采集点的最大磨削量在打磨2~4次后较大。钢轨打磨压力的范围建议设置在300~500 N之间,对应300、400和500 N打磨压力的最佳走行速度分别为1~2、2~3和3~4 km/h之间。打磨电机的电压没有较为明显的波动,而电流和功率会随着走行速度和打磨压力的增加而逐渐增加,电机的功耗在3~6 kW之间,最大值不超过7 kW。改制后的进给机构的压力波动范围基本保持在设定值附近,其最大波动范围不超过±20 N。研究结果为提高小型钢轨打磨机具的自动化作业程度,更好地完成产品设计与技术研发工作提供理论依据。

关键词：曲面打磨走行速度打磨压力表面粗糙度磨削量

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铁路轨道不平顺的检测及整治措施分析

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2024年第5期 0230-0233页

作者：孙光旭中国铁路沈阳局集团有限公司白城工务段吉林白城137000

铁路轨道在长期运行下会因磨损、道床脏污及排水不良、不均匀沉降等情况出现轨道不平顺问题,该问题会严重影响铁路轨道的运行安全、使用效益以及使用寿命,且还会增加轨道养护维修工作难度。因此,必须对轨道不平顺问题进行有效整治,本文... 详细信息

铁路轨道在长期运行下会因磨损、道床脏污及排水不良、不均匀沉降等情况出现轨道不平顺问题,该问题会严重影响铁路轨道的运行安全、使用效益以及使用寿命,且还会增加轨道养护维修工作难度。因此,必须对轨道不平顺问题进行有效整治,本文利用分析法与综合法,对铁路轨道不平顺检测方法展开分析,并进一步从道岔整治、曲线整治、轨道水平与高低的保养三方面探讨铁路轨道不平顺整治措施,以期为保障铁路运输提供参考与借鉴。

关键词：铁路轨道不平顺整治措施病害