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城市轨道交通道岔区振动源强特征与减振措施效果试验研究

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铁道科学与工程学报 2024年第5期21卷 1854-1865页

作者：易强赵磊高原王树国中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

城市轨道交通道岔区结构状态复杂且存在固有不平顺,从而导致环境振动噪声增强。为探明岔区振动产生机理以及不同减振措施对道岔区振动源强的影响规律,以普通整体道床、减振器扣件以及钢弹簧浮置板道岔为试验对象,分别于岔前、转辙器轮... 详细信息

城市轨道交通道岔区结构状态复杂且存在固有不平顺,从而导致环境振动噪声增强。为探明岔区振动产生机理以及不同减振措施对道岔区振动源强的影响规律,以普通整体道床、减振器扣件以及钢弹簧浮置板道岔为试验对象,分别于岔前、转辙器轮载过渡区、转辙器跟端、连接部分以及辙叉区5个断面布置测点,测试岔区不同位置隧道壁垂向与横向振动响应,并从频域、时频域以及Z振级角度分析不同减振道岔的源强特征。试验结果表明:普通整体道床道岔区振动源强主频位于50~100 Hz,与区间线路相似。但由于左右轨下刚度差异,辙叉区P2共振主频存在双峰值特征,且辙叉区存在有害空间,导致隧道壁50~200 Hz振动响应幅值较高,振动源强相对于其他断面增大3~5 dB。虽然转辙器区也存在轮载过渡,但转辙器区隧道壁垂向振动并未表现出明显的加剧。岔区隧道壁横向振动不可忽视,减振扣件区段隧道壁横向振动甚至高于垂向振动。减振扣件和钢弹簧浮置板道岔均可抑制50 Hz以上的隧道壁振动,但减振扣件使得车辆簧下质量-道岔P2共振频率降低至40 Hz,从而在该频率位置存在较高振动响应峰值。采用分频最大振级以及最大Z振级进行对比,道岔减振器扣件减振量相对较低,而钢弹簧浮置板减振效果良好,减振量在15 dB左右。试验研究结果可为城市轨道交通道岔区振动控制提供参考。

关键词：城市轨道交通道岔振动源强减振措施 Z振级

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铁路薄覆土波纹管涵静力性能试验研究

铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2790-2803页

作者：许见超董亮班新林葛凯中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

针对当前考虑铁路荷载特征的波纹钢管涵力学性能试验成果匮乏的问题,为支撑波纹钢管涵在铁路工程中的应用,开展铁路波纹钢管涵的力学性能研究。试验模拟铁路管涵结构构造,聚焦铁路活载作用响应,开展铁路薄覆土波纹钢管涵静力加载试验。... 详细信息

针对当前考虑铁路荷载特征的波纹钢管涵力学性能试验成果匮乏的问题,为支撑波纹钢管涵在铁路工程中的应用,开展铁路波纹钢管涵的力学性能研究。试验模拟铁路管涵结构构造,聚焦铁路活载作用响应,开展铁路薄覆土波纹钢管涵静力加载试验。研究结果表明:涵顶覆土0.6 m砂+0.3 m碎石及0.3 m砂+0.3 m碎石时均未出现涵-土脱离,试验覆土厚度能够满足波纹钢管涵发挥土-结构相互作用;但试验中管涵出现局部环拉-弯受力状态。随着覆土高度增加,恒载+活载作用下的管涵应力先减小后增大,本文工况拐点约在填土高度2~3 m;即从管涵受力角度,存在一个最优覆土厚度。随着荷载远离涵顶,管涵最大环向应力位置随之由涵顶向荷载侧45°偏移;当堆载位置在远离涵顶0.3 m位置时,管涵环向应力最大,设计时应考虑荷载偏心工况。随着涵周中砂密实度(弹模)增加,管涵环向应力最大值略有减小,管涵挠度明显减小;其原因应为涵周中砂局部进入屈服状态,故中砂压实度(弹模)对管涵最大应力影响较小,而整体上对管涵挠度响应明显。铁路波纹钢管涵采用公路相关规范的最小覆土厚度时,涵-土不会发生脱离,能够发挥土-结构相互作用;但铁路轨-枕-道床的荷载传递方式易引起管涵出现局部环向拉-弯受力状态,故建议采用更大的覆土厚度。

关键词：铁路波纹钢管涵试验研究数值分析

高速铁路无砟道床真空脱水机制砂混凝土抗冻性能

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铁道学报 2024年第9期46卷 148-155页

作者：杨志强董昊良李化建温家馨黄法礼王振中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道技术国家重点实验室中国铁道科学研究院研究生部

冻融损伤是严寒地区高速铁路无砟道床机制砂混凝土耐久性下降的主要原因，提升无砟道床机制砂混凝土抗冻性对于保障道床板的长期服役性能有重要的意义。采用0.06、0.08 MPa的真空度对C40现浇道床机制砂混凝土分别真空脱水1、3、5、10 m... 详细信息

冻融损伤是严寒地区高速铁路无砟道床机制砂混凝土耐久性下降的主要原因，提升无砟道床机制砂混凝土抗冻性对于保障道床板的长期服役性能有重要的意义。采用0.06、0.08 MPa的真空度对C40现浇道床机制砂混凝土分别真空脱水1、3、5、10 min,研究真空脱水处理后机制砂混凝土的单面抗冻性，通过真空脱水率、表面回弹值和孔隙结构等方法分析真空脱水处理对机制砂混凝土的影响。结果表明：与未处理的机制砂混凝土相比，真空脱水机制砂混凝土在单面冻融循环12次后单位面积冻融剥落物质量降低25.8%～95.5%,单面吸水率降低7.9%～77.0%;真空脱水处理降低表层混凝土的实际水胶比，改善表层混凝土的孔隙结构，增加混凝土密实度。以真空度和真空脱水时间作为真空脱水处理指标，建立机制砂混凝土单位面积剥落物质量与真空度、真空脱水时间之间的关系模型。混凝土表层真空脱水技术为严寒地区现浇机制砂混凝土抗冻性能提升提供了技术方案。

关键词：无砟道床真空脱水机制砂混凝土单面冻融

高速道岔组装式滑床台板传力特征及服役性能研究

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铁道学报 2024年第2期46卷 131-139页

作者：易强王树国杨东升谷永磊中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 京沪高速铁路股份有限公司北京100038

为探明高速铁路道岔基本轨轨底疲劳伤损原因,开展组装式滑床台板传力特征及服役性能研究。建立转辙器基本轨受力分析模型,研究两点与平面扣压式滑床台板条件下基本轨轨底应力特征,结合基本轨轨底材质疲劳试验与转辙器组装疲劳试验,评估... 详细信息

为探明高速铁路道岔基本轨轨底疲劳伤损原因,开展组装式滑床台板传力特征及服役性能研究。建立转辙器基本轨受力分析模型,研究两点与平面扣压式滑床台板条件下基本轨轨底应力特征,结合基本轨轨底材质疲劳试验与转辙器组装疲劳试验,评估两点与平面扣压式滑床台板对基本轨服役性能的影响。结果表明:两点扣压式滑床台板使得基本轨轨底形成应力集中,且扣压点对应的轨底下表面以受拉为主;130~190 kN疲劳荷载条件下,两点扣压式滑床台板可使得基本轨轨底最大应力达611.2 MPa,已经超出基本轨轨底疲劳极限,而平面扣压式滑床台板对应的基本轨轨底最大应力为237.5 MPa,相对两点扣压结构降低50%~60%;转辙器结构组装状态对基本轨服役性能影响显著,基本轨轨底应力与尖轨-滑床台接触状态密切相关。

关键词：高速道岔基本轨疲劳滑床台板传力特征疲劳试验

岛状多年冻土区高速铁路路基热状态及工程措施效果分析

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铁道学报 2024年第3期46卷 145-154页

作者：刘晓贺蔡德钩闫宏业张先军王斌刘浩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铁道建筑研究所北京100081 中国国家铁路集团有限公司工程管理中心北京100844 黑龙江铁路发展集团有限公司黑龙江哈尔滨150000

为揭示岛状多年冻土区高速铁路路基热状态,提出合理有效的制冷结构,在新建哈尔滨至伊春高速铁路某车站试验段开展现场监测,获得岛状多年冻土的地温数据;基于实测地温数据,采用冻土水热耦合理论,对将在试验段实施的两侧双排普通热棒路基... 详细信息

为揭示岛状多年冻土区高速铁路路基热状态,提出合理有效的制冷结构,在新建哈尔滨至伊春高速铁路某车站试验段开展现场监测,获得岛状多年冻土的地温数据;基于实测地温数据,采用冻土水热耦合理论,对将在试验段实施的两侧双排普通热棒路基、两侧双排+中心单排全季热棒路基、两侧单排+基底横向通铺全季热棒路基3种制冷路基结构进行数值模拟,对比了3种制冷路基结构的地温分布特征及对下伏岛状多年冻土的降温效果。研究结果表明:铁力地区年均气温和降水呈增大趋势,天然场地岛状多年冻土地温在-0.3℃左右,属于高温极不稳定多年冻土。3种制冷路基结构中,两侧单排+基底横向通铺全季热棒对岛状多年冻土保护及降温效果最优,两侧双排普通热棒最差。普通热棒路基的多年冻土上限呈“两侧凸,中间凹”形态,抬升不明显;全季热棒路基的多年冻土上限呈“上凸缓斜平顶”形态,抬升显著。研究成果可对多年冻土区高速铁路路基建设和结构优化提供技术支撑。

关键词：寒区铁路路基岛状多年冻土普通热棒全季热棒冻土上限

基于PSO-NARX网络的司机驾驶行为分析方法

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铁道学报 2024年第9期46卷 94-101页

作者：王心仪程剑锋易海旺中国铁道科学研究院研究生部中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所

舒适性、准时性、节能性等是衡量高速铁路自动驾驶水平的重要指标，通过不断学习优秀司机的驾驶行为，可以优化列车自动驾驶性能，促进高速铁路自动驾驶技术的发展。基于现场列车运行数据，提出一种带有外部输入的非线性自回归(NARX)网... 详细信息

舒适性、准时性、节能性等是衡量高速铁路自动驾驶水平的重要指标，通过不断学习优秀司机的驾驶行为，可以优化列车自动驾驶性能，促进高速铁路自动驾驶技术的发展。基于现场列车运行数据，提出一种带有外部输入的非线性自回归(NARX)网络的列车司机驾驶行为分析方法。该方法构建了具有时序特征的NARX网络模型，并选取多项影响司机决策的参数作为输入，利用粒子群优化算法(PSO)确定网络的权重和阈值，对下一时刻列车运行情况进行预测。仿真结果表明：本文提出的PSO-NARX网络分析模型的预测效果优于前馈型神经网络(BP)、PSO-BP、NARX,相比于BP算法，迭代步数降低了373步，误差降低了8.382%,相关系数达到了90.117%。通过此预测，可以优化列车的自动驾驶设备性能指标，保障列车准时的同时，提高了乘客乘坐的舒适性。

关键词：高速铁路非线性自回归神经网络粒子群优化算法驾驶行为辨识

既有高速铁路简支梁桥提速适应性研究与技术发展展望

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 799-806页

作者：蔡超勋卢春房李克冰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高速铁路轨道系统全国重点实验室北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁道学会北京100081

为了探析既有高速铁路简支梁桥提速运营的可行性,明确简支梁技术发展方向,总结了我国高速铁路简支梁桥的技术发展历程,通过荷载效应对比分析、仿真计算和现场试验,研究了既有设计车速350 km/h桥梁结构提速适应性评估方法及评估步骤.结... 详细信息

为了探析既有高速铁路简支梁桥提速运营的可行性,明确简支梁技术发展方向,总结了我国高速铁路简支梁桥的技术发展历程,通过荷载效应对比分析、仿真计算和现场试验,研究了既有设计车速350 km/h桥梁结构提速适应性评估方法及评估步骤.结果表明:实际条件下既有设计车速350 km/h高速铁路简支梁桥上运行400 km/h列车时竖向荷载效应不超过设计值,结构受力安全;既有设计车速350 km/h高速铁路简支梁桥仿真计算和现场试验得出的提速条件下运营性能指标均满足规范要求,既有简支梁桥能够适应车速400 km/h运营条件;提出的既有高速铁路简支梁桥提速适应性评估方法和技术发展重点,可为相关工程实践和科研规划制定提供参考.

关键词：高速铁路简支梁更高速度提速适应性评估

基于热流固耦合的桥隧过渡段无砟轨道空间温度场分析

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 127-133页

作者：陈泽林蔡小培张乾赵磊北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

为揭示日照辐射下高速铁路桥隧过渡段无砟轨道温度场的遮挡效应及时空分布特征,基于日照辐射-大气环境-无砟轨道及下部基础三维热流固耦合方法,建立了过渡段无砟轨道日照辐射模型,实现了日照阴影的实时动态识别,并通过现场实测验证了模... 详细信息

为揭示日照辐射下高速铁路桥隧过渡段无砟轨道温度场的遮挡效应及时空分布特征,基于日照辐射-大气环境-无砟轨道及下部基础三维热流固耦合方法,建立了过渡段无砟轨道日照辐射模型,实现了日照阴影的实时动态识别,并通过现场实测验证了模型有效性.结果表明:采用三维热流固多场耦合方法,实现了过渡段无砟轨道三维温度场的精细化求解;日照辐射下,过渡段无砟轨道沿线路纵向温度差达到25.26℃,距隧道口16 m范围内遮挡效应显著;随着隧道纵深增加,过渡段无砟轨道温度变化趋缓,距隧道口超过44 m后,无砟轨道温度基本稳定;一天中无砟轨道纵向温度梯度峰值呈现先增大后减小的变化规律,在14:00达到最值4.82℃/m;桥隧过渡段无砟轨道温度波动幅值大、纵向波动范围小,建议采用分段函数拟合温度纵向分布.

关键词：无砟轨道桥隧过渡段阴影识别三维温度场热流固耦合

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面向多复杂场景环境的敞车车号辨识研究

哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1162-1169页

作者：薛峰于国丞李世杰凌烈鹏张峰峰陈峰炜中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 苏州大学机电工程学院江苏苏州215021

针对现有敞车车号定位识别方法存在的环境适应性差、定位和识别精度低的问题,本文提出一种面向多种复杂环境下的敞车车号精准定位和识别的方法。搭建融合多尺度特征信息的敞车车号定位模型框架,在此基础上,融合多尺度金字塔特征进行深... 详细信息

针对现有敞车车号定位识别方法存在的环境适应性差、定位和识别精度低的问题,本文提出一种面向多种复杂环境下的敞车车号精准定位和识别的方法。搭建融合多尺度特征信息的敞车车号定位模型框架,在此基础上,融合多尺度金字塔特征进行深度可分离卷积的敞车车号特征提取网络设计。提出基于改进卷积循环神经网络的车号定位识别模型,主要针对识别网络模型结构进行设计。通过不同环境下采集的敞车车厢图片对本文提出的方法进行验证。结果表明:本文提出的车号定位方法的准确率为0.94,车号识别的准确率为0.97。

关键词：车号定位深度可分离卷积特征提取改进卷积循环神经网络特征金字塔字符识别铁路货运深度学习

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