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变摩擦条件下高速钢轨焊缝处轮轨滚动接触-冲击行为研究

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铁道学报 2024年第9期46卷 111-120页

作者：杨健徐井芒王凯刘晨何傲男王平西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室西南交通大学土木工程学院

采用变摩擦系数能够较为准确地刻画轮轨滚动接触行为。为研究变摩擦系数对钢轨焊缝处轮轨滚动接触行为的影响，建立三种不同钢轨焊缝工况的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型，通过对比库伦型摩擦系数的结果，计算分析变摩擦系数对轮轨力... 详细信息

采用变摩擦系数能够较为准确地刻画轮轨滚动接触行为。为研究变摩擦系数对钢轨焊缝处轮轨滚动接触行为的影响，建立三种不同钢轨焊缝工况的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型，通过对比库伦型摩擦系数的结果，计算分析变摩擦系数对轮轨力、接触斑内的微滑以及黏滑分布等接触行为的影响。结果表明：变摩擦系数接触斑内的滑动区域占比会更大且在滑动区域会引起黏滑振荡现象，当轮轨界面滑动现象越明显时，黏滑振荡越剧烈；变摩擦系数对法向接触解的影响不大，切向接触解会因接触状态的改变显著受到影响，造成凸形1焊缝的不均匀磨耗；变摩擦系数会影响von Mises应力分布，其最大von Mises应力发生的位置会向轨底移动，对伤损出现的位置产生影响。

关键词：变摩擦系数钢轨焊缝三维瞬态滚动接触显式有限元轮轨滚动接触解

双块式无砟轨道轨枕与道床板界面脱空损伤识别

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振动．测试与诊断 2024年第1期44卷 81-87,198,199页

作者：许雪山杜威任娟娟杜俊宏罗磊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 西南交通大学土木工程学院成都610031

为准确识别双块式无砟轨道轨枕与道床板连接面脱空损伤,建立了双块式无砟轨道冲击回波有限元模型,分析界面损伤对弹性波传播规律的影响。在室内浇筑含有不同损伤位置和不同损伤程度的混凝土复合试件,采用冲击回波法进行损伤识别。研究... 详细信息

为准确识别双块式无砟轨道轨枕与道床板连接面脱空损伤,建立了双块式无砟轨道冲击回波有限元模型,分析界面损伤对弹性波传播规律的影响。在室内浇筑含有不同损伤位置和不同损伤程度的混凝土复合试件,采用冲击回波法进行损伤识别。研究结果表明:脱空损伤会显著影响弹性波在界面处的传播,基于回波信号分析可识别损伤;弹性波频率主要受激振锤大小的影响,应结合结构易损位置和理论计算选取合适的激振锤;混凝土复合试件的试验厚度值与理论厚度值相差仅为1 cm,测试结果合理,可用于判断脱空损伤程度,但不能确定损伤区域;利用平面成像技术可准确识别轨枕与道床板界面脱空范围,为双块式无砟轨道结构养护维修提供一定参考,试验结果验证了冲击回波法用于双块式轨道层间脱空识别的可行性和合理性。

关键词：双块式无砟轨道脱空识别冲击回波法模型试验平面成像

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考虑材料温变特性的三维轮轨接触热分析

西南交通大学学报 2024年第2期59卷 239-246,306页

作者：王平张洪吉孙耀亮安博洋何庆西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木学院四川成都610031

为研究材料温变特性对轮轨接触行为和摩擦温升的影响,提出了一种考虑材料温变特性的三维轮轨热力耦合模型,能够考虑纵、横向蠕滑率和自旋的影响,更为真实地模拟轮轨系统的服役状态.首先,研究了热力耦合建模方式对轮轨界面摩擦温升及接... 详细信息

为研究材料温变特性对轮轨接触行为和摩擦温升的影响,提出了一种考虑材料温变特性的三维轮轨热力耦合模型,能够考虑纵、横向蠕滑率和自旋的影响,更为真实地模拟轮轨系统的服役状态.首先,研究了热力耦合建模方式对轮轨界面摩擦温升及接触应力的影响;随后,将该模型应用于地铁小半径曲线处车辆-轨道相互作用模拟.结果表明:当轮轨界面温度达到450℃时,轮轨接触应力显著降低,降幅可达20%;考虑热力耦合建模后,轮轨界面的预测温升明显低于不考虑热力耦合建模时的结果,在蠕滑率为0.16时,两者的差异可达51%;地铁车辆在小半径曲线线路上运行时轮轨摩擦温升因过大的蠕滑率与自旋会急剧增大到750℃,应考虑轮轨热力耦合建模以避免过高估计轮轨摩擦温升以及轮轨接触应力.

关键词：摩擦温升轮轨接触热力耦合车辆-轨道耦合动力学轮轨损伤

基于协同降噪与IGWO-SVR的高填方路基沉降预测

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铁道学报 2024年第3期46卷 87-98页

作者：苏谦张棋张宗宇牛云彬陈德西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031

高填方路基沉降影响山岭重丘区重载铁路运营安全。为克服实测沉降数据掺杂随机噪声、现有预测模型适用性差的不足,提出基于协同降噪算法与IGWO-SVR模型的沉降预测方法。运用互补集合经验模态分解法(CEEMD)与小波包变换法(WPT)对含噪沉... 详细信息

高填方路基沉降影响山岭重丘区重载铁路运营安全。为克服实测沉降数据掺杂随机噪声、现有预测模型适用性差的不足,提出基于协同降噪算法与IGWO-SVR模型的沉降预测方法。运用互补集合经验模态分解法(CEEMD)与小波包变换法(WPT)对含噪沉降数据进行协同降噪处理;提出基于佳点集初始化均布、非线性收敛控制与自身历史最优记忆位置更新的改进灰狼优化(IGWO)算法,并结合支持向量回归模型(SVR),构建IGWO-SVR沉降预测模型。进一步地,利用大准铁路工点及现有文献研究成果,验证IGWO-SVR模型的优越性。结果表明:协同降噪法可有效消除原数据中噪声项的干扰波动;在小样本数据集上,IGWO-SVR模型较传统沉降预测模型与现有文献所述预测模型,具有更高的预测精度与稳定性。研究成果为重载铁路高填方路基沉降预测提供了新途径。

关键词：重载铁路高填方路基沉降预测协同降噪改进灰狼优化支持向量回归

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基于准动态评估的桥上有砟轨道最优级配研究

铁道学报 2024年第4期46卷 130-137页

作者：陈嵘刘居真李俊锋刘淦中王平西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

道砟级配是有砟轨道的重要参数,对桥上有砟道床准动态稳定性和容重有较大影响。通过离散元法建立桥上有砟道床模型,研究各国级配下道床准动态稳定性差异;采用极限思维法,揭示各粒径含量对桥上有砟道床准动态稳定性的影响程度,并对道床... 详细信息

道砟级配是有砟轨道的重要参数,对桥上有砟道床准动态稳定性和容重有较大影响。通过离散元法建立桥上有砟道床模型,研究各国级配下道床准动态稳定性差异;采用极限思维法,揭示各粒径含量对桥上有砟道床准动态稳定性的影响程度,并对道床容重特性进行初探。结果表明:当桥上道床密度为1.7 g/cm~3时,道床横向阻力值为:俄罗斯B类>中国特级>中国一级>美国4A;大粒径道砟含量越高,道床横向阻力值越大;小粒径道砟含量增加,道床横向阻力值先减小后略有增大;为保证道床具有较高稳定性,建议小粒径道砟含量应大于0但不超过30%,中粒径道砟含量应不为0,大粒径道砟含量应不低于15.5%;采用最优级配区间所建立的桥上有砟道床具有工程上所青睐的道床容重特性。

关键词：有砟道床道床稳定性最优级配离散元法横向阻力

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中低速磁悬浮铁路路基轨道梁计算方法

铁道工程学报 2024年第6期41卷 52-56,63页

作者：贺钢邹泉锭肖世国齐远中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 西南交通大学成都610031 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:中低速磁悬浮铁路是一种新型交通运输系统,其路基-轨道梁结构对系统的安全性、运行稳定性和乘坐舒适性有重要影响。为简单合理确定车辆荷载作用下路基-轨道梁结构的挠度和内力以便为实际工程设计提供理论依据,基于Winkler弹性... 详细信息

研究目的:中低速磁悬浮铁路是一种新型交通运输系统,其路基-轨道梁结构对系统的安全性、运行稳定性和乘坐舒适性有重要影响。为简单合理确定车辆荷载作用下路基-轨道梁结构的挠度和内力以便为实际工程设计提供理论依据,基于Winkler弹性地基上的Timoshenko梁模型,建立中低速磁悬浮铁路路基轨道梁计算方法。研究结论:(1)通过拟静力法将车辆动力荷载转换为等效惯性力,结合梁体边界条件,采用Laplace变换方法,推导出了竖向集中荷载作用下轨道基础梁的挠度和内力的计算公式,并通过室内模型试验和现场测试进行了验证;(2)轨道基础梁的挠度和弯矩沿梁体长度均呈中间大、两端小的抛物线型分布模式,二者理论值与试验值的最大误差分别约为10%、5.6%;(3)梁体剪力沿长度呈跨中为零的线性分布,理论值与试验值最大误差约为5%;(4)本文所建立的计算方法可为中低速磁悬浮铁路路基轨道梁的实际工程设计提供参考。

关键词：中低速磁悬浮铁路路基轨道基础梁 Timoshenko梁模型试验

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板式无砟轨道层间黏结参数对界面损伤的影响

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 120-126页

作者：杜威任娟娟杜俊宏屈昌衡西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为探究层间黏结参数对轨道板与自密实混凝土界面连接性能的影响,建立含内聚力模型的CRTSⅢ型板式无砟轨道有限元仿真模型,分析了温度梯度作用下不同法向和切向黏结参数对层间损伤发展规律的影响.研究结果表明:降低界面刚度和增大断裂能... 详细信息

为探究层间黏结参数对轨道板与自密实混凝土界面连接性能的影响,建立含内聚力模型的CRTSⅢ型板式无砟轨道有限元仿真模型,分析了温度梯度作用下不同法向和切向黏结参数对层间损伤发展规律的影响.研究结果表明:降低界面刚度和增大断裂能分别对延缓界面损伤萌生和层间脱黏具有一定的效果,但不显著;增大内聚强度可有效控制界面损伤的发展,提高损伤萌生和层间脱黏的起始温度梯度的最大幅度分别为125%和54%;正温度梯度90℃/m作用下,改变法向黏结参数对层间脱黏率影响较小,但增大切向内聚强度和断裂能均可有效减小界面损伤区域,层间脱黏率降低值大于15%.

关键词：板式无砟轨道界面损伤黏结参数温度梯度荷载脱黏率

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穿坡油气管道的框架桩防护结构分析方法

吉林大学学报（地球科学版） 2024年第5期54卷 1615-1628页

作者：黎俊杰肖世国西南交通大学地质工程系成都610031 高速铁路线路工程教育部重点实验室(西南交通大学) 成都610031

针对沿山坡走向铺设的埋地油气管道存在的抗震防护问题,提出了一种新型的框架型抗滑桩式管道防护结构。在采用拟静力法确定作用于结构地震滑坡推力的基础上,将位于滑面以上的结构受荷段作为底端固定的平面框架结构,采用超静定平面刚架... 详细信息

针对沿山坡走向铺设的埋地油气管道存在的抗震防护问题,提出了一种新型的框架型抗滑桩式管道防护结构。在采用拟静力法确定作用于结构地震滑坡推力的基础上,将位于滑面以上的结构受荷段作为底端固定的平面框架结构,采用超静定平面刚架结构模型分析;而位于滑面以下的嵌固段则为埋置于稳定地层的两单桩结构,采用侧向受荷的弹性地基梁模型分析,由此建立了框架型抗滑桩的内力及位移计算方法。实例分析表明:框架桩前、后桩及上、下横梁弯矩与剪力的理论计算值与数值模拟结果误差均在±20%以内,理论结果偏于保守;水平地震影响系数对结构内力影响显著,结构内力最大值随水平地震影响系数增加近似呈线性增大,而竖向地震影响系数影响较弱;结构最大内力与土体重度呈线性正相关性,与黏聚力和内摩擦角呈非线性负相关性,且随着土体抗剪强度参数的增大,前、后桩以及上、下横梁的内力分别趋于接近;前、后排桩与上、下横梁的最大内力分别与桩体抗弯刚度呈非线性正相关性与负相关性,而分别与桩体嵌固深度近似呈线性正相关性与负相关性;框架桩间距对结构内力影响显著,而前后桩排间距则对结构内力影响较小。

关键词：油气管道边坡框架桩平面刚架弹性地基梁

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