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新型挤扩锚杆现场力学试验与轴力分布分析

铁道标准设计 2024年

作者：聂希亦王引生廖小平中国铁道科学研究院研究生部中铁科学研究院有限公司

针对软弱地层中传统锚固技术结构与岩土摩擦阻力有限、常因抗拔力不足导致锚固工程失效的问题，提出新型挤扩锚杆技术，旨在评估和优化新型挤扩锚杆技术性能，为挤扩锚杆推广和优化设计提供依据。分别对挤扩锚杆和普通锚杆在不同土层进... 详细信息

针对软弱地层中传统锚固技术结构与岩土摩擦阻力有限、常因抗拔力不足导致锚固工程失效的问题，提出新型挤扩锚杆技术，旨在评估和优化新型挤扩锚杆技术性能，为挤扩锚杆推广和优化设计提供依据。分别对挤扩锚杆和普通锚杆在不同土层进行现场拉拔试验，并利用数值模拟软件对锚杆荷载传递规律、锚固机理等进行分析。研究结果表明，在填土进行蠕变和群锚试验中，普通锚杆在最大试验荷载下蠕变率为3 mm，超出规程限值；相比之下，单盘挤扩锚杆蠕变率为2 mm，满足技术规程；在200 cm范围内，挤扩锚杆会受到相邻挤扩锚杆的影响。现场拉拔试验表明，在填土中，单盘和双盘挤扩锚杆承载力分别比普通锚杆提高55.56%和83.33%。在粉质黏土、砂土土层中，500 kN拉拔力时挤扩盘发挥明显作用。数值模拟显示，随着挤扩锚杆承载力增强，挤扩盘经历从压密、剪切张拉到破坏的阶段性变化，锚杆从锚头至末端轴力呈递减趋势。通过工程实例分析挤扩锚杆应用性，挤扩单盘锚杆与普通锚杆相比，减少33.4%工程量和14.4%造价，节约21.7万元，并缩短工期15d。新型挤扩锚杆技术显著提升锚杆抗拔承载力，挤扩锚杆在软弱地层中应用能有效增强锚固工程稳定性。

关键词：挤扩锚杆现场试验轴力分布软弱地层应用分析

基于5G毫米波的高速动车组运行品质轨旁动态监测系统设备研制

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铁道建筑 2024年第3期64卷 26-31页

作者：李旭伟袁逸畅凌烈鹏薛峰柴雪松田德柱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 中铁科学技术开发有限公司北京100081

为了更好地监测高速动车组车轮多边形磨耗,保障运行品质,针对高速动车组轮对状态地面式动态检测需求,设计开发了一种基于5G毫米波的高速动车组运行品质轨旁动态监测系统设备并给出了整体安装方案。该设备主要由不打孔剪力传感器和结构-... 详细信息

为了更好地监测高速动车组车轮多边形磨耗,保障运行品质,针对高速动车组轮对状态地面式动态检测需求,设计开发了一种基于5G毫米波的高速动车组运行品质轨旁动态监测系统设备并给出了整体安装方案。该设备主要由不打孔剪力传感器和结构-耦合二维垫板传感器构成的力学测试平台、5G毫米波无线数据采集模块、5G毫米波基站、图像车号相机、边缘计算设备箱、太阳能供电装置等组成。在测量原理上,该设备采用全连续的“剪力+支撑力”复合测区轮轨垂向力测量方法;在感知部件结构设计上,充分考虑高速铁路主型扣件的结构特点,研制开发了结构-耦合测力传感器;在轮轨力信号拾取及传输上,设计了低功耗、小型化分布式数据采集模块,并集成5G毫米波技术,实现低时延、高可靠、大带宽数据传输。

关键词：高速铁路 5G毫米波车轮多边形轮轨力复合测区轨旁动态监测系统

预测动车组牵引系统故障率的TSOBP-ARIMA-Prophet组合模型

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中国铁道科学 2024年第4期45卷 147-157页

作者：张雨晨戴贤春刘敬辉李秋芬代成烨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科学技术研究发展中心北京100081 中国国家铁路集团有限公司铁路安全研究中心北京100081

针对单一模型预测故障率时的适用性差异问题,在考虑动车组牵引系统故障率数据特点的基础上,提出TSOBP-ARIMA-Prophet组合模型。首先,针对动车组牵引系统故障率的复杂非线性,引入金枪鱼群算法(TSO)优化BP模型,训练出TSOBP预测模型;其次,... 详细信息

针对单一模型预测故障率时的适用性差异问题,在考虑动车组牵引系统故障率数据特点的基础上,提出TSOBP-ARIMA-Prophet组合模型。首先,针对动车组牵引系统故障率的复杂非线性,引入金枪鱼群算法(TSO)优化BP模型,训练出TSOBP预测模型;其次,针对故障率的非平稳波动性,选取ARIMA预测模型;然后,针对故障率的季节周期性,选取Prophet预测模型;最后,运用方差倒数法对3个模型的预测结果赋权,得到TSOBP-ARIMA-Prophet组合模型的预测结果。以某动车组牵引系统为例,采用该组合模型预测故障率,并与3个单一模型及TSOBP-ARIMA组合模型对比验证其预测能力。结果表明:该组合模型预测时均方误差为0.0752,较TSOBP,ARIMA和Prophet模型单独预测时分别降低了45.83%,61.65%和53.42%,预测精度显著提高,且较TSOBP-ARIMA组合模型对数据趋势的感知力更优,可有效提升对动车组牵引系统故障率的预测能力。

关键词：动车组牵引系统故障率预测组合模型 BP模型金枪鱼群算法 ARIMA模型 Prophet模型

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紧邻既有线岩墙爆破极限失稳厚度的试验研究

铁道工程学报 2024年第3期41卷 106-111页

作者：孟海利康永全薛里郭云龙孙崔源中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081

研究目的:扩堑石方的爆破安全一直是铁路增建二线急需解决的施工难题,目前,扩堑石方的开挖通常采用预留岩墙的爆破施工方法,该方法将整个工程的施工难点转移到预留岩墙的爆破拆除上面。为保证爆破拆除预留岩墙的安全,本文通过理论分析,... 详细信息

研究目的:扩堑石方的爆破安全一直是铁路增建二线急需解决的施工难题,目前,扩堑石方的开挖通常采用预留岩墙的爆破施工方法,该方法将整个工程的施工难点转移到预留岩墙的爆破拆除上面。为保证爆破拆除预留岩墙的安全,本文通过理论分析,并在渝怀铁路扩堑工程中开展逐排爆破岩墙来验证试验。研究结论:(1)提出了岩墙爆破极限失稳厚度的概念,并根据多边界石方爆破理论,分析了极限失稳厚度的计算方法;(2)通过分析岩墙表观、声波速度和振动速度的变化结果,并结合岩墙爆破拆除实际情况,确定了极限失稳厚度应为最小抵抗线的2倍;(3)极限失稳厚度是保证预留岩墙爆破安全的关键因素,该参数的确定可为复线铁路扩堑石方爆破开挖提供技术支持。

关键词：既有线预留岩墙爆破极限失稳厚度损伤爆破振动速度

基于离散元-有限差分耦合方法的格栅加筋道砟力学性能分析

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中国铁道科学 2024年第4期45卷 40-47页

作者：余文颖徐旸张景昱郄录朝李毅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 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心北京100081

格栅加筋对有砟道床力学性能的改善机理尚不明确。开展柔性边界条件下的道砟压缩试验,并在此基础上采用离散元-有限差分耦合方法,建立精细化格栅加筋道砟仿真模型;采用室内试验与数值仿真相结合的方式,分析格栅加筋对道砟宏观及细观力... 详细信息

格栅加筋对有砟道床力学性能的改善机理尚不明确。开展柔性边界条件下的道砟压缩试验,并在此基础上采用离散元-有限差分耦合方法,建立精细化格栅加筋道砟仿真模型;采用室内试验与数值仿真相结合的方式,分析格栅加筋对道砟宏观及细观力学性能的影响。结果表明:格栅加筋能有效提升道砟的承载力和抗竖向变形能力,加筋后试样的应变能量密度增加50.0%;格栅能有效限制其周围道砟颗粒的运动,减少道床横向变形,在相同轴向应力作用下最大横向变形减少16.1%,格栅位置处横向变形减少63.2%;格栅加筋可有效提升道床的抗剪强度,加筋后道床水平承载力提高18.8%;铺设格栅能有效增强其上部道床的密实度,建议在超厚道床或线下基础不稳定区段铺设道砟格栅。

关键词：有砟道床格栅加筋道砟力学性能离散元有限差分法

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高速铁路列车运行图一体化自动编制方法研究

铁道学报 2024年第2期46卷 12-21页

作者：安迪武晋飞张宇墨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运输及经济研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所北京100081 中国铁路经济规划研究院有限公司科技管理部北京100038

高速铁路列车运行图编制不仅要在图面上生成列车运行线,还要考虑客运需求、车底交路运用、车站股道运用等问题,影响因素众多,且各影响因素相关性较强,因而我国高速铁路列车运行图一直以来都采用人工铺画方式,缺少计算机一体化自动编制... 详细信息

高速铁路列车运行图编制不仅要在图面上生成列车运行线,还要考虑客运需求、车底交路运用、车站股道运用等问题,影响因素众多,且各影响因素相关性较强,因而我国高速铁路列车运行图一直以来都采用人工铺画方式,缺少计算机一体化自动编制方法。为进一步提高高速铁路运行图编制效率,在借鉴人工编图经验的基础上,提出基于车底交路方案、列车结构方案及调整策略的高速铁路列车运行图一体化自动编制流程,同时生成列车时刻表、车底交路方案、车站股道运用方案。针对不易处理的列车运行图结构优化问题,设计微观站场进路占用策略与运行图优化编制模型,并以京沪高速铁路为例进行验证,用时48 h重新铺画运行图,各项指标与真实运行图相近,大幅减少了现有运行图编制模式对人力物力的消耗,为高速铁路列车运行图编制提供一种自动化的理论与技术支撑。

关键词：车底交路方案列车结构方案一体化优化模型

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

基于长波平顺性的400 km·h^(-1)高速铁路连续梁桥徐变变形控制

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中国铁道科学 2024年第4期45卷 77-88页

作者：庞志强李国龙高芒芒杨飞杨静静中国铁道科学研究院北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081

基于实测轨道平顺性数据,采用车辆-轨道耦合动力仿真方法,综合考虑温度变化、列车荷载、徐变和沉降等因素的影响,进行400 km·h^(-1)高速铁路连续梁桥徐变变形控制研究。结果表明:400 km·h^(-1)高速列车车体垂向敏感波长为163 m,横向... 详细信息

基于实测轨道平顺性数据,采用车辆-轨道耦合动力仿真方法,综合考虑温度变化、列车荷载、徐变和沉降等因素的影响,进行400 km·h^(-1)高速铁路连续梁桥徐变变形控制研究。结果表明:400 km·h^(-1)高速列车车体垂向敏感波长为163 m,横向敏感波长为227 m;为保证轨道高低不平顺与车体垂向加速度的适应性,采用60 m中点弦测值控制轨道长波平顺性;车体垂向加速度与轨道高低不平顺之间呈线性相关;徐变与沉降为控制连续梁桥轨道长波平顺性的主要因素,支座位置处长波平顺性较差;400 km·h^(-1)连续梁桥桥上线路允许桥梁自身总变形引起的车体垂向加速度阈值为0.822 m·s^(-2),400 km·h^(-1)主跨不大于百米连续梁桥徐变变形阈值宜设为9.5 mm。

关键词： 400 km·h^(-1)高速铁路连续梁桥徐变变形阈值轨道长波平顺性中点弦测法

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高速铁路信号云联锁系统数据容错技术研究

铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2592-2602页

作者：何志彬邢科家张宏扬魏东冬孔嘉铖中国铁道科学研究院北京100081 中国铁道科学研究院通信信号研究所北京100081

为适应铁路信号系统的数字化发展需求,将云计算技术引入铁路信号联锁系统(云联锁),有助于为联锁系统提供更高的灵活性、可扩展性和计算性能。目前,研究如何确保云联锁系统的安全性问题极具挑战性。为了解决目前商用云计算平台尚不能提... 详细信息

为适应铁路信号系统的数字化发展需求,将云计算技术引入铁路信号联锁系统(云联锁),有助于为联锁系统提供更高的灵活性、可扩展性和计算性能。目前,研究如何确保云联锁系统的安全性问题极具挑战性。为了解决目前商用云计算平台尚不能提供满足铁路信号系统安全苛求等方面的技术保障措施,针对云联锁系统的安全性,提出一种用于云联锁系统的数据容错恢复方案,确保云平台可以运行联锁应用,并保障云联锁功能的安全性和正确性。首先,对既有计算机联锁系统的安全措施和目前针对云平台的安全技术手段进行分析,找出云联锁系统的安全保障措施的难点,提出一种云联锁系统结构,分析进路控制过程,探索适合于针对云联锁的监控方法。然后,根据进路控制过程,使用特征编码方法对联锁进路和输入信息进行编码。运用基于矩阵算法的容错技术,检测联锁运算数据错误,通过监控软件的运行行为来检测云联锁系统潜在的设计缺陷和计算错误等。对多节点的联锁运算故障进行分析,提出针对云联锁可能发生的多重故障的故障恢复方案,并对采取的措施进行详细分析。最后,通过平均危险失效概率定量计算分析云平台的安全性。研究结果表明:与传统技术相比,提出的监控方案具备更高的安全性能。研究结果可为进一步研究类似的高安全铁路信号系统、铁路信号系统数字化和信息化研究提供参考。

关键词：铁路信号联锁云计算基于算法的容错数据恢复安全