基于曲率变化特征的既有线路整正算法设计

铁路曲线运营过程不可避免会产生几何形位变化,运行速度的提升需要现代化的检测手段,相应的曲线整正算法设计是列车安全、舒适运营的重要保障。采用某线路轨检小车实测5 m间隔数据,以现场实测数据为基础,从曲率和曲率变化率的角度分析不同间隔条件下的轨道几何形位特征,采用基于正交最小二乘和三次样条的平面拟合方法,利用线路的曲率特征进行线路初始参数获取,设计相应的平面曲线线形优化重构算法。编程实现算法在具体线路的应用,以拨道量改正数最小为目标函数,采用5、10 m不同测点间隔的计算结果分析并结合现场实际,取得了较好的计算结果。通过现场实例表明,该方法具有理论简单、计算准确,与现代高速行车检测方法适应好等特点。     

关于轨检车新增3个变化率检查项目的分析

通过对轨检车新增曲率变化率、轨距变化率、横加变化率等3个概念的分析，提出了从不同波长的轨向不平顺来整治3个变化率超限的方法，可为既有提速线路和新线的养护维修，减少线路病害扣分提供帮助，从而提高列车运行的平稳性和乘车感觉的舒适度。     

高速铁路三维线形参数及其对列车运动的影响

研究目的:为避免传统二维设计方式出现的设计差错,明确线路的三维曲线线形对高速列车运动的影响,以微分几何不变量曲率、挠率为参数,并结合三维曲线的Frenet标架,建立线路三维线形设计指标以及列车三维运动学模型,然后分析三维线形参数对线路走向及对列车运动特性的影响。研究结论:(1)任何线路的走向及形状都可以通过曲率、挠率及Frenet标架进行表达,以此为参数建立的列车运动学模型可准确反映列车运动状态;(2)二维设计易产生设计差错,并不能准确评价列车的运动状态;(3)线形参数对列车加速度、急动度起主导作用,其中曲率决定了加速度的大小,但横、竖向加速度大小也受控于Frenet标架的侧倾;急动度由曲率变化率、挠率产生,其中曲率变化率是急动度是否超限的关键因素;(4)为避免设计差错,在高速、超高速铁路设计中应引入三维线形设计方式。     

曲率变化率超限扣分原因分析及对策

简要介绍我国轨检车的发展历程,以上海铁路局轨检车2010年全年轨道动态检查资料为基础,提出了新型轨检车轨道动态检查结果中曲率变化率超限扣分及Ⅱ级超限数量所占比例均较高的课题。根据曲率变化率的检测原理及定义,分析曲率变化率超限产生的原因,指出曲率变化率超限产生地点的线型特征及曲率变化率同曲率、正矢、缓和曲线长度之间的相互关系,并以此为依据分别有针对性地提出减少曲率变化率超限的对策。     

利用缓和曲线的曲率确定其方程式的通用方法

介绍了利用缓和曲线的曲率确定其方程式的一种通用方法。该方法确定缓和曲线方程式的步骤是:首先根据缓和曲线直缓点和缓圆点曲率的边界条件,列出缓和曲线曲率k的微分方程;其次求出缓和曲线曲率k微分方程的通解,并利用其边界条件确定通解中的待定常数,然后得到缓和曲线曲率k与圆曲线曲率1/R的关系式;再通过二次积分,并利用缓和曲线几何形位中的偏角需要满足的要求y′(0)=0和坐标需要满足的要求y(0)=0,得到缓和曲线的直角坐标系方程式。本文用满足不同几何形位要求的缓和曲线作为例子,详细说明了新方法的应用,得到了与参考文献中相同的缓和曲线方程,证明了该方法不仅正确,而且简单,是适合于推导缓和曲线方程式的通用方法。     

基于成桥施工偏差的大跨度铁路桥梁线路纵断面设计适应性分析

大跨度铁路桥梁成桥线形与设计线形易产生偏差，通常需根据成桥线形变更线路纵断面；同时，大跨度铁路桥梁受荷载作用呈现明显的动态大变形特征，导致桥梁服役期间线路纵断面仍难以与设计纵断面匹配，影响其后续的线路养护维修。结合某大跨度公铁两用桥梁，介绍现有考虑成桥施工偏差的线路纵断面设计方法，并考虑温度、列车载重等常规荷载激励，开展基于中点弦测法的轨道几何形位评估和基于动力仿真的列车舒适性评价，以分析服役期间不同线路设计纵断面对桥梁线形变化的适应性。结果表明：降温导致跨中等效竖曲线半径减小，拟合调整大跨度桥梁线路纵断面时，应重点关注降温荷载对车辆运行平稳性的影响；桥梁结构整体受力变形所引起的车体垂向振动加速度变化不超过0.05 m/s²,线形平顺性主要由线路设计纵断面本身控制；相比多坡段纵断面，多项式拟合设计的线路纵断面消除了变坡点和竖曲线，从而减小线路纵断面引起的列车车体振动响应。     

曲率变化率的动态检测结果与现场线路状态对应关系的研究

通过对既有线现有曲线进行分析,按照GJ-4型轨道检查车对曲率变化率的检查原理,计算出选定曲线一定长度的结构曲率变化率,比照《轨道动态管理暂行试验标准》中规定的超限值,揭示目前线上动态管理中曲率变化率超限分大量存在的原因和处理建议。     

京九线160km/h区段既有曲线状态控制

针对京九线既有曲线技术标准低,提速160km/h后动态曲线水平加速度出分多,曲线动态检查质量不高的情况,对提速线路曲线水平加速度产生的机理进行理论分析,并制订提速线路曲线静态控制标准和养护措施,为保证提速列车安全、平稳运行提供了保证。     

京九线160km／h区段既有曲线状态的控制

针对京九线既有曲线技术标准低,提速160km/h后动态曲线水平加速度出分多,曲线动态检查质量不高的情况,对提速线路曲线水平加速度产生的机理进行理论分析,并制订了提速线路曲线静态控制标准和养护措施,为保证提速列车安全、平稳运行提供了保证.     

论高速客运专线的轨道平顺性

快速、舒适和安全是铁路高速运输得以实现的3大要素就轮轨系统运输而言，由于列车与轨道的相互作用．势必会引起轨道几何形位的不断变化．这种变化使其与设计线形产生误差出现轨道几何不平顺．反过来又会影响列车行驶的安全性和舒适度。提供运行速度快、安全可靠性高及乘坐舒适度良好的轨道，是高速铁路轨道管理的最基本目标。其中．安全性和舒适度又是实现高速运行的两大支柱。现介绍轨道不平顺对安全和舒适度的影响．并结合客运专线的设计标准对轨道的平顺性进行阐述。     

基于运营性能的高速铁路大跨度桥梁健康管理探讨

面向我国高速铁路大跨度桥梁结构特点和管养现状,研究提出基于运营性能的高速铁路大跨桥梁健康管理总体思路。通过高速轨检车轨道几何周期巡检结果和有砟道床捣固指数,建立基于灰度理论的捣固指数预测模型,为桥区有砟轨道线路养修提供依据。基于健康监测数据,分别引入ARMA模型、神经网络法及三分之一倍频程谱方法对桥梁结构整体状态实时预警。提出梁端伸缩装置和大吨位支座桥梁关键部位专项监测技术,构建了基于钢轨横向偏移量和伸缩装置疲劳应力变幅的梁端伸缩装置评定方法,以及基于累积位移的支座耐久性预测与评估方法。研发了基于BIM的大跨度桥梁故障预测与健康管理系统,提出了桥梁状态分层分级评估方法,融合多源数据进行历史趋势分析、故障诊断与预测,为实现高速铁路大跨度桥梁健康管理奠定了基础。     

客运专线轨道精调相邻站平顺衔接方法研究

客运专线轨道精调中,相邻站轨道几何状态信息平顺衔接是否合理将直接影响轨道的平顺性,不同的平顺衔接方法对于轨道轨向、高低长短波的计算将产生不一样的结果,国内主要采用的是重叠区余弦函数平顺衔接的方法。提出一种基于平顺变化率扩展重叠区余弦函数平顺衔接方法,在理论分析的基础上,结合工程实践,对这两种方法进行了综合比对分析。结果表明:在相邻两站重叠区轨道量测点坐标较差较小的情况下,两种方法得到的衔接平滑结果,均可以满足轨道长短波检测的需要。而基于平顺变化率扩展重叠区余弦函数平顺衔接方法,其顺接长度是根据相邻站重叠区较差而动态变化的,很好地保障了平顺性变化率的精度要求。     

重载铁路轨道技术发展方向研究

研究目的:重载铁路因其运量多、轴重大,大大加剧了轨道结构的伤损,给轨道结构提出了严格要求。本文从国内外重载铁路运输发展入手,在深入总结、分析国内外重载铁路轨道结构现状及存在问题基础上,提出了国内重载铁路轨道技术发展方向的建议,以期对国内重载铁路轨道技术研究提供有益参考。研究结论:重载铁路是一个系统工程,研究过程中应遵循轨道子系统与其他子系统研究并重、理论研究与试验研究并重、新型轨道部件研制与新型养修设备研制并重的原则;高度重视结构理论研究;积极推进新型轨道结构研发及新型轨道部件研制;加强重载铁路轨道检测与养护维修技术研究;加快研制多品种、专业化的大型养路机械。     

青藏铁路道床质量状态参数试验研究

碎石道床是铁路有碴轨道结构的重要组成部分,其道床密实度、道床纵、横向阻力不仅是轨道结构分析的重要参数,并且与轨道几何形位劣化和轨道养护维修工作量有密切关系。在气候条件恶劣的青藏铁路,道床密实度、道床纵、横向阻力是否达到设计要求对于保持线路的稳定十分重要。介绍了青藏铁路无缝线路试验段道床密实度、道床纵、横向阻力的试验方法和数据整理分析过程,对道床密实度、道床纵、横向阻力的测定有一定的参考价值。测试结果表明,在青藏铁路,采用合理的施工工艺和方法,按基本作业流程进行施工,道床密实度、道床纵、横向阻力均满足规范要求。     

高速铁路基础设施检测监测体系技术路线研究

铁路基础设施是铁路运输的基础,加强检测监测工作,以全面掌握基础设施运用状态和变化规律,可为高铁预防性状态修和精准维修提供技术支撑。结合工电供融合、修程修制改革和铁路高质量发展等新要求,研究提出从国内外调研、需求分析、工电供专业系统优化、大数据平台设计、工电供专业融合、检测监测体系结构等6个环节开展高速铁路基础设施检测监测体系研究的技术路线,为后续高速铁路基础设施检测监测体系相关研究提供整体规划和指导借鉴。     

轨道不平顺半峰值和标准差的相关性分析

铁路提速要求线路具有良好的平顺性和均匀性,轨道不平顺最大值用于紧急补修评价指标,区段的标准差用于大型养路机作业的评价指标。在现代运输条件下,要求轨道管理同时兼顾峰值和标准差。利用轨检车动态检测数据,运用统计分析方法,分析检测结果的半峰值和标准差的关系,结果表明半峰值和3倍标准差的相关性很高。     

新建高速铁路有砟轨道线路平顺性控制技术

基于高速铁路有砟轨道设备的记忆性及维修天窗资源的有限性,在施工建设阶段开展高速铁路有砟轨道平顺性控制,提高线路开通运营品质具有重要的意义。通过对比分析两条有砟轨道开通后平顺性自然衰减规律,发现有砟道床稳定性是线路开通后维持轨道平顺性的核心要素,而捣固作业后的稳定作业是提高道床密实度和稳定性的主要手段。为此以杭黄铁路有砟轨道建设为载体,提出"先轨距调整、后大机整道、再扣件调整"的精调流程,"少捣多稳、低速重稳"的大机作业模式。实践证明,采用上述做法,杭黄铁路拉通试验中正线轨道几何尺寸均值指标TQI为2.5 mm,峰值指标偏差扣分为0,成效显著。     

考虑波长因素的提速线路捣固作业质量评价方法研究

捣固作业质量直接关系到线路轨道服役状态,多维度研究捣固作业后轨道几何形位的变化规律是有效提升线路捣固作业效率的关键。以某160 km/h提速干线改造工程为例,提出考虑波长因素的捣固方案,针对捣固作业后的轨道几何形位的变化,分析轨道静态不平顺数据及动态不平顺数据,研究70 m弦矢高、轨道质量指数、功率谱密度、小波变换、小波能量谱等时频分布特征,确定捣固作业前后轨道不平顺波长及幅值的变化规律。研究结果表明:考虑波长因素的捣固作业方法可以有效地改善线路的长波不平顺状态,高低不平顺的改善效果优于轨向不平顺;曲线区段改善率大于直线区段且曲线轨道质量改善率随圆曲线半径的增大而降低;线路线形得到基本控制后不能通过盲目地增加捣固作业次数来达到改善轨道质量的目的。     

基于灰色系统辨识的轨道质量生命周期预测方法研究

将本文作者提出的灰色非线性模型(该内容发表于《铁道学报》2010年第2期)视为由一系列趋势项发展系数和随机项系数控制的时程函数,并将其系数作为系统分析中的辨识参数,表征系统随时间发展特征属性。在已知大机捣固作业效率或初始质量条件下,认为不同维修周期内轨道质量系统发展存在"相关性",将已知维修周期内TQI时间序列挖掘出的辨识参数作为预测维修周期内TQI发展的特征参数,建立轨道质量生命周期预测模型。实例证明:所提出预测模型可较为合理地预测各维修周期内轨道质量发展,为研究轨道质量生命周期提供思路。