用于车辆-轨道系统参数优化的分层设计与权重组合方法

基于系统动力学基本原理:系统的行为模式与特性主要取决于其内部结构,而内部结构间的动力作用亦互为反馈。突破传统的依据系统单一参数与动力指标关联规律进行参数设计的思路,提出了一种用于车辆-轨道耦合系统参数优化的分层设计与权重组合方法。方法以轮轨界面的低动力相互作用优化为基础,采用分层设计思路,将车轨系统参数分为两两一组,进行不同参数匹配下的系统动力行为考察;另外,采用权重系数方法定量分析不同设计层中的系统参数对优化目标的影响程度。算例表明,提出的分层设计与权重组合方法简洁、有效,为车辆-轨道耦合系统参数匹配设计提供了新的技术思路。     

我国干线铁路通用轨道谱的研究

在对比和分析欧美铁路的轨道谱拟合公式及我国专家学者研究成果的基础上,结合对我国主要干线铁路大量轨道不平顺检测数据的分析和计算,研究并给出能较好表征我国干线铁路轨道不平顺特征的通用轨道谱拟合公式以及通用轨道谱的表达方式。由于我国干线铁路的建设标准差异比较大,采用平均轨道谱表达方式不能很好地表征我国干线铁路的轨道质量状况,而采用分级形式的轨道谱则能够更好地表征我国众多干线铁路的轨道不平顺特征;根据我国干线铁路的行车速度,建议将我国干线铁路轨道谱划分为3个等级,即200km.h-1等级提速线路轨道谱、160 km.h-1等级提速线路轨道谱和120 km.h-1及以下普通线路轨道谱。     

我国干线铁路轨道平顺性评判方法的研究

基于近年大量轨道不平顺检测数据得出铁路线路的轨道不平顺功率谱密度（PSD）,从定性和定量2个方面对轨道不平顺性的评判方法进行研究。基于按我国干线铁路运行速度等级建立通用PSD的思路,研究并提出我国200,160 km·h^-1等级提速线路和120 km·h^-1普通线路的轨道平顺性的定性评判方法,将计算得到的线路PSD的上下包络谱定义为上下限界谱,所需评价线路的PSD谱线越靠近下限界谱,则该轨道的平顺性越好,反之,则越差。由于不同线路及不同区段的轨道质量参差不齐,PSD谱线的分布范围非常大,基于轨道谱分级管理的方法,研究并给出定量评判我国干线铁路轨道平顺性的方法,通过分析计算干线铁路5级PSD谱线,将干线铁路PSD谱图从下向上依次划分为A—F共6个区域,并对应定义为优秀、良好、较好、一般、较差和极差PSD谱线区的等级。     

基于离散元法的列车运行速度对有砟道床工作性能影响的研究

不同的列车运行速度会使轨道结构产生不同的响应,列车运行速度越快,产生的振动和空气动力响应越大,会加剧道砟颗粒的磨耗、粉化,甚至道砟飞溅,进一步影响道床的稳定性和列车运行的安全性.为了更好地了解列车运行速度对道床工作性能的影响,采用离散元法对道床进行模拟,通过道床纵横向阻力试验数据验证模型的可靠性,并在此基础上分析和研究动力荷载作用下道砟位移、颗粒振动加速度随列车速度、道床深度、道床不同横向位置的变化趋势,从微细观层面了解道砟颗粒在不同工况下的工作性能.研究结果表明:道砟加速度和道砟颗粒位移在不同轴重和行车速度下的变化趋势相同,均是在轨下位置的道砟加速度最大、道床砟肩的位移值最大;在动荷载作用下,道砟颗粒均有向外运动的趋势,轨枕附近的道砟位移扰动较大,外围道砟在墙体约束作用下位移较小.     

改进弹性支承块式无砟轨道力学性能研究

受列车振动与温差、风雨洗刷作用,弹性支承块式无砟轨道出现橡胶套靴老化离缝、轨枕破损及翻浆冒泥等病害。为加强结构界面黏结整体稳定性并降低破损劣化,提出采用“双层非线性减振扣件+预制短轨枕”进行弹性短轨枕结构原位换铺的道床改造方案,将道床减振改造为扣件减振并简述了轨道结构整治施工工艺。在此基础上,进行换铺前后轨道结构振动力学性能研究与受力特性分析,结合运营实际总结了整治效果。研究结果表明：采用预制短轨枕方案进行原位换铺的施工工艺为拆除破损弹性短轨枕、道床坑凿毛、安装新预制短轨枕及减振扣件、钻孔植筋、除尘灌浆等序列工序,可保证铺设精度,加快施工进度;采用具有枕下橡胶垫层的弹性短轨枕轨道结构其减振性能更为优良,但枕下弹性橡胶垫层易老化失效,应重点维护橡胶套靴与道床坑结合面黏结密封性,避免短轨枕-橡胶套靴-混凝土道床之间剥离而造成结构松动;改造后采用双层非线性减振扣件的轨道各结构垂向位移均有所减小,轨道结构线路形位更为优良,但道床板结构的垂向加速度增幅86.9%;改造后的轨道结构采用扣件减振整治方案可实施性强,轨道主要结构形位保持能力强,可有效解决弹性短轨枕轨道的相关病害问题。     

车辆-轨道系统激振源随机分析

简述轨道不平顺的时-空随机特性和时-空随机样本的概率计算及反演方法 ,基于弹性系统动力学总势能不变值原理、形成矩阵的"对号入座"法则以及车辆-轨道耦合动力学理论,建立适合不同激振源的车辆-轨道系统动力计算模型。通过车辆-轨道系统激振源随机分析,论证系统激振源与系统随机响应之间的概率转换关系;采用激振源时-空随机分析方法,可以获取系统在不同概率水平下的振动响应;将构架蛇形波作为车轨系统横向激振源计算系统响应极值具有一定的可行性。     

黄土地区大跨度公路隧道施工技术

以黄陵至延安高速公路山神庙隧道(全长2468m,最大开挖跨度15.76m)为例,介绍了软弱地质围岩、大跨度黄土隧道的进洞方案,以及隧道正洞及应急停车带扩大段的施工技术。     

基于重载货车动力响应的轨道状态检测装置技术研究

基于重载货车-有砟轨道耦合动力仿真模型,研究轨道常见的焊缝凹陷、钢轨波磨和三角坑病害特征,分析重载货车不同部件在病害作用下的敏感程度及响应幅值。结果表明:不同车速的空载和重载状态下,货车的车体、侧架、轴箱垂向加速度均随病害幅值增大而增大;不同车速下的货车侧架垂向位移受焊缝凹陷深度和磨耗深度的影响不大,但对三角坑幅值的影响较敏感。根据分析结果提出了国内测试货车的测试内容及安装技术方案,以C80货车为测试载体,加装长期自动检测的车辆状态感应模块、组合导航模块、自发电模块,实现基于C80货车动力响应的轨道状态检测。     

无碴轨道谱的初步分析

无碴轨道在我国将获得广泛的应用,其轨道谱的研究还没有引起重视。基于最大熵谱分析方法,计算了秦沈客运专线上沙河、狗河和双河特大桥之无碴轨道的不平顺检测数据,获得了初步的无碴轨道的轨道谱,并建立了相应的反演模型,采用非线性最小二乘优化算法获得了模型参数。分析结果认为,长枕埋入式无碴轨道的平顺性好于板式无碴轨道,无碴轨道的平顺性远远好于有碴轨道。