铁路基础设施风险辨识方法的发展和瓶颈分析

中国铁路基础设施体量巨大,工程结构安全隐患多、使用寿命短、病害频发问题严重,现有风险辨识的方法无法满足工程实际需要。本文分析国内外铁路行业风险管理现状,梳理预先危险性分析法、故障类型及影响分析法、危险与可操作性研究法等风险辨识方法及其适用性,归纳总结铁路基础设施风险辨识方法存在的瓶颈,分析得出国内外基础设施标准不同、铁路基础设施风险辨识任务的复杂性和历史建造数据不清是风险辨识和控制的重要障碍的结论。

基于AHP耦合Sigmoid函数的重载铁路黄土边坡风险分析

重载铁路具有大轴重、高密度、大运量的运输特点,黄土边坡路基段一直是重载铁路运营的高风险区段,现有风险评价方法尚无法满足其风险量化分析的需求。利用层次分析法AHP耦合Sigmoid函数的方法,围绕事故发生概率和损失两个方面对重载铁路黄土边坡工程展开风险定量评价。首先以边坡滑塌事故调研和稳定性控制理论为基础,明确黄土边坡的失稳影响因素,建立重载铁路黄土边坡稳定性评价模型和边坡失稳危害性评价模型;然后应用层次分析法建立黄土边坡稳定性评价模型指标权重,并提出各级影响因素的指标赋值方法;而后引入基于朴素贝叶斯理论的Sigmoid函数,构建边坡稳定服役概率、风险判断矩阵和黄土边坡的风险等级确定方法;最后以朔黄铁路某站高陡黄土边坡为工程背景,应用所得理论方法对其进行风险定量分析,计算得出该边坡失稳概率为0.64,造成经济损失约8611万元,隶属于高风险等级,并针对坡体几何特征、渗透能力、基岩特性等低分指标提出了具体的安全性提升措施建议。

机械清筛对重载铁路常见跨度简支T梁运营性能影响研究

以某重载铁路常见跨度桥梁大机捣固清筛施工为背景,基于理论分析和现场试验检测相结合的方法,在清筛前后进行试验检测,开展机械清筛对重载铁路简支T梁运营性能影响规律研究。结果表明:采用机械清筛后,道床板结、脏污情况明显改善且整体稳定性得到一定程度提升,桥跨结构横向振幅、竖向振幅、横向加速度、竖向加速度以及墩顶横向振幅等运营性能指标明显改善,而桥跨结构跨中动挠度、动应变和相应动力系数的变化则不明显。

基于轨道不平顺的无缝线路稳定性统计分析

为弥补现有无缝线路稳定性设计未区分轨道平顺性等级的不足,基于轨道不平顺数值模拟方法和无缝线路稳定性有限元分析方法,提出考虑轨道不平顺和道床横向阻力随机性的无缝线路稳定性概率统计分析方法。针对不同半径的铁路线路,研究轨道不平顺、道床横向阻力大小及位置分布随机性对钢轨允许温升分布规律的影响,并与现有无缝线路稳定性分析方法计算结果进行对比。研究结果表明:当道床横向阻力服从正态分布时,单独考虑道床横向阻力大小随机性时,钢轨允许温升近似服从极值I型分布;单独考虑轨道不平顺随机性、同时考虑道床横向阻力大小及位置分布随机性或综合考虑上述3个因素随机性时,钢轨允许温升均服从正态分布;以不少于95%保证率定义的钢轨允许温升标准值及均值随着线路平顺性的改善而增加;不同曲线半径条件下,现有“等波长-有限元”确定的钢轨允许温升与美国五级谱对应钢轨允许温升标准值相近,与其他轨道谱对应结果则存在较大差异;在综合考虑轨道不平顺、道床横向阻力大小及位置分布三因素随机性条件下,建立表征钢轨允许温升分布的均值、标准差及标准值与曲线半径间的显式映射关系,使无缝线路稳定性分析中考虑线路平顺性等级成为了可能。研究结果为进一步优化铁路无缝线路极限状态法设计提供了参考。

插入道岔施工对运营高速道岔锁定轨温变化影响试验

为研究插入道岔施工(Turnout Inserting Construction,TIC)对既有高速道岔锁定轨温(StressFree Rail Temperature of Existing high-speed Turnout,SFRTET)的影响,提出基于双向应变法的锁定轨温变化测试方案,推导不同因素影响下的锁定轨温变化测量原理,确定监测数据的处理方法,并开展道岔锁定轨温变化现场试验研究.研究结果表明:基于锁定轨温变化监测方法确定的传感器安装时轨温与实测数据差异仅1.4%,验证了测试方案的合理性和数据处理方法的正确性;高速道岔的锁定轨温会受插入道岔各工序施工的影响,其在轨道结构拆除、轨道结构施工、道岔形位精调和工电联调3个工序中表现出显著的动态变化特征,即锁定轨温经历多次循环变化才达到稳定状态;既有高速道岔锁定轨温受侧股钢轨重新焊接施工影响最为显著,尤其是靠近焊接位置的侧股钢轨,其锁定轨温变化达12.87℃,建议侧股钢轨重新焊接工序尽可能选择在轨温接近既有道岔原锁定轨温时开展.

基于调整护轨轨向不平顺的无缝线路稳定性提高方法

为使护轨充分发挥作用,采用有限元方法建立无缝线路稳定性分析模型,研究了护轨初始弯曲方向对无缝线路稳定性的影响;基于轨道不平顺和护轨与基本轨头部之间净距限值要求,提出了一种通过调整护轨轨向不平顺来提高无缝线路稳定性的方法,并进行了仿真验证。结果表明:当护轨初始弯曲方向与基本轨相反时,可提高无缝线路的稳定性,且提高程度随曲线半径增大而增加;以轨道不平顺作为钢轨初始弯曲,利用本文方法调整护轨轨向不平顺后,外侧基本轨横向位移大幅降低,钢轨容许温升大幅提高;曲线半径为3000 m时,按护轨无缝化的最不利工况考虑,采用本文方法可使无缝线路钢轨容许温升提高31.9℃。本文方法适用于不同曲线半径条件,对曲线半径较大无缝线路的稳定性提高效果更为显著。

中国桥墩抢修器材现状及思考

桥梁在暴恐、战争、撞击、自然灾害突发下易遭受损坏,且不易修复,桥墩作为梁体的支撑结构,其出现损伤将会导致整座桥梁的通行中断,因此,开展紧急状态下的桥墩快速抢通与修复研究十分必要。首先归纳中国铁路与公路桥墩抢修器材发展现状,结合当前及未来发展需求分析其存在的不足,不足之处主要体现在使用种类单一、应用范围局限、拼架技术匮乏、结构形式单调、不具备“临-永”转换功能等方面,在此基础上提出解决思路及方法,可为提升桥墩应急保障能力提供技术支撑。

基于TBM掘进参数的围岩实时识别方法研究

随着我国经济与科学技术的发展以及大规模多数量基建工程建设爆发期的到来,TBM凭借其高效、优质、安全、环保、自动化程度高的特点被越来越广泛地应用。但是由于地下地质情况难以进行精确地描述以及前期地质勘察资料准确性不足,常常导致TBM设备对围岩条件适应性差、施工速度慢,甚至存在被卡被困和被损坏的风险。本文以某TBM工程为背景,将收集到的掘进数据清洗后建立围岩类别变化与掘进参数之间的相关性关系,采用建立掘进特征参数与围岩级别线性回归预测模型的方法,得到可靠的围岩识别结果,研究成果对TBM安全高效施工、降低TBM施工风险具有一定参考价值。