高速铁路桥上无缝线路附加力的研究

通过建立线路与桥梁共同作用力学模型，计算分析桥上无缝线路附加力，给出高速铁路桥上钢轨容许附加应力值。提出桥梁下部结构刚度应有合理下限，或应采取其它措施以使钢轨附加应力满足要求，并指出墩台顶承受的纵向力大于现行的规范取值。

利用科学技术装备保障铁路行车安全

通过分析近十年来铁路行车安全现状和已取得的成绩， 指出利用科学技术装备是铁路运输生产长治久安的根本大计。我国铁路行车安全保障体系包括二个闭环， 一个是移动设备自身监测诊断和处理， 移动设备对固定设备的检测， 固定设备对移动设备的监测以及固定设备在线自动检测而组成的集监测、控制为一体的高度信息化的安全监测网络； 另一个是人—机—环境的以机控为主， 人控优先的管理、决策和操纵系统。

既有线提速综合检测技术研究与应用

通过对国外高速综合检测技术分析,为保障既有线提速200～250km/h列车运行安全,确保提速线路基础设施良好,研制了轨道几何状态检测、弓网检测、动力学检测、信号检测、ATP监测、无线场强检测、动应力测试和环境监视系统,自主集成200km/h过渡综合检测列车,并对京沪线等既有提速干线进行每十天一周期的动态实时检测和分析,提出尽快完善高速轨道动态检测评价标准及方法、深化接触网检测评判标准研究、尽快完善信号动态检测标准、形成我国铁路高速铁路动态检测标准体系等建议。

秦沈客运专线常用跨度桥梁的动力分析

铁路列车通过桥梁时将引起桥梁结构的振动 ,而桥梁的振动又反过来影响列车的运行 ,其中线路的轨道不平顺对列车和桥梁的振动起很大作用 ,这种相互作用、相互影响的问题就是列车 -线路 -桥梁耦合振动问题。随着列车速度的提高 ,桥梁的动力特性和列车运行安全性与舒适性在设计桥梁时必须加以充分考虑。本文利用 16 0km/ h、2 0 0 km/ h、30 0 km/ h三种等级的列车参数以及对应的轨道不平顺波 ,综合考虑列车 -线路 -桥梁的共同作用。全面分析秦沈客运专线设计过程中的 6 2种不同设计方案的桥梁 ,评价以上桥梁动力特性及列车走行性 ,为客运专线桥梁设计提供技术依据 ,其中有 2

轨道质量指数及其在高铁动态验收中的应用

研究目的:我国高速铁路在开通运营前,均需进行包括动态验收在内的竣工验收,轨道几何状态是动态验收的关键内容。轨道质量指数是用统计特征值来评价轨道区段的平均质量,是评价轨道几何状态的重要指标。本文分析总结国内外轨道几何质量评价方法和标准,分析我国历年来开通的高速铁路轨道质量指数,并评判高速铁路轨道几何质量。研究结论:(1)我国已开通的高速铁路,其动态检测时的TQI值均满足相关验收标准要求;(2)随着我国铁路建设与运维部门对高速铁路精调精整技术、能力的提高和经验的不断丰富,验收时的轨道几何质量不断提高,后开通高速铁路的轨道几何质量普遍优于前期开通的同等级线路;(3)对高速铁路而言,建议补充完善与幅值评价对应波长的轨道质量指数验收标准;(4)该研究成果对高速铁路轨道状态验收具有指导意义。

沪宁线行车安全综合监控系统

分析了沪宁线采用行车安全监控系统的必要性,提出系统的构成和关键技术装备,以此为试点探索了建立中国铁路行车安全综合监控系统的模式。

沪宁线行车安全综合监控系统的研究

沪宁线行车安全监控系统是监督、处理铁路行车安全问题的综合性解决方案 ,由行车安全监测系统、信息系统、安全管理系统、维修支持系统、事故灾害快速救援支持系统共同组成 ,实现对固定设施、移动装备的实时有效监测 ,并利用信息系统实现资源共享、监督决策 ,以保证沪宁线的行车安全。目前已经安装或正在试验的设备有 :地对车装置包括车辆运行状态地面安全监测装置、铁路货运安全监测门、车站平过道予警装置、道岔状态监测系统、倒岔转换力监测系统 ;车对车装置包括旅客列车走行安全监测诊断报警系统、机车运行监控装置、机车故障监测系统 ;车对地监测子系统包括安全综合检测车、快速钢轨探伤车、轨道检查车、车载轨道动态检测单元、机车信号记录仪、红外轴温探测设备故障检测车等。已经获得了大量有价值的数据 。

CA砂浆脱空对桥上单元板式轨道动力特性的影响研究

砂浆脱空是单元板式无砟轨道主要伤损型式之一。基于轮轨系统动力学基本原理,采用有限元方法,建立列车—轨道—桥梁垂向非线性耦合振动平面模型,运用显式中心差分法,借助动力分析软件LS-DYNA编制求解系统动力响应的计算程序。用武广高铁试验数据对其可靠性进行验证后,应用该模型和程序计算和分析不同脱空情况条件下车辆和轨道结构的动力响应。结果表明:砂浆脱空对轨道结构振动的影响显著,砂浆垂向动压应力和扣件上拔力随着脱空长度的增长明显增大;当脱空长度超过0.8m时,由脱空引起的轨道动态不平顺对轮轨相互作用起主导作用,各种动力响应明显加剧;板缝两侧轨道板端部均脱空对轨道平顺性和砂浆压应力最不利,一块轨道板两端同时脱空对扣件受力最不利。可见砂浆脱空长度不宜超过0.8m。

桥梁墩台不均匀沉降时的车桥垂向系统耦合振动分析

运用自编车—线—桥垂向耦合振动分析程序,分析车辆通过桥梁时列车和桥梁的动力响应,研究桥梁墩台发生不均匀沉降对车、桥垂向系统耦合振动的影响。研究表明:货物列车通过时,在桥梁墩台不均匀沉降单一因素引起轨道不平顺的条件下,车辆和桥梁的动力响应随着列车速度的提高而增大,列车在经过桥梁折角时,轮轨力增大;在普通轨道不平顺和桥梁墩台不均匀沉降引起的附加轨道不平顺叠加的条件下,车辆和桥梁的动力指标中受到影响最大的是车体加速度,其次是轮重减载率,但各项指标均在规范规定的范围内。因此,对于客货共线的桥梁,规范限值可以满足货车运行安全性的要求,并且有一定的预留量。

基于共振解调技术的高速铁路焊接接头状态评判方法

基于广义共振原理,利用共振解调方法将钢轨焊接接头对车辆—轨道系统的低频周期性冲击特征的分析转换为对其高频共振的分析。对轴箱垂向加速度实测数据进行带通滤波,然后利用希尔伯特变换得到轴箱垂向加速度包络,并采用离散时间傅里叶变换对包络进行分析得到细化包络谱。利用细化包络谱第1主频能量与其0～5Hz内的总能量之百分比反映钢轨焊接接头对车辆-轨道系统的周期性冲击特性,并根据该百分比与滤波频率的关系曲线的峰值确定带通滤波截止频率,由此得到带通滤波的频率范围是20～450Hz。结合钢轨焊接接头处轴箱垂向加速度有效值出现大值的位置和钢轨焊接接头周期性间距近似为100m的性质,对钢轨焊接接头进行精确定位。根据300km.h-1速度级高速铁路钢轨焊接接头处轴箱垂向加速度移动有效值的分布规律,确定其阈值为50m.s-2,依此作为评判钢轨焊接接头状态的依据。在此基础上,给出了300km.h-1速度级高速铁路焊接接头状态动态评判方法和实现方式。

成灌城际铁路桥上周期性高低不平顺分析

研究目的:自成灌城际铁路开通运营以来,多次轨道动态检测均发现成灌城际铁路桥上存在周期性高低不平顺。为了动态掌握桥上周期性高低不平顺对动车的安全性和舒适性的影响,本文结合统计方法和动力学仿真技术对桥上周期性不平顺的成因和发展规律进行分析。研究结论:分析结果表明,混凝土的收缩、徐变以及桥梁刚度偏弱是产生桥上周期性高低不平顺的主要原因。此外,桥上的32 m波长周期性不平顺恰好落在160 km/h和200 km/h下列车的敏感波长范围内。相同幅值时,200 km/h时垂向加速度响应最大,160 km/h时减载率响应最大,并且高低不平顺幅值为7 mm时垂向加速度已超过0.15g,即超过了垂向加速度Ⅱ级舒适度指标,应当对桥上轨道不平顺进行整治。

高速铁路轨道不平顺预设试验最大幅值的研究

为建立350 km/h及以上速度级的轨道不平顺动态管理标准,并通过预设轨道不平顺实车试验的方法进行验证和探索。借助车辆—轨道系统动力学仿真技术研究了高速铁路轨道不平顺试验预设的最大安全值。首先利用多体系统动力学理论建立了CRH2的动力学模型,并根据320 km/h以下的试验结果对模型进行验证和完善。详细研究了轨道不平顺和动力学响应的关联关系,分别给出了350 km/h和400 km/h下轨道不平顺试验预设的最大幅值,为完善试验方案、节约试验成本提供理论支撑。

高铁隧道衬砌拱顶空洞对列车荷载响应研究

以某高速铁路某一隧道存在拱顶空洞为工程背景,基于高速列车振动荷载实测数据和列车振动理论,利用ABAQUS有限元软件,建立隧道衬砌拱顶不含空洞与含有不同深度空洞的隧道结构有限元模型,施加相应的约束及边界条件,对隧道结构在列车振动荷载作用下的动力响应行为进行数值仿真分析。研究结果表明,随空洞深度的增加,拱顶含空洞的衬砌结构将会使原有衬砌受力状态发生改变,空洞深度越大,围岩塑性区改变越明显,衬砌整体受力越不利;不含空洞的隧道衬砌关键点与轨道距离越近振动响应越明显,拱顶响应最弱;衬砌拱顶空洞深度对列车振动响应明显,随深度的加大,其响应越剧烈,使衬砌围岩塑性区发生进一步扩展并最终影响到隧道结构的整体稳定性,对列车运营安全造成威胁。研究结果对于进一步探索含缺陷隧道衬砌结构的劣化动力学行为奠定了基础。

高速铁路工务基础设施状态检测与监测系统的研究

为保证工务设备及施工作业的安全,应构建能够及时发现并早期预警线路设备故障及沿线环境影响的高速铁路工务基础设施状态检测与监测系统。该系统可对轨道、钢轨、路基和重点桥隧的状态进行检测与监测,对道口、环境灾害、工务机械车运行和施工作业安全加以监控,并利用数据集成平台对数据集中管理、共享和综合分析,为工务设备安全监测与管理提供信息服务。论述了该系统的内容、功能及可行性。

重载铁路综合检测列车和数据综合分析系统

针对重载铁路维护检测工作的实际情况,以朔黄铁路为例,阐述重载铁路综合检测列车的关键技术及地面数据综合分析技术。朔黄铁路综合检测列车采用先进、科学的检测技术,对线路轨道、道床、路基、牵引供电、通信、信号、周边环境中影响列车运行安全的技术指标和相关信息进行实时检测,并具有时空同步定位、大容量数据传输和数据综合分析功能,对于综合评价基础设施服役状态,科学指导重载铁路基础设施养护维修发挥了重要作用。

轮轨润滑对40 m半穿式钢桁梁横向拍振抑制效果的试验研究

中等跨度单线钢梁在货车提速至 6 0km·h- 1 以上时横向出现拍波振动 ,这是货车提速中钢梁出现的一个普遍性问题 ,是货车转向架在临界速度下横向出现摆振、且摆振频率与钢梁横向有载频率相接近的结果。抑制这种拍波振动的关键在于降低这两种频率段相重合的概率 ,而由于钢梁主板或主桁间距的固定不变 ,普通的横向加固措施抑制这种拍波振动的效果并不显著。本文根据轮轨摩擦与车辆横向振动性能的相关性原理 ,通过实桥 (沪杭线桥 78A、 40m半穿式单线钢桁梁桥 )轮轨润滑前、润滑后货车作用下桥梁横向振动的实测对比分析 ,定性与定量地证明了轮轨润滑对该类桥梁横向拍波振动起明显的抑制作用 ,其作用机理是 :轮轨润滑使得货车转向架临界速度向后延迟 ,消除了润滑前转向架横向在该速度下将要出现的摆振激励 ,也就消除了车 -桥系统在该速度下横向振动起拍的可能。这对货车转向架横向摆振的深入认识、探索铁路桥梁横向减振的新思路。

轮对中高频振动仿真模型

由于常用的轮对刚体模型不能仿真分析轮对的中、高频振动,而轮对三维实体有限元模型在仿真分析轮对的中、高频振动时计算效率低,因此研究并建立梁(车轴)—板(辐板)—梁(轮箍)轮对有限元简化模型和梁(车轴)—刚体(车轮)轮对有限元简化模型;以CRH2型动车组为例,分别采用这2种简化模型计算轮对的固有频率和位移导纳,并与轮对三维实体有限元模型的计算结果进行对比。结果表明:梁—刚体轮对有限元简化模型只能真实反映轮对的扭转变形和1阶弯曲变形,可用于分析振动频率在100 Hz以下的轮对振动;当振动频率在2 000Hz以下时,梁—板—梁轮对有限元简化模型计算的轮对固有频率和轮轨力作用点处的位移导纳均与轮对三维实体有限元模型计算的很相近,因此适宜计算振动频率小于2 000 Hz的轮对振动,基本满足目前钢轨波磨分析的需求。

美国铁路线路安全标准的研究与启示

2013年7月在美国联邦法规中修订了铁路线路安全标准,对包括高速铁路线路在内的各级铁路线路提出新的要求。在阐述美国铁路线路安全标准制定和修订相关规定的基础上,通过分析美国《线路安全标准》相关修订重点,借鉴美国铁路线路法规标准,结合我国铁路线路安全规定现状及存在问题,提出我国铁路线路安全标准制定的有关启示。

QPZ型盆式橡胶支座的试验研究和设计

QPZ型盆式橡胶支座是一种具有独特优点的新型支座。本文通过对三个2000kN的单向活动支座的力学性能试验,测定了盆环的受力状态、竖向压缩变形和盆环径向变形、摩擦系数和水平力对盆环应力的影响,这种支座可以很好地满足桥梁的使用要求,证明了设计理论的正确性。它在公路、铁路和城市桥梁结构中都有广泛的应用前景。

轮轨表面润滑状态对货车行车安全的影响

在研究我国直线段货物列车空车脱轨原因和预防措施中 ,通过大型综合脱轨试验和仿真计算 ,发现降低轮轨间摩擦系数能够明显改善空车的运行状态 ,大大提高其脱轨安全性 。