基于资源约束的地铁运营施工任务调度研究

针对地铁运营施工资源有限、时间严格、任务繁重等特点,本文以地铁运营施工任务调度为研究对象,建立运营施工调度优化模型与算法。模型以任务优先级、施工人员和施工工区限制等为约束条件,以完工时间最小化、施工人员工作负荷均衡化为目标;设计一种联合线性规划与资源交叉(CPLEX-ROC)的混合求解算法;通过对某实际地铁运营线路展开案例研究,验证模型和算法的可行性与先进性。案例研究结果表明:相较于人工调度、遗传算法(GA)、教学优化算法(TLBO)方法,最大完工时间分别降低32.90%、15.11%和10.75%;施工人员工作负荷均衡指标相较GA、TLBO分别优化了15.44%和10.62%。计算结果验证了本模型能够提升地铁运营施工任务整体作业效率,同时实现施工人员工作负荷均衡。

基于二分迭代法的铁路线路纵断面优化算法研究

为提高铁路线路纵断面优化自动化水平,加强变坡点的寻找精度,减少人工调节工作量,基于二分迭代法设计了1种自动化程度和精度更高的纵断面优化算法,该算法采用最大矢距值二分查找方式,精确定位变坡点位置,并对查找过程进行有效的阈值控制。为实现该优化算法开发了1套高程自动优化软件,进一步采用试验数据对比分析验证该算法的实用性,与传统算法相比,提高了自动化程度,且计算结果精度满足精捣作业需求。

城轨交通新型道岔减振扣件的设计开发

随着城市轨道交通的快速发展及社会对环境噪声治理水平的提高,轨道交通线路减振降噪技术已逐步成熟。但对于道岔地段,由于岔区轨道结构的特殊性和复杂性,道岔减振治理效果及运营稳定性一直是各大城市的难点问题。通过对现有道岔减振措施的现状调研分析,分别从岔区行车的安全性、稳定性、易维护、低成本等方面综合考虑,设计开发了一种新型道岔减振扣件。新型道岔减振扣件经在线应用验证,安全性能满足线路行车要求,较普通道岔扣件可提高5 dB以上的减振效果,具有巨大的市场推广价值。

英国国家轨道线路黏着探讨

由于英国国家铁路线路老旧,轨道黏着系数相对欧洲大陆低。从影响黏着的因素包括落叶、雨/湿气/冰雪、锈蚀、油性物质、固体颗粒等多个方面详细分析了造成英国轨道线路低黏着的原因及改进黏着、缓解低黏着的措施。对于新造车辆的设计,虽然标准GMRT2045及UIC 544-1规定了车辆所需的轮轨黏着系数极限应符合LOC&PAS TSI(机车&客车互操作技术规范)中的规定,即设计时所需的轮轨黏着系数不大于0.15即可,但是考虑到英国NR实际的线路条件,特别是货车,未安装防滑器,车辆设计时应考虑到NR轨道的实际可利用黏着水平,同时参照标准GMRT2045中对货车最小制动距离的规定,货车设计减速度应尽量控制在7%g左右,以避免制动时车轮抱死擦伤。

基于DEM-MBD联合仿真的车致有砟道床破碎分析

为分析车致有砟道床破碎,建立有砟轨道DEM⁃MBD联合仿真模型,分析列车荷载对道床稳定性的影响及道床内不同位置、不同形状道砟的破碎规律。结果表明:列车荷载作用后,道床横向阻力下降14.82%;枕下深度0.21m内,承轨槽正下方道砟较枕心正下方更易破碎;枕下深度0.12~0.24m内的道砟破碎率最高,为12.5%;砟肩道砟基本未破碎;片状道砟较常规状、针状道砟更易破碎;在运营的有砟轨道线路上,应减少片状道砟含量且重点关注枕下深度0.24m内的道砟破碎情况。

重载铁路小半径曲线地段钢轨波磨弹塑性演化特征分析

针对重载铁路小半径曲线地段钢轨波磨严重的问题,通过建立基于semi-Hertzian轮轨接触算法的小半径曲线地段敞车动力学模型与三维钢轨弹塑性循环加载模型,分析重载塑流型波磨演化过程中波谷、波峰区域塑性行为特征,并对比和分析外轨超高、曲线半径等线路要素对波磨发展的影响。研究结果表明:钢轨表面在轮轨循环荷载作用下将迅速达到安定状态,且在安定状态下波磨波谷的塑性累积变形比波峰的塑性累积变形大,波磨轨波峰、波谷的塑性累积特征的差异促进了钢轨波磨病害的进一步发展;在不同的曲线半径条件下,波磨波谷区域塑性累积沿深度方向差异明显,当曲线半径较小时,最大累积塑性应变出现在钢轨表面;当曲线半径较大时,钢轨表面塑性特征不显著,最大塑性累积点出现在轨面下2~3 mm处;较小的曲线半径与线路过超高对钢轨波磨病害的发展具有显著的促进作用,因此,在线路设计过程中,应尽量避免选择小于500 m的曲线半径;而对于既有线而言,线路过超高将促使波磨病害的进一步发展,在运营过程中应保证车辆运营速度。

地铁曲线段参数对钢轨波磨影响分析与打磨周期评估

地铁线路具有曲线半径小、站间距离短等特点,列车运行时的频繁启动与制动会导致轮轨间相互作用进一步被恶化,加剧了钢轨波磨的同时也增加了城市噪声污染和行车风险.为研究波磨的产生规律,针对地铁曲线段钢轨打磨的各类影响因素,将地铁线路划分为多个连续的非均匀网格,结合钢轨线路历史打磨信息,建立基于可靠性理论的钢轨波磨的生存分析模型,量化各异质性因素对波磨的影响程度,并对打磨周期进行评估.结果表明:该模型能够评估不同异质性因素影响下钢轨波磨的打磨周期,对于指导地铁线路的养护维修具有一定现实意义.

基于关联维数的CRTSII型板式无砟轨道层间离缝状态评价

CRTSII型板式无砟轨道为多层结构体系,层间可靠的黏结是保证高速列车运行安全的前提。在温度荷载的循环作用下,轨道板与砂浆层间出现不协调的温度变形,导致层间离缝等病害的产生与扩展。为对层间离缝状态进行有效监测与科学评估,搭建无砟轨道关键参数监测系统,对服役状态下无砟轨道的板温与层间离缝宽度变化进行长期监测。基于非线性系统的混沌理论,对板温与离缝宽度时间序列的混沌性进行识别,并提出应用关联维数的层间离缝状态宏-微观映射关系分析方法。研究结果表明:纵连板式无砟轨道离缝状态与板温密切相关,处于锁定板温附近时,离缝宽度变化时间序列对应的关联维数最大。在微观层面,层间离缝的扩展可分为裂纹萌生、扩展与贯通的循环过程,结合不同阶段关联维数的变化趋势,建议取离缝宽度达到2.0 mm时为维修阈值。在宏观层面,无砟轨道在不同服役阶段即使离缝宽度相同,因层间黏结质量不断劣化,导致隐蔽性离缝深度指标存在较大差异,可结合关联维数的变化对层间离缝实际状态综合评价。研究成果可为无砟轨道维修标准的制定提供参考,科学指导线路养护工作。

基于钢轨支点压力的动车组轮轨垂向力测量方法

在现有运营线路上实时检测车轮踏面擦伤或车轮不圆的铁道车辆运行品质轨旁动态监测系统(Truck Performance Detection System,TPDS)的基础上,基于车辆轨道耦合动力学理论建立刚柔耦合模型,计算得出支点垂向力对各车轮的分配系数,利用钢轨支点处压力传感器的实测数据反算得到车轮的轮轨垂向力,实现了无剪力分区条件下轮轨垂向力的连续检测。选取一高速铁路上TPDS压力传感器测量数据,用本文方法计算轮轨垂向力,并与现有TPDS系统计算方法得到的轮轨垂向力进行比较。结果表明:二者得出的轮轨垂向力具有很好的一致性,相关系数在0.8以上。

沙害地区线路无缝化改造可行性分析

为研究沙害地区线路无缝化改造的可行性,以内蒙古自治区境内的赤大白铁路(赤城—大板—白音华)为例展开研究,对沙害地区线路进行了道床纵向、横向阻力和轨枕支撑刚度现场测试分析。以实测数据作为基本参数,对沙害地区线路进行无缝线路结构和轨道结构强度计算分析。研究结果表明:沙害地区线路道床纵向、横向阻力分别为单轨21.1、16.7kN/m,轨枕支撑刚度为302.4kN/mm,道床因受沙害程度不同其状态参数离散性较大;沙害地区线路曲线半径大于800m时无缝线路及轨道结构强度各项指标均满足规范要求,可进行无缝化改造。建议对赤大白铁路沙害地区线路采取措施进行沙害整治,后期采用Ⅲ型轨枕1667根/km配置对线路进行升级改造。

车轨路地耦合系统CA砂浆层劣化垂向动力传递特性的研究

车辆滚动循环载荷作用下CA砂浆层常发生劣化以致失效,为真实反映CA砂浆层在整体系统中的作用特性,建立车辆-轨道-路基-地基耦合系统,分析当CA砂浆层发生不同程度劣化时轨道子系统各层的垂向动力响应变化情况。仿真与信号分析结果表明,CA砂浆层服役性能的优劣影响轨道子系统的载荷传递性能,且劣化长度过长时会改变轨道板-CA砂浆层耦合层的模态特性,导致其各阶次固有频率前移更易发生共振,砂浆层约束能力的减弱叠加共振影响致使轨道板垂向位移在动态荷载作用下超过《高速铁路工程动态验收技术规范》对轨道结构动力性能评判标准的规定限值,轨道服役性能下降。

城市轨道交通轨道服役性能劣化机理分析及病害智能检测研究

以北京市轨道交通某隧道区间钢轨病害检测为研究对象,采用数值仿真分析、机器学习的方法,对轨道交通服役期间钢轨侧面磨耗病害、表面波磨病害产生机理、磨损过程进行了研究,并建立了智能化的检测分析方法。研究表明,磨耗过程可以明显地划分为Ⅰ阶段、Ⅱ阶段和Ⅲ阶段,最终的磨耗由3个阶段的磨耗量叠加而成;随着钢轨曲线半径的增加,其波磨等级增长速率逐步减小,表明增大轨道的曲线半径可以有效改善波磨的发展,同时不管是何种曲线半径,列车累计的通行数量均对波磨的发展起到决定性作用,并呈现近线性发展的趋势;基于相对向量机法RVM的智能化检测方法,识别钢轨局部塌陷病害BH01的准确率为79.40%、识别钢轨接头塌陷叠加扣件劣化病害BH02的准确率为81.67%、识别钢轨焊接不平顺病害BH03的准确率为94.01%、识别钢轨表面波磨病害BH04的准确率为96.42%、识别钢轨侧向磨耗病害BH05的准确率为95.31%。

横风下流线箱型桥-轨道交通车辆气动干扰风洞实验研究

轨道交通车辆与桥梁间存在显著的气动干扰,但现有研究大多以流线型高铁车辆和钝体外形的简支梁桥为研究对象,且往往重点关注桥梁对车辆气动力大小的影响。以某流线箱型轨道专用桥和钝体外形的轨道交通车辆为背景,首先通过刚性节段模型测力试验,利用开发的车-桥系统气动力同步分离装置对不同风攻角、车桥组合方式下车辆和桥梁各自的气动力进行测试,分析横风下车桥间气动干扰对车辆、主梁和车桥系统所受总体气动力的影响规律;然后结合烟线法获得的车桥系统绕流场显示结果,揭示车桥间气动干扰机理。研究成果可为以后典型车桥组合工况下车、桥气动力经验公式的提出奠定基础,以及深入认识车桥间气动干扰机理提供参考。

风屏障对车桥组合状态下中间车辆气动特性的影响

设置风屏障是提高行车安全的有效措施之一,但防风效果受风屏障参数、周围环境等多种因素影响。基于同步测压方法,结合本征正交分解技术对风压测点进行加密后通过积分获得气动力,以京沪高速铁路典型高架桥和CRH2列车为背景,研究多种风屏障参数对典型车桥组合状态下中间车辆气动力和风压分布的影响。研究结果表明:测压积分可获得与天平测力精度相当的气动力;风屏障对上游列车的防风效果显著,下游列车气动特性则受之影响较小;相对而言,风屏障透风率大小对列车气动特性影响较大,高度影响较小,且二者存在一个最优组合;设置风屏障后,尽管平均气动力会减小,但最大气动力由于特征紊流的影响可能会增大,风屏障参数应通过风洞试验或数值模拟慎重选取。

高速铁路空沟隔振数值分析

研究目的:随着高速铁路在我国大量建设,其诱发的环境振动问题变得日益突出,空沟因其施工方便且隔振效果相对较好而在实际工程中得到较多应用,本文采用数值分析研究空沟的深度、宽度及荷载的频率对隔振效果的影响。研究结论:使用无限元和黏弹性边界模拟半无限空间能取得较好的计算结果,计算结果表明空沟的深度在1.0～4.0 m时对隔振效果影响显著,宽度对隔振效果影响不大,空沟对近场隔振优于远场隔振。幅值一定,高频荷载作用下空沟具有更好的隔振作用,低频荷载作用下较深的沟深才能达到理想的隔振效果。

新形势下地方铁路建设工程试验检测收费标准研究探讨

由于地方铁路建设工程尚无统一的试验检测收费标准,造成当前预算制定和检测费用支付缺乏科学性、合理性和准确性。论文通过分析铁路工程与公路水运工程存在的差异,探讨检测项目、技术标准、施工工艺分析、单价测算等研究内容,提出常规试验检测项目与非常规试验检测项目单价测算方式,为相关部门及研究人员提供参考和支持。

运行车辆风环境参数对其气动特性与临界风速的影响

随着我国高速铁路建设和既有线列车的提速,强风作用下的行车安全问题变得越来越突出。本文首先分析了运行车辆风环境参数,如自然风大小、风向角、列车运行速度等与列车气动力之间的关系,得到了包含这些参数的气动力解析表达式;然后以CRH2列车为例,详细分析单一风环境参数对其他参数及列车气动力的影响;最后在同时考虑多参数的前提下,比较了风环境参数对临界风速的影响。研究成果为深入认识运行列车气动特性和制定提高行车安全的保障措施提供参考与依据。

基于实测数据的环线地铁钢轨波磨特征分析

介绍钢轨波磨现行的主要分类方法和评价标准。以某环线地铁为例,对全线不同线路条件和轨道类型的钢轨波磨进行检测,按照轨道类型、曲线半径、线路型式以及曲线高、低轨来对比分析钢轨波磨的典型特征;使用BS EN ISO 3095标准对钢轨波磨进行量化评价。结果表明,该线路波磨分布最广的为普通扣件轨道,300 m~400 m半径曲线轨道,缓和曲线以及低轨。钢轨波磨出现频次最高的为钢弹簧浮置板轨道,200 m~300 m半径曲线轨道,圆曲线和低轨。各种轨道类型上都存在25 mm~50 mm波长波磨,400 m半径曲线轨道上的波磨波长分布最广,圆曲线和缓和曲线上波磨波长分布特征基本相同。

地屏障在铁路环境振动治理工程中的应用研究

研究目的:京津城际铁路正式运营标志着我国铁路开始全面进入"高速时代"。随着铁路运行速度的提高,铁路沿线环境振动问题日益突显,因此,如何缓解由高速铁路所带来的环境振动影响,提高沿线居民生产生活质量,是目前迫切需要研究的课题。研究结论:本文通过建立车辆—轨道—路基—大地和大地—隔振屏障耦合振动模型,运用ANSYS大型有限元通用软件对5种地屏障,即空沟、夹心墙、刚性墙、排桩和三排蜂窝桩的隔振效果进行了研究。结果表明:三排蜂窝桩减振效果可达15dB左右、空沟为6～8dB左右、夹心墙、刚性墙和三排桩为5dB左右。

重载铁路路基荷载特征和路基动力响应分析

研究目的:近年来,重载铁路因其经济性较好在我国广泛建设,重载铁路路基基床承受重载列车动荷载作用较大,为了更好地分析重载铁路动荷载对路基病害诱发的影响,进一步优化重载铁路路基基床厚度结构设计,本文利用三维有限元对道砟厚度、基床表层厚度、基床表层模量、轴重等因素对重载铁路路基动应力特征和基床范围内动应力的传递分布影响进行仔细的研究。研究结论:通过数值计算和与既有重载铁路实测动应力比较分析得出以下结论:(1)路基中竖向动应力随着轴重、道床厚度、表层厚度和表层模量的变化规律为:路基基床中的竖向动应力随着轴重的增大而增大,随着道床厚度增大而减小,而基床表层模量和基床表层厚度对竖向动应力影响较小;(2)重载铁路30 t轴重相对于普通铁路23 t轴重增加约30%,而增加道床厚度可显著减小其动应力,50 cm较35 cm道床厚度各部位动应力减小约20%;(3)计算得出重载铁路路基动应力的合理数值模型和相关参数,为重载铁路路基基床厚度结构设计提供了合理的计算方法。