横向风作用下某CRH6型动车组在不同线路断面结构下运行的气动特性分析

根据三维定常不可压N-S方程和k-ε方程湍流模型,通过CFD流体分析软件对时速180 km的某CRH6型动车组在平地、路堤、桥梁等不同线路断面结构上运行时受到横向风作用时的气动流场进行了数值模拟,计算了不同风速下头车、中间车、尾车的气动力系数,分析了列车气动特性变化规律。研究结果表明:在横向风作用下,列车在路堤上的气动特性明显不同于平地上、桥梁上的气动特性,在路堤上受到的气动升力最大,平地上最小;随着风速增大,在不同线路断面结构下,头车、中间车、尾车的气动特性变化差异较大,其中,头车的气动性能最差;头车、尾车的阻力系数较大,列车头部流线型较差,需要进一步优化设计。

VLL法在输电线路断面自动生成中的应用

结合实际的生产情况,总结了目前在电力生产单位生成输电线路断面的方法,研究并讨论了其中存在的问题,在此基础上提出了利用基于物方的影像匹配的方法(VLL)来自动生成高精度的输电线路断面图,实验结果证明了该方法的有效性和可行性。

基于车体加速度的超大跨度桥上线路纵断面优化方法

合理的线路纵断面是高速列车安全平稳通行的必要条件。超大跨度铁路桥梁成桥线形较设计线形易出现较大偏差,由于线路调整能力有限,桥上线路纵断面难以达到设计高程,故需在成桥线形基础上变更线路纵断面设计。在满足道床厚度要求的前提下,变更后的纵断面线形难以满足线路设计规范要求,严重影响了工程验收及列车达速运营。为此,以实测桥梁线形为基准,充分考虑道床厚度及线路衔接,依据傅里叶级数原理建立线路线形频域特征与车体加速度的关联关系,进而构建纵断面目标优化模型,提出一种适用于超大跨度铁路桥上线路纵断面的优化方法。以某超大跨度悬索桥为例,研究结果表明:该方法可使线路纵断面的最小波长远离车体加速度敏感波长,降低车体振动加速度;优化后的线路纵断面车体加速度响应最大值为0.15 m/s2,优于工程实际中所采用的多坡段纵断面;优化后的线路纵断面具有良好的平顺性及适应性。本方法可直观反映优化后线路纵断面的频域特性,并从波长的角度实现了纵断面优化与高速列车行车性能的关联,可用于指导桥上线路纵断面设计及优化。

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/s^(2),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。

高速铁路线路轨面坡度及竖曲线半径动态测量方法及应用研究

为揭示高速铁路线路纵断面参数变化,以及和轨道不平顺、路基大桥沉降关系,针对国内尚无轨道纵断面参数动态检测装备,提出基于惯组的轨面坡度及竖曲线半径动态测量方法。首先,建立转向架构架及惯性坐标系,并以重力加速度、水平加速度极小相关性为基准对齐两坐标系;其次,基于转向架构架纵向加速度解算轨面坡度,并补偿列车俯仰运动及与轨道平面纵向倾角误差;然后,以坡度测量值为基础解算竖曲线半径;最后,以高速综合检测列车为平台,在国内某新建高速铁路实车试验。结果表明:坡度和竖曲线曲率重复性偏差绝对均值分别为0.07‰、0.71×10^(-3)rad/km,极差分别为0.22‰、0.005 rad/km。

基于PTC法的既有铁路纵断面调整优化方法

以整体优化抬落道量最小为目标进行纵断面重构时,由于纵断面整体优化中各线元数学模型不同,拟合后的线元连接处会存在错位现象,不满足相邻线元首尾相接的平顺性条件。因此,本文提出了利用引入相切条件的方向加速(Powell with Tangent Condition,PTC)法来重构纵断面线形。首先利用方向加速(Powell)法进行各线元拟合优化,然后对竖曲线圆心坐标进行调整,通过调整后的圆心坐标重新计算纵断面竖曲线半径及直圆点和圆直点坐标,使竖曲线与左右两侧相邻直线坡段相切。对比利用PTC法与传统的曲率分段结合最小二乘法重构线形的抬落道量,结果表明,PTC法对线路重构的扰动更小,优化效果更好,在减小抬落道方面有显著优势。通过动力学仿真对比Powell法和PTC法优化线形后的车体动力学指标,结果表明,PTC法重构纵断面所得的线元连接处平顺性显著提高,各车体动力学性能指标明显减小,车辆运行的安全性和舒适性得到明显改善。

利用曲线坐标方程计算线路纵断面标高

针对传统的铁路线路纵断面标高计算需要在竖曲线范围进行近似调整的方法,理论上存在缺陷且精度不高、计算过程繁琐等问题,提出利用曲线坐标方程计算线路纵断面标高的新方法。新方法通过建立独立坐标系,以每两个坡段构成一个竖曲线单元,每个竖曲线建立一个曲线坐标方程式,以相对里程为自变量,计算竖曲线上任意测点的横坐标、纵坐标值,横坐标为线路纵断面里程,纵坐标为标高。通过实例验证,新方法的计算原理和精度均优于传统的近似计算方法。

基于点线一致的既有铁路线路纵断面自动重构方法

既有铁路经过长期运营,纵断面线形不可避免偏离原设计线位,必须定期重构出调整量最小且满足约束的线位,以保证列车安全运行。纵断面线形由一系列直线和竖曲线线元顺次光滑连接而成,重构关键在于准确识别每个测点归属的线元,并顾及约束进行拟合。本文提出测点归属应与重构线元完全相符的“点线一致”思想,据此构建纵断面自动重构方法。根据二阶差商初步完成测点归属识别,分别拟合对应线元,根据线元范围反向调整测点归属,迭代上述过程直至点线一致,并在迭代中处理各类约束。基于该方法研发的软件已在两千多公里既有线纵断面重构中应用,实例表明该方法可准确识别测点归属,自动生成满足约束、抬落道量显著优于既有方法的重构线形。

基于VBA的线路纵断面图的自动绘制

在对线路纵断面图的构成要素进行分析的基础上,利用VBA对AutoCAD的自主定制,编制了自动绘制线路纵断面图的程序,实现了线路纵断面图自动绘制。首先将绘制线路纵断面图有关的数据组织成若干个Excel表,然后建立AutoCAD与Excel之间的通信,最后通过Excel的对象模型实现对Excel数据表的访问。

应用ObjectARX的线路纵断面的自动填充方法

在公路铁路选线CAD软件中,纵断面的分层地质符号填充是必不可少的。在研究AutoCAD图形数据库结构的基础上,基于AutoCAD 2002绘图平台,运用Visual C++编译环境结合ObjectARX库函数,对图案填充对象的创建原理、图案符号库的建立、填充区域边界数据的构造方法等方面进行了研究,实现了线路纵断面的分层封闭区域的自动生成和地质符号的自动填充,提高了设计效率。

高速铁路线路纵断面设计标准及其应用研究

为科学合理地应用设计标准,应对确定标准的依据及原理有一定的认识和理解。线路纵断面设计标准的选择影响着线下基础工程的技术经济指标及线路舒适度水平,应分析平竖曲线重叠时对欠超高的影响。结合工程设计实践经验,分析研究合理的线路平纵断面设计匹配,以确保工程设计的技术经济合理性,并为实现线路空间曲线具有较高舒适水平奠定基础。根据设计速度、与平面曲线匹配情况合理选用竖曲线半径,宜优先考虑平竖曲线间夹直线长度0.4V（V为列车速度）的要求;竖曲线与平曲线间的夹直线长度在满足不小于25 m的条件下宜尽量大些,如果能够提供列车不少于1.5 s的走行距离则有利于保证线路的平稳性;当竖曲线与平曲线重叠设置时,建议设计行车速度300-350 km/h的线路平曲线半径选择不宜小于8 000 m,最大坡度不宜采用20‰足坡;线路平面交点设置时应同时考虑纵断面设计要求,以追求平纵断面匹配综合效果最佳。

从列车纵向运动研究重载线路纵断面连接标准

本文假设列车是由非完全弹性元件连接多个刚体组成的离散质量系统,采用列车纵向非稳态运动动态模型,由电子计算机模拟列车以不同工况通过线路变坡处的纵向运动。着重研究单编5000t重载列车非稳态运动下的纵向力的大小以及机车牵引力、运行工况、列车重量和线路纵断面组合等因素对纵向力的影响规律。据此,提出了保证列车运行不断钩的纵断面连接标准的建议和重载列车安全操纵的一些原则。

线路纵断面化简对列车牵引质量的影响分析

列车牵引计算规程要求计算列车牵引质量时,计算和检算牵引质量的线路纵坡要求不得简化。论文从列车牵引质量计算和检算要求出发,根据线路纵断面的实例,分析了较短限坡下的列车受力问题,给出了列车跨越不同坡段时附加阻力的计算方法。根据这一方法,对比计算了不同方法中列车牵引质量的计算差异,最后给出列车牵引质量计算时有条件化简线路纵断面的建议。

调整线路平纵断面解决隧道中线施工偏差的原则及方法探讨

铁路隧道中线的施工偏差主要为横向偏差和高程偏差。其中横向偏差是最为多发的一种偏差情况,一旦这种偏差超过一定范围,且未及时采取有效措施进行修正,极易造成隧道实际施工中线偏离设计中线,导致内轮廓侵入设计的建筑限界,从而给行车带来极大安全隐患。中线偏差过大时,须炸毁大段衬砌方能满足相关规范要求,造成返工浪费、工期延误,社会影响极大。文章针对铁路隧道中线施工偏差问题,结合工程实例,从线路、隧道及测量等专业的角度,在保证线路和隧道基本使用功能、运营安全以及便于维护的前提下,对隧道中线横向偏差进行阐述,探讨通过调整线路平面、纵断面解决偏差的方法,提出了解决类似问题的基本原则。同时,警示和提醒施工以及管理单位如何避免类似问题的出现。

线路横断面图测量数字化的应用

鉴于传统测量方法的缺点,本文提出了利用全站仪及计算机快速完成线路横断面测量的一种新方法,即线路横断面图测量数字化,介绍了该方法的数据采集和传输、信息加载等工作流程,并给出一个公路建设中线路横断面测量的实例.

基于动态规划的铁路线路纵断面化简算法

针对线路纵断面化简计算结果合理性有待验证的问题,提出基于动态规划(dynamic programming,DP)的铁路线路纵断面化简算法。该算法以优化列车区间追踪间隔为目标,考虑线路纵断面的化简的要求,结合列车区间追踪运行模型模拟列车运行情况,采用多阶段最优决策来求解线路纵断面化简问题。仿真结果表明,该算法能够很好地实现线路纵断面化简,符合《列车牵引计算规程》中线路纵断面化简相关规定,可以减少区间跟踪时间,适合实现铁路纵断面自动化简的实际应用。

地铁线路纵断面区间单向坡设计探析

地铁线路纵断设计经常面临单向坡道问题,是采用单个坡段还是采用多坡段组合设计问题,一直都存在争议。针对单向坡度设计问题,本文根据工程实例,通过多方案比选研究,结合运营模拟检算,提出了单向坡度设计应与列车运营相结合的设计理念,进而分析出地铁线路纵断面单向坡度设计的一些原则,以供地铁线路纵断面设计借鉴和参考。

既有线提速改造线路纵断面主要技术研究

线路纵断面是既有线提速改造的重要因素,是体现提速改造技术水平的核心指标。但线路纵断面改造受铁路等级、提速目标值、既有线路状况、工程投资等综合因素的影响。既有线提速改造工程中,如果既有线纵断面不是限定提速的因素时,应基本维持既有纵断面不动或尽量少动;对于限制坡度和坡度减缓的改造应结合改建工程量、限速点集中情况、投资等综合分析确定超限坡度保留或改建;竖曲线半径及坡段长度是列车舒适度和安全的重要因素,改造中应按较高标准进行配置。

地铁线路纵断面优化系统设计与实现

针对线路纵断面设计复杂、耗时长的特点,提出一种地铁线路纵断面优化系统,在给定平面设计方案的前提下可自动高效设计高质量的线路纵断面。系统允许对线路平面方案与车辆数据进行编辑,通过构建列车运行仿真模型和线路纵断面自动优化模型,设计改进的遗传算法自动求解满足设计规范要求、工程约束的地铁线路纵断面方案,节约全生命周期的建设成本和列车能耗成本。同时,系统允许对自动求解得到的纵断面方案进行手动调整,并自动验算调整后的方案是否满足相关规范。广州地铁2号线案例表明,相较实际纵断面方案,系统优化方案在保持建设成本不变的同时节约列车运行能耗3.2%,有利于降低全生命周期成本。

基于PDA的线路横断面内外业一体化测绘系统的设计

详述基于掌上电脑PDA结合全站仪进行线路横断面内外业一体化测绘系统的设计。介绍全站仪任意置镜横断面数据采集和数据处理的基本原理,对系统的设计思想、总体结构、基本功能进行详细的描述。