基于贝叶斯自优化Bi-LSTM组合网络的高速铁路轨道-桥梁系统震后响应预测方法

中国高速铁路(HSR)规划建设逐渐向地震易发地区延伸,亟需一种及时、准确的灾后地震响应快速预测方法,以实现高速铁路系统运输生命线安全的快速评估。本文提出了一种基于贝叶斯自优化双向长短期记忆(Bi-LSTM)网络的快速预测方法,以经过实验验证的高速铁路轨道-桥梁系统有限元模型地震动响应计算数据为样本,将预测地震响应和有限元计算结果进行比较,验证所提方法的精度和鲁棒性,表明该方法在预测高速铁路桥梁结构的非线性地震反应方面是有效的,且高速铁路轨道-桥梁系统的不同预测位置对预测精度的影响不明显;此外,为了降低神经网络训练数据量需求,提出了一种基于离散小波分解的分层聚类算法,结果表明,基于小波分解的分层聚类方法在保证预测精度的同时,有效地减少了训练地震集的输入数量。

基于图像特征的高速铁路轨道焊缝缺陷检测

针对传统焊缝缺陷检测方法误差大、速度慢和主观性强等问题,提出基于图像特征的高速铁路轨道焊缝缺陷检测技术。采集高速铁路轨道焊缝缺陷图像,通过图像降噪、图像增强环节预处理焊缝缺陷图像,提取焊缝缺陷图像的几何特征与纹理特征,基于特征驱动构建焊缝缺陷检测模型。文章所提方法应用于实际钢轨打磨工程后的试验结果表明,此方法平均检测精度较高、性能较好。

基于高速铁路轨道维修养护的分析

在我国经济高速发展的今天,高速铁路建设成为人们关注的重点。因此,为了使高速铁路在运行过程中更稳定、更安全、更舒适,就必须做好轨道维修养护工作。在我国高速铁路轨道维修养护工作中,需要针对轨道维修养护的问题,结合实际情况采取相应的对策。本篇文章主要对我国高速铁路轨道维修养护工作中存在的问题进行分析,并结合实际情况提出一些改进措施,希望能够提高高速铁路轨道的维修养护质量,保证高速铁路的正常运行。

多动力作用下高速铁路轨道-桥梁结构体系动力学及关键技术研究

针对多动力(列车、地震、侧风)作用下高速列车-轨道-桥梁系统动力学理论与关键技术存在的诸多技术疑难,持续开展了高速铁路轨道-桥梁结构体系模型试验、现场测试、理论分析与数值仿真,提出基于概率密度演化理论的多动力作用下轨道-桥梁系统随机振动分析方法和基于可靠度理论的桥上行车安全评定方法,研发了高速铁路轨道-桥梁系统试验平台和成套试验技术,提出高速铁路轨道-桥梁系统抗震设防和防风设计理念和评估方法,并研发了抗震防风及减灾技术,研究成果已在高速铁路轨道-桥梁结构体系设计与运营维护中推广应用。

250km/h高速铁路轨道不平顺的安全管理

利用根据车辆 轨道耦合动力学思想所建立车辆 轨道垂横耦合模型 ,在充分考虑多种波长并存的情况下 ,仿真计算了 2 5 0km/h高速铁路各种轨道不平顺的管理目标值。计算结果与日本和德国高速铁路轨道不平顺的经验管理目标值基本一致。

高速铁路轨道平顺性测量与精度分析

基于高速铁路轨道平顺性验收标准和方法,对与轨道平顺性有关的测量误差进行了理论分析和精度估算。理论分析指出CPⅢ点间的相对精度、全站仪自由设站误差及极坐标测量误差是影响轨道平顺性的主要因素。精度估算表明:采用标称精度不低于1″、1 mm+2×10-6×D(D为测距边长,km)的全站仪,能够完全满足中线偏差、高程偏差和300 m弦长的轨向、高低平顺性检测的精度要求;0.5″级全站仪能够满足30 m弦长的轨向、高低平顺性检测的精度要求,而1″级全站仪无法达到相应的核算精度,建议限制观测距离或重复观测以提高数据的可靠性。

基于周期性结构带隙机理的高速铁路轨道减振降噪研究综述

高速铁路轨道的振动及噪声控制一直是轨道交通领域亟待研究和解决的重要问题。由于铁路轨道结构本身具有明显的周期特性,国内外学者基于周期性结构带隙机理开展了许多关于高速铁路轨道结构中弹性波传播特性的研究,同时,将带隙机理应用于轨道减振、隔振装置和线路声屏障等减振降噪设施也是当前研究的重点。介绍周期性结构带隙控制的基本原理,归纳总结近年来基于带隙机理的高速铁路轨道振动理论分析模型的研究现状,以及铁路轨道减振、隔振装置和声屏障等减振降噪设施的研究现状。最后,针对当前研究分析中存在的一些不足,提出了进一步的研究思路和方向。

基于MATLAB的高速铁路轨道无损探伤技术

针对超声波检测技术、电磁检测技术以及光学图像检测技术等传统的铁路轨道表面检测技术的不足,提出一种新型的无损探伤技术。该技术以数字白光散斑干涉术为基础,综合数字激光散斑干涉术与数字相关测量技术的优势之处,创新采用一种便捷可行的条纹基准线提取技术。在阐述该探伤技术的系统理论的同时,通过测量若干微位移数值的变形仿真实验,经MATLAB计算机软件处理散斑数字图形并显示最终数值结果。

基于高速铁路轨道维修养护的分析

随着我国经济的快速发展,我国铁路进入高速发展的时代,而高速铁路的不断建设和发展,使高速铁路的运行速度越来越快,这对高速铁路的运行安全提出了更高的要求。通过加强高速铁路轨道的维修和养护,为高速铁路轨道安全运行提供了重要保障。所以要对高速铁路轨道建立综合的信息网络,并制定相应的维修养护措施,以此来适应不断发展的高速铁路轨道对维修及养护的要求。

高速铁路轨道设备病害的原因分析与整治对策

随着高速铁路技术的不断发展。高速列车安全性、舒适性的要求不断提高，轨道设备质量标准也随之提高。本文对常见的几种高速铁路轨道设备病害的原因进行了分析，并提出了整治对策，供养护维修借鉴。

高速铁路轨道振动分析及减振策略

随着高速铁路技术的不断创新与发展,安全性和舒适性受到更为广泛的重视,高速铁路振动问题也成为广大学者研究的重要方向。文章主要阐述了高速铁路轨道振动的评价标准,分析了振动产生的原因及其影响,并提出了高速铁路减振的有效策略。

中国铁道科学研究院《高速铁路轨道技术国家重点实验室》、《动车组和机车牵引与控制国家重点实验室》获得科技部授牌

2011年11月25日科技部在北京召开企业国家重点实验室工作交流会,全国政协副主席、科技部部长万钢出席会议并作了重要讲话。为贯彻《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》精神,国务院要求科技部牵头并依托转制院所和大企业开展国家重点实验室建设。从年启动试点至今,全国已在涉及材料、矿产、能源、医药、信息、制造。

不同频谱特性地震动对高速铁路桥梁-轨道震后残余变形影响分析

以一座典型高速铁路五跨简支梁桥为例,建立了精细化高速铁路桥梁-轨道系统有限元模型。针对不同类型频谱特性选取了近场脉冲型、近场无脉冲型、远场长周期型和普通型地震动。输入不同频谱特性的地震动,对结构进行非线性时程响应分析,探究不同频谱特性地震动对轨道残余变形的影响规律及变形特点。结果表明:不同类型地震动对轨道残余变形的影响程度不同,轨道结构对近场脉冲型地震动的作用最为敏感;不同类型地震动作用下,轨道横向残余变形规律相似,均表现为全桥中间部分变形最大;每跨桥梁跨中竖向残余变形远大于桥墩(桥台)位置竖向残余变形;梁缝位置为轨道薄弱部分,轨距残余变形在每跨桥梁梁体连接处有明显尖刺状的突变。当PGA>0.2 g时,不同类型地震动作用下的轨道变形均随着PGA的增大而增大;当PGA=0.38 g时,桥梁已经进入塑性状态,地震动类型对于轨道残余变形的影响程度降低。

基于深度学习的高速铁路简支梁桥震致损伤预测

基于卷积神经网络,提出了一种快速预测高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统震致损伤的方法。为得到更多地震动信息,通过连续小波变换,将一维地震动数据输入变换成三维图像输入。通过对比损伤样本库中的结果,验证了提出方法的可靠性,分析了卷积神经网络的不同超参数对预测结果和训练时长的影响,得到了贝叶斯优化后的卷积神经网络超参数组合,对比了不同抗震分析方法得到高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统震致损伤所需时间。利用优化后的卷积神经网络预测了高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统中不同关键构件的震致损伤。研究表明:初始学习率是影响网络预测准确度的最主要因素,学习率下降系数、最小批次及训练轮数会对网络预测结果造成一定影响。而训练卷积神经网络所需时长主要由训练轮数及最小批次决定。提出的方法对高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统中不同构件的震致损伤均具有较高预测准确度,网络结构具有较高的适用性,优化后的卷积神经网络训练耗时更短且对高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统震致损伤预测更准确。研究成果可为震后高速铁路系统震致损伤的快速修复提供参考。

刚度退化对高速铁路无砟轨道-桥梁结构体系受力性能的试验研究

考虑材料在循环荷载作用后导致的弹性模量下降引起的结构体系刚度的退化,建立了高速铁路无砟轨道-连续箱梁多层空间多尺度有限元模型,分析了荷载循环作用后仍在服役期内的结构在温度梯度和列车荷载作用下,结构体系受力性能的变化。分析结果表明:纵向位移、相对位移和系统各层受力在列车静载作用下不断增大;列车静荷载作用下,系统各层的纵向位移、相对位移和应力则不断增加;温度梯度作用下,系统各层纵向位移、相对位移和纵向应力均随结构刚度的退化不断减小;各层竖向位移均随结构刚度退化而增大,竖向应力则随刚度退化而不断减小;动力特性分析中,结构各层的竖向加速度、相对位移随刚度退化有增大趋势,各层竖向应力则呈减小趋势。结构刚度退化的前期,各层反应变化迅速,后期变化较平缓,结构各层的反应变化速率同时期几乎保持一致。

基于视觉注意力模型的高速铁路轨道病害检测

提出了基于视觉注意力模型的高速铁路轨道病害检测方法.采用基于稀疏采样和核密度估计的视觉注意力模型,得到高速铁路车载视频的显著图,进而提取视频中包含病害的区域;为了解决病害图像分类中的小样本问题,结合已标记样本和未标记样本,提出了基于生成模型的半监督分类方法,并用于高速铁路轨道病害识别分类.对3种典型的轨道病害进行了检查与识别实验,实验结果表明,该方法具有很高的检测率和识别率.

高速铁路轨道用钢中铝含量控制研究

通过计算的方法研究了高速铁路轨道用钢中铝含量的控制措施,计算结果表明:在LF精炼工况下,重轨钢中的硅元素可以将渣中的Al2O3还原到钢中,从而引起钢中铝含量的增加。因此,通过控制炉渣低碱度、低Al2O3及把钢中硅含量控制在下限,可以将钢中铝含量控制在较低水平。

氮含量对U75V高速铁路轨道用钢性能的影响

研究了包头钢铁集团公司生产的U75V高速铁路轨道用钢钒与氮含量的比值,氮含量与钢轨断裂韧性之间的关系。结果表明:随着钢中氮含量的增加,钢轨的断裂韧性呈上升趋势。将U75V高速铁路轨道用钢的氮质量分数上限由65×10-6提高到80×10-6后,经3个月的工业试验表明:钢中氮含量提高后,钢轨的常规力学性能基本上没有变化,给企业带来了显著的经济效益。

高速铁路无碴轨道用CA砂浆孔结构优化技术研究

将宏观性能测试试验和微观结构测试手段相结合,研究了沥青乳液、发气剂、减水剂及消泡剂对CA砂浆性能及微观孔结构的影响,探讨了各组分对CA砂浆性能的影响机理。同时对该复杂砂浆体系的微观孔结构形成机理进行了分析。

无碴轨道高速铁路精密测量数据处理

提出一种适合无碴轨道高速铁路精密工程测量的数据处理方法:先采用拟稳平差选择兼容的起算点,然后应用间接平差模型平差;在平差过程中,用Baarda粗差探测的方法逐个剔除粗差,再用Helmert方差分量估计方法合理地确定边、角的权比。计算结果表明:该方法能有效地提高控制网平差精度和可靠性。