高速铁路纵连式无砟轨道锚固体系试验研究

为获得梁体与轨道的合理制约关系,设计了纵连式无砟轨道锚固体系,并进行了现场试验.通过对锚固体系应力、位移和路基表层压力的监测分析,获得了锚固体系在设计荷载作用下的应力、位移变化及路基表层压力的分布规律.试验结果表明:双柱型主端刺锚固体系满足设计要求,为CRTSⅡ型板式无砟轨道结构更好地应用于客运专线提供了重要依据.

中国高铁技术发展中的理论突破和试验突破

中国高速铁路得到了迅猛发展,复兴号高速列车成为国家的靓丽名片。中国高速列车面对广域服役与持续高速运行的挑战,在走行部技术、车体技术、牵引制动与网络技术等方面实现了技术突破,打造了谱系化高速列车精品工程;高速列车耦合大系统动力学理论提出,大系统耦合计算方法的创新和高速列车数字化仿真平台的建设,有力支撑了中国高铁的创新发展;世界上试验速度最高的机车车辆滚动振动试验台和获得Thomas Hawksley金奖的弓网混合模拟试验台等一批高速列车基础研究实验平台的建成,在高速列车动力学性能优化起到不可替代作用;世界上首创的高速列车运营跟踪试验研究,揭示了高速列车长期服役的动力学性能演变规律,为高速列车动力学的再优化和安全评估提供了科学依据。数字化仿真平台、基础研究实验平台和服役性能研究实验平台构建成高速列车动力学性能全寿命周期研究体系,它的实践与应用,保证了中国高速列车高平稳安全运行。

轨道-路基体系一致动力相似设计方法与动力试验

在室内动力试验中,为考虑缩尺模型轨道和路基结构的动力效应以及二者的相互作用,提出了轨道-路基体系一致动力相似设计方法:即在对轨道结构进行动力相似设计的同时,保持轨道-路基模型的加速度相似比为1,再通过轨道和路基遵循相同的长度相似比、控制路基模型剪切波速相似来进行路基结构动力设计.采用该方法进行了缩尺比为1/4的轨道-路基模型结构的相似设计,开展了不同激振频率工况下模型体系的动力试验,测试并分析了路基模型不同位置处的加速度反应等,确定了试验模型体系一阶固有频率.结果表明:加速度在向下传递过程中存在时间尺度上的滞后效应;同一激振频率下,路基不同结构层处加速度频谱分析的特征频率一致.

地震作用下车辆-轨道-桥梁系统振动台台阵试验与列车预警速度阈值研究

针对地震作用下高速铁路桥上行车的安全性问题,设计完成车辆-轨道-桥梁大型振动台台阵缩尺模型试验,制作了1∶10车辆、轨道及桥梁结构的模型,根据缩尺模型相似定理研究了不同地震强度下列车脱轨问题,并利用数值仿真方法建立了CRH380BL高速列车-轨道-桥梁空间耦合动力学模型,通过对比分析试验结果与数值仿真分析结果,验证了数值分析模型的可靠性。在此基础上,以行车安全性及舒适度指标作为评判标准,利用上述仿真分析模型计算得到了不同地震强度等级下各项评价指标所对应的列车运行速度临界值,并探讨了现行规范中的地震预警阈值选取问题。研究结果表明:对于静止状态下的车体模型,在地震动峰值加速度为0.25g的ALS地震波作用下,车体将会发生脱轨。随着输入地震动峰值加速度的增大,舒适度指标最先超出限值,车辆的行车安全性指标次之,脱轨系数和舒适度指标控制的速度阈值逐渐减小,轮重减载率和横向轮轨力控制的速度阈值基本不变,舒适度指标对地震激励最为敏感,脱轨系数次之,轮重减载率和横向轮轨力最不敏感。在输入地震波的峰值加速度≤50gal时,车辆运行速度临界值取决于列车舒适度指标,速度阈值为160km/h;当输入地震波的峰值加速度达到60gal时,速度阈值降为140km/h;当输入地震波的峰值加速度达到80gal时,速度阈值降至140km/h以下,出于安全考虑建议此时采取紧急停车措施。

CRTSⅢ型板式无砟轨道建造一体化管理系统设计与应用

为了提高CRTSⅢ型板式无砟轨道的铺设精度,保证建造质量和效率,提升铁路建设的信息化管理水平,研发了高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道建造一体化管理系统。该系统基于B/S(浏览器/服务器)架构进行开发,针对不同工序的数据管理需求,创建了CRTSⅢ型板式无砟轨道建造过程标准化数据库,构建了无砟轨道建造一体化管理平台,实现了对无砟轨道建造过程的质量、进度、生产要素等的管控,将建造信息的查询、统计分析、归档变得更加便捷。该系统应用互联网技术将传统的建造模式与现代信息技术相融合,为高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道建设提供了信息化支撑和系统保障。目前该系统已经在多条高速铁路线路中得到应用,系统运行稳定、可靠,功能符合现场需求,具有广阔的应用前景。

CRTSⅢ型轨道板自动化检测系统性能评价方法

针对当前CRTSⅢ型轨道板各类板检测方法没有统一检测方法性能评价技术标准这一问题,本文提出了一种CRTSⅢ型轨道板自动化检测系统性能评价方法,主要包括系统检测效率和检测稳定性分析、平面翘曲检测精度分析、垂向和横向检测精度分析、环境温度变化对系统测量精度的影响分析等。工程实例数据表明,该方法可全方位、多角度地对CRTSⅢ型轨道板自动化检测系统进行性能评价,可靠性和实用性较强,对各类高铁轨道板检测方法的科学系统地性能评价具有参考价值。

应用于高速磁浮滑橇系统的常导电磁铁结构设计与优化

采用常导磁悬浮技术来解决传统高速滑橇系统中滑橇磨损严重、橇体振荡剧烈等问题。阐述了一套以浮重比为优化目标、纯电励磁与混合励磁式通用的常导悬浮电磁铁的设计流程,建立了悬浮电磁铁的等效磁路模型,并根据悬浮系统的设计输入要求完成了纯电励磁和混合励磁式悬浮电磁铁的初步设计;在此基础上,借助Ansoft有限元仿真软件,完成了两种悬浮电磁铁结构的优化。对比分析两者的设计参数,结果表明:在铁心饱和磁密为1.8 T的限制条件下,电磁铁的磁极截面为正方形时,其浮重比最高;对于混合励磁式电磁铁而言,永磁体的加入大幅减小了电磁铁的体积与自重,显著提高了电磁铁的浮重比,能够增加系统的有效载荷,且降低系统的能耗。

无砟轨道列车荷载层间分布特征及压电式测试系统研究

为研究无砟轨道列车荷载传递特征及测试方法,建立了双块式无砟轨道实尺试验平台,分析了钢轨支点压力和道床板、支承层底部荷载分布规律,并与动力学仿真结果对比。得出主要结论:石基压电式压力测试系统及压电式测力垫板测试系统,测试结果准确可靠,可用于无砟轨道结构健康监测;道床板底部荷载横向呈双峰型分布,两轮载间荷载效应叠加不明显,横向分布范围占道床板宽度的50%左右,道床板宽度具有优化空间;轮载传递至支承层底部时呈M型分布,轮载分布较为均匀。理论分析和试验结果可为无砟轨道现场测试提供参考,所得荷载传递规律,可为无砟轨道尺寸优化和下部基础设计取值提供理论依据。

高速道岔弹性铁垫板刚度劣化规律及对提速的影响

对高速道岔弹性铁垫板的伤损发展及刚度演变过程进行了跟踪试验;基于实测数据,建立了车辆-道岔耦合动力学计算模型,分析了弹性铁垫板刚度劣化对车辆-道岔动力性能的影响,研究了刚度劣化状态下高速道岔对进一步提升运营速度的适应性。研究结果表明:随着高速道岔弹性铁垫板的长期使用,出现橡胶老化、开裂、分离、脱落,铁件锈蚀等伤损;有砟、无砟道岔铁垫板动静刚度比变化均较小,但静刚度均有所增大,有砟道岔铁垫板静刚度初期即有明显变化,上道3年增幅可超60%;普通地带无砟道岔铁垫板静刚度最大可增加30%,刚度变化小于有砟道岔;高寒、多风沙地带无砟道岔铁垫板静刚度变化较快;高速道岔弹性铁垫板刚度的逐渐劣化会对动力性能产生影响;刚度劣化状态下岔区钢轨变形减小,轮轨动力冲击作用增大,安全性参数均有提高;车辆和轮对的运动轨迹基本不变,但轮对振动加剧,车体振动也有加剧的趋势;高速道岔弹性铁垫板刚度劣化状态下,运营速度的提升会导致车辆-道岔系统动力性能进一步劣化,安全和疲劳性能裕量进一步减小,刚度劣化会使高速道岔对提速的适应性下降。扩大提速范围须重点关注道岔区弹性铁垫板刚度劣化情况,对弹性铁垫板进行适当更换,确保行车安全平稳。