400 km/h高速铁路直立式声屏障降噪效果及安全性研究

开展400 km/h高速铁路噪声影响研究是践行“交通强国”战略的有力举措。为研究400 km/h高速铁路噪声特性及辐射源强,获取现有直立式声屏障在速度400 km/h条件下降噪效果及适应性,采用有限元模型进行仿真计算,模拟计算400 km/h高速铁路噪声源强并进行组成分析,对高速铁路通用的直立式声屏障降噪效果、耐久性、安全性等进行分析研究,对目前直立式声屏障适应性提出实施建议。研究表明:高速列车以速度400 km/h运行时,距离铁路外轨中心线25 m、轨上3.5 m处,桥梁段总声级为97.8 dB(A),路基段总声级为96.7 dB(A),气动噪声大于轮轨噪声;提出现有直立式声屏障在速度400 km/h条件下插入损失为2.7~8.9 dB(A);在安全方面,提出立柱底部螺栓养护年限;针对目前铁路直立式声屏障通用图适用性进行分析,提出结构安全优化建议。研究结果可指导400 km/h高速铁路噪声影响分析及直立式声屏障设计工作。

400 km/h高速铁路实现3 min追踪间隔时间技术条件分析

400 km/h高速铁路将是我国未来高速铁路发展的重要方向,而实现列车3 min追踪间隔是建设400 km/h高速铁路亟需解决的关键问题。为解决上述问题,本研究通过理论分析与仿真实验分析了400 km/h高速铁路实现3 min追踪间隔时间所需达到的技术条件。理论分析阶段,根据我国高速铁路目前采用的闭塞防护技术,分别分析了列车出发、区间和到达3类追踪间隔的计算方法与影响因素,并结合线路实际设计、运营情况和敏感性分析筛选出具有优化价值的关键影响因素。仿真实验阶段,利用计算机仿真建立多因素列车追踪运行仿真模型,以实现列车3 min追踪间隔为目标,运用控制变量法分析得到了整套技术条件。研究成果对于研究实现400 km/h高速铁路3 min追踪间隔时间具有一定参考意义。

400 km/h高速铁路通过能力计算方法研究

本文旨在研究全高速模式下基于扣除系数法的400 km/h高速铁路的通过能力计算方法。首先,对不同运行图铺画方式下的扣除系数进行了深入分析,并确定了其计算方法。在群组中列车数量一定的情况下,停站数量较少时按停站列车成组铺画不越行,扣除系数较小;停站数量较多时按成组不停站列车越行停站列车铺画,扣除系数较小。然后,进一步提出了基于扣除系数法的通过能力计算方法,并对影响通过能力的主要因素进行了敏感性分析。结果显示,区间追踪间隔时间的变化对通过能力的影响最为显著。此外,本文还探讨了扣除系数与400 km/h高速铁路列车和线路间的内在联系,并通过构造算例,验证了计算方法的正确性和有效性。这一研究为提高高速铁路的运营效率提供了理论支持和实践指导。

线路关键点对400km/h高速铁路纵断面参数设计影响

研究目的:400 km/h等级高速铁路的规划设计是我国现阶段高速铁路建设与发展的重要目标。目前,尚未有400 km/h高速铁路纵断面参数设计标准的研究。在满足高速列车行驶安全与旅客乘坐舒适条件下,本文对400 km/h等级高速铁路纵断面参数进行了设计与验证,为后续工程应用提供理论依据。研究结论:(1)相同坡度差、夹直线长度条件下,列车垂向振动加速度最大值随竖曲线半径的增加而减小,建议400 km/h高速铁路最小竖曲线半径取值为30000 m;(2)当竖曲线半径≥20000 m,车体垂向振动加速度最大值数值受坡度差值影响很小;(3)车体垂向振动加速度随着夹直线长度的增加而逐渐消散,叠加振动减小,建议400 km/h高速铁路夹直线长度最小取值为200 m;(4)本文研究可为400 km/h高速铁路纵断面参数设计提供技术支撑。

400km/h高速铁路桥梁竖向刚度限值研究

为研究400 km/h高速铁路桥梁的竖向刚度限值,首先,将铁路桥涵设计规范中不同车速的竖向挠度限值拟合外推,得到车速400 km/h时不同桥梁跨度的竖向挠度限值;然后,调整截面竖向惯性矩,实现不同桥梁竖向刚度,并考虑竖向温度变形影响,进行车桥耦合振动分析,得到不同桥梁竖向刚度下的车辆竖向加速度;最后,按规范要求在桥梁最不利位置加载得到桥梁竖向挠度和梁端转角,车辆竖向加速度达到限值时可获得竖向挠度限值和梁端竖向转角限值,并与规范预测值进行对比。结果表明,400 km/h高速铁路桥梁竖向挠度限值可采用现行规范拟合外推得到的挠度限值,梁端竖向转角限值可仍沿用现行规范限值。

基于车辆-轨道耦合动力学的400km/h高速铁路线路平面参数设计研究

为推进我国400km/h等级高速铁路的规划建设和创新发展,本文基于车辆-轨道耦合动力学理论,开展了既有350km/h高速铁路曲线设计参数适应性分析和400km/h高速铁路线路平面参数设计方法研究,揭示了平面参数匹配关系对系统动力学性能的影响规律。研究结果表明:当曲线半径小于7000m时,既有规范的曲线设计参数不再适用;在满足动力学指标和欠/过超高限值要求的条件下,并考虑留有一定的安全裕量,建议400km/h高速铁路曲线半径不应小于7500m;相比于既有欠/过超高设计要求,综合考虑车轨系统动力学性能指标来设计曲线超高具有更宽的合理设置范围。本文通过系统的动力学分析,提出400km/h条件下曲线线路平面参数匹配建议值,并评估了其安全裕量,研究成果可为400km/h高速铁路线路平面设计提供理论参考。

400 km/h高速铁路轨道几何不平顺敏感波长分析

本文基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了考虑柔性车体的高速列车-轨道耦合动力学模型,对比分析了轨道几何不平顺波长变化对典型高速动车组动力学性能的影响规律,探讨了400 km/h行车速度条件下高速铁路轨道几何不平顺的敏感波长。结果表明:(1)400 km/h高速铁路轨道几何不平顺敏感波长主要存在两个范围,短波范围的敏感波长主要与动车组车体的柔性模态有关,中长波范围的敏感波长主要与动车组车辆系统的刚体模态有关;(2)由于悬挂参数的差异,不同型号高速动车组对应的轨道几何不平顺敏感波长存在明显差异,在制定线路养护维修标准时,应考虑整条线路上所有运营的动车组型号;(3)不同类型轨道几何不平顺的敏感波长也存在差异,应针对不同的轨道几何不平顺类型制定相应的敏感波长管理标准。

400km/h高速铁路地质灾害及基础设施监测系统研究

高速铁路沿线地质灾害及基础设施健康状态作为影响行车安全的关键因素之一,已成为铁路行业的研究热点。本文针对性地开展了400 km/h高速铁路地质灾害及基础设施监测的需求分析,结合国内外自然灾害监测系统的研究现状和我国智能高速铁路的发展规划,充分依托物联网、5G、云计算、大数据等技术手段,提出了适用于400 km/h高速铁路地质灾害及基础设施监测的系统架构、系统组成及部署方案,研究了监测数据传输、数据加密、数据融合等关键技术的解决方案,为监测系统设计、研发与应用提供了新思路、新手段。

400 km/h高速铁路基床结构研究

列车运行速度提高至400 km/h时,列车与线路相互作用更为复杂,路基承受的列车动力荷载作用更加剧烈。本文结合车辆-轨道-路基耦合动力学仿真,基于强度、变形和应变准则,对400 km/h高速铁路基床结构的设计方法进行了探讨,并对传统无砟轨道基床结构、全断面沥青混凝土强化表层基床及底层改良土基床结构在速度400 km/h条件下的适应性和设计参数进行了研究。研究表明:(1)400 km/h高速铁路基床结构应同时满足强度、变形及应变控制准则;(2)在轨道不平顺条件不变的条件下,随着列车运行速度的提高,路基面动力系数显著增加,且增加幅度逐渐增大;(3)速度400 km/h条件下,用于强度验算的路基面极限动力系数可取2.146,用于动变形和动应变计算的常遇动力系数可取1.491;(4)速度400 km/h条件下,传统无砟轨道基床底层地基系数K 30需要提高到150 MPa/m;(5)沥青混凝土起到了分散荷载的作用,在速度400 km/h条件下,全断面沥青混凝土强化表层基床结构底层的地基系数不低于145 MP/m即可满足要求;(6)压实性能达到要求时,改良土基床结构也可满足400 km/h速度要求。

400 km/h高速铁路无砟轨道列车竖向设计荷载动力学研究

随着高速铁路设计速度的提高,轮轨相互作用加剧,对无砟轨道结构设计也提出了更高的要求。本文基于车辆-轨道耦合动力学理论,针对400 km/h高速铁路开展了无砟轨道竖向设计荷载研究。以冲击速度与轮心轨迹两种方法描述扁疤,以短波不平顺描述焊缝,分别考察车轮扁疤和钢轨焊缝两种特殊工况,并结合其动力学计算结果,建议了竖向设计荷载动载系数取值。计算结果表明:(1)400 km/h高速铁路无砟轨道竖向设计荷载动载系数可取3.0;(2)在更高速度下,焊缝引起冲击作用力增大,且轮轨系统动态相互作用对焊缝不平顺幅值变化敏感,因此应严格控制钢轨焊缝不平顺幅值。研究成果可为400 km/h高速铁路无砟轨道设计提供理论指导。

400km/h高速铁路平竖重合地段线路方案动力学评估

文章针对我国新建沪渝蓉高速铁路重庆至成都段线路设计需求,建立中国标准动车组车辆-线路动力学分析模型,对项目某平竖重合段线路方案采用动力学方法进行评估及分析,研究表明:(1)在平曲线与竖曲线重叠设置时,设计速度400 km/h高速铁路最小平面曲线半径在一般和困难条件下宜分别取9500 m和8000 m;(2)设计速度400 km/h、曲线半径为8200 m的平竖重合区段符合运行舒适性和行车安全控制标准;(3)各项动力学指标的频数统计可反映不同车速条件下轮轨作用的强弱程度;(4)基于动力学的PCT评价方法考虑了列车运行过程中车体跟随轨道面的不同步性,可较为客观地反映乘客的舒适性。

400 km/h+高速铁路隧道内气动效应及净空断面积分析

隧道气动效应一直是影响高速铁路发展的关键问题之一,近年来国内外对于速度400 km/h及其以上的高速铁路隧道气动效应研究较少。本文在总结既有高速铁路隧道大量气动效应研究的基础上,重点结合拟建的成渝中线高速铁路,分析速度400 km/h+条件下隧道内压力和车体压力的变化特征,得到隧道内衬砌和附属设施的静压验算控制标准参考值,同时,基于我国既有高速铁路列车的长期动态气密性指标,结合我国现行的高速列车车厢内压力舒适度控制标准,探讨了不同速度条件下隧道内净空断面积。研究结果表明:(1)当列车分别以速度400 km/h、450 km/h和500 km/h在内净空断面积100 m^(2)双线隧道内运行时,作用于隧道衬砌及附属设施静压变化幅度的验算标准分别不应小于17.5 kPa、23.2 kPa和29.7 kPa;(2)车厢内压力变化率主要是受车体压力变化幅度和车体表面负压控制,前后方司机室和1号、8号车厢内的气压舒适性相对更差;(3)在车速一定的条件下,隧道断面面积与车辆的密封性能存在负相关性,减小隧道断面需要提高车辆的气密性;(4)对于长期动态气密性指标满足12 s的8节标准编组高速列车,当列车速度为400 km/h时,采用100 m^(2)的隧道断面面积是可行的;(5)当列车速度为450 km/h+时,隧道的断面面积需大于120 m^(2)。

400 km/h高速铁路车辆曲线通过安全性能分析

文章基于CR400型动车组车辆结构参数和成渝中线线路设计参数,建立了考虑车辆牵引与制动特性的高速铁路车辆-线路耦合动力学模型,对400 km/h高速铁路车辆限速通过曲线时的动力学性能进行了分析。研究结果表明:(1)CR400型动车组在成渝中线正线区间上运行时,安全性指标均低于限值,适当的欠超高设计更有利于提升车辆曲线通过安全性;(2)车辆在成渝中线进出站区间运行时,运行速度对列车通过小半径曲线的安全性有显著影响,应对小半径曲线通过设置速度限制;(3)车辆惰行通过曲线可以明显降低部分安全性指标,改善动车组车辆曲线通过性能。研究结果可为成渝中线高速铁路线路规划设计提供理论参考。

400 km/h莫斯科至喀山高速铁路土建工程设计研究综述

俄罗斯莫斯科至喀山高速铁路设计速度400 km/h,轨距1520 mm,极端低温-48℃。为提升运输效益,除开行旅客列车外,还开行货运列车。设计面临在国外更低气温环境下建造更高速度客货混运宽轨铁路的诸多挑战,既无可供借鉴的工程先例,也缺乏完善的技术标准。为成功实施该项目,在充分吸收国内外高速铁路特别是中国高速铁路成功经验的基础上,以科学研究和技术标准研究为牵引,结合俄罗斯特有的国情和铁路运输管理体系,通过创新运输组织方式和对高速铁路基础理论的分析研究,形成了严寒地区速度400 km/h宽轨高速铁路设计的技术标准体系和成套技术。在完成设计并通过俄罗斯国家鉴定的同时,为中国标准国际化,中国高铁技术装备“走出去”积累了经验,探索了新路,也为我国建造更高速度的高速铁路奠定了基础。

400km/h高速铁路ZPW-2000轨道电路器材适应性研究

ZPW-2000轨道电路作为铁路信号系统的基础关键设备之一,轨道电路器材正常工作易受牵引电流及其谐波的影响。随着列车运行速度提升至400 km/h甚至更高时,列车的牵引功率将不断增大,钢轨中的牵引回流及其谐波对轨道电路设备的干扰也将随之增大。本文分析了400 km/h高速铁路不平衡牵引电流、牵引电流及其谐波对轨道电路器材设备的影响,提出了轨道电路空芯线圈、扼流变压器适应性方案,同时给出了ZPW-2000轨道电路可靠工作时对动车组牵引电流谐波限值的要求。

基于运动病诱发率的400 km/h高速铁路线路参数适应性分析

针对400 km/h高速铁路线路设计需求,本文以高速铁路车线动力学方法为基础,引入运动病诱发率(Motion Sickness Incidence,简称MSI)作为舒适性评价指标,参考运动病诱发率预测模型,提出适用于线性分析的运动病诱发率预测方法,并对某高速铁路线路设计参数与速度匹配适应性进行了分析研究。结果表明:(1)MSI能很好地反应乘客在运动环境中的舒适性;(2)线路里程和曲线段数相同时,MSI随曲线半径的增大而减小;MSI相同时,大半径曲线能相对延长线路里程,增加曲线段数;(3)MSI曲线斜率能反映单个曲线对乘客舒适性的影响规律;(4)12000 m曲线半径及其匹配的超高、缓和曲线长度等与400 km/h行车速度的适应性良好,且可进一步提速至450 km/h乃至更高速度。

400km/h高速铁路隧道洞口微气压波特征及其缓冲结构设计方法研究

隧道洞口微气压波与列车速度呈3~8次方的正比关系,并产生了显著的环境噪声,但国内外对400 km/h高速铁路隧道洞口微气压波特征及其缓冲结构设计的研究相对不足。针对这一问题,本文采用数值仿真和室内动模型试验相结合的方法,分析了400 km/h高速铁路隧道洞口的微气压波特征及其缓冲结构设计。结果表明:(1)隧道洞口微气压波峰值随列车速度的增大而急速增加,400 km/h速度下隧道洞口的微气压波峰值为350 km/h速度下的170%,远超规范允许值,且受隧道长度的影响规律与350 km/h速度存在一定差异;(2)对于400 km/h的高速铁路隧道,既有单一缓冲结构型式不能满足现有规范要求,采用等截面扩大+斜切+开孔的组合型缓冲结构可达到较好的效果。

400km/h高速铁路列车的荷载图式研究

为确定适合400 km/h高速铁路的荷载图式,参考《京沪高速铁路设计暂行规定》中确定0.8UIC荷载作为高速铁路列车荷载图式所使用的方法,以包络德国ICE列车、中国ZGS和中速列车的换算均布活载动效应为原则,提出将0.65UIC荷载作为400 km/h高速铁路列车荷载图式;然后,在时速400公里高速列车作用下,对24、32、40 m 3种跨度简支梁桥,基于车桥耦合振动分析方法得到车辆动力响应,在此基础上研究动力系数、竖向挠度、梁端竖向转角和轨面不平顺等现行规范指标在0.65UIC荷载条件下的适应性;最后,讨论采用0.65UIC荷载作为设计荷载时,离心力、牵引力和制动力限值对400 km/h高速铁路列车的适应性.结果表明:在现行规范基础上,将0.65UIC荷载作为400 km/h高速铁路列车荷载图式进行桥梁设计是可行的,采用该荷载图式计算的桥梁设计指标限值和设计荷载限值较运营车辆与桥梁间的响应具有一定安全储备.

BIM技术在400km/h高速铁路接触网工程中的应用

本文结合400 km/h高速铁路接触网工程开展的BIM技术应用,以全寿命周期管理理念为核心,分析了接触网系统BIM正向设计的流程框架和重点环节,阐明利用BIM技术的接触网施工管理,总结通过全过程信息数据的采集和集成,实现接触网系统的数字孪生,从而全面提升运维水平。研究结果为400 km/h高速铁路接触网设计、施工和运维的BIM技术应用提出了系统思路,推动了接触网工程信息数字化设计的发展。

速度400km/h高速铁路列车风作用的数值模拟研究

为研究速度400 km/h高速铁路列车风的荷载取值,基于动网格和滑移网格组合的方法,对高速铁路列车风效应进行三维数值模拟,分析列车周围不同距离、高度处的压力分布规律,考查不同车速下线周声屏障的气动力变化规律。结果表明,测点距列车距离越远,列车风压力越小,同一测点的列车风压力与车速平方成正比,线周声屏障的列车风压力也有类似的规律。对于速度400 km/h高速铁路列车风的荷载,可在现行规范中350 km/h列车风的荷载基础上,增大31%后作为设计值。