城市轨道交通全自动运行线路多专业速度控制与匹配设计研究

城市轨道交通多专业间的协调性是决定能否充分实现预期能力、发挥投资效益的关键环节,列车运行速度是其中一个重要方面,是城市轨道交通技术装备、技术标准、运营管理水平的重要标志。针对不同专业速度控制存在的重叠防护问题,通过剖析通信、信号、车辆、线路、环境等对全自动运行(FAO)线路列车运行速度的限制,提出列车自动运行(ATO)模式、列车自动防护(ATP)模式、蠕动模式和洗车模式4种典型运行模式下的速度匹配控制方案,讨论了根据线路等级速度拟定正线区间结构设计速度、车辆构造速度、车辆超速防护触发速度、车辆最大动态包络线计算速度、最高ATP顶篷速度、最高ATO目标速度的方法,并给出多专业匹配设计关键速度建议值。同时借助仿真手段,结合不同站间距设置与最短时间速度曲线计算,进一步针对速度等级为80,100 km/h以及120 km/h的线路分别讨论了站间距的匹配设计,建议三者站间距分别不少于1.0,1.4 km以及2.5 km。开展多专业速度控制与匹配设计的优化,有助于最大化发挥系统和设备性能,保证线路整体运营水平。

基于成渝中线隧道参数CR450高速动车组气密性阈值分布特征研究

以成渝中线隧道特征为研究背景,利用一维可压缩不等熵流动模型的广义黎曼变量特征线方法,研究了CR450高速动车组单列车通过隧道和两列车中央等速交会时,车内外压力波特征及隧道长度、速度、不同时间间隔内最大压力变化量对气密阈值影响特性。研究表明:最不利隧道内车外压力波动幅值最大,随着隧道长度增加,车内压力波动幅值增大;单列车满足车内每3 s内最大压力时时间常数阈值基本在最不利隧道内最大,交会时基于气密性的最不利隧道与根据车外压力载荷得到的最不利隧道长度不同;单列车时间常数阈值随速度的增加而增加,两列车以430 km/h和450 km/h交会时,时间常数阈值基本相同;单列车头尾车和中间车满足13个压力标准时时间常数阈值最大分别为51 s和42 s,交会分别为88 s和92 s。

UOE焊管机组铣边机刀盘转速计算模型及铣削参数分析

为了合理设置铣削参数、提高铣边机生产效率,推导了UOE大直径直缝埋弧焊管铣边机刀盘转速计算模型,并将模型计算结果与实际生产数据进行了对比验证。验证结果显示,计算得出的参数与生产时的实际参数基本一致。根据模型计算公式,利用Matlab计算软件分析了铣削厚度、铣削线速度对夹钳小车速度的影响,表明铣削厚度、铣削线速度与夹钳小车速度均为线性正相关。

京广高铁联络线160m四线混合连续梁桥设计及关键技术

京广高铁联络线流溪河特大桥主桥采用(70+160+70)m四线混合连续梁方案跨越流溪河。该桥为四线铁路钢混混合梁式桥,文中介绍了该桥工程概况、结构构造及主要计算结果。为确定四线铁路混合连续梁桥的关键技术,采用结构分析软件对该桥等效跨度、边中跨比、钢梁长跨比等结构参数进行对比研究,得出0.875倍预应力混凝土连续梁跨度为等效跨度、0.45~0.5的合理边中跨比、0.35~0.4的合理钢梁长跨比等结论。该桥中跨跨中设63 m钢梁,截面采用易于运输、施工方案更灵活的分离双箱钢梁截面,提高了结构适应性;中跨钢梁的设置减小了结构自重和梁高,提高了桥梁的跨越能力,减少工后徐变;中跨中钢梁替换常规混凝土梁,大大减小了主跨自重,边跨长度可进一步减小,有利于满足高速铁路刚度要求;钢梁采用整体吊装施工方案,减少了悬灌节段数,缩短了施工工期,为铁路高速发展提供了便利。

外啮合液压齿轮马达输出特性的统一简约式

为正确认识任意侧隙大小/偏置卸荷槽不同类型下齿轮马达的输出特性,基于啮合齿廓/输出特性不同的啮合线区间,以衡量侧隙大小的类型值和双卸荷槽对称线与齿轮副中心线的偏置值为变量,构建出转速/转矩等输出特性的统一简约式。结果表明,输出转速/转矩曲线可以由啮合齿廓的啮合转速/转矩曲线,通过输出特性啮合线区间的截取而直接得到;对称卸荷槽类型下的均值转速最小,均值转矩最大,转速/转矩的脉动系数最小;小侧隙较大的卸荷槽偏置范围和调速/调矩范围更大;小侧隙和对称卸荷槽类型的均值转速更小,均值转矩更大,转速/转矩的脉动系数更小;马达转矩脉动式与齿轮泵流量脉动式完全一致;转矩脉动系数略小于转速脉动系数,大齿数情况下可近似为相等;追求高转速时,应选用大侧隙和卸荷槽极限偏置的类型组合;追求大转矩或高输出脉动质量时,应选用小侧隙和对称卸荷槽的类型组合等。得出的输出特性的获取方法更简单、原理更清晰、形式更简洁、结果更可靠。

内嵌式中低速磁浮线路平面最小曲线半径

[目的]内嵌式中低速磁浮系统作为一种新型的轨道交通制式,其车辆及轨道系统依靠非接触式支撑运行,且车辆走行机构内嵌于轨道梁内,因此需针对其车线匹配原理、车辆和轨道梁结构特点,研究线路平面最小曲线半径取值,以支撑工程设计。[方法]介绍了内嵌式中低速磁浮系统的特点;介绍了平面最小曲线半径取值的基本原理;基于车辆行驶动力学理论,分析了内嵌式中低速磁浮线路的旅客舒适度标准及平面最小曲线半径取值。[结果及结论]在列车运行速度一定的情况下,平面最小曲线半径主要取决于横坡角允许值和未被平衡离心加速度允许值。在参考国内外其他轨道交通制式的试验结果、相关标准规定、传统中低速磁浮系统实际建设运营情况的基础上,建议最大横坡角不大于8°,最大未被平衡离心加速度在一般和困难情况下分别不大于0.4 m/s^(2)和0.6 m/s^(2)。当内嵌式中低速磁浮系统设计速度为200 km/h时,线路平面最小曲线半径一般和困难情况下分别可取为1800 m和1600 m。

高铁隧道片状掉块气动行为及对行车安全影响

高铁隧道衬砌病害日益恶化,衬砌掉块问题愈发严重,对列车运行安全危害极大。为探究隧道内行车时衬砌掉块脱落对行车安全性的影响,建立大气-隧道-衬砌掉块-列车三维数值模型,对列车运行条件下衬砌掉块的气动行为进行分析,研究片状衬砌掉块初始下落位置对行车安全性的影响。研究结果表明,不同剥落位置片状掉块沿隧道纵向位移均为负值;拱顶掉块沿隧道纵向位移平均为侧边墙掉块的1.45倍,上侧边墙掉块横向运动位移为拱顶掉块的2~3倍;拱顶掉块随着距隧道中线距离的增大受流场结构影响越显著,初始加速度峰值越大;拱顶剥落的衬砌掉块可能与列车直接相碰,上侧边墙剥落的衬砌掉块可能与车身侧面相碰或者被卷入到轮轨内,下侧边墙剥落的衬砌掉块远离车身运动,对行车安全无影响。研究结果对今后高速铁路隧道衬砌病害防治具有参考意义。

常导高速磁浮工程试验线初期建设长度研究

研究目的:我国常导高速磁浮已具备推进工程化试验和示范运营线建设的条件,需要建设工程试验线对高速磁浮关键技术进行验证。本文从常导高速磁浮工程试验线初期试验需求入手,工程试验线建设初期不考虑乘坐舒适性,尽量采用较大的加减速度,在满足初期达速试验需求的前提下减少初期试验线建设长度,节省试验线初期工程投资。研究结论:(1)高速磁浮工程试验线主要是确认时速600 km时的各种性能及实用化目标的有关试验;(2)工程试验线初期建设长度需满足列车加减速运行最小距离及一定匀速运行距离要求,在国产时速600 km常导高速磁浮列车参数一定的情况下,加减速度主要取决于牵引变流器的额定电压及最大电流,通过供电系统匹配性仿真计算,车辆越轻,定子分段长度越短,可提供的车辆加速度越大,工程试验线初期建设长度越短;(3)本研究结论可为常导高速磁浮工程试验线的建设提供参考。

基于自适应窗口与压缩幅值的瞬时转频估计

针对变转速工况下轴承信号的时频分布能量发散、噪声和谐波干扰强导致其转频难以获取的问题,提出一种基于自适应窗口和压缩幅值的瞬时转频估计方法。首先,通过自适应窗口在频率轴方向搜索出脊线窗口避免噪声和谐波的干扰;其次,在脊线窗口内用压缩幅值方法集中发散的脊线能量;然后,用惩罚函数法提取脊线,实现转频的精确估计;最后,根据采用轴承实验台收集的数据验证了所提出方法的有效性和鲁棒性。结果表明,相比于传统方法,采用所提方法估计瞬时转动频率使误差降低约8%。

成渝中线高速铁路时速400 km关键技术创新研究

成渝中线高速铁路建成后将成为我国建设标准最高、运行速度最快的高速铁路。为贯彻国家创新驱动发展战略,结合中国国家铁路集团有限公司CR450科技创新工程,依托成渝中线高速铁路的建设,开展我国时速400 km高速铁路关键技术的创新研究和更高速度标准的综合试验验证,系统优化完善我国既有时速250~350 km高速铁路基础理论及规范标准,全面构建时速400 km全生命周期技术标准体系。研究成果不仅可助推我国高速铁路装备升级和高速铁路成套建造技术创新发展,还能指导我国的既有高速铁路网进一步提速,促进区域社会经济高质量发展。

高速铁路预制装配式大跨度明洞衬砌地震响应的数值分析

结合某拟建高速铁路大跨度明洞穿越地层的工程地质和地貌,建立了地层与装配式明洞衬砌的三维有限元模型,并基于粘弹性人工边界,采用时程分析法研究了装配式大跨度明洞衬砌的地震响应,给出了装配式明洞衬砌受地震影响的薄弱部位。结果表明:在高烈度震区装配式明洞衬砌拱肩和拱脚部位以及管片接头处的应力和位移响应较大,是装配式明洞衬砌的薄弱部位,在结构设计时需加强此部位的配筋。此外,与EI波和汶川波相比,天津波对预制装配式明洞衬砌的影响较大。

多线并行轨道电路电容耦合干扰机理研究

高速铁路车站并行股道多,应用场景复杂,在三线并行情况下,中间股道易受两旁线路的电磁干扰影响。当2条线路均与中间股道同向时,中间股道所受电容耦合干扰为2条线路干扰之和,且邻线耦合电容越大,干扰亦越强。为减少多线并行邻线间的电容耦合干扰,可采取改变线路相对布局、采用屏蔽等设计措施,确保高速铁路车站轨道电路工作的稳定性和可靠性。

预应力效应对中速磁浮线路简支梁车-桥耦合振动响应的影响

以长沙磁浮线路简支梁桥为研究对象,建立考虑不同预应力效应的磁浮线路简支梁桥车-桥耦合振动模型,分析预应力效应对中速磁浮线路车-桥耦合振动响应的影响。结果表明:预应力效应的变化对桥梁动力响应影响明显,预应力增加显著加剧桥梁竖向振动加速度,预应力由0.67P0(P0为张拉控制应力)增加到1.33P0时,桥梁跨中竖向最大加速度从0.21 m/s^(2)增至0.44 m/s^(2);车速增加会加剧预应力效应的影响,对桥梁竖向振动加速度的影响尤为明显,车速由20 km/h增加到200 km/h时,在1.00P0作用下,桥梁跨中竖向最大加速度从0.15 m/s^(2)增至0.76 m/s^(2);箱壁局部变形对车-桥耦合竖向振动响应有显著影响,预应力导致的箱壁局部变形不可忽略。

影响白萝卜拔取力关键因素的研究与试验

为研究影响白萝卜拔取力的关键因素,设计一种白萝卜拔取装置。该装置采用直流电机驱动,利用钢丝绳连接夹持器拉拽白萝卜缨叶,并由计算机记录拔取过程中的拔取力峰值和时长。以‘捷夏美50’白萝卜为试验材料,分析白萝卜拔取受力情况,确定以白萝卜拔取装置的拔取线速度、拔取角度、夹缨高度和土壤含水率为试验因素,白萝卜拔取力峰值为试验指标,进行单因素和响应面法试验,探究各试验因素对白萝卜拔取力峰值的影响,进而确定白萝卜拔取装置的最佳工作参数为夹缨高度1 cm、拔取线速度0.03 m/s、拔取角度为35°、土壤含水率21.63%,此时,白萝卜拔取力最小,拔取力峰值为52.5 N,该结果与白萝卜最小拔取力峰值预测结果具有良好的拟合性。

局部外形参数对高速飞行器的RCS影响

为了降低高速飞行器的雷达散射截面(radar cross section,RCS),采用多层快速多极子算法和物理光学法研究局部外形参数对飞行器雷达散射特性的影响。在此基础上,提出一种变半径弧形的边缘钝化形式,以提高飞行器仰视对抗能力。所提出的变半径弧形钝化外形具有良好的RCS减缩能力,与传统圆弧钝化外形相比,在前向重点角域内,RCS对数均值降低了22.88%;随着仰角的增大,变半径弧形钝化形式还具备全向RCS减缩能力,在全向角域内RCS对数均值降低了13.37%。最后,研究所提出的变半径弧形钝化方式在不同雷达波频段下的RCS特性,结果表明这种钝化方式对于频率较高时仰视对抗能力更好。

格构技术在高铁隧道拱部防水板切割衬砌混凝土缺陷整治中的应用

[目的]许多与高铁隧道衬砌相关的缺陷随着高铁建成年限的增加逐渐凸显,防水板切割衬砌混凝土是其中较为严重的一种缺陷。为了减少结构扰动、降低对线路运行的影响,需采用新技术对高铁隧道拱部防水板切割衬砌缺陷进行整治。[方法]以我国西南地区某设计速度为200 km/h的高铁双线隧道为案例,对其发生拱部防水板切割衬砌混凝土后可采用的2个整治方案(现浇套拱、格构技术)进行了详细分析,并进行了结构的安全性、经济性对比评估。对格构技术缺陷整治方案的施工组织、工艺流程、防护措施及施工效果进行了重点论述。[结果及结论]与其他方案相比,格构技术整治方案充分利用了既有结构的承载能力,仅在局部区域修复隧道,对既有衬砌结构影响较小,对高铁线路的运营影响也较小。该方案能明显降低结构的主应力,减少结构位移,使缺陷衬砌的承载能力满足设计要求。

地铁列车概念车性能模拟及特殊工况仿真计算软件在试车线长度计算中的应用

中铁二院开发的地铁列车概念车性能模拟及特殊工况仿真计算软件,可根据地铁车辆基本参数、牵引及制动特性,建立地铁列车概念车牵引计算模型,对地铁列车概念车其余特性曲线进行计算,验证拟选用的车辆能否匹配当前线路及运营要求。试车线是地铁列车进行动态调试和试验的线路,试车线设计应尽可能满足车辆最高运行速度的试车需求。该文利用该软件,计算80 km/h时速及100 km/h时速地铁列车空载AW0工况在不同档位试车速度下试车线长度,并给出试车线长度建议方案。

我国城市轨道交通运营线路旅行速度和速度效率分析

为衡量城市轨道交通线路的旅行速度所发挥的效率,提出速度效率的概念。基于我国170条城市轨道交通线路的运营数据,涵盖全封闭运行的地铁、轻轨、单轨等系统,只考虑站站停的列车运行模式,从平均站间距和线路设计速度两个方面对旅行速度和速度效率进行分析,结果表明:大部分线路(约64%)设计速度为80 km/h,平均站间距为1.0~2.5 km,其中约90%的线路旅行速度为30~40 km/h,速度效率为37.5%~50.0%。此外,量化分析旅行速度和平均站间距、设计速度正相关的变化关系,以及速度效率与平均站间距正相关、与设计速度负相关的变化关系。最后,基于实际数据拟合的旅行速度和速度效率公式,计算得到平均站间距、设计速度、旅行速度和速度效率的对应分布值,可为衡量城市轨道交通线路旅行速度和速度效率的合理范围提供参考。

基于线阵相机的水下射弹动态参数及超空泡演化过程测量方法

针对水下环境恶劣、光线条件差、难以拍摄并复原高速射弹运动姿态及其超空泡演化过程等问题,采用线阵相机的交汇测量原理,设计基于线阵相机的水下射弹图像采集系统、搭建基于双线阵相机的图像采集靶面,提出一种针对水下高速超空泡目标识别与弹形复原算法。利用超空泡射弹几何关系与相机标定数据推导出射弹过靶坐标、姿态角与过靶速度公式,搭建12.7 mm滑膛枪垂直发射入水实验,对系统的可行性进行验证分析。实验结果表明:该系统能够有效地进行水下射弹图像的快速采集,较完整的对弹形及空泡形态进行分离与复原,解算出射弹水下运动速度、姿态角及超空泡形态参数;系统解算出的速度与同时部署的高速摄像所处理的速度误差在1%以内,证明该系统具有较高的可靠性与实用性。

城际铁路与高速地铁互联互通技术研究——以广州地铁22号线与广佛环城际铁路为例

目前,不同轨道交通制式间主要通过车站换乘的方式实现互联互通,随着珠三角地区城际及地铁线网的完善、经济的发展,旅客出行需求日益增长,对时效性和便捷性要求不断提升,为提高运输质量,有必要进一步研究实现不同轨道交通系统间跨线运营的互联互通。以广州地铁22号线(采用市域D型车)与广佛环城际铁路为例,从客流特征、运输需求、列车运输组织及工程技术方案等方面分析两者实现互联互通的可行性。研究结果表明:广佛环线与广州地铁22号线实现跨线运营在时效性上具有吸引力,具备客流支撑条件;城际线与采用D型车的高速地铁线在主要标准方面采取相关技术措施后可基本实现兼容统一,满足互联互通条件,但需要对信号、无线通信、票务等系统进行相关工程改造和兼容性设计。