材料层状非均匀条件下的轮轨二维滚动接触理论模型

除有限元外,传统轮轨滚动接触理论计算模型均基于材料均匀假设,为研究材料性能在非均匀条件下的轮轨接触问题,提出一种计算效率高于有限元的二维轮轨滚动接触理论模型。通过接触力学理论和分层模型,结合Fourier变换技术,得到存在非均匀层的钢轨在法向作用力下的位移基本解;通过积分和叠加原理,得到钢轨表面存在非均匀层条件下的轮轨接触力;以存在脱碳层的钢轨为例,分析钢轨脱碳层对轮轨接触力的影响。结果表明:随着钢轨表面残留脱碳层厚度的增加,接触斑尺寸增大,轮轨法向和切向接触力降低。计算结果与Carter理论、有限元结果进行对比,验证本模型的有效性,为存在非均匀层条件下的轮轨接触提供一种除有限元方法外的高效率的数值算法。

大跨桥上无缝线路纵向地震响应研究

地震作用下大跨桥上无缝线路纵向响应的研究具有重要意义。以一座大跨桥梁为例,研究了一致激励下桥上无缝线路纵向地震响应,并对小阻力扣件铺设、梁体温差及地震波频谱特性对钢轨最大纵向力的影响进行了分析。得出结论：轨道约束对大跨桥梁结构的低阶纵向自振频率有较大的影响;地震作用下梁缝处钢轨最大纵向力比根据现有规范计算的钢轨最大伸缩力大很多,铁路工程相关规范应增加钢轨地震力检算这一指标;大跨桥上铺设小阻力扣件后,地震时钢轨最大纵向力会降低约20%～30%;穿越震区的大跨桥上无缝线路设计应合理考虑梁体温差的影响,并使桥梁结构低阶纵向自振频率有效避开场地处地震波的主频率段,否则地震发生时桥上无缝线路工作状态将会受到较大考验。

超细全尾砂絮凝沉降实验研究

针对超细全尾砂难以沉降的问题,为确定合理的全尾砂沉降参数,选取尾砂浓度、絮凝剂单耗和絮凝剂浓度作为影响因素,依据单一变量和均匀实验原则,进行全尾砂絮凝沉降实验,并利用SPSS软件对实验数据进行回归分析。实验结果表明,采用先添加聚合氯化铝250 g/t,后添加阴离子聚丙乙酰胺(作为主絮凝剂,其分子量为1.8×107,浓度为0.04%)45 g/t,尾砂浓度为5%时,全尾砂沉降效果最好。各因素对沉降速度影响程度为:尾砂浓度>絮凝剂单耗>絮凝剂浓度。研究结果对矿山全尾砂絮凝沉降各因素的控制具有很好的指导作用。

高速列车-桥梁竖向随机振动的时域分析方法

提出时间相关多维有色噪声形式的轨道不平顺激励下列车-桥梁耦合系统协方差响应的时域递推方法。用白噪声滤波法生成轨道不平顺有色噪声过程,在宽频带内识别滤波器参数以同时实现滤波成型和波长截断功能。提出基于高阶Pade近似的累次时滞系统,以实现列车多轮对下轨道不平顺激励的大时滞再现;再结合成型滤波器构造列车下轨道不平顺激励的一致白噪声模型。建立列车-桥梁垂向振动的状态方程,将其与激励模型联立得到一致白噪声激励下的列车-桥梁扩阶状态方程。将方差递推法推广到时变系统,求解列车-桥梁系统的随机振动。分析结果与Monte Carlo模拟法符合良好,表明了方法的正确性。

基于均匀试验的重轨最优复合矫直规程

采用均匀试验对复合矫直规程进行了试验设计,通过ANSYS/LS-DYNA显式动力学软件对重轨复合矫直过程进行了仿真。以重轨矫后轨底残余应力和平直度为指标进行统计学分析,得到了重轨复合矫直的最优矫直规程,以及各矫直辊的调节作用和调节效果。

牵引用3300V IGBT芯片均匀性及其对可靠性的影响

为满足轨道交通领域牵引用3300 V IGBT芯片应具有优良的栅极控制特性、较低的通态压降和较宽的安全工作区的要求,对3300 V IGBT芯片工艺进行了深入研究。在工艺控制和关键工艺改进方面采取措施,全面提升了牵引用3300 V IGBT芯片在栅极特性、电压阻断、导通特性和安全工作区等方面的表现,进而大幅度提高了芯片的可靠性。

地铁轨顶均匀排风系统及协同站台火灾排烟研究

采用Fluent模拟软件,分别对6节编组和8节编组地铁车站轨顶排热风口采用45°嵌装式调节阀调节形成的均匀排风及其在站台火灾工况下的协同排烟效果进行了研究。研究结果表明,两种形式的车站在轨顶排热风口处通过安装调节阀调节后,轨顶排热系统的排风量均随着排风压力的增大而增加;同一排风压力下,轨顶排热系统形成的总排风量,在轨顶排热风口处安装调节阀的方式均高于安装插板阀;采用调节阀各风口间不均衡率可保持在5%以内,实现了均匀排风,而采用插板阀各风口不均衡率则超过了20%,无法实现各风口间风量的均衡。两种形式的车站,通过安装调节阀形成的轨顶均匀排热系统在站台发生火灾时,车站站台每组楼扶梯口部均能形成向下不小于1.5 m/s阻止烟气向上蔓延的阻挡气流,轨顶侧排烟口处风量未超过最大允许排烟量,满足规范相关要求,协同站台火灾排烟方案有效可行。

地震作用下桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道纵向动力响应分析

为研究地震作用下桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道系统的动力响应,以11×32 m简支梁桥为例,基于有限元法和梁-轨-板相互作用原理,建立了桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道无缝线路精细化空间耦合模型,分析了不同地震波及地震动强度对系统受力变形的影响.研究结果表明:与El-Centro波相比,天津宁河波对系统动力响应有显著的增强效应,钢轨应力曲线均关于跨中呈反对称分布,最大拉压应力为206.5 MPa;各层间构件受力变形曲线均关于桥梁纵向呈轴对称分布,钢轨位移线形平滑,在中跨桥右侧1/3处达到最大,为100.6 mm;轨道板、自密实混凝土层、底座板位移随桥跨数的增加呈阶梯增减变化,最大值出现于第6跨桥,轨板相对位移在最右侧梁缝处达到最大,各结构的纵向力较小;随着地震动强度的提高,系统受力变形显著增加;与设计地震相比,罕遇地震下轨板相对位移最大值增加了146.9%,可达85.5 mm,极易导致轨下胶垫窜出引发扣件失效;左侧桥台与相邻固定支座墩顶最大位移差值显著,为96.6 mm,增加了落梁风险;对于地震区桥上无缝线路,需加强对薄弱位置处轨板相对位移以及相邻墩/台顶位移的关注.

高速铁路变截面梁桥车致振动及徐变影响分析

基于Hertz弹性接触,推导了考虑徐变变形的轮轨接触单元动力方程,给出了简化的变截面梁单元质量和刚度矩阵,建立了列车-轨道-桥梁耦合振动方程。针对实际预应力混凝土连续梁桥,计算了徐变变形引起的不平顺(徐变不平顺),结合随机不平顺,并考虑两者的组合,对比分析了3种轨道不平顺对系统动力响应的影响。结果表明:推导的变截面梁单元是合理有效的;桥梁共振效应显著,应按实际冲击系数进行设计,并考虑每个位置的动力响应;徐变不平顺对桥梁响应影响很小,但能明显增大车体加速度和接触力,会引起强烈的梁端冲击,应重视控制徐变变形及形成的梁端折角;随机不平顺能显著增大接触力、桥梁和车体加速度;而组合不平顺能导致系统最不利状态。

时滞多维轨道不平顺激励的一致白噪声模型

为获得各轮轴处轨道不平顺,用于列车-桥梁振动控制和随机振动分析,研究了轨道不平顺的模拟方法.采用白噪声滤波法生成单轮轴的轨道不平顺;为实现不平顺波长选择,提出了成型滤波器参数的宽频带识别法.为考虑各轮轴间的时延,利用相邻轮轴间的短时滞,构造了基于高阶Pade近似的累次时滞系统.将成型滤波器与时滞系统相结合,得到了以白噪声为输入、列车各轮轴处轨道不平顺为输出的状态方程.算例表明,模拟样本与轨道不平顺目标谱密度相符,且满足各轮轴处轨道不平顺之间的时滞关系.

柴油机性能及排放预测高效试验设计应用研究

为柴油机性能预测及优化提供更为高效合理的试验方法,通过对比分析不同试验设计方法回归模型的精度及效率,研究了正交设计及均匀设计在建立柴油机性能及排放多元非线性回归预测模型中的应用。回归模型的建立采用了逐步回归分析方法,能够根据试验数据提取对预测参数影响最为显著的因素,建立最为精确且简单的预测模型。回归模型的建立除了包含各个因素的主效应外,还考虑了各个因素的交互作用及非线性作用,使回归模型更为精确。最后对2种试验设计方法的回归模型预测精度及效率进行对比分析,结果显示均匀设计在柴油机性能及排放预测试验研究中更为高效。

土地利用优化视角下的城市轨道站点分类研究——以西安地铁2号线为例

以站点周边不同交通接驳(主要指步行、自行车接驳)时间距离为路径,基于GIS研究确定轨道站点对周边地区的一般影响范围,并从城市设计角度对地块边界进行修订,划定轨道站点对周边用地的合理影响范围;基于影响区域内用地功能特征,定量计算各站点的用地优势度和用地均匀度指数。综合考虑站点的区域特征和交通功能,采用定性、定量相结合的分析方法,对城市轨道交通站点进行类型划分,以科学合理地指导轨道交通站点周边土地利用优化调整,同时为后续城市轨道交通站点周边的土地利用规划和设计标准制定提供参考依据。

列车荷载下竖向非均匀地基波阻板主动隔振分析

对列车模型简化计算,基于薄层法研究波传播问题高效性与边界元法处理无限域问题精确性,建立薄层法基本解答作为格林函数边界元法。针对三维竖向非均匀地基模型,对WIB主动隔振体系进行参数研究。结果表明,在轨道交通荷载作用下,增加WIB剪切模量、厚度、宽度及选较小埋深均可增大WIB隔振体系隔振效果;非均匀系数对隔振效果略有影响。

基于均匀设计SP调查的停车换乘行为研究

为解决受访者与调查者之间关于受访问题数量的矛盾,将均匀设计法引入停车换乘SP调查情景设计中,着重分析不同假设换乘情境下P＆R系统选择意向以及相关出行者的群体特性,利用调查数据分析影响P＆R选择的关键影响因素。分析结果表明：P＆R选择行为意向与出行时耗和出行费用显著相关,高收入群体和通勤出行者的时间价值都较高,说明其对时间可靠性要求较高。

一种轨道交通新型无线传感器网络能量有效覆盖算法RTST的研究与仿真

能量有效覆盖问题是轨道交通无线传感器网络的一个重要研究方向,目的是找到一种节约能量、将网络使用寿命最大化的策略。本文提出一种基于节点的布朗圆盘模型和Voronoi图的几何算法,通过建立两棵传感器的树形结构来得到一个理想的无线传感器网络中被激活节点的拓扑结构,以延长网络的寿命。另外,我们采用了非均匀节点密度的抛撒方法,以达到最佳的能量和业务的匹配,尽量使整个网络各个节点能量能够同时耗尽。通过仿真对比,该算法相比传统的GPRS、GAF、Spin算法等,延长了传感器网络的使用寿命,提高了网络的整体性能。

城轨多区间绝缘非均匀情况下钢轨电位与杂散电流建模及分布

城市轨道交通线路涉及面积广、周边环境复杂,在土壤湿度、运营损耗等因素影响下,走行轨绝缘往往存在不均匀的情况,对系统钢轨电位与杂散电流分布产生明显影响.提出轨道绝缘非均匀情况下回流系统建模方法,利用不同的绝缘非均匀情况对回流系统进行分割,并进行精确等效,参与多区间系统潮流计算,根据切面边界参数,计算该情况下钢轨电位与杂散电流分布.基于某实际线路数据仿真分析了多区间不同绝缘薄弱类型以及动态接地情况下钢轨电位与杂散电流分布规律,并进行现场实测验证.研究结果表明:多区间绝缘非均匀情况对钢轨电位与杂散电流分布影响较大,应在钢轨电位与杂散电流控制中予以重视.

AN INTEGRATED COUPLING ELEMENT FOR VEHICLE-RAIL-BRIDGE INTERACTION SYSTEM WITH A NON-UNIFORM CONTINUOUS BRIDGE

An integrated coupling element considering wheel-rail interface for analyzing the dynamic responses of vehicle-rail-bridge interaction system with a non-uniform continuous bridge is presented. The governing equations of the interaction system are established first, and the solution procedure and assembly method of the coupling element are demonstrated. Finally, the accuracy, efficiency and function of the integrated coupling element are tested using two numerical examples. The influences of different combinations of rail and bridge element length in the coupling element on the solution are investigated, and the effects of different rail irregularities on the dynamic responses are discussed.

基于区段磨耗钢轨典型廓形的打磨设计方法

铁路货运线路运量大、运行密度高等因素导致钢轨病害问题频繁发生,需要及时对钢轨进行打磨,改善轮轨关系。采用弗雷歇距离方法,基于区段内不同截面钢轨磨耗型面数据,构建磨耗代表廓形选取模型,结合NURBS曲线理论构建钢轨廓形的描述方法,采用基于钢轨廓形少量离散点的差值拟合算法进行打磨廓形设计;以减少钢轨打磨材料去除量及减小脱轨系数为目标函数,以轮轨匹配特性和降低钢轨磨耗为约束条件,建立钢轨打磨廓形计算模型。结果表明,与标准廓形CN75相比,打磨廓形OP75的材料去除量减少44.7%,轨顶下降高度减少0.39 mm,脱轨系数最大值减少5.4%,轮重减载率均方根值减少2.7%,车体横向振动加速度均方根值减少2.3%,轮轨横向力最大值减少4.4%;列车运行3万公里后,在60 km/h~120 km/h速度工况下,OP75的节点位移总量比CN75减少17.2%~19.1%。与打磨恢复成标准廓形相比,所设计的钢轨打磨目标廓形具有更好的动态特性,可以提高列车运行安全性和平稳性,减缓钢轨磨耗。

大纵梁体系在框架桥跨线施工线路加固中的应用

店红一级公路采用跨径为(11.5+8.8+11.5)m的三孔连体式框架桥跨越既有铁路,为保证框架桥施工过程中既有铁路运营的安全,对框架桥施工范围内的线路进行预加固。预加固采用大纵梁加固体系,该体系主要由大纵梁、横抬梁、工字形钢枕以及支点桩基础组成,考虑列车的动力作用、大纵梁的结构连续性、横向抬梁的工作不均匀性、安装误差以及使用过程中支点不均匀沉降等因素,对框架桥向前顶进穿越线路过程中的破桩工况进行受力验算。验算结果表明:大纵梁最不利工况为上、下行线会车时,此时大纵梁同时承受两列车荷载作用;横向抬梁最不利工况为破除第二排支点桩工况;各工况的强度、刚度均满足规范和设计要求,能够最大程度保证既有铁路运营安全。

基于城市轨道交通衔接规划的方法研究

文章在调研广州轨道交通衔接规划开展情况的基础上,分析广州轨道交通衔接的必要性及轨道交通衔接规划的主要研究内容,提出了衔接方式一体化、区域差别化及站点功能层级化等交通衔接规划的研究方法,为其他城市开展轨道交通衔接规划研究提供参考。