新型高速道岔结构研发及列车过岔安全性分析

为了减小尖轨对列车高速运行安全性的影响,研发了一种新型高速道岔转辙器结构。新型转辙器去掉了既有结构中的尖轨,全部采用标准60 kg/m钢轨的轨头断面;转辙轨一端固定,另一端可左右转动,从而实现转向。基于车辆-道岔耦合动力学理论,分别建立标准18号道岔、新型道岔模型以及CRH_(2)型车的单车模型;通过与标准道岔对比,分析列车侧逆向通过新型道岔的安全性。结果表明:与标准道岔相比,列车侧逆向通过新型道岔时,在转辙器区域脱轨系数由0.49降为0.32,降低34.69%;轮轨横向力峰值由40.24 kN降为26.51 kN,降低34.12%;轮轨垂向力峰值由90.71 kN降到84.66 kN,降低6.67%。列车通过新型道岔时轮重减载率在跟端轨缝位置出现突变,在转辙器区域优于标准道岔。

远距离交流转辙机道岔控制电路轨旁设置方案研究

针对三相交流转辙机道岔控制电缆间分布式电容值随道岔控制距离变长而增大,电容累积导致道岔表示电路室外X1断线,引发表示继电器无法落下故障的问题,通过分析得出线缆传输距离是影响电缆间分布式电容值的主要因素,提出将远距离交流转辙机道岔控制电路移设于轨旁控制箱的方案,以达到缩短道岔控制电缆长度,消除道岔表示电路受电缆间分布电容耦合作用带来不利影响的目的,确保道岔控制电路的正确性和准确性。该方案一方面相较于设置独立线路所,可大大降低建设成本;另一方面,道岔控制电路维持现有五线制道岔控制原理,轨旁控制箱技术条件和安装方式参考成熟的远程地面电子单元等室外控制设备,符合安全适应、先进成熟、经济合理的信号设计原则。研究结果表明,该方案可在工程中优先采用。

尖轨端面复杂廓形机器人铣削轨迹规划方法

铁路道岔尖轨数控成型铣削后的打磨抛光目前普遍由人工完成,存在效率低、质量一致性差和漏打磨等问题,难以满足尖轨高效高质加工需求。而将工业机器人铣削技术应用到打磨抛光工序中虽可提升尖轨制造自动化水平,但尖轨端面廓形的复杂多变以及机器人存在的弱刚性又导致其加工轨迹平滑度难以得到保障。为此,需要对尖轨端面复杂廓形机器人铣削轨迹规划方法进行创新。首先,基于MD-H参数法建立机器人运动学模型并分析其运动特性;然后,采用三次NURBS曲线对尖轨端面廓形进行参数化描述,以铣削作业法向刚度性能指标作为优化目标,建立轨迹点姿态优化模型;同时,考虑机器人关节连续性约束,建立机器人铣削轨迹姿态规划模型;在此基础上,基于S型曲线算法实现机器人铣削速度规划;最后,通过仿真和试验进行验证。结果表明:该方法能够有效控制机器人的运动轨迹,解决了外凸夹角区域的“过切”和“跳刀”问题,加工后尖轨端面廓形更为平滑,能满足尖轨制造要求。

基于可视图特征与CatBoost的转辙机故障诊断

针对道岔转辙机转换油压信号难以提取有效的故障特征且传统的故障诊断方式效果差的问题,本文提出一种基于可视图特征与CatBoost的道岔转辙机故障诊断方法。首先,采用可视图算法将时域信号转换为复杂网络图。然后,提取复杂网络图的5种统计特征,即网络平均度、全局聚类系数、平均路径长度、传递性特征与网络图密度。最后,通过CatBoost算法实现道岔转辙机故障诊断。将该方法分别与其它特征提取方法、故障分类算法进行比较。实验结果表明:可视图特征能够更有效表征道岔转辙机的工作状态,CatBoost算法对道岔转辙机4种工作状态的诊断准确率达到97.5%,验证了该方法的有效性和优越性。

基于密度聚类算法和广度优先搜索算法的道岔摩擦电流智能分析系统

[目的]现场的道岔摩擦电流测试与调整存在流程繁琐且风险高、对检修人员专业水平要求高、测定数值的主观性占比大3个弊端,为此需要基于各类智能算法及技术提升道岔的智能运维水平。[方法]分析了道岔摩擦电流测试曲线4个阶段的特征,提出建立道岔摩擦电流的智能分析系统。阐述了该系统的功能及工作原理,设定了该系统的摩擦电流标准值及阈值范围。该系统可基于密度聚类算法和广度优先搜索算法自动获取道岔摩擦电流值。介绍了该系统的调试界面截图,以说明系统在获取道岔摩擦电流值如何为现场检修人员提供操作建议。[结果及结论]该智能系统具有良好的可用性,实现了节约检修时间、降低维护成本和提高检修效率的既定目的。

基于集成深度学习的转辙机故障诊断研究

[目的]为了能够充分利用故障日志数据诊断转辙机故障,提出了基于集成学习算法的道岔转辙机故障诊断方法。[方法]通过分析转辙机故障文本数据,并结合专家经验,建立了两级故障诊断思路;将故障文本数据预处理为机器能够识别的数据,作为故障诊断模型输入数据;介绍了基于AdaBoost集成学习法的CNN(卷积神经网络)-LSTM(长短期记忆网络)故障诊断模型的原理和方法。[结果及结论]试验结果表明,在数据类别不平衡或者样本数量有限的情况下,采用CNN-LSTM模型能够有效提高故障诊断的准确率;与其他故障诊断模型相比,CNN-LSTM模型性能更好;所提出方法具有有效性,能够满足应用场景准确率要求。

关于道岔尖轨弯曲矫直后回弹的理论研究

尖轨在生产过程中会产生上下和左右弯曲。为了满足直线度要求,要对尖轨进行矫直,而矫直后钢轨产生的回弹现象会直接影响道岔质量。针对这一问题,本文基于弹塑性力学,对钢轨回弹的原因进行理论分析;对形状复杂的钢轨横断面进行合理简化,进而方便计算出钢轨的弹性极限弯矩;结合矫直理论,通过分析钢轨顶弯矫直条件,推导出钢轨反向弯曲挠度与顶弯支距的关系式,并应用于尖轨顶弯调直试验。结果表明:采用计算得到的钢轨反向弯曲挠度进行尖轨矫直,矫直后及放置24 h后尖轨的平直度均满足TB/T 412-2020《标准轨距铁路道岔》的要求。采用该方法可以大幅提高顶弯质量和工作效率。

ZDJ-9型交流道岔转辙机故障智能识别方法

[目的]通过分析交流转辙机的三相动作电流异常情况能够判断道岔设备故障,但是城市轨道交通线路道岔数量众多,转辙机时时刻刻都在动作,运维人员无法实时查看所有转辙机的动作电流曲线,易造成故障定位遗漏,因此需研究智能化的道岔转辙机故障识别方法。[方法]介绍了ZDJ-9型交流转辙机故障识别判断逻辑;以ZDJ-9型交流转辙机电流曲线数据为基础,介绍了智能化道岔转辙机故障识别方法的核心内容,包括电流曲线分段、电流曲线特征提取和故障匹配。[结果及结论]在南宁轨道交通4号线培训室进行了ZDJ-9型交流转辙机智能化故障识别模拟试验,所采集到的电流数据按照以组为单位提供给算法分析软件进行电流分段及故障树匹配,均能精确匹配到相关故障,均能正确产生报警提示。试验结果表明,所提出的智能化道岔转辙机故障识别方法有效可行。

哥伦比亚波哥大有轨电车54E1钢轨6号单开道岔研制

哥伦比亚波哥大双线有轨电车线路全长39.66 km,为满足项目的运行需求,研究设计了54E1钢轨6号(R50 m)单开道岔。根据项目给定的道岔前长、后长及全长要求,结合城市轨道常用道岔的特点及参数要求,选择未被平衡离心加速度的参数和线型,尖轨采用断面为54E1A1的钢轨,尖轨跟端采用具有一定弯曲变形能力的结构,尖轨尖端藏于基本轨轨头下颚(藏尖值为3 mm)。为满足无缝线路的要求,采用爆炸硬化焊接高锰钢辙叉。扣件结构为分开式Ⅱ型弹条扣件,为减少牵引点两侧基本轨外倾和减少轨距扩张,在基本轨外侧设置轨撑。

跨座式单轨换梁型道岔制造工艺

[目的]由于跨座式单轨换梁型道岔部件种类多、内部结构复杂、变形风险大,在制造过程中容易出现零部件安装位置度超差、焊接热变形及应力集中等问题,导致产品达不到设计质量的要求。因此,有必要对跨座式单轨换梁型道岔的制造工艺进行系统性的研究。[方法]介绍了跨座式单轨换梁型道岔概况;分析了跨座式单轨换梁型道岔结构特征和材料属性,从制造工艺重难点、工艺路线规划、工艺设计及工装设计等多个方面进行了针对性的研究;提出一套适用于跨座式单轨换梁型道岔的制造工艺,并对所提制造工艺的实施效果进行了验证。[结果及结论]所采用的工装胎架与焊接工艺能够将道岔各部件的尺寸精度控制在设计要求范围内,配合振动时效处理能够有效改善结构应力的分布状态、降低结构焊后残余变形风险,确保道岔装配后的线型尺寸达标。

有轨电车镶嵌式转辙器设计与应用

目前,国内已研发了多种有轨电车转辙器结构,包括摆针式、整体式和拼装式。这些结构存在各自的优缺点,尚不能很好的平衡客户需求和工厂生产便捷性要求的矛盾。现拟通过设计一种新型转辙器结构来解决这个矛盾。通过结构设计,提出了一种新型高锰钢镶嵌式转辙器结构。该转辙器主体结构采用高锰钢整体铸造,并镶嵌耐磨性能优良的基本轨和尖轨。通过三维仿真计算,按极限状态法的规范要求,对尖轨强度进行检算。通过厂内试制和现场应用,验证转辙器方案的可行性。结果表明:转辙器中的零部件强度检算结果满足相关规范要求。转辙器投入使用后,现场应用效果良好,满足了黄埔区有轨电车2号线工程的需求,未来具有进一步推广的潜力。通过采用高锰钢镶嵌式结构的方式,可有效平衡客户需求和工厂生产便捷性要求的矛盾。相比整体式转辙器,新型转辙器的生产周期和生产成本都有大幅降低,但成本略高于拼装式转辙器,未来可作进一步优化,以进一步提高产品竞争力。

市域铁路地下停车场50 kg/m钢轨9号道岔设计与研发

市域铁路地下停车场无砟道床采用50 kg/m钢轨9号道岔,但目前没有成熟产品,需要研制可用于无砟道床的50 kg/m钢轨9号道岔。首先,通过调研总结国铁、城市轨道交通道岔技术研究成果,确定需研制道岔的设计原则;其次,开展道岔平面线形设计、关键参数检算、尖轨扳动力检算、转辙器结构设计、辙叉结构设计,并通过试制、试铺进行验证。研究表明,(1)采用相离半切线型弹性可弯尖轨技术、刨切基本轨加厚尖轨技术,尖轨设1个牵引点及1个可调连杆,可有效减小电务及工务的养护维修工作量。(2)转辙器跟端传力机构采用限位器结构、辙叉加长设计,可满足铺设无缝线路的条件;转辙器设置辊轮滑床板,滑床板采用弹性夹扣压结构,可降低尖轨扳动力并确保扣压稳定;间隔设置防跳限位装置,可确保尖轨稳定。(3)采用分开式可调扣件,具备良好的调轨距、调高功能;采用桁架式混凝土岔枕,岔枕与道床连接稳固;岔枕应预留施工定位孔,以便于施工。

小号码道岔尖轨转换的仿真计算及验证

小号码道岔自由段长度短,牵引点数量少,因此其扳动力较大。为研究尖轨动程对小号码道岔扳动力的影响,解决小号码道岔扳动力过大的问题,本文建立某小号码单开道岔曲线尖轨实体模型和有限元模型,根据尖轨实际转换过程设定其约束条件和仿真工况,对尖轨转换过程中的等效应力和扳动力进行计算,并通过现场试验来验证有限元模型的合理性。结果表明:尖轨动程越大,其等效应力和最大扳动力也越大,最大扳动力与尖轨动程成线性关系;动程的大小直接影响尖轨的整体受力状态和扳动力,在合理范围内适当减少动程可改善尖轨的使用状态;本文建立的尖轨转换模型与现场测量结果接近,合理可靠,可为道岔相关结构的设计工作提供借鉴。

铁路道岔结构优化与性能提升研究

提升铁路道岔质量,对于提升铁路线路的运行安全和使用寿命具有重要意义。针对铁路道岔的常见问题进行归类分析,形成四大类分类结果,包括几何尺寸问题、导曲部分问题、转辙部分问题和辙叉部分问题。在这一分类的基础上,进行总体适应度函数和分类适应度函数的设计。针对10组道岔展开实验研究,结果表明,经过该文优化设计的道岔,使用时间和过重总量获得明显增加,道岔质量得到明显提升。

新型复式交分道岔在CBTC车辆段的应用与研究

从信号系统控制的角度出发,在研究传统复式交分道岔控制方式的基础上,以台州市域铁路S1线CBTC车辆段内设置的复式交分道岔为例,提出新型复式交分道岔在CBTC制式下的应用。结合传统复式交分道岔,从新型复式交分道岔的控制原理、逻辑处理、列车控制方式等方面,介绍其优化设计方案和控制方案,以便为后续新型复式交分道岔在CBTC车场的应用提供重要的指导和借鉴作用。

地铁转辙机基坑积水问题管理措施

地铁转辙机是一种重要的信号系统基础设备,其主要作用是根据需要转换道岔、锁闭道岔尖轨、反映道岔位置以及切换道岔,是保证地铁行车安全的重要设备,文章以贵阳地铁为例,提出在运营线路转辙机基坑积水的问题,并在后续新建线路上采取一定的管理措施以改善此类问题对运营的影响。

交流转辙机在线监测技术研究与应用

针对既有信号集中监测系统存在三相交流转辙机的模拟量和开关量监测不完善,监测信息间缺少交叉关联,不能支撑监测数据深度挖掘分析,以及升级改造时存在设备投资大、运营成本高等问题,提出一种融合传感器、计算机在线监测、信号处理等技术的改进方案,实现三相交流转辙机在状态表示时,提前对室外动作电路完整性、道岔动作转换过程中关键继电器状态、转辙机自动开闭器动接点动作时序及位置状态等的在线监测。通过信号集中监测系统的升级改造,验证了该方案的应用效果。该方案不仅设备投资少、运营维护成本低,而且适用于各版本监测系统升级,可为同类型工程改造提供参考,同时也可推广应用于地铁、轻轨、铁路等轨道交通领域。

ZDJ9型道岔转辙机故障分析处理

道岔转辙机是信号系统关键设备,对行车安全起着至关重要的作用。转辙机故障造成列车晚点,影响正常行车、客运组织,其故障处理效率直接影响运营效率。以ZDJ9型道岔转辙机故障处理为例,分析监测曲线形成、故障判断方法及处理步骤。

基于A型脉冲反射式超声技术的转辙机缺陷检测研究

随着我国铁路行业的快速发展,铁道部电务系统对道岔转辙机零部件的检测要求越来越高。目前,转辙机关键部件检测主要依靠人工目视检测,存在漏检风险。因此,提出了一种基于A型脉冲反射式超声探伤技术的裂纹定量检测方法。首先,分析了金属材料力学性能,计算了道岔转辙机关键部件的临界裂纹理论长度,并以此为基础在与转辙机关键部件相同材料的试件上设计了刻槽缺陷模拟实际裂纹。然后,基于无损检测专业仿真平台CIVA建立了试件模型,采用A型脉冲反射式单晶直探头对试件进行检测,分析声场特点并选取最优探头参数。最后,搭建了实验平台,通过对A扫信号的分析处理获得了试件截面图,重构缺陷位置相对误差小于2%,验证了该方法的可行性。该检测方法具有成本低、精度高的优点,为解决转辙机关键部件的缺陷检测提供参考。

基于ITD-SDP图像特征和DSCNN的道岔转辙机故障诊断

针对道岔转辙机故障诊断问题,提出一种基于ITD-SDP图像形状特征和深度可分离卷积神经网络的故障诊断方法。首先对时域压力信号使用固有时间尺度分解算法进行分解,获得一系列固有旋转分量;然后进行对称点模式变换,将分解得到的固有旋转分量映射为雪花图像;最后通过深度可分离卷积神经网络算法实现道岔转辙机的故障诊断,同时与传统的CNN模型进行对比。实验结果表明:图像特征能够有效表征道岔转辙机的工作状态,深度可分离卷积神经网络模型对道岔转辙机4种状态的平均诊断准确率达到98.5%,验证了本方法的有效性和优越性。