- 张银花;李闯;周清跃;陈朝阳;刘丰收;邹明;李大东;刘晓卫;郭军锋;王海军;
通过试验,分析我国重载铁路用过共析钢轨的化学成分、显微组织以及硬度、残余应力、断裂韧性、疲劳裂纹扩展速率、拉伸和冲击等性能,并与国外的过共析钢轨进行对比;对提高过共析钢轨耐磨和抗疲劳性能的机理进行研究。结果表明:我国研制的过共析钢轨,其踏面硬度为408HB,抗拉强度为1 360 MPa,断后伸长率为9.5%,轨头和轨底组织基本为珠光体,只有轨腰部位存在极少量的二次渗碳体,达到了我国过共析钢轨性能指标的要求;该钢轨的硬度、抗拉强度和断后伸长率与日本轨相当,但低于加拿大轨;钢轨闪光焊接头的硬度基本能满足标准要求,但轨腰和轨底的抗拉强度和冲击功偏低,因此需优化闪光焊焊后的热处理工艺;钢轨铝热焊接头的硬度低于标准要求,需研制硬度高的新型铝热焊剂;建议在重载线路上试铺我国研制的过共析钢轨以考核其使用性能。
2013年06期 v.34;No.133 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 532K] - 许贵阳;史天运;刘金朝;曲建军;
针对人工预处理海量的高速铁路轨道几何检测数据存在效率低和结果多样性等问题,研究检测数据自动预处理的方法。基于相关系数最大化原理,提出对检测数据里程自动修正的方法;利用傅里叶变换和逆傅里叶变换构造1个高通滤波器,实现对单项检测数据趋势项的自动滤除;基于绝对平均值对单一异常值数据进行自动识别和和滤除;对于非检测速度过低造成检测数据中可能出现成片的异常值,设计基于移动窗的识别方法。利用给出的检测数据自动预处理方法对实测的高速铁路轨道几何检测数据进行预处理,结果表明:该方法不但能有效识别和剔除分布在检测数据中的无效数据,而且能完整地保留有用信息,验证了该方法的可行性。
2013年06期 v.34;No.133 8-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 482K] - 杨宏印;张海龙;陈志军;曹鸿猷;
采用Hertz弹性接触模型,推导考虑轨道不平顺的移动车轮—轨道—桥梁耦合单元动力方程,结合车辆动力方程建立车—线—桥耦合系统运动方程,采用自动半步长方法以精确确定轮轨接触状态发生改变的时刻,使用Newmark-β方法直接积分求解。将预应力混凝土简支箱梁桥徐变变形引入轨道不平顺(徐变不平顺),研究其对车—线—桥耦合系统动力响应的影响。结果表明,轨道对徐变变形产生的折角具有明显的缓和作用,能显著降低轮轨接触力和轨道加速度响应;徐变不平顺会引起明显的梁端冲击,显著增加系统的动力响应;采取延长半年铺轨的措施能达到较好的动力控制效果,且对车体加速度的控制效果最明显,响应降低约42%;多跨简支梁桥的周期性徐变不平顺能激起车体更强烈的固有频率振动,同时也表现出波长为梁长一半的受迫振动;不考虑徐变不平顺时相应的敏感波长等于梁长。
2013年06期 v.34;No.133 13-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 921K] - 朱志辉;朱玉龙;余志武;郭向荣;
采用有限元方法建立轨道—桥梁三维空间模型,采用多刚体动力学方法建立31个自由度车辆模型,应用非线性赫兹接触模拟轮轨之间可分离的接触关系,根据轮轨间的位移协调条件建立车—线—桥耦合系统动力方程。采用显示积分与隐式积分相结合的数值积分方法分别求解车辆和桥梁的动力方程,然后进行耦合系统动力响应分析。运用该方法对京沪高速铁路某四线96m跨度钢箱系杆拱桥的动力响应及行车安全性能进行分析。结果表明:该大跨度钢箱系杆拱桥拥有足够的竖向和横向刚度,满足动力特性和列车走行性的各项指标要求;车体振动加速度、脱轨系数和横向轮轨力符合规范要求。针对我国现行规范规定的准静态轮重减载率在评判高速列车运行安全性时偏于保守的问题,建议综合考虑动态轮重减载率、轮重减载率超限持续时间以及轮重减载率超越概率等多项指标,对列车运行的安全性进行综合判断。
2013年06期 v.34;No.133 21-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1078K] - 胡俊;欧进萍;
基于降雨的基本特性,得到雨滴对桥梁断面的作用力,并将其分解为降雨冲击荷载和降雨阻尼力;结合形函数建立降雨的单元冲击荷载及单元阻尼矩阵,进而得到考虑降雨影响的大跨度悬索桥动力响应方程。以东海某大跨度悬索桥为对象进行风雨共同作用下大跨度悬索桥加劲梁抖振响应分析。结果表明,在大暴雨(强)作用下,主跨跨中的顺风向及竖向位移均值分别增大了16.24%和4.81%,说明在强风雨共同作用下雨滴对结构的顺风向冲击起主要作用;降雨产生的阻尼作用对结构响应有一定的积极影响,降雨的附加阻尼作用使主跨跨中的顺风向、竖向和扭转位移响应的均方差值分别降低了7.38%,2.28%和5.57%。
2013年06期 v.34;No.133 30-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 499K] - 刘保东;李伟龙;牟开;李鹏飞;陈建波;
设计制作3跨单箱单室变截面波纹钢腹板连续刚构桥和等效的普通混凝土腹板连续刚构桥模型,通过试验测试和采用有限元法研究波纹钢腹板连续刚构桥的自振频率及结构刚度。实测和有限元计算的结果表明,波纹钢腹板连续刚构桥各向1阶自振频率均比混凝土腹板连续刚构桥低,其中竖桥向1阶自振频率相差较小,而顺桥向及横桥向1阶自振频率相差明显,这说明波纹钢腹板连续刚构桥的各向整体刚度均小于混凝土腹板连续刚构桥,且其顺桥向及横桥向整体刚度与混凝土腹板刚构桥相比降低程度显著;波纹钢腹板刚构桥横桥向整体抗推刚度的降低速率是主梁横向刚度降低速率的1.361倍,而顺桥向整体抗推刚度的降低速率是主梁竖向刚度降低速率的4.123倍,说明顺桥向整体抗推刚度对主梁刚度的变化更敏感。
2013年06期 v.34;No.133 36-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 482K] - 易思蓉;聂良涛;陈彦恒;
结合我国新的铁路系统技术条件,进行电气化客货共线铁路隧道最大坡度系数研究。结果表明:在电气化客货共线铁路上,旅客列车通过隧道时,机车牵引力余量远大于隧道附加阻力,因此线路隧道最大坡度设计不受旅客列车通过条件的限制;对应不同限制坡度和牵引质量,通过选配适当机车类型,可使列车以一定的加速度余量在限制坡道上运行;SS7,6K和8G型等大功率电力机车能以不低于计算速度的速度,并保有一定的加速度余量通过长大坡道上的隧道;研究得到长度为401~1 000,1 001~5 000,5 001~10 000,10 001~15 000,15 001~20 000,20 001~25 000和25 001~30 000m的隧道最大坡度系数最小值分别为0.97,0.92,0.89,0.88,0.86,0.85和0.84,比现行《铁路线路设计规范》中电力牵引隧道内的最大坡度系数有所增大,而长度大于20km的隧道地段的隧道最大坡度系数与现行《铁路线路设计规范》中长度为5km隧道地段的值相当。
2013年06期 v.34;No.133 42-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 254K] - 王忠昶;赵德深;吴会军;
以大连市地铁1号线双洞单线隧道为实例,应用相似原理和单轴压缩试验获得土层的最优相似材料配比,用以在实验室建立双洞单线隧道模型,量测模型不同位置处的表面位移,据此分析左、右隧道先后施工诱发的地层变形规律。结果表明:在隧道施工的前72h内,地层沉降达到最大沉降量的70%~80%;先掘的左线隧道一侧的地层沉降较大;随着地层深度的增加,地层沉降逐渐增加,地层沉降曲线非对称"双峰"特征越明显;两隧道轴线上的地层水平位移随着地层深度的增加近似成线性减小,两隧道中心线和轴线上的地层水平位移不再为0,隧道两侧上方的地层水平位移变化最为剧烈,此区域出现较明显的剪切层,并且该区域原有的桩基、剪力墙在隧道开挖时因受到附加剪切作用而易出现裂缝。
2013年06期 v.34;No.133 49-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 599K] - 李鹏飞;周烨;伍冬;
选取隧道围岩压力计算的7种常用方法,分别计算隧道埋深和隧道跨度等参数对围岩压力计算结果的影响,分析比较7种计算方法的优缺点及适用范围。研究结果表明:全土柱理论适用于不考虑隧道跨度的明挖回填工程或埋深较浅、围岩条件较差的隧道工程;普氏公式适用于有一定自承载能力的深埋隧道;《人工岩石洞室设计规范》和《水工隧洞设计规范》适用于不考虑隧道跨度的围岩条件较好的隧道;太沙基公式和比尔鲍曼公式适用于围岩条件较差的浅埋隧道;《铁路隧道设计规范》中的围岩压力计算方法综合了全土柱理论、谢家烋公式和基于样本统计及围岩分级经验公式的优点,物理概念相对明确,便于工程技术人员应用,然而经验公式存在计算围岩压力随埋深变化不连续的情况,建议结合理论解析进一步修正和完善。
2013年06期 v.34;No.133 55-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 535K] - 刘泉维;王梦恕;扈世民;
以北京地铁10号线某车站工程为例,采用有限元差分程序FLAC3D建立车站工程的三维数值模型,模拟分析洞桩法施工中隧道围岩位移的发展规律,并提出相应的控制措施。结果表明:地铁车站地表沉降与水平位移具有明显的阶段性;在超前支护与小导洞开挖的施工阶段1,地表沉降占总沉降的比例为36%,围岩塑性区向洞周蔓延并逐渐贯通,可采用合理的超前支护措施加固围岩;在拱部土体开挖与结构施作的施工阶段3,地表沉降占总沉降的比例为49%,并引发多次应力传递途径的转换,可通过缩短开挖进尺或设置横向支撑等措施控制。数值计算与现场监测结果基本吻合,验证了数值模型的正确性。
2013年06期 v.34;No.133 61-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 820K] - 孙玉永;肖红菊;
借助基于强度折减法的有限元模型,分析坑中坑隆起失稳形式。由计算结果可知:坑中坑的隆起失稳形式与内外坑间距密切相关;当内外坑间距小于外坑最下道支撑点至外坑围护结构底的距离时,坑中坑隆起失稳时墙底滑裂面为以外坑最下道支撑与内外坑间某位置的交点为圆心、并通过内外坑围护结构底以下某点的圆弧面;当间距大于该距离时,坑中坑对隆起失稳形式无影响,可按单一基坑来计算。在此基础上,利用极限平衡分析法推导出坑中坑抗隆起稳定安全系数的计算公式。以上海市自然博物馆与地铁13号线共建工程为背景,计算不同工况下坑中坑的抗隆起稳定安全系数。由计算结果可知:当内外坑间距小于20m时,坑中坑可能发生隆起失稳破坏,需对内外坑间的土体进行加固处理。
2013年06期 v.34;No.133 66-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 791K] - 曹国辉;胡佳星;张锴;
通过对混凝土圆柱试件收缩应变的长期测试发现,试件的体内收缩应变普遍小于体外收缩应变,而且收缩应变在前期增长较快,后期收缩应变率逐步减小,最后曲线趋于平缓;20d龄期的体内、外收缩应变分别占最大收缩应变的10.8%和13.3%,100d龄期的体内、外收缩应变分别占最大收缩应变的36.5%和37.7%,1年龄期的体内、外收缩应变分别占最大收缩应变的83.2%和80.9%。在用B3变异系数和B3方差对国内外的收缩应变预测模型进行对比研究的基础上,提出新的混凝土收缩应变预测模型。该预测模型综合了GZ(1993)模型的对数函数计算理论和GL2000模型的双曲线幂函数计算理论,并参考了中国建科院模型的相关参数,因此该模型预测的数据不论初期还是后期与实测数据偏离度均较小,预测收缩应变曲线与实测拟合曲线基本一致,预测精度较其他模型有很大提高。
2013年06期 v.34;No.133 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 401K] - 曹建设;
接触网无备用且工作环境恶劣,极易遭受雷击而影响铁路运输安全。本文采用雷电直击承力索、正馈(AF)线和保护(PW)线时接触网的耐雷水平及雷击跳闸率以及感应雷作用下的雷击跳闸率等指标,研究PW线兼作避雷线的防雷效果。结果表明:对于采用AT供电方式的客运专线高架区段,直击雷是引起接触网雷击跳闸的主要原因,约占其合计雷击跳闸率的90%;由于AF线的雷电屏蔽范围大,耐雷水平低,因此防止雷电直击AF线是降低客运专线雷击跳闸率的关键;通过升高PW线使其兼作避雷线,虽然由感应雷引起的接触网雷击跳闸率有所增加,但可有效地防止雷电直击AF线,合计雷击跳闸率降低约69%。
2013年06期 v.34;No.133 79-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 410K] - 韩晓辉;刘胜龙;赵延强;
针对轨道不锈钢车体结构中呈高应力状态的侧墙板与底架边梁、侧墙梁柱横梁与立柱以及底架边梁与横梁连接处的点焊接头,采用不同工艺参数制备熔核直径分别为5δ,6δ和7δ(δ为点焊接头薄板的板厚)的3组点焊接头试件;采用拉伸剪切试验、疲劳试验和升降法测定点焊接头试件的拉伸剪切强度和疲劳性能,并从点焊接头试件熔核直径与等效应力强度因子的关系,研究不同熔核直径及点焊工艺对不锈钢车体高应力点焊接头疲劳性能的影响,以获得疲劳性能最优的点焊接头结构和点焊工艺参数。研究结果表明:点焊接头的拉伸剪切强度随熔核直径的增大而增加,等效应力强度因子随熔核直径的增大而减小,熔核直径的增加对延长点焊接头疲劳寿命的作用不明显;熔核直径为6δ时,点焊接头试件的焊接工艺和疲劳应力参数匹配最合理,疲劳性能和可靠性最优。
2013年06期 v.34;No.133 84-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 351K] - 何柏林;于影霞;史建平;周尚谕;
分别采用线切割和磨削方法加工转向架用16MnR钢对接接头的焊趾区域,制成有咬边缺陷和无缺陷的接头试件,并利用EHF-EM200K2-070-1A疲劳试验机,在应力比为0.1、载荷频率为10Hz的条件下,对接头试件进行疲劳寿命对比试验。结果表明:加工前接头试件的应力集中系数Kt为2.24;而分别经线切割和磨削2种方法加工后,接头试件的Kt分别降至1.29和1.00;与加工前相比,用线切割和磨削方法加工的无缺陷接头试件的平均疲劳寿命分别提高5.8和8.9倍左右;当接头试件焊趾处存在严重咬边缺陷时,即使经过线切割或磨削加工,也不能提高接头的疲劳寿命;应力集中系数对转向架用16MnR钢对接接头的疲劳寿命具有非常大的影响,因此对接头焊趾区域进行机加工处理,可有效降低接头的应力集中系数,从而提高其疲劳寿命和运行可靠性。
2013年06期 v.34;No.133 89-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 380K] - 孙效杰;陆正刚;张劲;
为解决低地板轻轨车辆所用传统电机体积大、能效低等问题,提出架悬盘式永磁同步电机(PMSM)解决方案。PMSM通过弹性万向节直接驱动低地板轻轨车辆的独立车轮;以滑模观测器获得的PMSM转子位置角和角速度的估计值作为控制依据,实现无位置传感器的PMSM矢量控制;转向架同一侧的2个电机采用偏差耦合控制,以保持纵向转速同步;对左右两侧的电机,根据反馈的其转速差估计值进行控制,以保证车辆在直线上行驶时左右车轮同步,在曲线上行驶时左右车轮转速差合理。根据采用独立车轮的低地板轻轨车辆动力学方程,运用MATLAB/Simulink软件建模对该方案进行仿真验证。结果表明:采用该方案的车辆在直线上行驶时左右车轮同步,而且具有恢复自导向的能力;在曲线上行驶时通过控制左右车轮的转速差,能够使轮对几乎沿轨道中心线运行,横移量小于1mm,冲角接近于0,且因导向控制而消耗的电机功率不超过250W。
2013年06期 v.34;No.133 93-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 634K] - 杨欣;邵林;邵军;杨伟君;
分析由列车区间追踪间隔时间、车站通过间隔时间和车站到达间隔时间确定的列车追踪间隔时间对高速动车组制动能力的要求,以六段式参数配置优化模型(TDE0模型)设定的列车运行控制系统制动减速度曲线为基础,提出以满足客运专线高速动车组最高运行速度和追踪间隔时间要求为目标、按TDE0模型算法逆步骤计算高速动车组制动能力的方法;并对计算结果用紧急制动距离、黏着、减速度和热负荷指标进行校核,用算例进行验证。结果表明:在运行速度等级和列车追踪间隔时间相同的条件下,车站到达间隔时间对高速动车组制动能力的要求更高,即车站到达间隔时间是限制全线列车追踪间隔时间的主要因素;建议在相关标准中,对不同速度等级高速动车组的最大常用制动能力做出统一规定。
2013年06期 v.34;No.133 99-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 381K] - 曹小林;李江;曾伟;孙浩;杨阳;
为解决城轨列车车厢内上送上回气流组织方式存在的气流短路问题,提出将排风口和回风口合并放在车厢内的座位下面,以及将排风口放在车厢中部位置、回风口放在车厢底部的2种优化方案。根据车厢实际尺寸,建立1/4车厢的简化物理模型,采用Realizable k—ε双方程湍流模型以及第3类、自由流、对称面和内热源边界条件,对优化前后车厢内空气的三维紊流流动和传热进行数值模拟分析。结果表明:所给出的2种优化方案均能有效改变车厢内气流漩涡的位置和强度,改善车厢内气流组织,解决气流短路问题,使车厢内温度分布更加均匀,并能降低车厢内的平均温度,减少车厢空调通风系统的能耗;综合比较,后一种优化方案更优。
2013年06期 v.34;No.133 105-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1075K] - 李常贤;刘洋;张彤;孙燕楠;
为解决我国不同型号动车组在重新编组或解编后存在的互通、互联和互操作问题,开展既符合IEC 61375-1标准、又符合UIC 556标准的UIC网关关键算法和软硬件系统架构的研究。UIC网关的关键算法包括UIC初运行、过程数据编组(PDM)和UIC映射服务(UMS)等算法,分别用于实现动车组网络控制系统的动态编组、多功能车辆总线(MVB)与绞线式列车总线(WTB)间的双向周期性数据传输以及初运行算法的调用,并通过E报文的收发向用户提供服务;UIC网关的硬件系统由主机、通用外围电路、WTB和MVB通信存储器以及控制器等组成;UIC网关在Nucleus实时操作系统的调度下,通过运行TCN协议栈和UIC协议栈软件,实现WTB链路层、MVB链路层、消息数据和过程数据的通信。
2013年06期 v.34;No.133 110-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1106K] - 曹源;马连川;张玉琢;穆建成;
根据GSM-R和LTE-R的越区切换过程,考虑信道占用、信道质量、参数设置、单点故障和多普勒频移5个主要因素对越区切换的影响,利用随机Petri网分别建立GSM-R和LTE-R的越区切换模型,比较研究不同列车运行速度时二者的越区切换成功率,以及频谱、列车运行速度对LTE-R越区切换成功率的影响。结果表明:越区切换成功率均随列车运行速度的增加而降低,但LTE-R的越区切换成功率高于GSM-R,且受列车运行速度增加的影响较小;LTE-R采用低频段800MHz的越区切换成功率高于高频段2.6GHz时。对于高频段的2.6GHz,列车运行速度低于350km·h-1时,能够满足CTCS-3对数据传输安全性和可靠性的要求。
2013年06期 v.34;No.133 117-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 654K] - 李晓娟;韩宝明;李得伟;李华;
针对因高速铁路列车延误而需要进行列车运行调整的问题,采用转换极大代数方法建立高速列车运行过程模型。以模型中的参数为输入,采用基于列车最小运行间隔时间将列车依次向后顺延、在图定停车站增加越行、在不停站车站停车并被越行这3种运行调整方法,对列车延误后的运行图进行调整,并通过更新列车运行过程模型中的状态矩阵,形成不同的调整方案。将所有调整方案输入基于序优化方法的列车运行调整方案优化模型中,通过仿真计算得到总延误时间最少的列车运行调整方案。以武广高速铁路下行列车运行图调整为例进行仿真实验,验证了该方法的有效性及可行性。
2013年06期 v.34;No.133 124-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 886K] 下载本期数据