- 米维军;赵永虎;杨晓明;屈耀辉;武小鹏;
在青藏高原风火山多年冻土试验场,对太阳能制冷装置与热管制冷装置用于维护多年冻土地基热稳定的效果进行现场对比试验。结果表明:在同等试验条件下,太阳能制冷装置显现出了较强的工作性能和制冷效果;太阳能制冷装置能够以多年冻土区丰富的太阳光照为热源动力,使制冷装置不分季节全时段工作,特别是在暖季,能够有效阻止环境温度对多年冻土地基的热侵蚀;太阳能制冷装置的年均地温降低幅度比热管制冷装置的大0.57~0.96℃,制冷影响半径比热管制冷装置的大0.13~0.87m,实际制冷量为热管制冷装置制冷量的1.97倍。
2017年06期 v.38;No.157 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 2575K] - 杜晓燕;
针对季节性冻土地区路基冻胀对高速铁路平顺性影响的问题,运用室内试验与理论分析相结合的方法,研究填充料、含水率及外荷载等因素对微冻胀填料冻胀的影响,并分析冻胀过程中填充料与骨架颗粒之间的相互作用机制。结果表明:微冻胀填料由粗粒骨架、骨架颗粒之间的填充料及未填充的剩余孔隙组成;当填充料填充率为0.25时,填料发生初始宏观冻胀;上覆荷载具有抑制填料冻胀的作用;冻结过程中刚度较大骨架粗颗粒的体积基本不发生变化,而填充料体积发生膨胀起到填充骨架颗粒间剩余孔隙和抬升骨架颗粒的作用,引起宏观冻胀;当骨架颗粒间的剩余孔隙率较大时消纳作用强,同时削减了抬升作用,而抬升作用使骨架颗粒间的间隙增大,从而又促进了填充料填充作用的发展;当骨架结构稳定时,填充料的填充作用明显;微冻胀填料的冻胀过程实际上是填充料的填充作用与抬升作用的动态平衡过程。
2017年06期 v.38;No.157 9-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1212K] - 程建军;智凌岩;薛春晓;蒋富强;
为了揭示风沙地带铁路沿线下导风板输沙工程措施对线路过境风沙流的输导效果及其控制机理,基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的计算原理,采用三维数值计算分析方法并结合下导风板输沙的现场实测数据,分析下导风板对风沙流场的控制规律。结果表明:下导风板的输沙能力在风速较大(大于12m·s-1)时有较好效果,且前倾式下导风板的输沙能力明显强于直立式下导风板。现场实测也表明:采用前倾式下导风板输沙措施后,会在线路上形成较大的强风区(作用区),使线路迎风断面的各部位年积沙量均有显著减少,线路道心积沙量减少56%,下导风板前积沙量减少44%,下导风板后积沙量减少36%;现场实测结论与数值计算规律一致。建议在处于风沙区的铁路沿线采用下导风板治理铁路沙害时,要因地制宜并考虑当地的风况(风向、风速变化)特点进行下导风板工程的布置,才能取得较好的风沙输导功效。
2017年06期 v.38;No.157 16-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 2634K] - 梁瑜;马泳;赵剑;刘金朝;石启龙;
针对现有钢轨打磨策略存在打磨结果不可控和依赖人为经验设定打磨参数的缺点,提出基于钢轨实测廓形的智能打磨策略。首先根据实测的钢轨廓形确定钢轨的目标廓形,然后根据实测廓形与目标廓形的差异得到终止打磨的阈值;基于三角形面积法和钢轨打磨车单个砂轮的作业能力,计算打磨车的作业速度和功率;定位实测廓形与目标廓形之间差值最大的点,计算打磨该点时砂轮所需的偏转角度,进而再计算单个砂轮以固定功率打磨实测廓形之后得到的新廓形;将新廓形与目标廓形比较,定位新廓形和目标廓形之间差值最大的点,若该点的差值小于阈值则终止打磨,否则继续重复上述过程,直到打磨后得到的新廓形与目标廓形的最大差值小于阈值;从而得到将实测廓形打磨成目标廓形所需的每个打磨砂轮的偏转角度,并形成打磨方案。试验验证了基于钢轨实测廓形的智能打磨策略的有效性。
2017年06期 v.38;No.157 24-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 303K] - 李浩;赵国堂;孙加林;
采用铁路轮轨动力学仿真计算软件建立车辆—道岔耦合动力学模型,仿真分析CRH5型动车组侧向通过50kg·m-1钢轨9号道岔的行车安全性和磨耗情况,研究并提出改善高速动车组侧向通过小号码道岔安全性、轮轨磨耗的技术措施。结果表明:在不考虑现场随机不平顺的情况下,CRH5型动车组侧向通过9号道岔时脱轨系数、轮轴横向力的峰值分别达到0.52和28kN,均维持在较高的水平,而且轮轨侧面磨耗功也较大,整体上已经超过了轮轨垂直磨耗功,说明动车组通过岔区时侧磨是轮轨磨耗的主因,建议加强道岔区的养护维修工作,及时消除轨道几何超限现象;另外,通过增大车辆一系悬挂横向刚度或采用60kg·m-1钢轨9号道岔,可以有效地减少轮轨的垂直磨耗和侧面磨耗,起到减缓轮轨磨耗的效果,且后者还可以大幅度提升动车组侧向过岔的安全性。
2017年06期 v.38;No.157 30-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 4362K] - 徐庆元;林青腾;方子匀;张泽;娄平;肖祖材;段俊;
基于列车—轨道—桥梁耦合动力学理论、无砟轨道与桥梁间纵向相互作用理论及无砟轨道温度场和温度效应理论,建立考虑服役期间无砟轨道钢筋与混凝土的相互作用、无砟轨道混凝土的开裂与闭合效应、无砟轨道荷载时变特性共同作用的桥上纵连板式无砟轨道疲劳寿命预测方法。以高速铁路32m多跨简支箱梁桥上无砟轨道为例,运用该方法研究组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道的疲劳特性。结果表明:为了较准确地预测服役期间桥上纵连板式无砟轨道的疲劳特性,必须同时考虑列车荷载、温度荷载及温度梯度荷载的共同作用;桥上纵连板式无砟轨道的疲劳寿命由梁端处的轨道控制,梁端处轨道板底面混凝土和底座板顶面混凝土更易发生疲劳破坏;气候环境和无砟轨道裂缝间距对桥上纵连板式无砟轨道各部件的疲劳特性有很大影响,武汉地区无砟轨道的轨道板混凝土、底座板钢筋、底座板混凝土的疲劳寿命分别是哈尔滨地区的2.5,3.9和222.6倍,当裂缝间距由2倍扣件间距变为1倍时,无砟轨道钢筋的疲劳寿命增加10倍以上。
2017年06期 v.38;No.157 37-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 2587K] - 闫宇智;战家旺;张楠;夏禾;强伟亮;
针对高速铁路多跨简支梁桥墩—梁间振动强耦合的特点,采用复合随机子空间模态分析方法和冲击振动试验法相结合的信号处理方法,对高寒地区高速铁路简支梁桥的下部结构在1个完整冻融循环周期内4次动力测试结果进行分析,并对桥梁下部结构的模态参数进行识别,分析冻融循环对桥梁下部结构模态参数的影响规律。结果表明:随着冻结深度的增加,桥墩各阶横向振动频率均会增大,且全桥横向交错振动频率的增大趋势最为显著,最大增幅达36.8%;墩身高度是影响桥梁下部结构模态频率的主要设计参数,墩高对全桥横向交错振动模态的影响大于全桥横向整体摆动模态,随着墩高的增加,全桥横向交错振动频率在3~9 Hz之间变化,全桥横向整体摆动频率在2~4Hz之间变化;冻融循环作用下地质条件对桥墩的模态频率几乎没有影响。
2017年06期 v.38;No.157 47-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 2133K] - 季维生;
为了探索隧道拱顶二次衬砌背后不同范围内存在空洞条件下高速列车气动荷载对隧道二次衬砌结构的影响,采用隧道空气动力学的流体力学分析方法及结构力学分析方法,对二次衬砌结构的受力进行研究。研究结果表明:在气动荷载作用下,隧道二次衬砌结构处于"拉—压"的循环受力状态中;在隧道拱顶二次衬砌背后存在空洞时,衬砌结构上产生的瞬态应力变化规律与其受到的气动荷载变化规律一致,当列车运行速度为350km·h-1时,二次衬砌结构上产生的最大瞬态应力是同一时刻气动荷载的约39倍;在最大正峰值气动荷载作用下,随着拱顶二次衬砌背后空洞范围的增大,拉应力范围逐渐变小,拉应力值先增大后减小;在最大负峰值气动荷载作用下,隧道拱顶二次衬砌第一主应力仅有压应力而无拉应力作用,而且随着拱顶二次衬砌背后空洞范围的增大,二次衬砌受压区的范围逐渐变小,压应力值先增大后减小;二次衬砌结构上产生的最大应力绝对值随着列车运行速度的提高而增大,且与列车运行速度的平方成二次函数关系。
2017年06期 v.38;No.157 56-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1302K] - 严涛;王明年;李琦;刘祥;张子晗;赵菊梅;
针对高速铁路双线隧道内的列车火灾救援,以列车头部着火、失去动力、随机停靠在正对着横通道处、且人员疏散路径为上坡线路的工况作为人员安全疏散的最不利工况。采用火灾动态模拟器FDS建立最不利工况下的火灾仿真模型,确定可用的安全疏散时间。根据不同人员的逃生速度,采用人员疏散模拟软件EVAC,仿真计算必需的安全疏散时间。以人眼特征高度处烟气可见度小于10m时可用的安全疏散时间大于必需的安全疏散时间作为人员安全疏散的时间控制条件,确定隧道最佳的横通道间距。结果表明:当横通道间距分别为500和400m时,对应的可用的安全疏散时间均小于必需的安全疏散时间,因此不满足人员逃生的时间控制条件;当横通道间距为300m时,对应的可用的安全疏散时间大于必需的安全疏散时间,满足人员逃生的时间控制条件,可使人员安全疏散。因此建议高速铁路双线隧道横通道的设置间距为300m。
2017年06期 v.38;No.157 63-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1598K] - 王海涛;金慧;涂兵雄;张景元;
为研究地铁盾构隧道施工扰动下不同埋深处砂土地层损失差异及沉降模式,以干砂为填料,通过逐步释放土体模拟地层损失,对砂土地层盾构隧道施工时由土体损失产生的地表沉降和土体内部地层沉降进行模型试验研究。结果表明:在砂土地层盾构隧道施工过程中,地层损失从地表向下以幂函数形式增长,最大沉降和沉降槽宽度系数与地层损失呈很强的正相关性;随着地层埋深的增加,沉降模式由高斯曲线形式过渡为烟囱状形式,沉降槽宽度系数在增加到一定数值后保持相对稳定状态,而最大沉降持续增长,对地层损失的增加起主要作用。基于统计分析原理,针对砂土地层的高斯沉降模式,建立了不同埋深处砂土地层损失与地表损失间的关系,提出不同埋深处砂土地层损失的计算公式,并结合试验数据修正了不同埋深处砂土地层的最大沉降以及沉降槽宽度系数的计算公式,最终得到不同埋深处地层沉降的计算公式。
2017年06期 v.38;No.157 70-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1617K] - 闻毓民;张俊儒;吴洁;高杨;
以贵阳立体交通枢纽工程龙洞堡机场隧道工程为背景,综合运用现场测试、模型试验及数值计算方法,对超厚新人工填筑土地层超大断面隧道施工导致的地表沉降及其控制对策进行研究。基于实测的隧道拱顶沉降,根据既有的计算方法计算拱顶全部沉降;通过室内模型试验和三维数值模拟得到因地层损失引起的地表沉降占拱顶全部沉降的比率;根据拱顶全部沉降和比率计算得到隧道施工导致的地表沉降;再根据实测的地表总沉降,确定隧道施工和土体自身固结分别导致的地表沉降占地表总沉降的比例。结果表明:隧道施工导致的地表沉降是拱顶沉降的35%~36%,占地表总沉降的20%~34%,土体固结导致的地表沉降占地表总沉降的66%~80%,可见土体固结是导致地表沉降的主要因素。由此提出控制地表沉降的主要对策:通过地表钢管桩注浆加固,对土层进行改良;对拱部进行中管棚超前支护;采用大拱脚弧形导坑预留核心土台阶法开挖隧道;设置H175型钢钢架加强初期支护,二次衬砌尽可能地紧跟初期支护施作。
2017年06期 v.38;No.157 79-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1582K] - 陈超;李小娜;李琼;袁浩庭;王陆瑶;李亚茹;
针对单风井设置模式,以北京地铁某车站及其衔接区间为例,采用计算流体力学软件FLUENT15.0的动网格模拟计算方法,研究基于活塞效应的隧道埋深对地铁车站通风换气性能的影响。结果表明:当隧道埋深由15m增加到35m时,风井的排风量减少了28.3%,风井和地面出入通道的总进风量减少了26.6%;当隧道埋深不变、风井的横截面积由16m2增加到25m2时,风井的排风量由7 849m3增加到9 814m3,风井和地面出入通道的总进风量由4 527m3增加到4 921m3;随着隧道埋深的增加,适当增加风井的横截面积,可有效克服隧道埋深增加而使活塞风对地铁车站通风换气性能作用减弱的问题,以确保地铁车站空气的质量。
2017年06期 v.38;No.157 87-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1523K] - 陈民武;赵鑫;丁大鹏;于峰学;冯祥;
针对钢轨电位限制装置(Over-Voltage Protection Device,OVPD)经常在工作中出现2段和3段电压保护误动的问题,基于OVPD的工作原理和实测数据的分析表明,OVPD误动是在其动作的暂态过程中所形成高阶振荡电路而产生操作过电压所致;建立城市轨道交通回流系统分布参数等效电路模型,对OVPD的接触器分闸和合闸的暂态过程进行仿真,并与钢轨电位实测数据对比,也证明了OVPD接触器操作过电压易造成电压保护误动;为此提出增加过电压抑制电路和分闸限制条件的解决方案,可有效抑制OVPD的操作过电压,防止其误动和杂散电流产生的危害。
2017年06期 v.38;No.157 94-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 902K] - 葛兴来;张呈象;韩旭东;李锐超;
基于CRH3型动车组和牵引供电系统建立车—网电气耦合系统的简化模型,对牵引网压低频振荡的产生机理进行分析。结果表明:当网侧变流器控制策略为既有的瞬态电流控制策略时,因为系统中的1个极点基本位于虚轴附近,系统处于临界稳定状态,所以随着动车组开行数量的增加很容易引发牵引网压低频振荡。为抑制牵引网压低频振荡,提出多变量极点配置的网侧变流器控制策略,即通过对系统状态量的反馈控制,实现对系统极点的直接配置,从而在保证网侧变流器正常运行的同时,避免牵引网压低频振荡现象的发生。通过所建立的系统简化模型对多变量极点配置的网侧变流器控制策略进行仿真试验,验证了该网侧变流器控制策略抑制牵引网压低频振荡的有效性。
2017年06期 v.38;No.157 100-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1278K] - 孙丽霞;
针对我国高速铁路LMA,S1002CN,XP55这3种典型型面车轮与60,60N和60D这3种廓形钢轨匹配的情况,建立车辆—轨道耦合动力学模型,结合等效锥度、Polach指数、轮轨接触带宽变化率和接触点移动速率,分析新轮与新轨匹配和磨耗车轮的型面与钢轨原始廓形在服役条件下匹配的轮轨三维接触非线性关系,研究轮轨接触非线性关系对车辆动力学性能的影响。结果表明:S1002CN型面车轮时轮轨接触点跳跃最明显,LMA型面车轮时轮轨接触点分布最均匀,XP55型面车轮时轮轨接触带宽最窄,而且新轮与60N和60D钢轨匹配时轮轨接触点较60钢轨更集中在轨头中心处;S1002CN型面磨耗车轮与60钢轨匹配时脱轨系数、轮重减载率的相对增长率均大于与60N和60D钢轨匹配时;在1个镟修周期内,S1002CN型面车轮与3种廓形钢轨匹配时,随着运营里程的增加,滚动圆附近轮轨接触带宽和接触点移动速率均增大,且与60N和60D钢轨匹配时Polach指数由正值变为负值,影响车辆的蛇行失稳临界速度、失稳后的蛇行振动幅值以及车辆蛇行失稳极限环分岔特征。
2017年06期 v.38;No.157 108-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 3786K] - 胡晓依;
针对现有基于Kalman滤波技术的故障诊断方法不能有效诊断高速动车组横向悬挂系统失效故障的问题,通过建立高速动车组横向悬挂系统动力学仿真分析模型对高速动车组横向悬挂系统失效故障的特征进行分析发现,高速动车组横向悬挂系统中抗蛇行减振器失效故障对0~10Hz频段内的转向架横向振动加速度信号敏感,二系横向减振器失效故障对0~2Hz频段内的车体横向振动加速度信号敏感;基于此,提出改进的基于Kalman滤波技术的失效故障诊断方法,用于高速动车组横向悬挂系统失效故障的诊断。用该改进方法对转向架横向振动加速度信号进行0~10Hz滤波、对车体横向加速度信号进行0~2Hz滤波,然后计算二者信号的综合新息加权平方和(WSSR),若该WSSR有突变,则表明高速动车组横向悬挂系统发生失效故障。仿真分析结果表明:在车速为300km·h-1速度级下,采用改进方法可以有效地诊断高速动车组横向悬挂系统抗蛇行减振器和二系横向减振器的失效故障。
2017年06期 v.38;No.157 118-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1416K] - 杨锐;牟瑞芳;闫海峰;
为借助计算机虚拟技术模拟列车运行计划的实施过程,建立仿真模型描述列车运行环境、状态及规则,用以列车运行仿真平台的开发。以改进Petri网为工具,结合铁路运输组织特点,定义个性托肯表示列车,定义颜色集库所描述路网环境及列车运行信息,定义多种变迁实现列车空间位置的变换及运行信息的传递,定义全局时钟递增变量驱动系统运行;基于部件组合思想和同时考虑线路可双向运行和列车运行过程中随机扰动建立的列车运行仿真模型,可根据需要模拟的列车运行计划及关联路网的数据,快速生成与列车运行环境和列车运行规则对应的仿真框架,在根据相关数据对各静态参数进行初始化后,可按设置的区域范围及时段要求模拟列车运行计划。仿真实例表明,模型直观且易于编程实现,仿真结果基本符合客观实际。
2017年06期 v.38;No.157 125-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 488K] - 阮铮;
为满足城轨车辆部件轻量化、小型化、集成化的要求,通过对城轨车辆牵引变流器的功能进行分析,明确了牵引变流器控制单元应具备系统级和逆变器级控制、通讯、信号处理和故障诊断等功能,从而提出以控制系统模块、数据处理和监控模块、信号处理模块组成的紧凑型牵引控制单元架构。在硬件设计中,采用微控制单元(MCU)完成系统级控制;采用数字信号处理器(DSP)完成逆变器级控制;采用可编程逻辑器件(FPGA)作为MCU和DSP的协处理器,并负责所有对外部电路的接口;采用开关量处理电路、模拟量采集和处理电路、脉冲输出及反馈处理电路,对牵引变流器的各类型信号进行处理,完成控制系统模块指令的输出和系统状态的采集。通过型式试验和牵引系统地面联调试验,验证了牵引变流器控制单元的性能符合设计要求,适用于集成度较高、空间相对紧张的场合。
2017年06期 v.38;No.157 134-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1216K] <正>~~
2017年06期 v.38;No.157 141-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 61K]