- 杨有海;沈鑫;朱生宪;高以健;
针对兰新高速铁路路基冻害防治,通过不同细颗粒含量、不同含水率下的4个取土场路基填料在封闭系统和开放系统下的冻胀试验,进行粗颗粒土填料的冻胀性研究。结果表明:含有细颗粒的粗颗粒填料在冻结时可能会发生冻胀,其冻胀率取决于填料中的细颗粒含量、冻结前的含水率及冻结过程中水分补给情况;封闭系统条件下,冻胀率随含水率及细颗粒含量的增加而增大,细颗粒含量在3.76%~21.46%,处于饱和状态时填料的冻胀率可达1.1%~2.2%,冬季发生冻结时所产生的冻胀量会超过高速铁路无砟轨道高低偏差管理值,造成路基冻害;开放系统条件下的冻胀率远大于封闭系统下,压实系数为0.93时冻胀率可达3.45%~4.7%。可见,控制填料中的细颗粒含量、做好防排水设施是高铁路基防冻害首要选择的措施。
2018年03期 v.39;No.160 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1176K] - 李鹏;
基于现有静力触探技术的基础沉降变形研究,考虑不同地层条件,建立直接应用静力触探测试指标的基础沉降变形计算方法。该方法采用经验公式初步确定基础沉降计算深度,并通过应力比法验证;采用基于静力触探锥尖阻力的线性经验公式确定土体压缩模量;采用Schmertmann基底应变影响系数间接确定地基土体竖向应力,并规定刚性边界条件下基底应变影响系数为0。工程实例的计算表明:所建立的直接应用静力触探测试指标的基础沉降变形计算方法的计算结果与实测值一致性好,物理意义明确,适用于各类地层条件,应用范围广;计算过程简单,仅需手算即可完成;计算过程所需参数仅需通过静力触探原位测试获取,无需钻探、取样及室内固结试验,可避免钻探取样对试样扰动大、试验结果难以反映土体原位物理力学性质、试验数量少、代表性不够及原状样取样不便等问题。
2018年03期 v.39;No.160 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1416K] - 董捷;杨越;徐永明;宋绪国;
以斜坡桥梁桩基自由段桩长的确定方法为研究目标,将桩前自由段桩长范围内存在变形趋势的岩土体视为三维楔形受力体,考虑桩前受力体的自重及两侧拉力、受力体底部的极限抗滑力和摩阻力、桩土间接触压应力,推导其滑动力合力计算式,依据受力体的临界稳定状态确定斜坡桥梁桩基自由段桩长,并采用C#开发斜坡桥梁桩基自由段桩长的计算程序。运用该程序对斜坡桩基自由段桩长取值影响因素进行的敏感性分析结果表明:斜坡坡角、桩土接触压应力、内摩擦角对自由段桩长取值的影响较敏感,而桩周岩土体重度对自由段桩长取值的敏感性较小。采用此方法对长昆客运专线部分陡坡桥基自由段桩长设计取值的计算结果表明:当斜坡坡度较缓、地层较为坚硬时,位于其上的桥基内力计算可忽略自由段桩长的影响;当斜坡坡度较陡或斜坡岩土体强度较低时,计算得到的自由段桩长取值相对较大,斜坡桥梁桩基础设计须考虑自由段桩长对桩基内力计算的影响。
2018年03期 v.39;No.160 15-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 2484K] - 战家旺;闫宇智;张飞;姚京川;
以铁路简支钢桁梁桥为研究对象,将列车荷载简化为移动荷载列,对移动荷载作用下的结构响应进行离散小波变换,计算各层小波能量。利用小波能量熵对信号突变的敏感性,提出一种基于小波能量熵的桥梁损伤预警方法,并应用该方法对某下承式钢桁梁桥各种类型损伤预警工况进行分析,研究损伤程度、损伤位置和测点位置对预警效果的影响规律。结果表明:所提方法可对钢桁梁桥不同位置和程度损伤的出现时刻进行准确预警,具有较强的鲁棒性,且可较为完善地解决边界效应问题;损伤预警效果与损伤程度呈正相关,测点位置与损伤位置距离越近,损伤预警效果越明显。
2018年03期 v.39;No.160 24-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1998K] - 贾毅;赵人达;廖平;占玉林;李福海;
以韩江特大桥主桥(55+4×90+55)m为实际工程背景,开展罕遇地震作用下多跨长联连续梁桥双曲面摩擦摆支座参数优化及减震效果研究。采用通用有限元软件ANSYS建立桥梁动力分析模型,利用非线性动力时程分析方法,对双曲面摩擦摆支座的滑动摩擦系数和曲率半径进行参数敏感性分析,并与未设置双曲面摩擦摆支座情况的地震响应进行对比分析。结果表明:制动墩墩底内力和墩顶位移随支座曲率半径的增加而减小,随着支座摩擦系数的增加呈先减小后增大趋势;活动墩墩梁相对位移和摩擦摆支座位移随支座曲率半径的增加而增大,随着支座摩擦系数的增加而减小;摩擦摆支座的水平剪力随着支座曲率半径的增加而减小,支座摩擦系数对支座水平剪力影响规律不明显。综合考虑双曲面摩擦摆支座的减震效果和经济效益并结合该桥多跨长联的特点,建议双曲面摩擦摆支座的滑动摩擦系数取0.03,曲率半径取3m。
2018年03期 v.39;No.160 31-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 3582K] - 张晔芝;张超超;易伦雄;周龙军;
以正在建造中的国内外第1座特大跨度的三塔铁路斜拉桥—蒙华铁路洞庭湖桥为研究背景,采用有限元仿真和模型试验,研究增设塔顶水平加劲索、中塔稳定索和1~3对交叉索对桥梁竖向刚度的增强效果及经济性。结果表明:3种加强措施都能明显地增加桥梁的竖向刚度,只要加大加劲索截面面积,都可将洞庭湖铁路斜拉桥静活载作用下的挠跨比从无加强措施时的1/436降到1/500以下;当将挠跨比降至1/500~1/600间的同一数值时,对于中塔塔顶顺桥向水平位移和中塔塔底弯矩,增设中塔稳定索的效果较增设塔顶水平索好,而增设交叉索效果较差;增设中塔稳定索的经济性远远优于直接增大主桁或桥塔刚度,当增设中塔稳定索将挠跨比从1/436降至1/500~1/600时,增设稳定索增加的材料造价只需要165~646万元,增大主桁所有杆件刚度增加的造价为5883~1 6943万元,增大三塔刚度增加的造价为7 008~22 994万元,单独增大中塔刚度增加的造价为2 975~11 606万元。研究成果已应用于蒙华铁路洞庭湖桥的设计和建造。
2018年03期 v.39;No.160 41-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2120K] - 王秀英;郑维翰;张隽玮;孟德鑫;王新东;
结合目前研制的中心轴式预切槽机械开展现场试验的需要,数值模拟研究顺序3段、5段、7段和跳跃7段切槽方式对于地层沉降、预筑拱变形及受力的影响,并在宝兰客专洪亮营黄土隧道现场进行了1环切槽及灌注混凝土试验,以测试预切槽机械的性能。结果表明:随着切槽分段数目的增加,地层沉降和预筑拱的收敛变形均逐渐减小,顺序7段切槽方式在控制地层和结构变形方面最为有利;预筑拱拱脚在4种切槽方式下均会承受较大拉应力,且超过了混凝土抗拉极限强度,其他部位拉应力均在安全范围内,因此应在拱脚处增加锁脚,并及时对预筑拱进行加固,以提高预筑拱的抗拉能力,防止其结构发生破坏;分段切槽灌注模式在黏质黄土中成槽的稳定性较好,而在砂质黄土中成槽的质量和灌注成型的预筑拱质量较差。
2018年03期 v.39;No.160 49-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 3395K] - 侯茂锐;胡晓依;李海涛;
为有效评估轮对动平衡对车辆垂向和纵向振动系统的影响,以CRH_2型动车组为研究对象,建立具有13个自由度的车辆垂向—纵向耦合振动数学模型,基于Newmark-β预测校正积分法,应用Matlab软件求解系统的振动响应,计算结果与传统多体动力学软件UM的相一致,验证了数学模型和求解算法的准确可靠。在此基础上,分析轮对动平衡对车辆垂向和纵向振动响应的影响,提出优化措施。结果表明:速度为60和300km·h~(-1)时轮对动平衡引起的激扰力频率与车辆自振频率接近,对应的振动频率为6和31 Hz,车辆运行平稳性降低;采用非线性纵向刚度牵引拉杆,可以有效降低由轮对动平衡引起的6和31 Hz左右的车辆振动,提高乘坐舒适性。
2018年03期 v.39;No.160 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 2215K] - 杨阳;丁军君;李芾;蒋宽;
基于橡胶件材料的Mooney-Rivlin本构模型建立压剪复合型弹性车轮有限元模型,分析橡胶件的材料参数、预压缩量及环境温度对弹性车轮等效刚度的影响。在弹性车轮传统模型基础上建立其6自由度复合动力学模型及整车动力学模型,研究弹性车轮等效刚度对车辆动力学性能的影响。结果表明:弹性车轮等效刚度随材料参数、预压缩量及环境温度增加而增加,其中材料参数和预压缩量对等效刚度的影响较大,预压缩量由3.5mm增至5.5mm时每增加1mm其径向刚度分别增加48.26和65.11 MN·m~(-1),其他方向刚度也表现出同样的趋势;径向刚度主要影响轴箱垂向振动加速度和轮轨垂向力,这2个指标随径向刚度的增加而减小;轴向刚度与轮轨垂向力呈正相关,增加轴向刚度有利于提高曲线通过能力;偏转刚度对车辆动力学性能的影响与轴向刚度基本相似;各向等效刚度的变化对车辆平稳性的影响较小。
2018年03期 v.39;No.160 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 3075K] - 李金城;李芾;徐凯;钟浩;
为研究地铁动力车辆轮轨匹配的合理性,基于车轮滚动接触损伤模型,对LM,S1002和DIN5573踏面车轮与60kg·m~(-1)钢轨在1/20和1/40轨底坡下的静态轮轨接触关系进行分析;采用SIMPACK软件,建立传统的非动力车辆模型,考虑持续牵引力和运行阻力的车辆模型,以及既有持续牵引力、运行阻力,又有启动、制动过程的车辆模型,对3种踏面车轮在不同车辆动力学模型、不同线路条件、不同车辆悬挂参数下的车轮损伤进行对比分析。结果表明:地铁启动、制动过程中车轮损伤较大,考虑此过程的车辆模型计算结果更符合实际车轮损伤规律;LM踏面车轮在1/20轨底坡下的轮轨接触关系良好,车轮损伤较小;相比1/20轨底坡,S1002和DIN5573踏面车轮在1/40轨底坡下的轮轨接触关系更优;地铁车辆在站间距较短的直线线路运行时,采用S1002踏面车轮配合1/40轨底坡钢轨,车轮损伤最小,在站间距较长的直线线路运行时,采用LM踏面车轮配合1/20轨底坡钢轨效果最佳;在满足车辆运行稳定性的前提下,适当降低一系悬挂刚度有利于减缓车轮损伤。
2018年03期 v.39;No.160 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 3353K] - 王亚春;陈立明;杨才智;
基于弓网接触特性,提出车速为500km·h~(-1)的高速铁路弓网关系模拟试验方法。将接触线安装在圆盘上,通过圆盘的旋转速度模拟机车的运行速度,通过圆盘平动模拟接触网拉出值,通过圆盘的垂向运动模拟接触网振动;将受电弓安装在激振台上,使受电弓按照实际轨道不平顺振动,模拟动车组振动对受电弓的影响。设计高速弓网关系试验台,验证其模拟接触网振动时波形具有良好的跟随性和重复性。京沪高铁德州东—济南西区间的实测结果表明,接触线磨耗比分别约为0.005和0.006mm~2/万弓架次;基于实测接触网和受电弓参数,设计试验台的比对试验方案,3组试验得到的接触线试样磨耗比分别为0.004,0.004和0.005mm~2/万弓架次,表明模拟试验较为真实地模拟现场接触线磨耗情况,验证了试验方法和高速弓网关系试验台的可靠性。
2018年03期 v.39;No.160 79-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1608K] - 陈立明;
以我国高速铁路目前普遍采用的弹性链型悬挂接触网为研究对象,以现场测试得到的整体吊弦动态抬升量作为有限元仿真的初始载荷,运用ANSYS有限元分析软件建立接触网的有限元模型,模拟承力索、接触线和整体吊弦的安装施工过程。在此基础上,进行接触网的静态找形分析和和瞬态动力学分析,研究受电弓作用下整体吊弦的拉伸、压缩情况及动态力变化情况。结果表明:受电弓经过时,整体吊弦的动态力波动较大,约为其静态力的6倍;同一跨内,1~#和5~#整体吊弦的吊弦力波动最大,受压幅值最大,3~#整体吊弦的受压次数最多。
2018年03期 v.39;No.160 86-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 2556K] - 张彤;
建立包括控制器节点与执行器节点之间的前向通道时延,以及它与传感器节点之间的反馈通道时延的多功能车辆总线网络控制系统,获取的时延数据呈现随机分布的特点;采用自动回归模型和最小均方算法进行前向通道时延的预测;考虑列车关键控制系统的特点,将非线性系统描述为不同稳态工作点附近的多个线性子系统,基于T-S模糊模型建立非线性网络控制系统模型,设计各子系统基于状态空间滚动优化的广义预测控制方法。对采用不同控制方法、不同采样周期和负载率时控制效果进行仿真。结果表明:基于T-S模糊模型的GPC时延控制方法可以精确跟踪不同变化频率的参考信号;与模糊自适应PID方法相比较,该方法能较好地抑制时延对控制性能的影响,具有理想的鲁棒性能和稳定性能,完全可以满足高速动车组运行过程的控制实时性要求。
2018年03期 v.39;No.160 93-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 2138K] - 王鲲;
针对CBTC联锁系统的复杂性,提出一种基于通信顺序进程(CSP)与B方法集成的形式化方法,即在通信顺序进程的通信事件与B方法抽象机的操作之间建立起一对一的映射关系,实现通信事件通过控制抽象机的操作、进而影响抽象机状态的目标,从而实现通信顺序进程和B方法之间的同步。以1个实际站场为例,采用B方法对具有复杂状态空间的CBTC联锁系统的逻辑状态运算建立抽象机,采用通信顺序进程对CBTC联锁系统与外部系统的并发交互行为建立进程,并通过映射关系使CBTC联锁系统的抽象机与外部交互行为进程同步,由此建立基于通信顺序进程与B方法的CBTC联锁系统的形式化模型。采用ProB工具对建立的CBTC联锁系统模型的安全性、无死锁性进行验证。发现并修改模型中的不一致、不完全、歧义等错误,从而验证了CBTC联锁系统的安全性和无死锁性,保证了系统的最终实现。
2018年03期 v.39;No.160 101-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1945K] - 贺广宇;
针对高速列车运行超速安全防护,提出列控车载设备的控车核心算法,总体架构包括动车组制动参数导入、线路数据输入、安全距离预留、模式曲线生成和速度监控处理。算法功能模块划分为制动参数处理、线路数据处理、模式曲线处理和速度监控处理4个模块,其中控车曲线计算公式为列控车载设备控车核心算法关键,分别给出紧急制动曲线、常用制动曲线、紧急制动触发曲线和常用制动触发曲线的计算公式。在真实设备实验室内进行不同线路坡度和线路速度条件下的动车组制动实验,测得列控车载设备模式曲线制动距离,并将其与仿真算法软件计算的距离进行对比验证。结果表明:列控车载设备控车核心算法仿真结果与真实列控车载设备实时监测结果误差率不大于0.08%。将控车核心算法应用于新建铁路客运专线闭塞分区的符合性验证可知,该算法简化了仿真数据配置,减少了测试工作量,有利于缩短检算周期,并能及时反馈闭塞分区符合性检算结果,具有理论和实用价值。
2018年03期 v.39;No.160 110-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 2082K] - 张乐乐;佟鑫;卫亮;
针对列车碰撞事故中卧铺车厢乘员损伤分析和预测问题,依据25T型硬卧、软卧车厢内部结构布置特点建立以坐姿、卧姿假人模型为基础的典型碰撞场景有限元模型。以标准载荷为边界条件进行仿真计算,获得假人姿态响应、头部和胸部加速度、腿部受力碰撞历程仿真数据,参考汽车碰撞损伤标准评估乘员头、胸、腿部损伤。仿真分析结果表明:硬卧车厢中坐姿乘员的头部在碰撞事故中与中铺床棱发生两次碰撞并造成致命伤害,下铺卧姿乘员头部直接和餐桌发生碰撞并造成严重损伤;软卧车厢中上铺乘员有从上铺跌落并产生致命伤害的可能性。可通过改进卧铺车厢中与乘员接触结构的形状和材料或增加防护装置等方式降低乘员损伤的可能性。
2018年03期 v.39;No.160 117-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 3129K] - 杨林;
基于高速铁路地震预警监测系统的结构和功能,提出1种高速铁路地震预警系统紧急处置信息快速生成算法。该算法采用曲线拟合方法建立平面坐标系下高速铁路线路的曲线方程,基于地震动能量衰减方程建立平面坐标系下地震影响范围的圆曲线方程,联立2个方程并求解,得到2条曲线2个交点的坐标值;将坐标值转换为经纬度,再转换为公里标,得到地震对高速铁路线路的影响范围;再依据高速铁路预警地震紧急处置原则,生成高速铁路地震预警紧急处置信息。将该算法应用于高速铁路地震预警监测铁路局中心系统的测试和现场地震试验中,紧急处置信息生成时间的最大值均为40ms,平均值分别为18和27ms,可见其远远小于《高速铁路地震预警监测系统暂行技术条件》中对路局中心系统紧急处置时间100ms的要求,从而验证了该算法的合理性和有效性。
2018年03期 v.39;No.160 125-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1716K] - 田茂;王怀相;
针对城市轨道交通投融资项目建设阶段风险识别的前提条件,主要包括投融资项目的3种打包方式的比较,准备阶段、融资阶段、建设阶段和运营阶段的主要工作划分和参建单位对控制重点的组织与分工,用V型图表示项目各阶段的相互联系和主要影响;重点分析和识别建设阶段的主要风险,并根据层次分析模型,采用专家打分法得到的数据对投融资项目建设阶段主要风险因子的权重和重要性分值进行计算,识别出建设阶段主要风险因素,计算结果符合一致性检验;最后应用帕累托法对风险因子的风险程度进行了3个等级的划分。
2018年03期 v.39;No.160 131-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1442K] - 李英姿;
研制的新型环保轮轨润滑脂以植物油、酯类油、PAO复配的半合成油为基础油,以高级脂肪酸锂皂作为稠化剂,按照确定的优化配方加入抗氧剂、极压抗磨剂、防锈剂、防腐剂等添加剂,以及抗磨性能优良的非石墨固体润滑剂,采用特殊的成脂工艺制成。室内理化性能、可生物降解性和毒性、低温模拟试验等综合评定结果表明,研制脂的抗磨性能、防锈抗腐蚀性能、低温性能优良,可生物降解性良好,无(或低)毒,无重金属、卤族等有害元素,易泵送、喷涂,综合性能达到国际同类脂水平。经过1年在机车上的现场运用试验,研制脂有效减小了机车轮缘的磨耗,满足了轮缘润滑的需要,可适用于-30℃以上温度范围的轮轨润滑。
2018年03期 v.39;No.160 138-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1917K] 下载本期数据