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基础变形对弹性支承块式无砟轨道变形及离缝影响研究
1
作者 曾志平 吴霁崟 +4 位作者 王卫东 王继军 徐磊 李桩 刘卓 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期602-612,共11页
为探明弹性支承块式无砟轨道结构在基础变形恶劣地质条件下的变形规律,采用Abaqus有限元软件建立隧道段弹性支承块式无砟轨道精细化数值仿真模型,在考虑弹性支承块式无砟轨道道床板直接构筑于仰拱上的特殊结构形式前提下,以仰拱余弦型... 为探明弹性支承块式无砟轨道结构在基础变形恶劣地质条件下的变形规律,采用Abaqus有限元软件建立隧道段弹性支承块式无砟轨道精细化数值仿真模型,在考虑弹性支承块式无砟轨道道床板直接构筑于仰拱上的特殊结构形式前提下,以仰拱余弦型不均匀沉降作为基础变形输入形式,分析幅值、波长对钢轨位移、道床板位移及道床板与基础间离缝及脱空高度与长度的影响,提出基础变形作用下弹性支承块式无砟轨道的薄弱位置及最不利变形形式。研究结果表明:1)当基础变形形式为余弦型不均匀沉降时,钢轨变形形式与基础变形形式一致性较高,道床板变形形式一致性较低;结构沉降随基础沉降幅值增大而增大,基础沉降波长对结构沉降最大值影响较小;沉降中心出现沉降最大值,沉降端部出现小幅上拱;2)当沉降幅值与波长不变时,由于道床板的纵向不连续性,沉降中心为板中的情况变形较为缓和,沉降中心为板端的情况变形较为剧烈;3)层间离缝及脱空高度随沉降幅值的增大而增大,随沉降波长的增大而减小;随沉降幅值的增大而增大,随沉降波长的增大先增大后减小;基础沉降波长小于40 m时,只要发生沉降即需进行检查修补;基础沉降波长超过80 m时,可不进行离缝修补。综上所述,沉降幅值与轨道结构变形呈正相关;道床板的纵向不连续使得结构沉降与离缝突变性强,极大恶化轨道结构力学性能。研究结果可为基础变形地段弹性支承块式无砟轨道的优化设计与运维养修提供参考与依据。 展开更多
关键词 基础变形 弹性支承块式无砟轨道 钢轨不平顺 层间离缝 有限元分析
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粉土剪切应力-位移关系曲线峰值后区特性试验研究
2
作者 王亮亮 田建胜 +4 位作者 朱前龙 杨默涵 马超智 柳志军 刘泽 《铁道学报》 北大核心 2025年第1期146-152,共7页
剪切应力-位移关系峰值后区发展特性是复活型滑坡和季节性滑坡剪切带强度参数合理选择与坡体稳定处治的关键问题。以江苏新沂地区粉土为研究对象,制备不同初始密实、湿度状态的土体试样,通过大变形剪切试验研究初始压实系数、含水率、... 剪切应力-位移关系峰值后区发展特性是复活型滑坡和季节性滑坡剪切带强度参数合理选择与坡体稳定处治的关键问题。以江苏新沂地区粉土为研究对象,制备不同初始密实、湿度状态的土体试样,通过大变形剪切试验研究初始压实系数、含水率、法向约束荷载对粉土剪切应力-位移关系曲线峰值后区形态的影响规律。结果表明:低法向约束荷载条件下(25、50 kPa),粉土剪切峰值后区存在“二次硬化”现象,且“二次硬化”趋势随压实系数增加而增强,随初始含水率增加而减弱;“二次硬化”阶段内粉土摩擦角由残余强度阶段的3.4°增长至4.35°,黏聚力由残余强度阶段的2.643 kPa提升至8.135 kPa。 展开更多
关键词 粉土 剪切应力-位移关系 二次硬化现象 抗剪强度
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高速铁路箱式路基新型结构研究
3
作者 肖宏 陈盈盈 +2 位作者 宋绪国 郭帅杰 魏绍磊 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期781-793,共13页
主要阐述箱式路基的结构特点、荷载分类及组合,并建立车辆-轨道-箱式路基-复合地基空间力学模型对其工作特性和荷载传递开展系统研究。研究结果表明:箱式路基纵向长度应≤17.24m,底部设计厚度应≥500mm;在温度作用下无明显伸缩位移,但... 主要阐述箱式路基的结构特点、荷载分类及组合,并建立车辆-轨道-箱式路基-复合地基空间力学模型对其工作特性和荷载传递开展系统研究。研究结果表明:箱式路基纵向长度应≤17.24m,底部设计厚度应≥500mm;在温度作用下无明显伸缩位移,但在结构端缝处存在钢轨应力峰;结构不存在共振风险;在350km/h速度下,箱式路基动应力、动位移均远比限值要求小;但顶板加速度会达到3.325m/s^(2),比我国传统简支梁桥振动加速度大,但比规范限值小;与传统土质路基对比,箱式路基对动荷载的吸收和耗散更具有优势,到路基垫层时,振动衰减超过90%,因此,对箱式路基底部复合地基进行设计时可不考虑列车动荷载的影响。 展开更多
关键词 高速铁路 新型结构 箱式路基 结构设计 有限元分析 荷载传递
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基于NSGA-Ⅱ遗传算法的市域快线无砟轨道结构多目标优化
4
作者 冯青松 王龙 +1 位作者 孙魁 李秋义 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第1期15-21,共7页
为研究市域快线无砟轨道结构轻量化经济性、列车快速运行安全性协同优化设计问题,利用多体动力学软件Universal Mechanical建立车辆-轨道空间耦合模型,详细分析轨道板长度、宽度、厚度、弹性模量和扣件刚度、扣件间距单独变化时,对市域... 为研究市域快线无砟轨道结构轻量化经济性、列车快速运行安全性协同优化设计问题,利用多体动力学软件Universal Mechanical建立车辆-轨道空间耦合模型,详细分析轨道板长度、宽度、厚度、弹性模量和扣件刚度、扣件间距单独变化时,对市域D型动车以速度160 km/h通过时所引起的轮轨系统动力响应,通过响应面实验得到市域快线无砟轨道钢轨垂向位移响应面模型,并经NAGA-Ⅱ遗传算法进行多目标优化得到最优参数组合。结果表明:通过单因素试验,对钢轨垂向位移影响显著的依次为扣件间距、扣件刚度和轨道板长度;建议在进行市域快线无砟轨道结构设计时将钢轨垂向位移作为关键评价指标;各设计变量对市域快线无砟轨道力学性能影响的主次顺序依次为扣件间距、扣件刚度、轨道板长度、轨道板宽度、轨道板厚度、轨道板弹性模量;推荐设计方案为扣件系统刚度25 kN/mm,扣件间距0.625 m,轨道板长度4.9 m,轨道板宽度2.8 m,轨道板厚度0.26 m,轨道板混凝土等级C40。 展开更多
关键词 市域快线 无砟轨道 响应面法 NSGA-Ⅱ遗传算法 多目标优化
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考虑权重系数的浮置板系统多参数影响与匹配分析
5
作者 陈宪麦 黄厚龙 +3 位作者 徐磊 胡逸宁 仵雷振 邓燚 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期347-357,共11页
市域铁路作为连接城市与郊区的关键纽带,其快速发展引起的环境振动问题日益突出。减振垫和减振扣件虽能有效减振,但其低刚度特性会增大钢轨和道床板位移,影响车辆运行的平稳性和舒适性,因此,如何通过合理的参数匹配实现减振垫浮置板系... 市域铁路作为连接城市与郊区的关键纽带,其快速发展引起的环境振动问题日益突出。减振垫和减振扣件虽能有效减振,但其低刚度特性会增大钢轨和道床板位移,影响车辆运行的平稳性和舒适性,因此,如何通过合理的参数匹配实现减振垫浮置板系统的低动力响应设计显得尤为重要。基于此,本文以某市域减振垫浮置板轨道隧道段为研究对象,应用MATLAB建立三维车-线-隧耦合数值模型,考虑低速和高速运营条件,以隧道壁减振和车辆乘坐舒适性为核心优化目标,选择车体垂向加速度、钢轨和浮置板垂向位移及隧道壁最大Z振级为分析指标,以扣件垂向刚度及阻尼、浮置板板下垂向刚度及阻尼和板厚作为系统设计参数进行工况设计,排除超限工况后,通过加权计分法得出不同车速和不同权重组合下的最优参数匹配,并分析上述5个系统设计参数对动力响应指标的组合影响规律。研究结果表明:扣件阻尼对车体加速度、钢轨和浮置板位移的影响没有板下阻尼产生的影响大,板下阻尼的增加会轻微降低车体加速度和浮置板位移,隧道壁最大Z振级随着板下阻尼增加呈现非线性变化,其最小值出现在板下阻尼为0.15 MN·s/m^(3)处。钢轨和浮置板的位移受板厚的影响较小,较大的扣件刚度和板下垂向刚度可以减小钢轨的垂向位移,隧道壁最大Z振级与扣件和板下刚度呈明显正相关,减振垫道床配合使用减振扣件后,与原减振垫道床相比,可减小隧道壁的最大Z振级2.74 dB。 展开更多
关键词 市域铁路 减振垫浮置板 参数匹配 车辆-轨道耦合动力学 权重组合
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疲劳荷载作用下无砟轨道混凝土钙溶蚀特性
6
作者 杨荣山 仪皓楠 +1 位作者 康维新 曹世豪 《铁道学报》 北大核心 2025年第2期160-171,共12页
无砟轨道结构在多雨地区或排水不畅地段会出现混凝土层间冒浆现象,该现象主要由力学损伤与化学溶蚀共同引起,其中钙溶蚀是化学溶蚀的主要形式之一。通过对现场冒浆采集物进行化学成分测定,证实水环境下混凝土的钙溶蚀现象,开展疲劳荷载... 无砟轨道结构在多雨地区或排水不畅地段会出现混凝土层间冒浆现象,该现象主要由力学损伤与化学溶蚀共同引起,其中钙溶蚀是化学溶蚀的主要形式之一。通过对现场冒浆采集物进行化学成分测定,证实水环境下混凝土的钙溶蚀现象,开展疲劳荷载下的无砟轨道混凝土钙溶蚀试验,采用原子吸收分光光度计测试混凝土溶蚀过程中的钙离子溶出量,采用钨灯丝电镜(SEM)结合面扫描能谱仪(EDS)测定混凝土微观结构分布与钙元素占比,基于钙离子溶出量与氧化钙含量计算试件的溶蚀率和溶蚀深度。测试溶蚀后混凝土表面平均强度,分析钙溶蚀深度对混凝土表面强度的影响。结果表明:疲劳荷载不改变C15、C40混凝土的溶蚀模式,但会加快钙溶蚀的发展速率;对于C15混凝土,累计钙溶出量与时间成正比,疲劳荷载作用下溶蚀速率提升了127.5%,对于C40混凝土,累计钙溶出量与时间平方根成正比,疲劳荷载作用下溶蚀速率提升了68.9%;钙溶蚀会明显削弱混凝土表面的抗压强度,C15混凝土在有、无疲劳荷载作用下加速溶蚀7 d后,平均表面抗压强度损失分别为57.5%、40.6%,C40在有、无疲劳荷载作用下加速溶蚀7 d后,混凝土平均表面抗压强度损失分别为56.2%、43.9%。 展开更多
关键词 无砟轨道 列车荷载 冒浆 钙溶蚀
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高速铁路箱型路基动力响应分析
7
作者 刘晶磊 周玮浩 +2 位作者 张伯扬 刘佳凡 张业荣 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第1期57-66,共10页
为研究高速铁路箱型路基在列车荷载作用下的动力响应问题,采用数值模拟方法建立轨道-路基-地基三维有限元模型,分析箱型路基的动应力、动位移和加速度的分布规律,并与常规填土路基进行对比。结果表明,列车荷载作用下的动力响应时程曲线... 为研究高速铁路箱型路基在列车荷载作用下的动力响应问题,采用数值模拟方法建立轨道-路基-地基三维有限元模型,分析箱型路基的动应力、动位移和加速度的分布规律,并与常规填土路基进行对比。结果表明,列车荷载作用下的动力响应时程曲线周期性变化明显,不同车厢相邻2个转向架产生叠加效应,随深度增加叠加效应减弱,且发生时间滞后约0.1 s。动力响应沿深度分布,主要呈递减趋势。箱型路基内,竖向动应力和加速度衰减率分别可达60%、75%以上。动力响应沿横向分布,在支承层范围内,横向分布差异较小,顶板竖向动位移最大差值仅为0.008 mm,而范围外则变化迅速。动力响应沿横向分布,主要呈“马鞍”形和“U”形分布,在支承层边缘下方、竖板和顶、底板连接处以及底板边缘均出现峰值,存在应力集中效应。路基表面最大动应力为39.6 kPa,最大动位移为0.165 mm,路基内最大动应力为100.6 kPa,满足设计要求。与常规填土路基相比,箱型路基竖向动应力的衰减率更大,可达到95%,且加速度较小,对动荷载的吸收和耗散作用更显著。箱型路基与常规路基表面竖向动位移幅值分别为0.165 mm、0.329 mm,最大差值为0.036 mm、0.189 mm。箱型路基动位移更小,横向分布更均匀,整体性更好。 展开更多
关键词 高速铁路 箱型路基 数值模拟 动应力 动位移 加速度
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钢轨焊接区激扰下400 km/h高铁有砟轨道动力响应分析
8
作者 付琪璋 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第1期36-42,49,共8页
高速列车运行速度增加将引起车辆通过钢轨焊接接头时产生更强烈的冲击作用,影响行车稳定性。分析高速列车过焊接区时不平顺动力响应特征,对高速铁路的设计和运维至关重要。建立含柔性轮对的三维车辆-有砟轨道-基础耦合动力学模型,选取... 高速列车运行速度增加将引起车辆通过钢轨焊接接头时产生更强烈的冲击作用,影响行车稳定性。分析高速列车过焊接区时不平顺动力响应特征,对高速铁路的设计和运维至关重要。建立含柔性轮对的三维车辆-有砟轨道-基础耦合动力学模型,选取较不利情况模拟焊接不平顺,研究焊接区不平顺激扰下400 km/h高速铁路有砟轨道的结构动力响应特征,对比动力学结果与规范限值的差异,分析扣件刚度、道床支撑刚度、基础类型的变化对轮轨动力学的影响。结果表明,列车以400 km/h通过焊接接头不平顺时,各评价指标均满足现行规范相关指标要求,尤其是脱轨系数、钢轨横向位移指标远小于规范容许限值;扣件支承刚度显著影响钢轨位移及道床加速度,钢轨位移可减少0.8 mm,道床加速度可增大0.8倍;道床支承刚度主要影响钢轨位移及道床加速度,道床加速度可增大8.9%;基础类型对车辆、轨道动力学性能影响不大,但会使道床振动加速度增至2.57倍;相比350 km/h、400 km/h过焊缝时显著增加车辆、轨道动力学相互作用,轮轨力增加46 kN。高速列车运行条件下,轮重减载率、轮轨垂向力表现为不超限但接近限值的特点。因此,项目运营管理应重点核查轮重减载率和轮轨垂向力,针对焊接不平顺应严格监控、重点管理。 展开更多
关键词 高速铁路 有砟轨道 钢轨 焊接区 动力学模型 动力响应
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道岔融雪系统电加热元件传热模型构建及分析
9
作者 贺清 李宗霖 +1 位作者 黄勇 李飞 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期841-851,共11页
为了研究道岔融雪的基本原理,解决电加热道岔融雪系统热效率低、融雪不充分、电加热元件故障率高等问题,以60 kg/m钢轨12号道岔为研究对象,基于MATLAB和COMSOL分析软件构建出“道岔尖轨结构-电加热元件-积雪-空气”的融雪模型。将融雪... 为了研究道岔融雪的基本原理,解决电加热道岔融雪系统热效率低、融雪不充分、电加热元件故障率高等问题,以60 kg/m钢轨12号道岔为研究对象,基于MATLAB和COMSOL分析软件构建出“道岔尖轨结构-电加热元件-积雪-空气”的融雪模型。将融雪模型分为无积雪的一般情况和有积雪的极端情况,按照现场环境数据和参数进行模型仿真,将一般情况的仿真结果与现场实验收集的轨温数据进行对比,并模拟极端情况下原电加热元件的融雪效果,对温度分布,轨温变化和积雪融化程度进行分析。研究结果表明:通过对道岔尖轨轨腰加热方式进行建模,融雪模型与现场数据有较好的拟合度,温度差在±2℃内,相对误差保持在7%以内,验证了模型的可靠性。一般情况下,系统首次加热需要40 min左右将钢轨加热至目标温度,电加热元件冷却后再次加热至目标温度需要25 min左右。极端情况下,使用与一般情况首次加热的相同条件,此时轨温上升较为缓慢,与目标温度相差10℃左右,积雪相变程度在0.3以下,不能达到融雪的目的。极端情况下增加无积雪的对照组进行轨温模拟,积雪是影响轨温变化的主要因素。依据现场条件对道岔尖轨完成了传热模型构建,并验证了模型的准确性,同时实验证明了现有系统应对极端情况融雪效果不理想,为后续加热元件材料改进、安装方式优化、系统功率分时多路配置等方面提供了理论依据。 展开更多
关键词 铁路道岔 融雪系统 电加热 模拟仿真 传热模型 温度分布
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陆路交通工程声屏障自适应建模技术研究
10
作者 高志亮 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第3期222-228,共7页
为解决陆路交通工程声屏障传统二维设计工作效率低、三维可视化和成果交付手段不足等难题,基于GIS+BIM技术,采用B/S架构研发陆路交通工程综合选线系统声屏障建模与设计模块。系统接入地理地质基础数据服务,在数字地球上加载海量多元异... 为解决陆路交通工程声屏障传统二维设计工作效率低、三维可视化和成果交付手段不足等难题,基于GIS+BIM技术,采用B/S架构研发陆路交通工程综合选线系统声屏障建模与设计模块。系统接入地理地质基础数据服务,在数字地球上加载海量多元异构数据,创建地理地质场景。系统根据建模参数和地形地质条件,实现陆路交通工程路基、桥梁、隧道、车站、附属设施等主要构筑物快速建模。依据陆路交通工程声屏障通用图,构建声屏障通用模型库;总结声屏障设置原则;通过GIS软件标准化处理或遥感解译处理,形成居民建筑物标准矢量数据;基于系统坐标转换和投影计算能力,总结提炼声屏障自适应布设算法;依据声屏障设置原则,实现声屏障自适应建模功能,并具备更新和修改功能,同时完成声屏障工程数量统计。系统对于陆路交通工程100 km项目完成声屏障自适应建模仅需1~3 min,显著提高陆路交通工程声屏障设计工作效率,扩展了声屏障三维可视化和成果交付手段,为方案比选和项目决策提供数据支撑。研究成果丰富了陆路交通项目声屏障三维数据资产与成果应用,完善陆路交通工程勘察、设计、施工、运维等全生命周期一体化作业体系,实现陆路交通工程环境保护设计研究向信息化、数字化和智能化拓展。 展开更多
关键词 陆路交通工程 声屏障 数字地球 构筑物 模型库 设置原则 自适应建模
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CRTSⅡ型板式轨道砂浆充填层服役现状分析
11
作者 元强 向功坤 +2 位作者 郑新国 张旭 王勇 《铁道学报》 北大核心 2025年第2期152-159,共8页
CRTSⅡ型CA砂浆服役十年后的性能是否满足服役要求对轨道系统的安全运营至关重要。对邯郸东站和松江南站的CA砂浆进行力学性能、物相组成及孔隙特征等测试,研究结果表明,两地的CA砂浆干燥抗压强度无显著下降;饱水后的抗压强度下降明显,... CRTSⅡ型CA砂浆服役十年后的性能是否满足服役要求对轨道系统的安全运营至关重要。对邯郸东站和松江南站的CA砂浆进行力学性能、物相组成及孔隙特征等测试,研究结果表明,两地的CA砂浆干燥抗压强度无显著下降;饱水后的抗压强度下降明显,但高于《CA砂浆暂行技术条件》的要求。两地区的CA砂浆均出现了浅表层维氏硬度下降和无机相损失的损伤,且松江地区的损伤程度相对较高。松江地区CA砂浆浅表层毛细孔孔隙率明显上升;邯郸地区CA砂浆凝胶孔体积明显增大,毛细孔孔隙率仅浅表层略微增大。因此,两地的CA砂浆服役十年后仍满足规范要求,但发生了且正持续发生物理和化学损伤,需要对在役CRTSⅡ型CA砂浆定期观测和维护。 展开更多
关键词 高速铁路 无砟轨道 CA砂浆 耐久性
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基于关系型数据库的高铁路基监测案例库设计
12
作者 朱丹 蒋关鲁 +3 位作者 黄德贵 刘乙甫 饶千竺 李建国 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第1期50-56,共7页
随着中国高铁事业的发展,以往科学研究和工程实践积累了大量的现场监测试验数据,但由于当时数据管理技术落后,试验数据在项目结束后多被“束之高阁”,科研价值得不到充分实现。随着计算机技术的不断进步,变形监测系统逐渐成为研究热点,... 随着中国高铁事业的发展,以往科学研究和工程实践积累了大量的现场监测试验数据,但由于当时数据管理技术落后,试验数据在项目结束后多被“束之高阁”,科研价值得不到充分实现。随着计算机技术的不断进步,变形监测系统逐渐成为研究热点,但目前大多数系统的研究更侧重于自动监测技术的实现和可视化模型的展示,忽略底层数据库的设计。针对上述问题,以云桂高铁路基现场监测试验为例,基于E-R概念模型,分析整理相关工程信息与试验数据,梳理得到相应的关系模式,据此完成了历史案例数据库表结构设计,优化了数据管理方式。对数据进行规范化处理后,将其批量装载至基于MySQL5.7的数据库管理系统,建立云桂高铁路基监测试验历史案例数据库,从而实现数据的一体化管理和基于用户角色的权限管理。可在保障数据库数据安全、可靠的基础上,根据用户需求便捷、高效地展示数据。基于上述案例数据库建立相应的数据展示系统,能清晰、直观地展示云桂高铁路基监测试验的逻辑和组织结构,方便后续相关人员了解项目信息,以便进行深入剖析,从而达到数据重用的目的。 展开更多
关键词 高速铁路 铁路路基 监测试验 数据管理 数据库设计 E-R模型 数据重用
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基于任意四边形拟合的轨道分割算法
13
作者 郭浩 齐咏生 +2 位作者 张嘉英 马然 刘利强 《铁道学报》 北大核心 2025年第1期112-122,共11页
精准高效地完成轨道分割与障碍物检测对于智能行车具有重要意义。现有深度学习算法对轨道区域分割与障碍物识别区分不明确,复杂区域极易出现多轨融合、识别率低等情况。为此,提出一种基于任意四边形拟合的轨道分割框架,实现轨道分割任务... 精准高效地完成轨道分割与障碍物检测对于智能行车具有重要意义。现有深度学习算法对轨道区域分割与障碍物识别区分不明确,复杂区域极易出现多轨融合、识别率低等情况。为此,提出一种基于任意四边形拟合的轨道分割框架,实现轨道分割任务;将其嵌入YOLOv5网络中,设计出一种全新的轨道交通双视觉任务网络(YOLOv5-DVT),该网络可根据轨道的不同特征,使用任意四边形切分轨道;经过多边形角点排序、自适应正样本匹配、相对重心位置编解码及顺序预测约束等环节完成对任意四边形轨道的预测,利用多边形寻迹拟合算法实现对轨道区域的恢复与分割;通过设计双任务结构,采用端到端的轨道分割与障碍物检测并行训练策略实现同步分割与障碍物识别,提升推理速度。采用自建数据集对该算法进行验证,试验结果表明:与经典分割算法相比,本文方法在复杂轨道的分割中更加清晰准确,其双任务精度分别达到95.10%、93.51%,推理速度达32 FPS,具备实际场景的应用价值。 展开更多
关键词 任意四边形检测 轨道分割 障碍物检测 深度神经网络
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高铁路基动力稳定性能评价方法与应用研究
14
作者 邓志兴 谢康 +5 位作者 王武斌 徐林荣 李泰灃 苏谦 王迅 刘宝 《铁道学报》 北大核心 2025年第3期126-134,共9页
目前缺少一种快速、超前、综合的高速铁路路基动力稳定性能评价方法,限制了路基动响应和累积变形数据的利用程度,易导致对路基的服役性能评价不充分、甚至在运营期间劣化等问题。因此,基于激振测试和机器学习(ML)提出一种高铁路基动力... 目前缺少一种快速、超前、综合的高速铁路路基动力稳定性能评价方法,限制了路基动响应和累积变形数据的利用程度,易导致对路基的服役性能评价不充分、甚至在运营期间劣化等问题。因此,基于激振测试和机器学习(ML)提出一种高铁路基动力稳定性能评价方法。首先,利用大型激振器模拟高速列车荷载,以快速获得高速铁路路基动力稳定性能评价指标,包括动响应(动应力、振动加速度)和累积变形;其次,基于优选的最佳ML模型对累积变形进行超前预测,探索累积变形的未来发展趋势;最后,综合路基动响应评估和路基累积变形评估,实现高速铁路路基动力稳定性能评价,并依托杭绍台高速铁路路基试验段验证该方法的有效性。结果表明:激振试验过程中,路基最大动应力、振动加速度和累积变形分别为42.5 kPa、8.496 m/s^(2)、3.26 mm,均小于各自阈值50 kPa、10 m/s^(2)和15 mm;优选得到性能最佳的LSTM模型,并基于LSTM模型得到累积变形预测值稳定于3.27 mm,表明累积变形满足超前评估要求。综合路基动响应和路基累积变形评估结果,得到该高速铁路路基动力稳定性能较好。相关研究成果为高速铁路路基结构动力稳定性能评价提供新的思路,也可为高速铁路智能运维提供超前参考。 展开更多
关键词 高速铁路路基 激振测试 机器学习 动力响应 累积变形
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考虑车轮跳轨的有砟轨道路-桥过渡段动力响应影响规律分析
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作者 林士财 龚凯 +3 位作者 向俊 董楠 褚卫松 苏玮 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期397-408,共12页
为明确提速线路路-桥过渡段提速必要条件,基于列车车轮跳轨全过程计算方法,分析考虑车轮跳轨的路-桥过渡段轨道动力响应特性,研究列车速度和过渡段折角对车轮跳轨特征和轨道动力响应的影响。研究结果表明:当轮轨密贴时,轮轨力、钢轨竖... 为明确提速线路路-桥过渡段提速必要条件,基于列车车轮跳轨全过程计算方法,分析考虑车轮跳轨的路-桥过渡段轨道动力响应特性,研究列车速度和过渡段折角对车轮跳轨特征和轨道动力响应的影响。研究结果表明:当轮轨密贴时,轮轨力、钢轨竖向位移等动力学指标随过渡段折角和列车速度的增大呈逐渐增大的趋势,且过渡段折角对这些动力学指标的影响明显比列车速度对其的影响大,如列车速度由160 km/h增至300 km/h,轮轨竖向力由105 kN增至140 kN,增幅33.3%;过渡段折角由0.05%增至0.25%,轮轨竖向力由84 kN增至143 kN,增幅70.2%。考虑轮轨分离时,跳轨持续时间和车轮跳轨高度车轮跳轨高度随列车速度或过渡段折角的增大而增大,且过渡段折角对车轮跳轨特征影响明显,如当列车速度由280 km/h增至320 km/h时,车轮跳轨高度和跳轨持续时间跳轨高度由4 ms、4.12 mm分别增至6 ms、4.52 mm,增幅分别为50%、9.7%;过渡段折角由0.18%增至0.22%,跳轨持续时间和车轮跳轨高度由3.7 ms、2.89 mm分别增至7.9 ms、6.04 mm,增幅分别为113.5%、109.0%;轨道动力响应随列车速度或过渡段折角的增大而增大,且建议考虑车轮跳轨发生后冲击阶段的轮轨相互作用。250 km/h提速300 km/h有砟轨道线路,路-桥过渡段折角建议不应大于0.20%。 展开更多
关键词 铁道工程 有砟轨道 跳轨高度 持续时间 过渡段 折角
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基于经验约束神经网络的高速铁路路基累积变形预测研究
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作者 邓志兴 徐林荣 +2 位作者 李永威 王武斌 苏谦 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期469-484,共16页
掌握高速铁路路基变形发展对变形病害的控制与运营管理意义重大。目前,机器学习方法被广泛应用于累积变形预测,而传统机器学习路基累积变形预测模型存在时间分布外泛化性差的弊端。因此,提出一种基于经验约束神经网络(ECNN)的高速铁路... 掌握高速铁路路基变形发展对变形病害的控制与运营管理意义重大。目前,机器学习方法被广泛应用于累积变形预测,而传统机器学习路基累积变形预测模型存在时间分布外泛化性差的弊端。因此,提出一种基于经验约束神经网络(ECNN)的高速铁路路基累积变形预测方法。首先,基于工程现场或室内试验数据构建路基累积变形预测数据集,并划分为训练集和测试集;其次,基于训练集建立神经网络模型,综合测试集上的预测精度与误差、预测不确定性2个层次结果,确定最优神经网络预测模型;最后,利用最优神经网络模型驱动路基累积变形的数据信息,并以损失函数修正的方式嵌入累积塑性应变关系曲线(经验信息),实现对最优神经网络模型参数和损失函数的约束,完成ECNN模型构建。案例分析表明:双向门控循环单元(Bi-GRU)模型为最优的神经网络预测模型,拟合优度R~2达到0.972 59,扩展不确定性U_(95)和标准化平均差f_(smd)仅为0.015 6、0.181 09;相较于Bi-GRU模型,ECNN模型在预测精度与误差、预测不确定性2个层次均更优,表明考虑经验信息约束的ECNN模型具备更强的预测性能;ECNN模型相较于Bi-GRU模型具有优异的时间分布外泛化性能,当训练集覆盖的时间跨度较小时,可有效提高累积变形的预测精度。研究成果可为高速铁路路基累积变形预测提供新参考。 展开更多
关键词 高速铁路 累积变形预测 经验约束神经网络 神经网络 累积塑性应变关系
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基于精细化无砟轨道模型的路基不均匀沉降影响研究
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作者 王健壹 余浩伟 +1 位作者 朱胜阳 王开云 《铁道建筑》 北大核心 2025年第1期25-32,共8页
为研究路基不均匀沉降对无砟轨道变形损伤的影响,建立包含结构配筋和混凝土塑性损伤本构的CRTSⅢ型板式无砟轨道精细化非线性有限元模型,仿真分析了路基不均匀沉降作用位置、波长和幅值对轨道结构变形损伤的影响。结果表明:路基不均匀... 为研究路基不均匀沉降对无砟轨道变形损伤的影响,建立包含结构配筋和混凝土塑性损伤本构的CRTSⅢ型板式无砟轨道精细化非线性有限元模型,仿真分析了路基不均匀沉降作用位置、波长和幅值对轨道结构变形损伤的影响。结果表明:路基不均匀沉降作用位置对于结构损伤变形影响差异较大;路基不均匀沉降发生在底座板伸缩缝部位,底座板最早出现宏观裂纹,且相同条件下该位置钢轨变形最大;沉降发生在底座板板端附近,复合板与底座板之间离缝较大,底座板从开始损伤到产生宏观裂纹演化进程较长;损伤出现在底座板凹槽处,演化进程所需沉降幅值超过6 mm;底座板与基床表层之间离缝随路基不均匀沉降波长的增大而减小,随沉降幅值的增大而增大;随路基不均匀沉降波长增大,复合板与底座板之间离缝呈先增后减的趋势,对于10 m波长最为敏感;路基不均匀沉降幅值增大,结构层间离缝、损伤情况均劣化,在幅值初始增长时钢轨峰值变形增幅较大,沉降幅值达10 mm后钢轨峰值变形在0.5 mm范围内波动。 展开更多
关键词 高速铁路 CRTSⅢ型板式无砟轨道 有限元分析 混凝土塑性损伤模型 路基不均匀沉降
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基于“函数变量分离+移动最小二乘拟合”桩板墙高效优化算法探索
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作者 梅龙月 杨艳 +3 位作者 姚洪锡 毛国成 陈罗平 马淑霞 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第3期122-129,共8页
桩板墙参数优化设计需要利用岩土有限元检算程序,确保设计参数满足受力与变形等工程安全指标的限制条件,并实现造价最优目标,属于多参数、多约束、非线性优化问题。针对桩板墙岩土有限元检算程序计算过程复杂、难以通过解析方法快速获... 桩板墙参数优化设计需要利用岩土有限元检算程序,确保设计参数满足受力与变形等工程安全指标的限制条件,并实现造价最优目标,属于多参数、多约束、非线性优化问题。针对桩板墙岩土有限元检算程序计算过程复杂、难以通过解析方法快速获取造价函数求解的问题,提出一种函数变量分离联合移动最小二乘拟合的参数优化算法。首先,对设计参数进行造价敏感性分析,得到造价函数中桩长变量分离的降维解析表达式;其次,对降维表达式的系数函数进行移动最小二乘拟合,得到系数函数值并选取系数较优对应的桩厚与桩间距参数组合;最后,利用岩土有限元检算程序遍历较优参数组合及已分离的桩长参数,比选得到满足安全指标条件下造价最优的桩长、桩厚、桩间距参数。以实际工程案例对算法进行验证,结果表明,本文算法与遍历参数法得到的最优造价相同,但所使用的数据量是遍历法数据量的17%;同时,该算法相较遗传算法收敛性更为稳定,且运行时间从7.33 s降到0.17 s,优化效果更佳,且大幅缩短了搜索时间。 展开更多
关键词 桩板墙 参数优化 敏感性分析 函数变量分离 移动最小二乘法 安全指标
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基于图神经网络的路基工程边坡防护方案智能决策
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作者 向子南 谢浩 +1 位作者 姚洪锡 钟晶 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第3期91-96,129,共7页
随着数字化改革深入推进与智能化水平不断提高,传统依赖专家经验和历史案例的设计模式正逐步被数据驱动方法所取代。在当前路基工程边坡防护方案设计中,决策主要基于专家经验和历史案例,缺乏相应知识转化机制。如何从大量设计案例中提... 随着数字化改革深入推进与智能化水平不断提高,传统依赖专家经验和历史案例的设计模式正逐步被数据驱动方法所取代。在当前路基工程边坡防护方案设计中,决策主要基于专家经验和历史案例,缺乏相应知识转化机制。如何从大量设计案例中提取并转化知识成为关键问题。针对路基工程边坡防护设计方案的数据特点,提出基于图神经网络的智能决策技术。首先,通过调研大量成熟设计案例,收集和清洗路基设计领域中边坡防护方案数据,并根据专家经验对数据进行规范化处理;其次,结合专家知识构建图本体图神经网络(GNN)对设计数据集进行训练,并验证神经网络对设计结果的预测效果;最后,利用互信息分析图神经网络模型决策过程中的影响因素,并结合实际设计经验揭示其决策逻辑和效果。试验结果表明:(1)GNN在整体路基边坡防护方案数据集中预测准确率达到76.3%,其中常用防护方案准确率可达86.6%;(2)采用互信息算法分析神经网络权重,并结合实际经验进行相关性分析,深入解释决策逻辑,为理解具体设计逻辑提供新视角。本研究可为后续路基工程边坡防护方案智能化设计和决策过程提供重要方法和理论支持。 展开更多
关键词 路基工程 边坡防护方案 图神经网络 智能决策 路基设计 可解释性
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铁路路基设计主要控制指标设计原则的回顾与讨论
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作者 王威 裴鑫 +2 位作者 陈诚 刘宙 杨成忠 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第1期29-35,共7页
为保证铁路路基的安全与稳定,一般需要确保地基承载力、路堤稳定性及路基工后沉降均满足设计要求,但当前对于地基承载力是否需要检算这一问题还未达成共识。为此,基于ABAQUS建立铁路路基有限元模型,考虑地基土土性、地基坡率、路基土土... 为保证铁路路基的安全与稳定,一般需要确保地基承载力、路堤稳定性及路基工后沉降均满足设计要求,但当前对于地基承载力是否需要检算这一问题还未达成共识。为此,基于ABAQUS建立铁路路基有限元模型,考虑地基土土性、地基坡率、路基土土性、路基坡率、路基填高的影响,通过定量分析,探讨地基承载力检算的必要性,并分析不同因素对地基承载力、路堤稳定性和路基工后沉降的影响规律。研究结果表明:在铁路路基设计时应考虑地基承载力的影响,并与路堤稳定性和路基工后沉降共同进行检算;地基承载力大小与地基土土性、路基土土性、路基填高等因素密切相关,在铁路路基设计时,地基承载力计算需要根据地基土土性、路基土土性和路基填高等因素综合确定;不同影响因素对地基承载力、路堤稳定性与路基工后沉降大小的影响显著性关系有所不同,其中各因素对地基承载力大小的影响显著性依次为地基土土性>路基填高>路基土土性>路基坡率>地基坡率,对路堤稳定性大小的影响显著性依次为地基土土性>路基坡率>路基土土性>路基填高>地基坡率,对路基工后沉降大小的影响显著性依次为地基土土性>路基土土性>路基填高>地基坡率>路基坡率。研究成果可为高速铁路路基设计提供参考。 展开更多
关键词 铁路路基 设计控制指标 地基承载力 路堤稳定性 路基工后沉降 正交试验
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