高速铁路轨道复合不平顺影响作用机理及评价标准研究

1

作者 刁洪宝 杨飞 +3 位作者 高彦嵩 孙加林 赵钢 解婉茹 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期102-111,共10页

轨道复合不平顺会对车体响应产生不同程度的叠加增幅效果,可能导致单一不平顺控制标准无法涵盖的车辆运行安全问题。为全面研究复合不平顺对高速列车运行品质的影响规律,补充完善高速铁路复合不平顺评价标准体系,通过建立车轨耦合动力... 轨道复合不平顺会对车体响应产生不同程度的叠加增幅效果,可能导致单一不平顺控制标准无法涵盖的车辆运行安全问题。为全面研究复合不平顺对高速列车运行品质的影响规律,补充完善高速铁路复合不平顺评价标准体系,通过建立车轨耦合动力学模型,分析复合不平顺组合类型、间隔距离及幅值等因素对动力学性能的影响机理,并提出动态评价标准体系。研究结果表明:脱轨系数及车体横向加速度受复合不平顺叠加效应影响增幅明显;高速铁路水平-轨向型复合不平顺对车体动力学响应影响最为不利,三角坑-轨向型次之;高速铁路复合不平顺峰值最大间隔影响距离为50 m;给出200~250、250(不含)~350 km/h高速线路Ⅲ、Ⅳ级轨道复合不平顺动态容许偏差管理区域,为应用于现场控制轨道复合不平顺及指导养护维修提供理论依据。 展开更多

关键词 高速铁路 复合不平顺 仿真模拟 动力响应 管理标准

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面向弹性提升的列车运行图结构优化研究

2

作者 赵如月 谭立刚 +1 位作者 孟令云 韩国良 《铁道学报》 北大核心 2025年第8期1-14,共14页

异质度、列车越行关系等列车运行图结构特征,对列车运行图弹性具有重要影响,通过优化运行图结构可实现弹性水平的提升。由于越行对异质度存在一定的影响,故构建面向弹性提升的两阶段列车运行图结构优化模型。第一阶段以列车越行次数最... 异质度、列车越行关系等列车运行图结构特征,对列车运行图弹性具有重要影响,通过优化运行图结构可实现弹性水平的提升。由于越行对异质度存在一定的影响,故构建面向弹性提升的两阶段列车运行图结构优化模型。第一阶段以列车越行次数最少为优化目标,通过合理疏解列车越行关系,实现列车运行线排布顺序的优化。固定第一阶段所求列车运行顺序集合作为第二阶段的输入,在第二阶段以异质度最小为优化目标,实现列车运行图异质度的优化。为确保提供正常的旅客运输服务,设置列车发车时间窗、停站次数等约束条件。此外,提出一种结构优化算法,通过对求解结果进行比选,可获得相同越行关系下异质度最优的运行图,能够确保结构优化解的最优性。在京沪高铁选取3个区段分别设置3组实验开展案例分析,结果表明提出的模型与算法可实现列车运行图结构优化。通过仿真实验验证弹性提升的有效性,基于仿真结果获得弹性动态评价指标,采用TOPSIS法计算弹性系数,仿真结果表明通过优化越行关系和异质度,可得到弹性水平更高的列车运行图,3组实验中优化得到的列车运行图的弹性系数提升率均值约为190%,证明提出的结构优化方法对提高列车运行图弹性有显著效果,对指导列车运行图铺画工作具有重要意义。 展开更多

关键词 列车运行图结构 弹性 异质度 越行 TOPSIS法

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打磨速度对轨面被动式打磨效果的影响研究 被引量：1

3

作者 罗亚南 郭关柱 +1 位作者 杨国涛 韩健 《铁道学报》 北大核心 2025年第6期144-151,共8页

针对以往轨面被动式打磨以打磨后的轨廓形状偏差符合要求的最快打磨速度作为打磨速度而忽略打磨后轮轨接触状态的不足,提出以轨面打磨轮廓形状的轮轨接触特性确定打磨速度。基于轨面被动式打磨原理,依据打磨区域与位置、打磨深度等参数... 针对以往轨面被动式打磨以打磨后的轨廓形状偏差符合要求的最快打磨速度作为打磨速度而忽略打磨后轮轨接触状态的不足,提出以轨面打磨轮廓形状的轮轨接触特性确定打磨速度。基于轨面被动式打磨原理,依据打磨区域与位置、打磨深度等参数,建立打磨速度与打磨重构后轨廓形状之间关系,确定打磨速度为80、70、60、50 km/h时打磨得到相应的4种轨廓形状。采用轮轨接触状态有限元仿真分析模型,对轮轨接触载荷下轨面所承受的低疲劳循环周及其分布开展了研究,分析打磨速度对轨面被动式打磨效果的影响。结果表明:打磨速度变化会改变不同区域打磨深度,使得轨廓表面形状改变从而显著影响轨面打磨后的轮轨接触特性,在18 t轴重载荷条件下,对于4种打磨速度打磨重构后的轨廓形状,轨面受到的应变疲劳循环最低周分别为9.70×10^(4)、1.53×10^(5)、1.91×10^(5)、2.26×10^(5)周;最低应变疲劳循环周剖面上的疲劳循环最低周分别为9.80×10^(4)、1.45×10^(5)、1.44×10^(5)、1.43×10^(5)周;采用打磨速度70 km/h打磨轨面后得到的打磨效果最优。 展开更多

关键词 打磨速度 轨面被动式打磨 预防性打磨 廓形偏差 低周疲劳 打磨效果

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移动闭塞条件下重载铁路列车流特性研究 被引量：4

4

作者 董世鑫 谭立刚 魏玉光 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期9-17,共9页

移动闭塞系统是我国重载铁路未来发展的关键技术。借鉴道路交通流理论,建立描述流量、密度及速度关系的铁路宏观基本图,用以分析重载列车流的基本特性及运行现象。建立移动闭塞条件下列车优化速度跟驰模型,以大秦铁路为背景进行仿真模拟... 移动闭塞系统是我国重载铁路未来发展的关键技术。借鉴道路交通流理论,建立描述流量、密度及速度关系的铁路宏观基本图,用以分析重载列车流的基本特性及运行现象。建立移动闭塞条件下列车优化速度跟驰模型,以大秦铁路为背景进行仿真模拟,根据模拟结果绘制重载列车流仿真Q-K-V关系图,并与理论基本图进行对比分析,证明了仿真模型的可靠性。在此基础上,研究不同列车长度、不同坡度、不同限速以及采用电控空气制动条件下重载列车流的特性和对线路能力的影响。进一步研究移动闭塞条件下重载列车流冲击波产生的机理及传播规律,为重载运输列车流的管控提供了理论基础。 展开更多

关键词 移动闭塞 铁路宏观基本图 重载列车流 跟驰模型 电控空气制动 交通冲击波

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高速铁路有砟道床状态评定参数关联关系分析 被引量：9

5

作者 刘浩 杨国涛 +3 位作者 江成 刘淦中 姜子清 蔡超勋 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期128-134,共7页

为分析高速铁路有砟道床状态评价指标间的关联关系,并用于评定服役条件下有砟道床质量状态,采用离散单元法建立有砟道床数值仿真模型,从道床宏观表征及细观行为层面开展道床状态参数间的相关性和影响机制研究,分析不同道床堆积状态下的... 为分析高速铁路有砟道床状态评价指标间的关联关系,并用于评定服役条件下有砟道床质量状态,采用离散单元法建立有砟道床数值仿真模型,从道床宏观表征及细观行为层面开展道床状态参数间的相关性和影响机制研究,分析不同道床堆积状态下的阻力-位移曲线特性、道床垂向变形特征等。结果表明:道床抵抗轨道变形的能力受密实程度的影响较为明显,道床密实度下降近20%时,等效道床阻力值衰减近10%;道床密实度与枕下支承刚度表现出较明显的线性关系,道床密实度越大,道床竖向承载能力越强,道床垂向变形特征受密实度的影响明显;道床质量状态各评价指标之间具有较强的相关性,建议工务运营维护中重点关注道床密实度的均匀性与稳定性,确保有砟道床保持良好的服役状态。 展开更多

关键词 高速铁路 有砟道床 离散单元法 状态参数 关联关系

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砂轮排布策略对轨面修复性打磨后轮轨接触特性的影响 被引量：2

6

作者 罗亚南 郭关柱 +1 位作者 杨国涛 韩健 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期175-182,共8页

针对以往轨面修复性打磨根据钢轨廓形精度确定打磨策略而忽略打磨后轮轨接触状态的不足,提出以基于钢轨打磨廓形的轮轨接触特性确定打磨砂轮排布策略。基于轨面修复性打磨原理,确定砂轮排布策略与打磨后的钢轨廓形之间的重构关系,建立... 针对以往轨面修复性打磨根据钢轨廓形精度确定打磨策略而忽略打磨后轮轨接触状态的不足,提出以基于钢轨打磨廓形的轮轨接触特性确定打磨砂轮排布策略。基于轨面修复性打磨原理,确定砂轮排布策略与打磨后的钢轨廓形之间的重构关系,建立基于“轨顶向2侧”“内侧向外侧”和“2侧向轨顶”3种典型的砂轮排布策略打磨后得到的钢轨廓形模型,再利用轮轨接触三维有限元仿真模型,开展轮轨接触载荷下轨面受到的高接触应力和低疲劳循环周次分布特征分析。结果表明:轨面修复性打磨策略的改变会显著影响打磨后轮轨接触特性,23 t轴重载荷条件下3种典型的砂轮排布策略打磨重构后的钢轨廓形,轨面受到的轮轨最大接触应力分别为863,1255和904 MPa,受到的最低应变疲劳循环周次分别为1.77×10^(5),9.97×10^(4)和1.64×10^(5)次;轨面最大接触应力剖面受到的最大应力分别为1241,1376和1270 MPa,最低应变疲劳循环周次分别为9.96×10^(4),8.60×10^(4)和9.80×10^(4)次;采用“轨顶向2侧”砂轮排布策略打磨钢轨后的轮轨接触状态优于另外2种策略。 展开更多

关键词 修复性打磨 钢轨打磨 砂轮排布策略 轮轨关系 轮轨接触特性 应变疲劳循环周次

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CRTSⅡ型板式无砟轨道结构层间离缝机理研究 被引量：52

7

作者 赵国堂 刘钰 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期117-126,共10页

板式无砟轨道结构层间界面为力学薄弱面,在温度和外荷载作用下,容易发生离缝。建立CRTSⅡ型板式无砟轨道多层薄板体系全过程三维渐进损伤力学模型,分析服役前界面损伤发生、发展过程和离缝机理,以及服役后考虑历史损伤和损伤累积效应下... 板式无砟轨道结构层间界面为力学薄弱面,在温度和外荷载作用下,容易发生离缝。建立CRTSⅡ型板式无砟轨道多层薄板体系全过程三维渐进损伤力学模型,分析服役前界面损伤发生、发展过程和离缝机理,以及服役后考虑历史损伤和损伤累积效应下离缝的动态演化机制。结果表明:"单元→纵连(未服役)→服役"全过程中,轨道结构在正、负温度梯度,以及整体温升和列车"拍打"作用下,层间界面不同区域发生主拉伸型、混合型和主剪切型损伤。损伤累积导致层间离缝,离缝主要从主剪切型损伤区域开始,损伤和离缝发展存在继承性。单元状态下,温度梯度较小时界面即出现一定程度损伤,且损伤随温度梯度值的逐渐增大而不断发展,但实测温度梯度多在-40~90℃/m"安全温度梯度"范围内,此时离缝发生的可能性很小。纵连(未服役)状态下,"整体温升+正温度梯度"为最不利荷载组合。在整体温升条件下,层间界面离缝产生对应的正温度梯度值显著降低。服役状态下,受列车循环冲击荷载作用,若承轨台下存在既有离缝,轨道板将"拍打"CA砂浆层,离缝发展成"花生壳状"。随着冲击次数的不断增加,离缝继续发展。 展开更多

关键词 板式无砟轨道 层间界面 内聚力模型 离缝 渐进损伤分析

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预制混凝土节段梁接缝抗剪承载力试验研究 被引量：12

8

作者 李学斌 苏永华 +1 位作者 杨心怡 魏峰 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期50-57,共8页

通过有剪力键干接缝、有剪力键胶接缝和平面干接缝3种纯剪切受力试件的剪切试验,进行预制混凝土节段梁接缝面的抗剪承载力研究。结果表明:有键干接缝和有键胶接缝试件实测的抗剪承载力与接缝面压应力呈线性变化,极限状态时剪切破坏形态... 通过有剪力键干接缝、有剪力键胶接缝和平面干接缝3种纯剪切受力试件的剪切试验,进行预制混凝土节段梁接缝面的抗剪承载力研究。结果表明:有键干接缝和有键胶接缝试件实测的抗剪承载力与接缝面压应力呈线性变化,极限状态时剪切破坏形态均为脆性破坏,有键干接缝试件破坏面在剪力键根部位置,有键胶接缝试件破坏面在接缝面,即接缝平面和剪力键同时出现剪切破坏;平面干接缝增设剪力键明显提高了接缝的抗剪承载力,环氧树脂胶对有键干接缝的抗剪承载力提高也有一定作用,且两者均随接缝面压应力的提高而提高。美国《节段式混凝土桥梁设计与施工指南》规范给出的接缝抗剪承载力计算式偏于安全,建议干接缝折减系数取0.80;全黏结体内束节段梁有键胶接缝的抗剪承载力可按干接缝计算,且不再考虑剪切强度折减。 展开更多

关键词 预制混凝土节段梁 接缝 剪切试验 剪力键 胶接缝 抗剪承载力

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预制混凝土节段胶拼梁抗拉强度试验研究 被引量：4

9

作者 李学斌 董亮 +5 位作者 曾兵 杨心怡 苏永华 胡所亭 魏峰 柳墩利 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期111-120,共10页

铁路胶拼梁在抗裂性检算时,如不考虑接缝的抗拉强度,会导致梁体预应力较大,造成预应力材料的浪费。通过24 m胶拼梁的静载试验,进行胶接缝的抗拉强度研究,并以此试验梁为例,对梁体接缝和跨中截面的抗裂安全系数及预应力钢筋用量进行计算... 铁路胶拼梁在抗裂性检算时,如不考虑接缝的抗拉强度,会导致梁体预应力较大,造成预应力材料的浪费。通过24 m胶拼梁的静载试验,进行胶接缝的抗拉强度研究,并以此试验梁为例,对梁体接缝和跨中截面的抗裂安全系数及预应力钢筋用量进行计算分析。结果表明:胶拼梁开裂的首条裂缝不是出现在接缝处,而是出现在跨中节段的钢筋混凝土区内;接缝处的裂缝出现在节段端面的素混凝土薄层内;接缝截面是胶拼梁抗裂性检算的控制截面,接缝处的抗拉强度可按0.6倍的混凝土极限抗拉强度计算,要满足抗裂安全系数1.25的要求,设计弯矩下接缝截面受拉边缘的压应力水平应高于1 MPa;考虑胶接缝的抗拉强度,可以降低梁体的预压应力水平和预应力钢筋用量;胶拼梁节段拼接面的处理程度对接缝抗拉强度的影响明显,界面处理得好,可以提高接缝的抗裂性能。 展开更多

关键词 混凝土胶拼梁 胶接缝 抗拉强度 抗裂安全系数 预应力钢筋用量

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高海拔长隧道钢轨铣磨用发动机新型散热系统散热性能 被引量：2

10

作者 罗亚南 郭关柱 杨国涛 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期61-68,共8页

基于气流流动和传热冷却的工作原理,设计一种吸风口与排风口距离较长且射流排风风速较高的新型散热系统,建立包括燃烧热与输出功率、机体辐射与废气排放热量及冷却系统性能的散热模型;在内径5.2 m、长12 m的隧道内进行散热性能的计算与... 基于气流流动和传热冷却的工作原理,设计一种吸风口与排风口距离较长且射流排风风速较高的新型散热系统,建立包括燃烧热与输出功率、机体辐射与废气排放热量及冷却系统性能的散热模型;在内径5.2 m、长12 m的隧道内进行散热性能的计算与试验对比验证的基础上,仿真对比系统工作时该试验隧道与高海拔长隧道内的冷却气流流动情况。结果表明:新型散热系统散热性能的理论计算值与试验值基本一致;试验环境下,冷却气流的排风风速为12 m·s^(-1)、风量为14.5 m3·s^(-1)和吸热前后温差为28 K时,新型散热系统能满足发动机输出480 kW的散热需求;仿真条件下,在海拔4300 m和长30.4 km的隧道内,冷却气流的排风风速为12 m·s^(-1)、风量为21.0 m3·s^(-1)、吸热前后温差为40 K时,新型散热系统能满足发动机在隧道内低速移动作业输出550 kW的散热需求。 展开更多

关键词 高海拔 长隧道 钢轨铣磨 发动机 散热系统 散热性能

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轨廓在线仿形铣削特性对轮轨接触应力的影响研究 被引量：2

11

作者 罗亚南 郭关柱 杨国涛 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期82-87,共6页

基于轨廓在线仿形铣削原理,建立不同铣削速度和铣削深度下,铣削残余波纹的波长、波高、廓形偏差等铣削特征参数的计算模型,开展铣削特征参数理论计算及轨廓在线仿形铣削试验,证实理论计算与试验结果基本吻合。利用轨廓在线仿形铣削特征... 基于轨廓在线仿形铣削原理,建立不同铣削速度和铣削深度下,铣削残余波纹的波长、波高、廓形偏差等铣削特征参数的计算模型,开展铣削特征参数理论计算及轨廓在线仿形铣削试验,证实理论计算与试验结果基本吻合。利用轨廓在线仿形铣削特征参数,进行轮轨接触应力仿真分析。研究表明,直径800 mm铣盘的铣削移动速度为300~1 000 m/h时,铣削后残余波长为3~12 mm,残余波高为0.01~0.03 mm,轮轨接触区域最大廓形偏差为±(0.11~0.19) mm;轴重为14、19、23 t时,铣削后轨顶面受到的最大轮轨接触Von Miss等效应力分别为1 002、1 079、1 139 MPa,超过理想标准轨廓相应受到的最大轮轨接触Von Miss等效应力为126、85、65 MPa。轨廓在线仿形铣削优选特征参数为铣削速度为600 m/h和铣削深度为0.4 mm。 展开更多

关键词 在线仿形铣削 轮轨接触应力 铣削残余波长 铣削残余波高 理想标准轨廓

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