- 廖正文;李海鹰;王莹;苗建瑞;
相比于普速铁路和高速铁路,城际铁路各种运力资源的关联更加紧密,其运输能力计算一体化的紧迫性更加突出。分析城际铁路运输能力利用的特点和组成要素,提出城际铁路运输能力计算问题可划分为运行图子问题、动车组运用子问题、车站分配运用子问题,运用数学规划模型描述子问题,建立考虑动车组资源约束与车站股道占用约束的城际铁路运输能力计算模型。根据模型特点,设计基于时间域滚动优化的压力测试算法。以京津城际铁路为例,设计了运输能力计算案例,验证模型与算法的有效性。结果表明,考虑动车组资源约束与车站股道占用约束后,计算的结果可以更准确地反映城际铁路实际运输能力。
2021年02期 v.43;No.280 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1356K] [下载次数：593 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ] |[阅读次数：5 ] - 陈崇双;赵军;薛锋;郭孜政;左大杰;
合理编制和执行货物列车编组计划,是提高铁路网车流组织效率和运输服务质量的重要保证。研究路网单组列车编组计划优化问题,基于多商品网络流点-弧模型的建模框架,设置每支列流的径路选择和每支车流的改编决策都为0-1变量。以列车集结耗费和车流改编耗费总和最小为目标,考虑车站改编能力和调车线数约束,引入辅助变量和线性约束刻画接续归并原则,建立线性0-1规划模型。对于19个站、23条边、314支车流的小规模算例,CPLEX在1 s内求到最优,验证模型的正确性。对于83个站、158条边、平均5 700支车流的大规模算例,相比既有模型与算法,本文模型在相同时间限制内均能求得高质量解,且该模型线性松弛平均14 min求到最优,提供更紧的下界,验证模型的有效性。
2021年02期 v.43;No.280 9-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1493K] [下载次数：1416 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：24 ] |[阅读次数：4 ] - 高如虎;牛惠民;
以高速铁路走廊为背景,旨在研究新增列车条件下的列车时刻表优化问题。为了获得更加实际和更加灵活的列车时刻表,提出基于小时时段的灵活列车出发时间窗、不固定列车停站方案、停站时间、列车发车顺序、越行时空位置的灵活架构。通过构建时空网络,将列车时刻表问题中的列车安全间隔约束和越行约束表示为列车占用弧段的不相容关系,将灵活构架下的列车时刻表问题刻画为网络多商品流模型。分别利用标准的拉格朗日松弛方法和交替方向乘子法(ADMM)将原问题分解为一系列容易求解的单列车在时空网络中的最短路径问题。最后,以武广高速铁路线路为例,比较两种算法的计算性能。
2021年02期 v.43;No.280 21-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 3537K] [下载次数：792 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：23 ] |[阅读次数：5 ] - 龙翔宇;刘葛辉;陈绍宽;彭宏勤;刘爽;
现行的地铁车辆维修制度以固定周期维修为主,存在停机时间长、考虑不同子系统的维修需求不足等问题。基于延迟时间理论,以低级维修周期和高级维修可靠度阈值为决策变量、优化更新周期内平均费用为目标,建立车辆系统内单一子系统多级维修计划优化模型,并给出基于实际数据的退化参数估计方法;以整个车辆系统为研究对象,考虑各个子系统间的经济关联性,提出基于子系统退化函数的维修活动调整惩罚函数,建立最大化全局收益的成组维修优化模型,并改进基于滚动时域和动态规划的求解算法。案例研究表明,本文模型可有效减少维修停时、节省维修成本,对运营企业制定维修计划具有一定的指导意义。
2021年02期 v.43;No.280 30-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 979K] [下载次数：398 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：20 ] |[阅读次数：4 ]
- 杨阳;丁军君;李芾;王孔明;
为分析压剪复合型弹性车轮轮毂与轮芯之间橡胶元件对轮轨接触关系的影响,基于Abaqus仿真软件建立弹性车轮轮轨接触应力分析有限元模型,建立分别采用弹性车轮和刚性车轮的车辆动力学模型,分析直线和曲线上橡胶元件变形及对轮轨接触位置分布的影响。结果表明:弹性车轮轮轨接触面积较刚性车轮轮轨接触面积增加16.87%,最大接触压力降低了3.54%,轮轨最大Mises等效应力降低4.50%。直线工况下弹性车轮橡胶元件变形对轮轨接触位置分布几乎没有影响。曲线工况下橡胶元件的轴向刚度和偏转刚度对轮轨接触关系影响较大。为了避免异常轮轨磨耗,建议轴向刚度取值20～40 MN/m,偏转刚度取值在1.5 MN·m/rad以上。
2021年02期 v.43;No.280 37-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 5901K] [下载次数：294 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ] |[阅读次数：3 ] - 徐凯;李芾;吴文逸;吴昊;
为解决高速铁路小半径钢轨磨耗问题,以高速动车组和小半径曲线钢轨为研究对象,基于Simpack建立高速动车组模型和编制轮轨磨耗程序,通过调整轮轨摩擦系数、轨距、车辆通过速度和轨底坡等参数,对车辆通过小半径曲线时的动力学性能及钢轨磨耗进行分析。结果表明,减小外股钢轨与轮缘接触处的轮轨摩擦系数能改变轮轨黏滑特性,有利于降低外股钢轨的侧磨。适当加宽轨距和降低车辆通过速度有利于降低轮缘与轨距角处的接触应力,对侧磨有一定的改善作用。通过加大外股钢轨轨底坡,使车轮与外股钢轨的接触趋于优化,有利于减小钢轨侧磨现象。对钢轨进行校正性打磨也能一定程度改善轮轨接触关系,从而改善外股钢轨的侧磨和内股钢轨的表面波磨现象。当外股钢轨轨距角处摩擦系数为0.2、轨距加宽5～10 mm、外股钢轨轨底坡增加到1/20时,最有利于缓解外股钢轨的侧磨现象,同时通过钢轨打磨也能一定程度减轻轮轨磨耗及损伤,有利于延长钢轨的寿命。
2021年02期 v.43;No.280 45-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 7009K] [下载次数：687 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：42 ] |[阅读次数：3 ] - 周生通;曹涛影;朱经纬;祁强;周新建;
弯扭振动特性是动车牵引电机在复杂列车振动环境中安全可靠运行的关键评价依据。为此,考虑动车牵引电机结构特点,利用转子动力学有限元方法构建牵引电机转子系统的梁元有限元模型,探讨转子铁芯和电机惯性负载在牵引电机转子动力学系统中的模拟方法和对系统弯扭振动特性的影响规律。结果表明:转子铁芯对牵引电机转子系统模态的显著影响仅限于在铁芯段存在较大形变的模态振型;铁芯质量分布直接影响系统弯扭特性的准确性,需按照动力学分析目的选择铁芯质量的离散数目;铁芯对转轴的刚度贡献能显著提高系统扭转模态频率,但弯曲模态频率的提高在转轴刚度增加到一定程度后变得不明显;电机惯性负载会使电机转子系统引入更低频率的扭转模态,有可能造成电机与负载之间的扭转共振,但另一方面电机惯性负载并不影响系统弯曲振动特性。
2021年02期 v.43;No.280 52-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 2525K] [下载次数：252 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：3 ] - 郭蕾;李丽妮;白龙雷;车雨轩;余洋;周利军;
电缆柔性终端对高速动车组供电系统的安全、稳定运行有着极为重要的作用。电缆终端内部存在气隙、导电微粒等杂质或遭受雷击过电压作用时,其内部电场畸变严重,在运行过程中发生爆炸事故,严重影响高铁列车的安全运行。为了优化电缆终端内部电场畸变问题,建立电缆终端模型,提出使用一种与电导率参数相关的非线性材料替换高介质材料,研究两种材料用作应控管时在不同运行条件下的电场分布。仿真研究表明:使用非线性应控管能有效均匀终端内部电场,削弱电场畸变程度。同时,对使用两种应控管材料的电缆终端试样进行耐压性实验,对比局部放电结果和内部解剖情况。分析发现,采用高介质材料的应控管终端出现明显局部放电现象。研究表明,使用非线性材料应控管的电缆终端能够有效解决电场畸变,增强电缆绝缘性。
2021年02期 v.43;No.280 61-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 5280K] [下载次数：249 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ] |[阅读次数：3 ] - 张子健;马吉恩;李旭峰;方攸同;
针对高速铁路接触网绝缘子故障检测问题,提出一种基于深度学习EAST模型与Hu不变矩的图像检测方法。利用EAST模型生成检测图像的掩膜图,与图像进行掩膜操作得到绝缘子区域,实现定位功能;利用二值化边缘检测提取绝缘子每片轮廓;利用Hu不变矩逐片进行轮廓相似度对比,通过对比结果判断绝缘子是否存在故障。实验结果表明,本文方法可在不同场景下准确定位绝缘子区域,通过逐片对比避免了图像一致性差的问题,为绝缘子故障检测提供一种思路。
2021年02期 v.43;No.280 71-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1572K] [下载次数：577 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：37 ] |[阅读次数：5 ]
- 胡小溪;牛儒;唐涛;
数据预处理是数据驱动故障诊断的前提,为了更好地提取数据特征,针对地铁信号设备的故障记录提出一种基于词项和语义融合的文本自动预处理方法。采用隐式马尔可夫链识别特定线路的信号专有词汇,结合既有词库形成特定线路信号专用词库,解决线路专用信号设备故障词库的生成问题;分别在词项空间和语义空间进行故障记录的聚类、特征词提取与融合,形成故障记录的词袋表示,并在专家模板的基础上应用KNN算法统一故障记录描述,解决故障记录的模糊性问题。以某地铁线2015—2017年的故障记录为数据源进行试验,结果表明该方法有效,宏平均F_1测试值达到95.56%。
2021年02期 v.43;No.280 78-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 2103K] [下载次数：477 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：25 ] |[阅读次数：3 ] - 于晓英;董煜;董昱;
针对采用单一方法进行轨道电路故障诊断时存在的局限性及诊断精度偏低的缺陷,提出一种基于灰色关联分析、模糊综合评判和反向传播BP神经网络三种方法证据融合的诊断策略。分别应用每种方法对轨道电路故障进行初步故障诊断,每个诊断输出构造三个证据的基本概率赋值BPA;确定权值并重构证据BPA;按照证据理论合成规则融合重构证据并给出轨道电路故障诊断结论。诊断实例结果表明,基于多方法证据融合的轨道电路故障诊断方法能够克服单一故障诊断方法的不足,有效地提高了故障诊断的准确度。
2021年02期 v.43;No.280 86-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1305K] [下载次数：630 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：34 ] |[阅读次数：3 ] - 徐凯;杨飞凤;涂永超;吴仕勋;
在满足安全原则和各类约束条件下,为实现城市轨道交通列车运行能耗低、行驶时间短和停车精度高三个目标,建立了列车运行控制模型。在Pareto原理基础上,考虑列车运行中的各类工况序列,提出一种协同进化的多目标混沌粒子群算法(CMOCPSO),用于优化列车的自动驾驶速度曲线。此算法框架结构分为上下两层,其中基础群位于下层,以目标引导法实现全局搜索,在尽可能发掘边沿解的条件下让解分布更为均匀;精英群则位于上层,将其加以扰动后实现局部精细搜索。此外,为了改良算法的各项性能指标,进一步引入双外部档案来实现上下层的双向交互,在恰当的通信周期参数下,构成一个多方协同的高效寻优粒子群体。通过仿真试验验证表明:相比于多目标粒子群MOPSO算法,所提算法在多样性及收敛性上均具有明显的优势。为获取多种工况下优质的列车自动驾驶曲线,采用模糊隶属度法对Pareto前沿解集进行了筛选。
2021年02期 v.43;No.280 95-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 2098K] [下载次数：775 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：43 ] |[阅读次数：3 ]
- 王军;
高速列车创新发展的管理理论与方法是助推铁路装备工业繁荣的重要基础。在分析我国高速列车发展需求基础上,运用系统工程管理理论方法,从技术与产业要素分析入手,拓展要素管理内涵,重点阐述了我国高速列车技术创新与产业发展的核心特征;剖析了高速列车技术的系统性、前沿性和演进性;分析了高速列车产业的市场性、结构性和协同性;解析了高速列车产业与技术的共生关系。在此基础上,构建了面向高速列车技术与产业特征的双元驱动发展机制,归纳并提出了内聚要素及实施路径;最后思考了未来高速列车技术与产业深度融合发展的方向。
2021年02期 v.43;No.280 103-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1957K] [下载次数：290 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：17 ] |[阅读次数：3 ] - 朱永见;赵国堂;郑建;
为研究轨道板与砂浆层层间离缝产生的原因,推导了轨道板在砂浆层或砂浆层和张拉钢筋约束下的解析解,分析了层间离缝产生时轨道板的临界伸缩温度T_L。结果表明:轨道板伸缩刚度极大,砂浆层较难约束轨道板的伸缩变形,离缝产生时的T_L主要与砂浆层对轨道板约束达到最大时的临界位移有关;虽然中国现场测试所得的轨道板与砂浆层层间摩阻力系数k_c明显大于德国,但推板力达到最大时的临界位移为0.01～0.06 mm,远小于德国推板测试的0.5～0.9 mm,导致离缝产生时的T_L远小于德国;张拉钢筋纵连后,离缝产生时的T_L增加,中国T_L增加0.1～0.5℃,德国T_L增加4.1～7.3℃;为降低离缝产生的概率,CRTSⅡ型板式无砟轨道在设计和加固维修时,建议针对砂浆层对轨道板的变形适应性提出要求。
2021年02期 v.43;No.280 111-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1470K] [下载次数：611 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：29 ] |[阅读次数：7 ] - 毕澜潇;赵坪锐;王森荣;熊飞;刘学毅;郭利康;
轮轨垂向冲击荷载会使轨道结构产生较大的振动、噪声、应力,严重影响行车安全及车轮、轨道使用寿命,是铁路运输领域的一项重要研究课题。现场对轮轨冲击力的测量多使用准静态的测试方法,但其测试准确性有待验证,外加测试方法不统一,难以对轮轨冲击理论分析结果提供有效的现场数据支持。运用LS-Dyna软件建立轨道结构落轴冲击模型,对轨道冲击行为进行仿真计算,比较不同地面测试方法得到的轮轨冲击力"当量值",并结合室内实尺试验测试结果对仿真进行验证。仿真分析及试验结果表明:仿真结果与试验结果具有较好的一致性,利用动力学软件对轮轨冲击接触行为仿真准确性较高。剪应力法与轨腰压缩法可以识别轮轨高频冲击力,但适用范围及测量准确性略有不同。剪应力法属"范围测量"适用于现场测量,如果设置得当可以测得车轮行驶在跨中最大约12 cm范围内轮轨垂向冲击力,但测得的高频冲击力略低于实际值。轨腰压缩属"定点测量",适合测量实验室内单点冲击轮轨接触力,测得的高频冲击力与实际值较符合。
2021年02期 v.43;No.280 118-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 3506K] [下载次数：294 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：3 ] - 肖乾;高雪山;昌超;
为研究不同钢轨打磨处理和轮轨型面匹配对轨道结构振动特性影响,以国内某型号动车组和CRTSⅢ无砟轨道板为对象,基于车辆-无砟轨道-路基耦合系统动力学,借助于Ansys和UM软件建立动力学模型,分析不同速度下轮轨型面匹配对轨道板振动特性的影响。结果表明:轮轨型面磨耗会对接触特性产生显著影响,从单点接触变为多点接触,等效锥度和接触角增大,同时对轨道板结构的振动特性产生不同程度的影响。通过对钢轨进行打磨,可有效改善轮轨接触特性,轨道板的振动位移与加速度峰值下降,为打磨目标型面的后续改进提供指导。
2021年02期 v.43;No.280 125-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 6062K] [下载次数：366 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：21 ] |[阅读次数：3 ] - 杨果林;段君义;胡敏;邱明明;
目前传统防排水材料在实际应用中还存在一定的不足,膨胀土地区铁路路基基床病害仍十分突出。通过对现有防水措施及膨胀土基床病害机理分析,研发了具有中低弹模、高韧性及强抗渗性的新型防水复合材料。基于"强度、防渗、消能与抗变形"原则,设计了适用于不同地质环境的膨胀土路堑新型防水基床结构,并通过激振试验对新型防水基床结构合理性进行了验证。试验结果表明:与自然状态相比,降雨、地下水上升使得新型防水层底面处动土压力分别增大了13.7%、27.5%,而振动速度分别增大了21.8%、28.2%。在动荷载与服役环境共同作用下,新型防水层具有较好的防渗隔水效果与抗疲劳性能,且使得其铺设厚度内动土压力衰减量增大至约15%。该研究成果可为膨胀土地区铁路路基设计及其病害处治提供借鉴。
2021年02期 v.43;No.280 134-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 2563K] [下载次数：241 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：5 ] - 刘孟适;罗强;郭建湖;吴鹏;连继峰;
采用单元模型试验,开展了级配碎石细粒含量、持水状态、与底座接触条件等因素诱发的无砟轨道基床翻浆模拟;定义翻浆区域底座裂隙渗水流量与翻浆面积之比为等效降雨强度(I_e),借助路基面积水临界雨强(I_c),导出了以I_e>I_c为条件的路基面离缝积水持时(t_d)表达式,提出了判别无砟轨道基床翻浆的"雨强-积水法",分析了1年一遇降雨下沪宁城际铁路离缝积水特征。研究表明:离缝产生并积水、列车荷载作用是基床翻浆的必要条件,翻浆严重程度与离缝高度、填料细粒含量呈正相关;积水持时主要受雨强、裂隙尺寸和填料渗透性影响,积水持时内承受的荷载次数是翻浆产生的基本要素;对于沪宁城际铁路,其由填料渗透系数决定的临界雨强小于大气降雨控制的等效降雨强度,故易翻浆。
2021年02期 v.43;No.280 142-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 2786K] [下载次数：217 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：3 ] - 李晖;毕宗琦;黄建丹;宫全美;王炳龙;
为满足桩网结构路基承载性能设计及其长期服役稳定性预测的需要,基于HCA模型,借助Abaqus有限元平台的二次开发实现了显隐式转换计算方法,并通过现场测试数据进行验证。利用该算法,研究了高周次列车荷载作用下动荷载作用次数、幅值等因素对高速铁路桩网结构路基中桩土应力比的影响。结果表明:高周次动载影响下,桩土应力比随振次的增加呈现先减小后趋于稳定的规律,伴随着桩顶上方应力集中区域减小、竖向应力分叉点下移,其影响范围自混凝土底座外3 m以1∶1的坡度向下扩散;动荷载幅值影响着桩土应力比随循环次数的变化规律,动静荷载比大于1.67时,桩土应力比迅速减小至土拱效应消失,动静荷载比小于0.33时桩土应力比保持稳定。
2021年02期 v.43;No.280 152-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 3449K] [下载次数：341 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：2 ] - 蔡小培;刘万里;谢铠泽;谭茜元;张乾;
为确定千米级悬索桥上无缝线路铺设方案,基于梁轨相互作用原理,建立可考虑桥塔、主缆及吊索影响的悬索桥上无缝线路空间耦合模型,对桥上无缝线路纵向受力变形规律与结构优化设计方案进行研究。研究表明:悬索桥温度跨度较大,全桥仅采用常阻力或小阻力扣件时钢轨伸缩力分别为1 754.36、1 243.36 kN,与基本温度力叠加后钢轨强度无法满足规范要求;为减小梁体伸缩变形对无缝线路受力的影响,主梁两端需设置钢轨伸缩调节器(简称调节器);建议调节器尖轨铺在主跨连续梁,基本轨位于引桥并跨越梁缝,量程取±600 mm及以上;考虑梁端调节器伸缩量较大,应采用伸缩抬枕装置保证轨下基础的刚度均匀性;梁端调节器区域轨道受力变形复杂,建议加强在线监测。
2021年02期 v.43;No.280 160-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 4393K] [下载次数：697 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：33 ] |[阅读次数：3 ] - 李延强;刘晓慧;陈泽林;张浩;
提出一种基于索力响应面的斜拉桥模型修正方法。利用多点约束法建立了斜拉桥一致多尺度有限元模型,在多尺度分析的基础上,以索力作为特征量,采用F检验法进行参数显著性分析,筛选显著性较高的参数作为输入响应,索力作为输出量,采用二次多项式法进行索力响应面方程拟合,并以实测索力为参照运用最小二乘法进行响应面模型修正。最后以实验室独塔斜拉桥为研究对象,进行了数值仿真验证,结果表明:该方法修正后参数的物理意义明确,修正后索力与实测索力吻合良好,且同时修正了正应力及竖向位移,降低了计算偏差,可进行多目标综合修正。
2021年02期 v.43;No.280 168-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 2368K] [下载次数：488 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：33 ] |[阅读次数：3 ] 下载本期数据