- 陆思思;朱文青;闫凯波;王潘;
利用小比例模型代替全尺寸原型进行试验，是列车及其结构进行耐撞性设计与分析的新手段。提出建立冲击载荷下列车前端多胞吸能结构的速度畸变相似模型的新方法。依据列车系统运动方程推导出在速度畸变下的相似模型设计准则。针对列车多胞吸能结构碰撞过程中相似模型预测原型的能量吸收误差以及压缩量误差，基于弹、塑性结构能量方程推导出碰撞质量修正因子；针对撞击峰值力误差以及碰撞持续时间误差，利用显式非线性有限元求解器LS-DYNA进行多组仿真试验，得到吸能结构壁厚修正因子。分析缩放比例分别为1∶1、1∶2、1∶4多胞吸能结构的动力学响应，结果表明，速度畸变相似模型在经过碰撞质量和壁厚二次修正后的预测误差最大值不超过6%。
2025年09期 v.47;No.335 39-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1767K] [下载次数：17 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 张美玲;肖新标;韩健;黄蕾欣;金学松;
轻量化和低噪声是高速列车发展的趋势，在实现轻量化的同时需保证较高的隔声性能。基于FE-SEA法建立预测分析模型，用于评估高速列车型材结构的隔声特性，并研究其轻量化声学优化方法。由于高速列车结构隔声性能评价采用计权隔声量这一单值评价指标，而最大不利偏差对计权隔声量影响最显著，因此提出控制最大不利偏差以提升其隔声性能的方法。针对最大不利偏差频率，采用加筋和凹凸处理方式进行结构优化，改变关键结构局部刚度，以高效提升其隔声性能。结果表明：控制隔声最大不利偏差可以有效提升其隔声性能；在对结构进行外凸处理时，轻量化效果更为显著；通过对上板沿x轴加筋的同时对下板沿y轴采用外凸处理，可明显降低结构隔声最大不利偏差，使其计权隔声量增加5.5 dB,取得了较好的轻量化声学优化效果。
2025年09期 v.47;No.335 48-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 2597K] [下载次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 黄佳庆;吴兵;李定康;王召阳;
高速列车在牵引和制动过程中，车轮和钢轨之间的“第三介质”可能会导致大蠕滑现象。将考虑大蠕滑时传统的轮轨滚动接触模型(沈氏理论、Kalker简化理论(Fastsim)、Polach模型)与拓展蠕滑力(ECF)模型的结果进行对比，讨论纵向蠕滑曲线和接触区域内切向应力的分布情况。结果表明，沈氏理论和Fastsim仅适用于小蠕滑工况，Polach模型和ECF模型能够模拟纵向蠕滑曲线在大蠕滑时的负斜率特性。此外，由于温度对考虑大蠕滑时的轮轨黏着特性具有重要影响，ECF模型相较于其他3种模型不仅能够更准确地计算大蠕滑时的纵向蠕滑曲线和切向应力分布，还能反映接触区域内温度和弹塑性区域的分布情况。
2025年09期 v.47;No.335 57-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 3320K] [下载次数：17 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 杨林川;靳明旭;杨万坤;楚明;王志伟;莫继良;
为研究高速列车在真实服役过程中的拖车基础制动装置动态特性，建立考虑制动盘、夹钳和吊架柔性变形及轨道不平顺激励的三维刚-柔耦合车辆系统动力学模型，通过与线路试验数据对比，验证了车辆系统动力学模型的准确性。基于此，系统研究车辆制动时基础制动装置的动力学行为。结果表明：相较于传统的刚性制动装置模型，考虑制动盘、夹钳和吊架的柔性变形能更加准确地反映服役过程中基础制动装置的动态特性；此外，车辆制动会引起轮对和构架的点头运动，导致制动盘和夹钳的纵向振动加剧；随着车辆制动力的增加，制动盘和夹钳的纵向振动均明显加剧，夹钳的垂向振动减小，然而制动力的变化对制动盘垂向振动的影响较小。因此，在基础制动装置的结构设计与动力学行为评估中，需重点考虑轮对、制动盘及构架等部件纵向与点头运动的影响。
2025年09期 v.47;No.335 66-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 4969K] [下载次数：12 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 张雄飞;关庆华;梁树林;温泽峰;
以内、外置式轴箱车辆为例，研究轴箱布置形式对车辆蛇行运动稳定性、曲线通过性能和滚摆振动特性的协调匹配条件。轴箱布置形式会引起轮对质量及转动惯量以及一系悬挂位置的变化，其中，一系悬挂位置的变化对车辆动力学性能影响最为明显。利用Routh-Hurwitz稳定性判据推导一系悬挂定位刚度与等效锥度的轮对蛇行稳定性匹配公式，可实现内、外置轴箱车辆的等临界速度设计。根据转向架稳态曲线通过平衡方程，推导转向架曲线通过的状态参数显式解，据此确定曲线通过性能的悬挂参数与等效锥度协调条件，可实现内、外置轴箱车辆的等曲线通过性能设计。基于等侧滚角刚度原则提出内、外置式轴箱车辆的匹配原则，通过调整一系悬挂垂向刚度可实现两种轴箱布置形式车辆的同等抗侧滚能力设计，并对一系悬挂垂向刚度变化引起车辆垂向振动特性变化进行分析。提出的设计原则及公式，可广泛应用于新型轨道车辆转向架结构的设计，并可作为车辆主动悬挂及导向系统控制策略的制定依据。
2025年09期 v.47;No.335 75-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 2104K] [下载次数：22 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 潘彦龙;易彩;闫磊;刘琦;林建辉;吴帮明;
针对变转速工况下频谱模糊以及健康指标对冲击噪声敏感的问题，提出一种变速工况下基于多节点网络结构的轴箱轴承振动重复瞬态特征提取方法。基于1/3二叉树结构对原始信号频谱进行划分得到子频带，将各子频带对应的滤波器系数作为迭代初值形成多节点网络结构；采用梯度下降法对基于均值峭度的目标函数进行求解，得到不同迭代初值的目标函数解；选取最优目标函数解对应的滤波器系数对原始信号进行滤波包络分析。在变速工况下，通过对采集数据进行角度域重采样的方式完成预处理。通过变转速和恒速仿真以及试验数据对所提方法进行测试，结果表明所提方法可以实现复杂工况下振动重复瞬态成分的提取及轴承状态判别。
2025年09期 v.47;No.335 84-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 4353K] [下载次数：363 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：4 ]
- 马帅;刘秀波;杨飞;刁洪宝;张志川;魏剑梅;
高速铁路轨道状态随运营时间增加而不断变化，既有高速铁路无砟轨道不平顺谱标准可能难以反映当前实际情况。因此，首先针对轨道谱表征的关键问题，建立消峰处理、分段拟合和概率分布检验方法；进而基于我国速度300 km/h及以上高速铁路自开通运营以来的轨道动态检测数据，对不同无砟轨道型式下的轨道谱进行统计计算、对比分析并归类；最终通过公式拟合获取轨道谱的拟合系数，并验证其概率分布特性。结果表明：CRTSⅠ型板式和CRTSⅡ型板式无砟轨道谱存在差异，不能归为一类，而CRTSⅢ型板式和双块式无砟轨道谱在全波段基本重合，可以归为一类；轨道谱近似服从自由度为2的卡方分布，30%、90%分位谱能够涵盖不同线路的整体轨道平顺状态；建立的轨道不平顺谱及拟合系数反映了当前(截至2023年底)我国高速铁路无砟轨道实际平顺状态，能够为车辆设计、轨道状态评估提供帮助。
2025年09期 v.47;No.335 129-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 3156K] [下载次数：41 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：13 ] - 冯玉林;蒋丽忠;李金平;周旺保;
制作并开展9个具有不同界面锚固钢筋数量和直径的缩尺比例为1∶2的轨道侧向挡块拟静力试验。分析侧向挡块的破坏形态、骨架曲线和滞回曲线特性，建立考虑连接面新旧混凝土黏结力、剪切摩擦力及锚固钢筋销栓作用力的轨道侧向挡块峰值荷载计算方法；基于对侧向挡块试验数据的多元回归，建立其理论骨架三折线模型及主要参数的求解公式；通过分析轨道侧向挡块的试验滞回特征，获得其滞回规则及加载、卸载刚度退化规律，进而建立其滞回恢复力模型，并对其进行验证。结果表明轨道低周往复荷载下侧向挡块可呈滑移破坏、平剪破坏及斜剪破坏。计算的峰值荷载与试验结果比值的平均值不小于0.97,验证了计算方法的正确性。建立的轨道侧向挡块理论骨架三折线模型与恢复力模型，均与试验数据吻合良好，且模型计算方法简单、明了，有效反映了轨道侧向挡块在反复荷载下的滞回性能。
2025年09期 v.47;No.335 137-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 3017K] [下载次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 钱忠霞;肖宏;孔超;迟义浩;王阳;
冲击式捣固镐作为一种铁路道床捣固作业的常用小型养路机械，在铁路养护维修中扮演着必不可少的角色，对提升线路维护质量具有重要的意义。但其理论分析滞后于工程实践，目前主要基于工人长期的现场经验。为探明如何科学合理地采用人工捣固的方式进行有砟轨道的养护维修作业，利用离散元与多体动力学双向耦合方法建立冲击式手提捣固镐-有砟轨道精细化耦合模型，实现冲击式捣固镐作业的有效模拟，并通过现场试验验证模型的准确性。在此基础上，从宏细观角度研究不同捣固深度影响下道床的质量状态、力学特性以及轨枕接触状态。结果表明：过小及过大的捣固深度都不能很好地使道床密实，在捣固深度为40 mm时，枕底上部、中部区域密度达到最大值，同时道砟与轨枕的接触数目达到最大值，相较于捣固作业前增加了50.85%,有利于枕底区域道床的密实稳定；轨枕应力随着捣固深度的增加会逐渐减小，以“枕底”受力为主，而道砟接触力会随着捣固深度的增加会逐渐增大。因此，综合考虑道床区域密实度、道砟与轨枕结构的受力，建议最佳捣固深度取40 mm。
2025年09期 v.47;No.335 146-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 3674K] [下载次数：19 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 周旺保;彭梦颖;彭康;熊利军;吴凌旭;
针对高速铁路桥梁-轨道震后快速损伤评估难题，基于高速铁路无砟轨道简支梁桥有限元模型，建立地震动-损伤状态数据库，提出一种基于变分模态分解(VMD)和残差神经网络(ResNet)的高速铁路桥梁-轨道震后损伤评估方法。采用贝叶斯算法优化网络超参数，以数据集充足的Ⅱ类场地VMD-ResNet模型为源模型，利用迁移学习建立针对目标场地的迁移模型，并通过预测不同场地下各构件的震后损伤情况分析源模型和迁移模型的有效性。研究结果表明：VMD-ResNet模型识别效果优于其他3种单一网络模型，准确率超92%;VMD分解可有效获得地震动不同频率成分的模态分量，提高网络信号处理能力；迁移学习方法可高效完成不同场地震后损伤评估任务，显著降低数据量需求。
2025年09期 v.47;No.335 157-165页 [查看摘要][在线阅读][下载 2952K] [下载次数：32 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 赵健业;李旺;关文勋;马婉莹;肖畅;程冠之;
铁路工程常采用涂料对桥梁混凝土结构或钢结构进行防水、防腐等防护处理，涂料的流变特性直接影响其贮存稳定性和施工效果，合适的流变助剂有助于平衡涂料成本与性能间的关系。采用流变测试、力学性能测试、微观形貌与组成分析等手段，研究水合硅酸镁分散方式、掺量等因素对溶剂型氟碳涂料物理、流变和力学特性的影响，并与气相二氧化硅类触变剂的调节效果进行对比。结果表明：球磨工艺对水合硅酸镁的分散过程是必要的；水合硅酸镁掺量为涂料质量的1%时，所得涂料黏度为740 mPa·s,屈服应力约5.4 Pa,满足使用要求；采用水合硅酸镁后的涂料屈服应力和模量受温度变化影响不明显，水合硅酸镁掺量对涂膜颜色、半球发射率、拉伸强度和断裂伸长率的影响较小；该涂料中可用水合硅酸镁替代疏水型气相二氧化硅。
2025年09期 v.47;No.335 166-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 3380K] [下载次数：11 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 许鹏;杨瑞松;马振硕;刘平飞;
寒区高铁隧道衬砌表面挂冰冻害严重威胁行车安全，明确挂冰演化发展机制可有效指引挂冰冻害防治。开展挂冰模拟试验，提出隧道衬砌裂缝内渗水传热模型及挂冰发育程度模型，建立衬砌表面挂冰预测预警系统。结果表明：隧道衬砌表面挂冰在温度日周期变化条件下的生长发育在6个阶段循环往复，当渗漏水流量为5 ml/min时，挂冰最适宜生长的衬表温度为-15℃左右；渗水在裂缝内流动时降温量与流经距离成正比，与渗水流速、裂缝等效半径、衬砌表面温度成反比；衬砌表面渗水点水温受洞内温度日周期变化影响也表现出日周期波动特性，渗水流速和距离衬表的距离是导致渗水温度波动的关键因素。提出渗水流量、日温度波动幅度、日温度均值影响下的挂冰发育程度模型，以此为核心，依托虎峰岭隧道温度监测结果及渗漏水情况，开展挂冰预测预警系统的现场测试，对比得出采用此系统至少减少1/2的挂冰巡检工作量。
2025年09期 v.47;No.335 174-183页 [查看摘要][在线阅读][下载 2790K] [下载次数：26 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 黄大维;郑凯丽;李庆;陈永青;邱传荣;
为研究环缝接头螺栓预紧力对盾构隧道纵向刚度影响，自主设计环缝接头拉伸试验装置，开展盾构隧道足尺管片环缝接头拉伸试验，对比分析两种螺栓预紧力下管片混凝土和环缝螺栓应变规律，并计算出两种螺栓预紧力下盾构隧道纵向刚度。试验结果表明，基于盾构隧道纵向刚度计算方法分析可知，当弯矩小于管片环发生张开的初始弯矩时，预紧力对盾构隧道纵向刚度基本无影响；当弯矩大于或等于管片环发生张开的初始弯矩时，预紧力对纵向刚度的影响显著，预紧力越大环缝张开量越小，盾构隧道纵向刚度越大。试验结果反演计算表明，预紧力为31.892 kN比预紧力为39.834 kN对盾构隧道纵向刚度的提升效果更显著，提升幅度约57.78%。当盾构隧道环缝接头受拉时，越靠近螺栓的混凝土应变变化越明显；施加的螺栓预紧力越大，管片混凝土应变越大；螺栓在加载过程中易沿中心点位发生转动，导致螺栓孔两侧混凝土应变值存在差异。预紧力的大小会影响隧道整体纵向刚度，在实际施工过程中，可考虑在合适的范围内增大预紧力提升盾构隧道纵向刚度，从而增加盾构隧道抵抗纵向变形能力。
2025年09期 v.47;No.335 184-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 2491K] [下载次数：22 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 许有俊;赵峥嵘;张朝;林洪泽;
目前对矩形顶管环缝接头的研究主要集中在无纵向连接件的情况，而对设置纵向连接件的矩形顶管接头受力性能的研究不够系统，并且相应的试验验证较少，为此，考虑纵向连接件及其余构造特征对矩形顶管接头的影响，通过对接头进行抗剪试验，研究纵向连接件对矩形顶管接头剪切性能的影响规律。研究结果表明：带纵向连接件矩形顶管接头的剪切变形分为弹性、屈服以及破坏阶段；纵向连接件对接头延性有一定的提高，增强接头抵抗变形的能力，对接头抗剪性能的提高以及整体性的增强起到了重要作用；纵向连接件与钢套环和接头混凝土协同工作能够提高24%的接头剪切刚度，最终使接头剪力的承载能力提高17%的，降低大约68%的钢套环应变；增加纵向连接件的预紧力、增设螺栓孔构造钢筋、提高纵向连接件的强度以及选择与螺栓孔直径相近的纵向连接件尺寸能够有效提高接头抗剪能力并且减小矩形顶管自身结构的破坏。
2025年09期 v.47;No.335 193-200页 [查看摘要][在线阅读][下载 2471K] [下载次数：6 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 周中;周诗荣;李世帅;鲁四平;
大多数隧道在建成初期都存在钢筋不连续、内部脱空和混凝土浇筑不密实等衬砌内部缺陷，严重影响隧道结构的耐久性和稳定性。为解决隧道衬砌内部缺陷常规检测手段的主观性强、准确性差、效率低等问题，基于YOLOv7目标检测算法，提出一种改进的YOLOv7隧道衬砌内部缺陷检测算法，将主干特征提取网络输出的最深层特征层输入视觉显示中心(EVC),使其更加关注层内的细节信息，同时将边界框回归误差替换成基于最小点距离的新型损失函数(MPDIoU)。使用有限差分时域方法获取模拟雷达图像，与真实雷达图像一起构成隧道衬砌缺陷雷达图像数据集，进而将改进YOLOv7算法与YOLOv8、YOLOv7、YOLOv5、SSD和Faster RCNN共5种算法进行模型对比实验，在实际隧道质量检测中验证提出方法的优越性和有效性。模型对比实验中对于钢筋、内部脱空以及衬砌不密实这3种缺陷的识别，改进YOLOv7算法的F1分数分别为94.51%、84.53%和97.66%,平均精度分别为97.13%、83.78%和98.30%,并且相较于其他5种模型在3种缺陷信号的均值F1值和均值平均精度上均有一定提升；实例验证中，脱空信号和注浆不密实信号的识别准确率分别为70%和75%。结果表明改进的YOLOv7隧道衬砌内部缺陷检测算法具有优越的综合检测性能和泛化能力，有效满足了隧道二衬缺陷的检测需求。
2025年09期 v.47;No.335 201-211页 [查看摘要][在线阅读][下载 3361K] [下载次数：792 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：4 ] - 申中帅;鲍学英;刘北胜;李慧;李子龙;
为定量测算铁路路基工程碳排放水平，首先依据生命周期评估(LCA)理论将铁路路基工程划分为建材生产、建材运输、施工建造与运营维护阶段，通过碳排放因子法与碳排放计算模型，评估各阶段与全生命周期碳排放量。其次基于“驱动力-状态-响应”模型(DSR)构建铁路路基工程碳排放评估指标体系，其中以铁路路基工程结构参数为驱动力指标，碳排放量为状态指标，路基降碳措施为响应指标。再次以响应指标为分析对象，运用可解释机器学习模型(SHAP)分析因素对降碳量贡献程度以甄别路基工程关键降碳因素。最后以某铁路路基工程某标段为例进行实证分析，测算出该标段1 km功能单位长度建材生产、建材运输、施工建造阶段碳排放量分别为7 935.02、783.83、549.87 t,运营维护阶段因路基边坡植被具备固碳能力，导致该阶段表征出固碳效应，固碳量为759.47 t,该标段全生命周期碳排放量为8 509.25 t。采用可解释机器学习模型，分析出关键降碳因素为低碳建材选型与边坡植被覆盖率。研究结果可为铁路路基工程降碳设计提供参考。
2025年09期 v.47;No.335 212-222页 [查看摘要][在线阅读][下载 2632K] [下载次数：44 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] 下载本期数据