- 何庆;汪健辉;李晨钟;柳恒;王青元;王平;
高速铁路轨道高平顺性是保障列车行车安全的重要基础,考虑到现有规范中针对轨道不平顺养护维修的局限性,需要对轨道动态不平顺管理值的合理性进行研究和改善。利用历史数据及统计方法挖掘轨道动态不平顺峰值管理值与均值管理值的联系,基于时间序列的异常检测与修正模型,通过分位数回归探究各项指标半峰值与标准差关系,并给出相应的均值管理建议值。结合7条不同工况线路的实测数据,研究结果表明:速度200~250 km/h线路建议采用80%及以上分位数的标准差作为管理值,而速度250(不含)~350 km/h线路建议采用95%及以上分位数的标准差作为管理值;相同时速线路、同一分位数下,若建议管理值越高,表明峰值与标准差的倍数较小,该线路状态较好,特别是单点不平顺超限的数量较少,不需要较严格的TQI管理值进行整体管理;反之,则表明单点超限可能较多,需要压低TQI管理值确保较低的峰值超限数量;对于5项不平顺指标,轨距出现峰值超限的概率最大,养护维修时需着重关注。
2023年07期 v.45;No.309 99-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1764K] [下载次数:462 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:7 ] |[阅读次数:4 ] - 陈仕明;魏世斌;李颖;王昊;杜馨瑜;
高效且准确地对长波轨道不平顺进行监测是轨道几何测量领域的难点。分析两类惯性基准动态检测方法的测量误差来源,认为转向架与轨道间的“冲角”是造成长波不平顺测量精度损失的重要因素;为此,重新设计检测系统硬件结构,引入点头陀螺仪传感器和测距组件,在轨道平面建立“短弦”测量模型,推导基于误差状态扩展卡尔曼滤波估计的俯仰轨道倾角测量算法;通过补偿滤波与空间域积分等信号处理方法,计算长波高低轨道不平顺。现场试验表明:该方法有效复原7~200 m以内的长波高低不平顺;当截止波长为200 m时,相比传统的惯性基准法,平均精度增加了81%~88%,且受检测速度影响小;统计系统重复检测误差的95%分位数在1.5 mm以内,在大跨度桥梁形变与路基沉降监测等领域具有较好的应用前景。
2023年07期 v.45;No.309 106-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 2329K] [下载次数:198 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:9 ] |[阅读次数:3 ] - 郝晓莉;杨建;杨飞;李烨峰;秦怀兵;侯亚丽;
轨道不平顺的数学表达对线路状态评估和轮轨动力学分析具有重要意义。计算和分析大秦和朔黄重载铁路2~70 m波长范围内的轨道不平顺谱特征,提出重载铁路轨道不平顺的数学描述,可用于轨道不平顺序列模拟和线路状态评估。数据来源为这两条铁路的高低、轨向、水平和轨距轨道不平顺实测数据。使用小波分析和Welch修正周期图法计算轨道不平顺谱,并与国内外标准轨道谱进行对比;使用多项式拟合算法拟合轨道不平顺谱包络,并使用国内外标准谱拟合公式进行拟合实验对比。最后,给出了发生在钢轨焊缝位置的周期不平顺表达式,并结合轨道拟合谱的逆傅里叶变换方法,对轨道不平顺空间序列进行数值模拟。研究表明:大秦和朔黄轨道不平顺谱的频率和幅度特征基本一致,因此可以使用统一的拟合公式进行拟合;提出的8阶多项式拟合公式能精确地拟合轨道不平顺谱的形状;随机不平顺和周期不平顺的共同表达使轨道不平顺拟合谱的形状和轨道不平顺的数值模拟更为合理和准确。
2023年07期 v.45;No.309 115-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 3629K] [下载次数:1171 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:26 ] |[阅读次数:7 ] - 徐凡;何远鹏;冀怡名;圣小珍;肖新标;
基于显式动力学有限元方法所建立的三维轮轨滚动接触模型是研究高速铁路轮轨相互作用的有效工具。该模型既考虑轮轨的真实几何形状(包括不平顺)和材料非线性,又详细考虑轮轨间的几何接触关系和轮轨系统的纵向动力学性能,得到广泛的应用。在具体实现模型仿真时,采用隐式-显式相结合的办法。传统的做法是,隐式计算时不考虑车轮的旋转,只考虑重力作用下的静态位移场,然后将得到的静态结果作为显式计算的初始条件,同时对车轮施加前进速度和转动角速度以及转矩等条件,求解轮轨的相互作用。大量文献表明,用这种做法来启动显式动力学求解,会产生剧烈的初始瞬态响应,导致求解时间过长,甚至不收敛,尤其在速度高达400 km/h时。基于此,对上述模型进行了改进,在进行隐式计算时,首先考虑车轮的旋转,得到车轮在离心力作用下的位移,在此基础上再考虑车轮受重力作用与钢轨发生接触,得到接触斑、法向接触应力以及车轮的应力应变等,然后将更新后的结果作为显式计算的初始条件进行显式动力学求解。算例表明:改进后的模型可大大减小初始瞬态响应,减少有限元节点和网格数,从而加快计算的收敛过程,提高计算效率;轮轨力频谱存在无衰减频带,在该频带内轮轨力随着模型长度的增加几乎不衰减,传统方法难以通过增加求解区的方式得到稳态轮轨力。
2023年07期 v.45;No.309 126-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 2654K] [下载次数:253 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:3 ] |[阅读次数:7 ] - 雷鸣;常锦;张锐;匡希龙;蒋建清;
真空堆载联合预压加固软土地基理论研究滞后于实践应用。引入经典砂井地基固结方程,将单砂井地基上、下端边界假设为接近实际情况的半透水边界,考虑真空、堆载荷载的实际施加组合时序,合理界定初始边界条件,推导符合地质和施工实际情况的真空堆载联合预压工法下单砂井地基孔压、固结度及固结沉降解析解。针对一个高速铁路真空堆载联合预压加固软土地基工程项目,敲定各项参数并做简化转化,计算土体孔压时空分布规律、沉降变化规律等。计算结果与实测值对比分析表明:所获得的整个地基孔压、固结度和固结沉降计算公式,能揭示真空堆载联合预压软土地基孔压、固结度、固结沉降变化规律;可将真空堆载联合预压阶段的堆载荷载分级瞬时施加,土体的孔压、固结沉降等响应更为合理;单纯真空预压阶段,不同深度处各点孔压最终稳定在不同的恒定值;真空堆载联合预压阶段,不同深度处的各点孔压最终稳定在相同的恒定值;真空堆载联合预压阶段的堆载前期,真空荷载占主导地位,中后期堆载荷载作用才凸显出来;提出了计算参数u_0、u_(tt)、■、u_(tl)概念,并开发了这些参数的合理经验取值方法,计算结果证明了方法的合理性。
2023年07期 v.45;No.309 134-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 1663K] [下载次数:164 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:5 ] |[阅读次数:3 ] - 彭博;冯瑞玲;王鹏程;叶晨;沈宇鹏;屈磊;
随着我国西南地区高速铁路的快速发展,泥炭土地基的处置需求日益增多。渗透系数影响地基沉降的速率与大小,关乎高速铁路路基施工过程中以及工后的变形大小,但泥炭土固结压缩过程中渗透系数变化规律的研究成果较少。为此,通过固结-渗透联合试验,对大理西湖和昆明两处泥炭土不同取样方向的渗透系数展开研究。试验中,测量不同加载时刻的渗透系数,并结合泥炭土固结三阶段进行分析。研究结果表明:泥炭土的渗透系数具有较为明显的各向异性,随着孔隙比的增大,水平方向的渗透系数k_h与垂直方向渗透系数k_v的比值k_h/k_v以指数函数的形式趋近于1;通过分析固结渗透联合试验数据,提出基于初始孔隙比、荷载以及加载时间的渗透系数计算式;无论荷载的大小,渗透系数在主固结阶段下降百分比超过了75%,而在第三固结阶段下降百分比不足3%;泥炭土渗透系数k与固结压缩速率v的比值与时间t具有显著的线性关系。研究可为明确泥炭土固结过程中渗透系数的变化规律、优化高速铁路泥炭土地基沉降计算提供理论参考。
2023年07期 v.45;No.309 144-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 2335K] [下载次数:299 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:9 ] |[阅读次数:3 ] - 何旭辉;段泉成;严磊;
为对铁路沿线风速提前进行预判,保障桥梁施工及高速铁路列车运行时的安全,提出基于深度自回归模型(DeepAR)的短期风速预测方法。采用平潭海峡公铁两用大桥和西堠门大桥实测风速进行验证,并以包括小波包分解下的卷积神经网络和循环神经网络混合模型(WPD-CNNLSTM-CNN)在内的4种模型作为点预测对比模型,以SimpleFeed-Forward、ARIMA、Random Walk模型进行置信度为50%与95%的区间预测作为对比模型。研究结果表明:无论是点预测还是区间预测,DeepAR模型都能够在具有随机性、间歇性的短期风速序列中提取到特征信号并进行精度较高的预测,且相比于其他模型具有更好的准确性与泛化能力,可满足实际工程短期风速预测需求。
2023年07期 v.45;No.309 152-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 2983K] [下载次数:1314 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:15 ] |[阅读次数:3 ] - 蒋望涛;马勤国;姜海强;李永东;
选择合理的屈服准则分析寒区隧道弹塑性解能为寒区隧道稳定性分析提供理论基础。为此,结合Mohr-Coulomb准则(即M-C准则)和外接圆Drucker-Prager准则(即D-P准则)分析得到考虑中间主应力效应的统一强度准则,建立寒区隧道弹塑性力学计算模型,基于线性非关联准则推导得出考虑围岩不均匀冻胀特性的寒区隧道应力场及位移场的弹塑性统一解,并对所得统一解答式进行算例及参数分析。研究表明:采用M-C准则计算偏于保守,而利用外接圆D-P准则计算偏于危险,考虑中间主应力效应能充分发挥围岩承载潜能,有效缩小塑性半径,缓解衬砌冻胀变形;统一强度理论参数b保持常数时,初始地应力、衬砌强度、不均匀冻胀系数及围岩体积冻胀率等参数的变化对寒区隧道应力及塑性半径变化影响显著。该研究成果可丰富寒区隧道工程设计理论。
2023年07期 v.45;No.309 161-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 1765K] [下载次数:290 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:6 ] |[阅读次数:3 ] - 胡钟伟;黄娟;余俊;刘卓航;
基于渗流力学基本理论,进行各向异性深埋隧洞渗流场解析研究。由稳定渗流场基本微分方程结合深埋隧道渗流场边界条件,利用坐标变换法将地层从各向异性转换为等效各向同性,运用保角变换将渗流方程转化为Laplace方程;将围岩渗流区域进行分区计算,得到围岩的渗流量计算公式;考虑衬砌为各向同性渗流,根据围岩与衬砌分界面上的渗流量相等得到衬砌外水压力的解析表达式,在此基础上考虑注浆圈及其对衬砌外水压分布的作用,得到了带注浆圈隧道衬砌水头和渗流量的解析解;通过与各向同性解析解和数值算例的计算结果对比,验证了公式的正确性。分析围岩水平与竖向渗透系数、注浆圈参数、衬砌参数、作用水头高度和隧道半径等因素对衬砌外水压力的影响,并考虑了各向异性渗流情况下衬砌外水压力与隧道渗流量的关系曲线。
2023年07期 v.45;No.309 169-177页 [查看摘要][在线阅读][下载 2067K] [下载次数:499 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:10 ] |[阅读次数:4 ] - 刘畅;王海龙;孙婧;
目前铁路上常见风沙病害即为风蚀和沙埋,为保证铁路运输安全,基于欧拉-拉格朗日离散模型,对前期已确定设计参数的由透风栅栏及固沙砖沙障的联合沙障优化措施对路堤周围风沙流场积沙分布的防护效果进行研究分析。结果表明:由于透风栅栏的作用,其后风速降低约50%,部分风沙流受阻抬升导致流场4.5 m以上形成风速加速区;透风栅栏与固沙砖沙障联合作用,在距地面近2 m处风速小于5 m/s,有利于沙粒的沉降,路堤上已沉积在表面的沙粒也不易再次移动;路堤顶面风速降低23.5%,更有利于平稳输导风沙流,减少人工清沙频率,提高防沙效益;联合沙障优化措施在参考风速为分别为5.93、10.38、18.67 m/s时均可有效净化来流风沙;联合沙障有效颗粒防护率可达到89%以上,针对粒径d≥0.1 mm的颗粒,3种入口风速的防护率分别为99.9%、93.6%、94.7%。
2023年07期 v.45;No.309 178-184页 [查看摘要][在线阅读][下载 1831K] [下载次数:335 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:6 ] |[阅读次数:7 ] 下载本期数据