绳正法存在的问题及解决途径

曲线轨道在列车动力的作用下,其受力情况比直线轨道复杂,易于变形,造成方向不良,影响行车的平稳与安全.为使轨道具有良好的受力条件,保证正确的几何形位,应定期检查曲线轨道的方向,及时把它整正到原来的设计位置.〈铁路线路维修规则〉规定,曲线地段轨向不良时,可以用绳正法测量、计算与拔正.绳正法的基本原理,是利用曲线上各点正矢与曲率之间的关系,通过改正正矢,计算拨量,拨正线路.多年来,绳正法广泛应用于我国铁路线路的维修.随着超长超重列车的开行和列车运行速度的不断提高,对轨道结构的平顺性的要求日益严格.绳正法使用中的不足也突现出来.因此,有必要指出绳正法存在的问题并提出相应的解决方法.     

铁路复心曲线计划正矢计算方法研究

基于常用的计算双心复心曲线计划正矢的三种方法的原理基础,推导出其各自适用表达式,解决了复心曲线程序化这一难题.分别利用了绳正法、渐伸线法和坐标法的基本原理,先判断测点处在复心曲线的位置,再根据测点所处的曲线性质利用相应的公式来计算其计划正矢.计算的结果表明,3种方法的计算结果是非常接近的,用坐标法原理和渐伸线原理计算计划正矢的方法比传统的绳正法计算要简单,故可利用坐标法原理和渐伸线原理的计算方法来代替传统的绳正法计算其计划正矢.     

基于卫星导航的列车轨道占用加权识别方法研究

全球卫星导航系统在列车位置服务中的研究越来越广泛，基于卫星导航的列车定位方法可结合轨道电子地图将卫星定位结果转换为一维轨道里程值，其中列车轨道占用状态的正确识别是列车卫星定位的基础.本文提出一种基于地图匹配的适用于道岔区段内列车轨道占用加权识别方法，首先构建列车卫星定位的置信区域，然后计算置信区域内的线路数据与原始卫星定位结果的距离偏差和方向偏差等，对列车的轨道占用状态进行识别，并综合考虑铁路线路的拓扑结构，以及列车运行状态以提高运算效率.结合现场数据并与垂直投影法和交互多模型法对比可知，本文方法在保证轨道占用识别正确率的基础上，提高了计算效率.     

基于卫星导航的列车轨道占用加权识别方法研究

全球卫星导航系统在列车位置服务中的研究越来越广泛，基于卫星导航的列车定位方法可结合轨道电子地图将卫星定位结果转换为一维轨道里程值，其中列车轨道占用状态的正确识别是列车卫星定位的基础.本文提出一种基于地图匹配的适用于道岔区段内列车轨道占用加权识别方法，首先构建列车卫星定位的置信区域，然后计算置信区域内的线路数据与原始卫星定位结果的距离偏差和方向偏差等，对列车的轨道占用状态进行识别，并综合考虑铁路线路的拓扑结构，以及列车运行状态以提高运算效率.结合现场数据并与垂直投影法和交互多模型法对比可知，本文方法在保证轨道占用识别正确率的基础上，提高了计算效率.     

重载铁路轨道结构受力特性仿真分析

重载铁路朝大轴重、高运量、高密度的方向发展,对轨道结构提出了更高的需求。轨道结构在列车荷载作用下的受力特性与轨道部件尺寸、材料参数等有关。在已有研究基础上,充分结合朔黄铁路现场实测数据,采用有限元方法建立重载铁路轨道结构仿真模型,计算分析了不同轴重及不同轨道参数下的重载铁路轨道结构的受力特性(包括钢轨、轨枕、道床、路基面的弯矩、应力、变形等)。研究结果表明:列车轴重对钢轨位移与应力影响最大;采用Ⅲ型轨枕、减小轨枕间距有利于减小轨道结构受力;道床弹性模量对钢轨位移影响较大,而道床厚度对受力特性影响较小。     

重载铁路小半径曲线轨道状态及动力参数测试

铁路轨道是列车运行的基础设施,直接承受着机车车辆轮对传来的巨大压力。重载铁路由于大运量、大轴重、高密度、荷载作用时间长等特点,列车对轨道结构的冲击作用力较大,极易造成轨道部件破损,加速钢轨表面不平顺的恶化,使线路的维修工作量大大增加,甚至危及行车安全。结合朔黄重载铁路实际情况,选取2个典型路段进行了小半径曲线轨道状态及动力参数测试,以评估既有线路设备条件下货物列车运行的安全性、线路的稳定性和适应性,为朔黄铁路扩能技术改造积累基础性数据。     

涂油技术对曲线钢轨磨耗与振动的影响分析

小半径曲线轨道往往会加剧钢轨的磨耗与振动,影响列车的安全性和舒适度,增加维修养护的工作.文章以台湾铁路沙仑支线中洲车站端的爬升曲线为监测地点,在曲线前后端安装钢轨涂油器,进行为期6个月轨旁钢轨振动和磨耗的观测测量;分析小半径曲线轨道在润滑前后,列车经过时钢轨的磨耗和振动变化,观察涂油技术对钢轨磨耗和振动的影响.     

基于道岔曲线信息的列车定位方法研究

在安全苛求的现代列车控制系统中,列车的实时定位是一个十分重要的环节. 传统的基于里程计的列车定位方法只能提供列车行驶的里程信息,在具有多条平行股道的铁路车站,传统的列车定位方法无法解决轨道占用识别的问题. 本文根据列车在铁路线路上运行的特点,提出了基于道岔曲线信息的列车定位方法,该方法利用GPS及惯性传感器辅助提取列车在道岔处的速度、加速度、角速度等运行特征,得到列车在道岔处的转弯半径、曲率变化及运行方向,并通过与车载地图数据库进行比较,实现准确的轨道占用识别及列车定位. 文中给出了采用传感器获取运行特征的方法以及实现道岔信息匹配的流程. 现场测试结果表明,在当前试验条件下,该方法已具备较强的轨道占用识别能力,能够在一定程度上提高列车定位的性能.     

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在安全苛求的现代列车控制系统中,列车的实时定位是一个十分重要的环节. 传统的基于里程计的列车定位方法只能提供列车行驶的里程信息,在具有多条平行股道的铁路车站,传统的列车定位方法无法解决轨道占用识别的问题. 本文根据列车在铁路线路上运行的特点,提出了基于道岔曲线信息的列车定位方法,该方法利用GPS及惯性传感器辅助提取列车在道岔处的速度、加速度、角速度等运行特征,得到列车在道岔处的转弯半径、曲率变化及运行方向,并通过与车载地图数据库进行比较,实现准确的轨道占用识别及列车定位. 文中给出了采用传感器获取运行特征的方法以及实现道岔信息匹配的流程. 现场测试结果表明,在当前试验条件下,该方法已具备较强的轨道占用识别能力,能够在一定程度上提高列车定位的性能.     

沪宁城际铁路轨道高低不平顺状态分析

为分析轨道高低不平顺对沪宁城际铁路列车运行动力学性能的影响,建立了车辆轨道耦合模型,计算得到不同轨道谱激扰下的列车动力学性能指标,包括沪宁城际铁路实测轨道不平顺、秦沈有砟、无砟谱和德国高干扰、低干扰谱.经对比分析,结论如下：沪宁城际轨道谱实测不平顺激扰下,列车各项动力学性能指标均为最优值,且满足相应限值要求,反映出沪宁城际轨道良好的平顺性;其他4种轨道谱激扰下列车各项动力学性能指标也均满足相应限值要求,能够保证列车舒适度及行车安全.研究成果可为沪宁城际铁路养护维修中轨道高低不平顺管理提供参考.     

基于BDS的数字轨道辅助列车定位方法研究

基于列车轨道线路的拟合和插值算法,生成辅助列车定位的数字轨道线路,提出轨道线路定位误差修正方法,可以得到列车更加精确的位置估计.采用哈尔滨至长春货运铁路线的某段轨道数据对数字轨道线路生成方法进行了模拟与分析.分析结果表明,在低精度下,三次样条曲线拟合法优于三次B样条曲线拟合;在高精度下,基于反求控制点的三次B样条曲线插值更符合线路实际情况.通过北斗卫星导航系统(BDS)和数字轨道线路相结合的定位方法可以提高列车定位的准确性,对提高货运列车可靠性和安全性具有实际意义.     

动载效应对小半径无缝轨道横向位移影响分析

推导了小半径无缝线路轨道在温度力和列车动力共同作用下的单元方程,用有限元方法分析了温度力及列车动荷载对小半径无缝线路轨道横向位移的影响.提出了控制小半径轨道横向位移的加固措施,对各种计算工况条件下的小半径无缝线路轨道横向位移计算结果进行了对比分析.提出了动力效应系数的概念用来分析列车动荷载对小半径无缝线路轨道横向位移的影响程度.     

地铁曲线地段钢轨横向稳定性控制措施研究

城市轨道交通线路列车发车间隔短、运行时间长的特点,对轨道结构产生高频的冲击荷载,易导致相关结构伤损的发生。尤其在半径曲线地段,存在未被平衡的横向力,钢轨产生较大的横向变形,导致轨距扩大与钢轨磨耗的产生,极大影响到行车安全。为探究钢轨横向稳定性的控制措施,本文建立了钢轨结构受力分析模型,分析曲线半径大小、扣件横向刚度与道床横向阻力等因素对钢轨横向稳定性的影响,以期为线路的养护维修提供理论支撑。     

基于坐标测量的既有曲线整正计算优化方法研究

针对既有铁路提速后曲线整正的实际要求,抛弃传统的渐伸线原理,利用测点坐标直接进行曲线整正.在保证拨正前后轨道长度保持不变的前提下,利用切曲差的关系表达式,自动计算半径和缓和曲线长度,并通过算例验证算法的可行性.该算法尤其适合无缝线路地段的曲线整正设计,具有较好的应用前景.     

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依据模拟驾驶区段的工务数据,在模拟驾驶过程中实时地生成三维视景.根据平面几何和立体几何的基础知识,设计三维空间直线和圆曲线对象的空间走向求解公式,以及以线路中心线为基准的纵断面顶点坐标求解公式.在将坡道、曲线重新组合的基础上,以线段为单位,计算轨道线路中心线的空间走向,根据线路、设备(设施)的纵断面结构,依据线路中心线的空间走向,求解纵断面的顶点坐标,构造三维视景所需要的三维平面要素.同时结合列车的运行状态,确定列车的空间方向,将线路的三维视景经三维平移、旋转得到驾驶场景.使用结果表明,三维虚拟场景能够还原真实场景,帧频率可达25fps,满足真实和实时的要求.     

长大列车通过弹性曲线轨道仿真求解方法研究

为解决长大列车与连续长弹性轨道的同步仿真问题,以列车通过曲线轨道为例,采用重载列车-轨道耦合动力学模型,分析了压钩力作用下轨道结构与30 t轴重列车的动态特性,提出了长大重载列车与轨道动态相互作用仿真时模型的简化求解方法.该方法将庞大的列车/轨道耦合振动系统以有限数目的三维车辆模型代替,并考虑其轨下基础结构弹性,从而极大缩减系统运动自由度.研究结果表明:列车可简化为单质点车辆模型和三维车辆模型混合的短编组列车,当模型中只包含一个三维车辆模型,且其前、后车辆均以单质点模拟时,计算结果偏低;列车承受2 200 kN压钩力并通过400 m半径曲线线路时,货车最大轮轨横向力和垂向力较多节三维货车编组模型的计算结果分别低估了24%和4%,钢轨横向、垂向位移则被低估了20%和8%;端部车辆采用单质点模型、中部采用三维车辆模型的车辆数至少为3时,才能较为准确地反映中间目标车辆处轮轨作用力和其下部轨道结构的动态特性.      

解析法分析铁路环境振动的列车随机激振荷载

将虚拟激励法和车辆-有砟（无砟）轨道-路基-地基耦合系统垂向振动解析模型有效结合起来,由轨道不平顺功率谱直接得到准确的列车随机激振荷载功率谱,然后采用频率采样三角级数法反演出列车随机激振荷载时程。为铁路环境振动中列车随机激振荷载的计算提供了一简便有效的方法。算例比较了有砟轨道和无砟轨道两种情况下CRH3高速列车运行引起的列车随机激振荷载功率谱密度与时程曲线。     

缓和曲线线型对双层轨道-车辆系统的影响分析

基于车辆-轨道耦合动力学理论,针对以往研究轨道结构模型被过于简化的问题,通过对轨道模型细化分层,建立了具有双层轨道结构的高速列车动力学模型,利用该模型对高速线路缓和曲线线型,即三次曲线、线性变化、正弦曲线、余弦曲线四种线型进行了动力学分析.研究结果表明:列车经过线性变化型缓和曲线时的动态响应波动最明显,正弦型次之,三次抛物型最小.因此建议优先采用三次抛物型缓和曲线.     

计算既有铁路曲线坐标法拔距的一种新方法

为克服传统方法计算缓和曲线段拨距时,用弦长代替弧长引起的误差,基于坐标法整正既有铁路曲线的相关原理,提出了利用既有测点沿径向到拨后曲线的距离计算拨距的新方法.按照该方法,推导了测点的拨距及拨后坐标的计算公式,并将其计算结果与传统方法的计算结果进行了比较.结果表明,采用传统的坐标法计算拨距时,缓和曲线越长、半径越小,拨距和拨后正矢误差越大;拨距最大误差为1.3 mm,拨后正矢误差最大值为1.0 mm.      

城际铁路使用能力的研究

提出了城际铁路使用能力概念,通过列车运行图结构及建立数学模型,解决了城际铁路列车开行方案、线路能力够不够等问题,并指导列车速度匹配和车站分布,计算各种技术条件下,大站直达列车成组开行的临界值.大站直达列车成组、非成组开行条件下城际铁路使用能力的研究,对城际铁路设计和决策具有一定指导意义.