基于深度学习的轨道不平顺与车体垂向加速度映射模型

高速列车在长期服役条件下,其车辆悬挂系统等参数与设计值差异较大。多体动力学仿真模型难以模拟真实运营环境,且计算效率较低。为更加准确、快速地评价各种轨道结构以及不平顺激励下车体的垂向振动响应,根据实测轨道不平顺与车体垂向加速度的时空数据传递特征,建立一种卷积长短期记忆组合模型,该模型将轨道不平顺与列车运行速度作为输入,实现对车体垂向加速度的预测。结果表明,卷积长短期记忆模型预测的平均绝对百分比误差值为5.64%,相比动力学仿真模型减少3.57%。在预测一段3 km长线路的垂向车体加速度时,动力学仿真模型需要花费约53 s,而卷积长短期记忆网络只需要花费约1.6 s,预测效率提升33倍。     

基于虚拟激励法的轨道车辆垂向振动响应分析

针对传统的随机振动分析方法计算复杂、计算量大的问题,提出采用虚拟激励法求解轨道车辆的垂向振动响应,建立某型车辆的垂向动力学模型,求解车辆的垂向振动响应并验证模型的正确性.与传统求解方法的计算结果比较表明,虚拟激励法适合于求解车辆的垂向振动响应,并且计算简单.在频域内对车辆垂向振动响应的分析表明:随着车辆运行速度的提高,车体、前后转向架以及一位轮对的垂向加速度的功率谱密度和振动主频均增大,轮对的垂向振动经一系悬挂传到转向架,再经二系悬挂传到车体,其振动频率f降低,振动幅值迅速减小,传到车体上时振动已变得很弱;f＞5Hz时,车体、前后转向架和一位轮对垂向加速度的功率谱密度均随着一系阻尼器两端橡胶节点刚度与一系弹簧刚度比值的增大而增加,尤其是车体和前后转向架的垂向加速度的功率谱密度变化更为明显,因此降低橡胶节点的刚度有利于提高车辆运行的平稳性.     

计及接触线垂向不平顺的弓网耦合动力学分析

建立弓网系统垂向耦合动力学模型,将接触线垂向不平顺实测数据引入该模型,仿真得到计及接触线垂向不平顺时不同速度条件下的弓网间接触压力值;以接触线垂向不平顺实测数据为基础,建立接触线垂向不平顺谱,对该线路的接触线垂向平顺状态进行评估;基于三角级数合成法得到一系列具有相同功率谱密度的接触线垂向不平顺样本,仿真分析得到弓网间接触压力的统计量。通过研究,揭示了接触线垂向不平顺对弓网间接触压力的影响规律。     

基于构架点头角速度的轨道垂向长波不平顺在线检测

在分析比较基于轴箱垂向振动加速度和构架点头角速度的轨道垂向不平顺检测原理的基础上,提出基于构架点头角速度的轨道垂向长波不平顺在线检测方法。在运营车辆轴箱正上方的构架处安装陀螺仪,用于等空间采样构架点头角速度的时域信号;对构架点头角速度的时域信号以及由速度传感器测得的车速时域信号进行二次积分、消除拟合多项式的趋势项、带通滤波及递归最小二乘自适应补偿滤波等数据处理,从而得到轨道垂向长波不平顺的估计值;建立车辆—轨道垂向耦合动力学模型,以实测轨道垂向不平顺激励下的构架角速度模拟陀螺仪采集的时域信号,对给出的在线检测方法进行验证。结果表明:与实测结果相比,标准差小于0.4mm,归一化均方误差小于-8,说明给出的在线检测方法能精确、有效地检测轨道垂向长波不平顺。     

基于车体振动加速度的北京地铁轨道状态管理研究

轨道作为行车基础设备,其状态的好坏对列车运行安全和线路服务质量具有重要影响。车体振动加速度是反映列车运行安全性以及乘客乘坐舒适性的重要数据,是评价轨道设备状态和制定养护维修措施的重要依据。基于北京地铁轨道状态的管理需求,分别在空间和时间维度上建立两个利用振动加速度数据评价轨道状态的指标:超限密集度指标和超限重复度指标。利用北京地铁6号线下行方向两次的轨检车检查数据对这两个指标进行计算,结果表明,这两个指标能够更加客观、合理地评价轨道质量状态,有助于提高养护维修作业的效率和针对性。     

降低车体垂向振动的新装置

<正>通常情况下,为提高铁道车辆垂向振动舒适度,一般认为减轻(与车体一阶弯曲振动频率类似)频率接近4⁸ Hz范围的弹性振动是有效的方法。但是,利用一些对策降低了弹性振动的车辆,以及在轨道很不平顺的线路区间运行的车辆在多数情形下,车体刚     

基于乘车舒适性的高速铁路轨道高低不平顺谱限值估计方法

应用车辆-轨道耦合动力学理论和平稳随机过程理论,借助车辆-轨道垂向耦合频域分析模型,以轨道高低不平顺谱为输入激励,提出基于车辆垂向舒适性指标(车体加速度和 Sperling 指标)估计高低不平顺谱限值的方法。以我国武广客运专线及德国低干扰轨道高低不平顺谱为例,对350 km/h行车速度时的谱限值进行了估计。通过对比时域、频域模型计算结果,对所估计谱限值进行了校核,校核分析结果表明,频域模型计算结果与时域结果吻合较好,说明了所估计谱限值的合理性。分析方法及研究结果可为高速铁路轨道不平顺管理提供参考。     

基于轴箱垂向加速度中高频轮轨垂向力软测量模型

利用谱方法和相干函数分析轴箱垂向加速度与轮轨垂向力的频率特性.根据轴箱垂向加速度与轮轨垂向力在波形上具有相似性的特点,采用H1传递函数估计方法和傅立叶变换及傅立叶逆变换,导出轴箱垂向加速度与中高频轮轨垂向力关联的传递函数,建立用于预测中高频轮轨垂向力的软测量模型,并根据相干系数确定了轮轨垂向力软测量模型的适用频率范围为55～90 Hz.利用实测的轴箱垂向加速度和轮轨垂向力数据对轮轨垂向力软测量模型进行验证的结果表明,基于轴箱垂向加速度的中高频轮轨垂向力软测量模型具有较高的预测精度,而且简单实用,为诊断和控制轮轨垂向力大值提供了新的分析手段.     

高速铁路轮轨垂向力与轨道高低不平顺关联特性

采用ABAQUS商业软件建立三维轮轨接触有限元模型,以中国高速铁路线路和典型服役车辆参数作为模型仿真参数,分别将中国高速铁路无砟轨道高低不平顺谱和余弦型轨道高低不平顺作为模型输入,仿真分析轨道高低不平顺幅值、波长与轮轨垂向力响应之间在时频域上振幅、相位的关联特性,并拟合不同车速下附加轮轨垂向力与轨道高低不平顺特征参数之...     

基于EEMD的轨道-车辆系统垂向动力学的时频分析

应用白噪声聚类经验模型分解方法(EEMD,Ensemble EMD),进行轨道—车辆系统的时频分析,分析钢轨不平顺的波长—幅值分布及短波不平顺的分布特点。通过理论推导,得到垂向钢轨不平顺与车体垂向加速度之间的转移函数,并由简化模型仿真结果与实验数据对比分析得出二者的相关系数在0.8以上,表明仿真结果与实验数据非常吻合。利用简化模型进行数值仿真,所需复数乘法次数为N(2logN 1),满足实时仿真的需要。实例所测钢轨不平顺和车体加速度的相关性分析结果表明,对加速度数据进行EEMD处理,所得结果能反映钢轨不平顺幅值变化及所在的空间位置等信息。     

高速铁路轨道平顺性静态长弦测量矢距差法数学模型推导及特性分析

我国高速铁路采用从德国引进的矢距差法对轨道长波不平顺进行静态管理,并在实际应用中对测量方法进行了简化。本文通过理论推导,分析矢距差法及简化矢距差法的检测原理和特性。矢距差法测量结果受测弦起算点的影响,且传递函数与起算点位置及轨道不平顺波长有关;简化矢距差法测量结果只受轨道不平顺波长的影响,计算可控性优于矢距差法;当路基出现较大局部不均匀变形时,矢距差法和简化矢距差法在评判结果上相差很大,不宜用简化矢距差法;对比检测原理与实际检测结果表明,这2种方法与车体加速度响应匹配性较差,在目前的验收管理限值下并不适用于直接对运营期高速铁路长波不平顺进行评价。     

重载铁路轨道高低不平顺预测研究

轨道不平顺严重威胁铁路行车安全和设备的使用寿命。研究轨道高低不平顺的变化特点和劣化规律对重载铁路轨道维修管理有重要指导作用。基于灰色区间预测建模理论,研究重载铁路轨道高低不平顺变化特点和劣化规律,预测轨道高低不平顺未来的发展情况。为验证预测模型的有效性,采用神朔铁路上行10个高低超限病害高发单元区段的共17个月的历史轨道高低不平顺检测数据进行验证。结果表明:该模型拟合和预测效果良好,对神朔铁路轨道的养护维修管理有着重要意义。     

基于灰色理论的轨道几何状态中长期时变参数预测模型的研究

根据轨道几何不平顺的发展特性,在灰色预测理论的基础上,考虑模型参数随时间的变化,并优化背景值,建立以轨道几何不平顺检测数据为时间序列的非等时距灰色时变参数模型。为更好地描述轨道几何不平顺影响因素间复杂的函数关系,提高模型拟合和预测精度,基于残差分析引入周期性函数,对模型进行组合修正。应用此模型对轨道质量指数TQI数据进行分析预测,并对其精度进行检验。结果表明:模型能较好地反映轨道质量随时间发展的随机波动特征,拟合、预测精度高,适合进行中长期预测,可为了解和掌握轨道质量状态的发展规律提供新的方法。     

秦沈客运专线轨道谱评判方法的研究

基于2004年1月至2005年4月轨道不平顺检测数据，利用Welch改进周期图算法，分析了秦沈客运专线轨道不平顺的功率谱密度，得出平均意义上的最大值、建议值和最小值。参考国内外成熟的轨道谱线表达形式，结合试算结果，得到表达秦沈客运专线轨道谱的拟合曲线公式，并应用非线性最小二乘拟合优化算法，获得拟合轨道谱表达式的参数。据此，提出秦沈客运专线轨道不平顺功率谱质量的评判方法。该方法将轨道谱图划分成A、B、C、D4个区域，依次定义为优秀、良好、合格和不合格轨道谱线区域。这样，对于一条给定的轨道谱线，就可依此方法来评定其质量，如落入A区的部分谱线为优秀轨道谱，落入B区的部分谱线为良好轨道谱等。     

基于地震P波双参数阈值的高速铁路Ⅰ级地震警报预测方法

以提升高速铁路地震紧急处置的时效性并满足有效性要求为目标,研究基于地震P波卓越周期τc阈值和最大竖向位移Pd阈值的高速铁路Ⅰ级地震警报预测方法。利用日本K-net强震数据,分别统计P波触发后1,2,3s时间窗下τc与震级M的线性关系和Pd与地震加速度PGA的线性关系,基于这2种统计关系计算得到P波3个时间窗下震级M=6时对应的τc的阈值和PGA=40cm·s-2时对应的Pd的阈值,在此基础上,建立高速铁路Ⅰ级地震警报"4等级预测方法",明确等级3为达到高速铁路Ⅰ级地震警报的预测标准。采用2016年4月14日熊本6.5级地震时九州新干线沿线K-net强震台站的数据,分析"4等级预测方法"的有效性与时效性。结果表明:该方法可以在最接近震源的KMM006台站P波触发后1s准确地预测出Ⅰ级地震警报,并较九州新干线脱轨时刻和气象厅紧急地震速报发布时刻分别提前了3.34和4.84s,能够满足高速铁路地震监测预警系统发展的需要。     

基于改进型灰色理论模型的山区高速铁路路基沉降变形分析

线下工程工后沉降变形分析评估是高速铁路轨道工程铺设的必要条件和关键工序之一。以重庆至万州铁路为例,在有砟轨道铁路施工过程中,引入改进型灰色预测模型Np GM(1,1)和UQGM(1,1)进行沉降变形分析,相比于传统的预测方法,两种改进型的灰色预测模型在预报的稳定性和相关性上有显著提升。对于考虑到的9个测点,改进型灰色预测模型得到的相关性均大于0.97,明显优于传统模型(相关系数为0.8左右,个别站点超过0.9);改进型模型得到的S(t)/S(∞)均接近或者等于1,显著高于传统模型。结果适用于西南山区高速铁路沉降变形评估预报,可以为类似区域的铁路路基沉降预测提供参考。     

时速400km高速铁路预应力混凝土简支梁竖向基频下限探讨

以24～40 m典型跨度简支梁为研究对象,通过有限元计算分析,确定不同跨度桥梁及不同列车荷载的简支梁容许动力系数.基于移动荷载列-桥梁动力仿真模型,探究列车移动荷载列形式、列车时速、简支梁跨度、竖向基频对梁体动力响应的影响规律.结合梁体振动加速度、容许动力系数和规范要求,确定时速400 km高速铁路预应力混凝土简支梁桥...     

基于灰色系统辨识的轨道质量生命周期预测方法研究

将本文作者提出的灰色非线性模型(该内容发表于《铁道学报》2010年第2期)视为由一系列趋势项发展系数和随机项系数控制的时程函数,并将其系数作为系统分析中的辨识参数,表征系统随时间发展特征属性。在已知大机捣固作业效率或初始质量条件下,认为不同维修周期内轨道质量系统发展存在"相关性",将已知维修周期内TQI时间序列挖掘出的辨识参数作为预测维修周期内TQI发展的特征参数,建立轨道质量生命周期预测模型。实例证明:所提出预测模型可较为合理地预测各维修周期内轨道质量发展,为研究轨道质量生命周期提供思路。