沪宁城际高速铁路轨道质量指数分布规律研究

轨道质量指数(Track Quality Index,TQI)是评价轨道质量状态的重要指标。为了更加科学有效地利用TQI来指导现场的养护维修,需要了解其分布情况。统计分析发现,沪宁城际高速铁路动态不平顺TQI超限主要出现在检测速度不大于180 km/h的数据中,而且集中分布在苏州、无锡、常州、镇江的道岔段。对于检测速度大于180km/h的数据,进行了分布函数的拟合及检验,结果表明:在置信度为95%的情况下,TQI服从对数正态分布;根据近十年的TQI的统计,发现除道岔区段外,TQI年平均值为3.65 mm,标准差为0.44 mm,TQI值大于5 mm的百分比年均值为0.5。     

高速铁路有砟轨道不平顺的解决方法

高速铁路高低和轨向不平顺直接影响列车运行安全性和舒适性。从高速铁路有砟轨道平顺性检测内容、影响轨道平顺性的主要指标和根据TQI值确定线路综合维修任务方面论述确定高速铁路有砟轨道不平顺区段;针对线路平纵断面偏差数据采集,从测量设站原则、设站精度要求和数据采集间隔要求方面进行阐述;从平纵断面优化原理、平纵断面起拨道量计算、实测数据优化处理和确定维修作业数据方面分析起拨道量数据优化处理,并对现场实际应用的作业条件、作业数据和作业效果进行分析。     

基于灰色GM(1,1)和灰色-马尔可夫模型的轨道几何不平顺预测及应用研究

国外轨道不平顺的研究思路和方法大多是建立在对轨道动态检测数据的不同分析手段和方法上,然而由于各国检查数据的不同使得国外模型无法直接应用于国内轨道状态预测。基于昆明铁路局的实际数据,提出了灰色预测模型和灰色-马尔可夫预测模型。通过将2种模型的预测结果与一元线性回归预测结果对比分析,证明灰色预测模型不仅适用于较长区段的TQI(轨道质量指数)预测,对于更长区段的TQI预测也有比较好的效果,同时证明灰色-马尔可夫预测模型不仅能够预测随机性较强的TQI数据,也能应用于较长时间范围内的预测。     

既有线轨道质量指数的分布与不平顺权重系数统计分析

利用轨检车在沪宁线苏州—南京段线路上检测的不平顺数据,计算既有沪宁线的轨道质量指数(TQI),运用统计方法对轨道质量指数的频数分布和里程分布进行分析。结果表明,线路90%以上的TQI数值处于13以下。通过对单项不平顺占轨道质量指数权重进行统计分析,得到单项不平顺的管理值。分析表明,对沪宁线而言,左、右高低不平顺和水平不平顺在TQI中占的比重较大,对轨道质量的影响较大。根据统计得到的TQI管理值和各项不平顺所占权重,各项不平顺小于管理值之内的里程均大于78%。说明将沪宁既有提速线路的TQI管理值定为13基本能保证线路的质量状态。     

轨道质量指数计算问题的探讨

由于缺乏去除功能,轨检车检测信号中存在的噪音包含在轨道质量指数(TQI)检测结果中,不利于轨道质量状态的客观评价,并影响编制维修计划。为此,提出在轨检车主机中,将1m轨向和低速时轨向作为噪音处理、将相邻检测数据差大于4mm时作为噪音处理的两种方法,并针对后种方法处理噪音不彻底的问题,提出将波形整体作为噪音处理的方法。考虑到主机传输到编辑机中的数据中仍会存在噪音并需进行人工删除的实际,提出在编辑机中重新计算各单项不平顺标准差与TQI的算法。结果表明:上述去除噪音的方法可行有效,可以大大提高TQI计算精度。     

有砟客运专线钢轨周期性不平顺整治技术研究

某有砟客运专线开通一段时间后出现周期性钢轨低塌不平顺、线路高低和轨枕空吊等现象,导致轨道质量指数(TQI)增大,人工维修成本大幅上升。轨面低塌位置分布在距焊缝大里程方向2.2～2.8 m,光带加宽6～10 mm,低塌和正常位置钢轨廓形存在明显差异。建立实参数车辆-轨道耦合系统动力学模型,结合TQI变化和线路调查数据,分析线路高低产生的形成机理。综合考虑问题特征、形成机理及不同类型打磨作业特点,创新性采用小机打磨、快速打磨和传统打磨多种作业相结合的打磨整治方案。打磨后周期性钢轨低塌不平顺和廓形差异基本消除,光带宽度均匀、位置居中,钢轨打磨质量指数(GQI)显著提升,轮轨垂向力和车体垂向振动加速度大幅降低、周期性消除;同时TQI保持稳定,人工维修成本大幅降低。该客运专线钢轨周期性不平顺问题得到的综合整治经验,为有砟客运专线同类问题的准确定位和有效解决提供参考思路。     

基于车体垂向平稳性的轨道高低不平顺标准差优化分级研究

针对我国规范中高低标准差管理现状,研究了不同高速综合检测列车车辆运行速度条件下的车体垂向平稳性与轨道高低不平顺标准差之间的关系,采用非线性最小二乘算法拟合了二者的关系曲线,根据车体垂向平稳性分级标准优化了轨道高低不平顺标准差的分级标准,共分4级,包括优秀、良好、合格、不合格。通过全路检测数据统计分析、简支梁桥梁体徐变分析等,验证了优化后的分级高低不平顺标准差管理值更符合现场实际,能够更好地指导现场维修作业。     

基于海南运营动车组的轨道检测系统研制及应用

海南环岛高速铁路开通运营后缺乏合适的基础设施检测设备,为满足其线路检测需求,研制了高度集成的基于运营动车组的轨道检测系统。系统采用新型传感器及信号处理方法,开发了新的轨道几何参数计算模型,并建立了地面数据处理中心。系统投入运用后状态良好。由检测数据重复性分析和现场复核结果可知:新研制的系统检测数据准确可靠,解决了海南环岛高速铁路的线路检测问题。     

有砟轨道桥梁梁端轨道不平顺成因分析及病害整治

针对高速铁路有砟轨道桥梁梁端区域轨道高低不平顺病害，开展病害影响因素及影响机理研究，提出病害整治和结构优化设计建议，确保列车运行平稳性与安全性。根据梁端区域轨道不平顺TQI值及动检车检测数据，通过分析桥梁徐变、梁缝连接板刚度、温度作用、温度跨长度等因素对梁端区域轨道不平顺的影响，得出病害严重程度主要受温度作用和温度跨长度影响；同时对温度影响机理、影响规律进行深入分析，并提出制定合理的管理阈值提高整治措施的有效性。     

基于惯性基准法的轨道短波不平顺检测系统

为了有效检测轨道短波不平顺,研制了构架式短波不平顺检测系统。该系统基于惯性基准法设计新型的机械部件,利用加速度计和位移计采集数据,并选择合适的电路参数设计模拟滤波器及对应的数字补偿滤波器以完成数据的预处理,然后设计以1个基窗和2个修正窗并联的高通滤波器截取检测范围内的波长,最后通过综合运算合成得到轨道短波不平顺几何参数。在轨检车上应用该系统进行现场复核,结果表明,该系统能够正确反应轨道短波不平顺的实际状况。     

轨道精调后动静态轨道质量指数的相关性研究

轨道精调达到静态峰值验收标准后,进入动态联调联试调整阶段,联调联试时间紧任务重,为减少调整工作量,希望实现静态TQI预测动态TQI。引入动静比研究精调后动静态TQI之间的关系,分析动检速度和线形对动静关系的影响,通过分析动静比的置信区间,实现静态TQI预测动态TQI。结果表明:动态TQI比静态TQI大1.0~1.5倍,同一线路中,TQI动静比与动检速度正相关,与线形不相关;从杭长高铁情况来看,对于设计时速300~350 km/h的高速铁路,将全线静态TQI控制在2.65 mm以下,可保证动态验收合格,从宁安高铁情况来看,对于设计时速200~250 km/h的高速铁路,将静态TQI控制在4.60 mm以下,可保证动态验收合格,可靠度均达95%以上。     

京张高铁大跨度钢桁梁桥无砟轨道长轨精调技术

高速铁路大跨度钢桁梁桥通常铺设有砟轨道,以避免温度应力下钢梁形变对轨道平顺性的影响。京张高铁官厅水库特大桥为8孔跨度为110 m的钢桁梁桥,其上铺设无砟轨道,对轨道精调提出了新的要求。采用钢梁固定端CPⅢ点自由设站、现场实测梁中CPⅢ点三维坐标的方法来进行控制网复测,采用轨道惯性测量系统进行轨道快速测量,并对其作业模式、测量流程、精度控制、数据处理、平顺性及模拟调整量分析等进行研究。此外,还详细介绍了轨道精调的作业过程,对轨道相对测量、抗拔扣件处理、轨道几何状态的静态质量评价、动检TQI质量指数应用等进行了分析。轨道精调结果表明:该段钢桁梁桥无砟轨道相对测量TQI小于2,设计速度下动检车检测无"二级分",达到了较好的效果。     

基于经验模态分解的惯性测量单元加速度信号处理

对惯性测量单元(IMU)输出的加速度信号进行频域分析,采用基于连续均方根误差准则的经验模态分解(EMD)去噪方法,将加速度信号低频成分滤除,以降低轨道状态检测中噪声信号对测量精度的影响.对去噪后的加速度信号进行连续两次积分处理,可获得载体的空间运动轨迹.     

基于陀螺仪的轨道高低不平顺检测

在惯性基准法和弦测法的基础上,提出了一种新的轨道检测方法,即基于陀螺仪的轨道高低不平顺检测。建立基于陀螺仪的轨道高低不平顺检测数学模型,设计低通滤波器和对应的补偿滤波器完成陀螺仪数据的预处理并消除速度影响,设计高通滤波器消除陀螺仪信号中的趋势项,采用频率取样法构造逆滤波器对轨道高低不平顺予以复原。在检测车构架上安装陀螺仪,采集高低不平顺实际测量数据进行试验验证,结果表明,该模型和算法成功复原了轨道高低不平顺,具有可行性。     

轨道质量状态评价方法

轨道状态直接决定轨道-车辆系统运行的安全性和舒适性。目前对轨道不平顺的评价主要采用局部幅值超限扣分、轨道质量指数(Track Quality Index,TQI)、不平顺功率谱、车辆动态响应等方法。幅值超限扣分法适用于局部存在幅值较大不平顺的情况;TQI能较好地反映区段轨道不平顺质量状态,英国、德国、美国、荷兰和我国大多采用200～250m区段TQI评价轨道不平顺的好坏;轨道不平顺功率谱     

轨道状态确认车检测系统的研制

根据高速旅客列车安全运行的要求,研制用于轨道状态确认车上的轨道几何检测系统、环境监视系统、限界检测系统及车载局域网系统。轨道几何检测系统采用惯性基准原理、陀螺平台和计算机实时处理等技术,通过专用的数字滤波数学模型计算水平、超高、高低、轨向、曲率,解决不同运行速度和不同运行方向检测结果的准确性和一致性问题;通过最新研制的车载局域网,实现计算机实时显示轨道几何波形、网络打印机打印波形图的功能。实时显示叠加轨道几何波形的线路周边环境图像。构架式光电伺服轨距测量装置,采用构架与轴箱间的侧滚和垂向位移量修正的技术,保证跟踪轨距点的稳定性,消除轴箱式轨距测量的不安全隐患。     

GJ-3型轨检车检测系统的升级改造

文章介绍了改造后GJ-3型轨道检查车的系统组成,说明高低、轨向、水平、三角坑、速度里程及车体加速度的测量原理,以及测量数据的处理过程,并将改造后GJ-3型轨道检查车检测结果和GJ-4型轨道检查车的性能进行了对比。     

客货共线无砟轨道平顺状态预测模型

客货共线无砟轨道的轨道质量指数(TQI)具有随时间长期缓慢变化并伴随平稳波动的特点,而现有的预测模型难以预测这种变化。基于小波和时间序列分析预测方法,提出ARMA-BP神经网络和ARMA-SVR预测模型。通过小波分析将TQI时间序列分解为高频和低频2个部分,采用ARMA模型对高频部分建模,分别采用BP神经网络和支持向量回归SVR模型对低频部分建模,最后对高频和低频进行综合预测。此方法可根据具体情况对具有不同特性的TQI时间序列进行针对性建模,提高预测精度。运用此方法对包西线和太中线10个无砟轨道区段TQI时间序列进行预测,结果表明:ARMA-BP神经网络与ARMA-SVR的建模精度平均值分别为98.1%和98.5%,后验差分别为0.31和0.21,均达到1级;前者对已知数据的拟合精度高,而后者对未知数据预测能力较强、泛化能力更突出。     

地铁小半径曲线对轨道状态及车体振动影响研究

地铁小半径曲线与车体振动、舒适度及轨道状态关系密切,文章通过对广州地铁各曲线进行长期试验研究,分析小半径曲线与轨道状态、车体振动、行车舒适度的关系以及演变规律。研究结果表明,车辆通过小半径曲线时,行车速度越大,车体横向加速度越大,乘客舒适度越差;曲线半径越小,乘客舒适度越差;通过小半径曲线与其他曲线、直线的轨道质量指数(TQI)对比发现,曲线的半径越小,TQI越大,轨道状态、轮轨接触关系越差。最后提出通过小曲线的速度建议。     

基于轨道质量指数的钢轨打磨型面研究

对于高速铁路,在保证轨道线形、几何尺寸、扣件系统稳定的前提下,轮轨型面的匹配是影响行车平稳性的主要因素之一。本文通过分析武广高铁轨检车检测数据,找到与不同钢轨廓形相对应的轨道质量指数(TQI)和车辆晃车情况,获得了较优的钢轨打磨型面;利用SIMPACK软件对不同钢轨廓形的曲线段列车通过性能进行了对比分析,验证了打磨型面的合理性;制定了武广客运专线钢轨打磨参数,为后期的打磨作业、晃车整治提供了依据。