变残留率的有砟轨道高低不平顺恢复模型

大机捣固与钢轨打磨可以显著改善轨道几何不平顺,在不同作业方式、不同线形状态下,轨道几何不平顺的改善效果是不同的.为了合理的安排养护维修作业计划,准确预测养修作业后轨道几何状态的改善状况,基于沪昆线捣固与打磨作业实践,分析了不同养修作业方式下的轨道不平顺恢复效果,以捣固作业为例,分别建立了直线、曲线和桥隧3种线形区段下的轨道不平顺恢复预测模型,最后根据现场实测数据对模型进行了验证,结果表明:模型在直线和曲线区段预测的相对误差均值在7%左右,在桥隧区段预测的相对误差均值在9%左右,预测效果良好.     

基于马尔可夫决策过程的轨道不平顺维修策略研究

为有效判别轨道几何状态、适应高速铁路养护状态修，开展轨道不平顺维修策略优化研究。选取马尔可夫决策过程，设置轨道状态等级、维修动作空间和维修动作成本等模型参数，利用价值迭代算法进行求解，实现高速铁路线路维修计划的有效制定。以华东地区某有砟高速铁路线路为例，结合典型劣化速度的轨道单元区段特征，分析马尔可夫决策模型的维修决策优化过程并验证效果，同时探究轨道单元区段在每个决策时刻的最优维修决策，利用蒙特卡洛法模拟规划周期内的维修总成本并与实际维修成本进行对比。结果表明：基于马尔可夫决策过程的轨道不平顺维修决策，能够充分考虑轨道单元区段不平顺劣化的异质性，可以根据轨道单元区段的实际状态和劣化规律科学安排维修活动，提高维修作业的空间分辨率，规划周期内维修决策的优化效果显著，在保证线路高平顺性的同时减少维修成本，对铁路线路轨道养护维修具有指导作用。     

有砟轨道高低不平顺概率分布的时空特征

为研究有砟轨道不同线形区段上高低不平顺标准差所服从的最优概率分布函数及其时空特征, 采用三参数概率分布函数拟合有砟轨道高低不平顺标准差峰值及尾部特性, 选取了5种三参数理论分布函数, 并确定了最优概率分布函数的选择原则; 以既有沪昆线为例, 拟合了有砟轨道上6种不同线形区段上高低不平顺标准差服从的最优概率分布函数; 分析了高低不平顺标准差的时间特征, 采用非线性函数拟合了分布函数参数随时间的变化情况; 分析了高低不平顺标准差的空间特征, 比较了轨道质量状态在空间维度上的不同。分析结果表明: 在高低不平顺标准差大值区域, 三参数Lognormal分布理论值与实际值的相对误差小于5%, 而正态分布理论值与实际值的相对误差则大于50%, 因此, 采用三参数概率分布函数能有效解决两参数概率分布函数理论值在此区域与实际值发生偏离的问题; 在描述线形区段的统计分布特性时, 不同线形区段应选择不同的分布函数, 同一线形区段宜选取同一种分布函数; 既有沪昆线桥隧区段上, Burr分布有5次是最优概率分布, 且P值之差的均值和标准差分别为0.09和0.12;各区段高低不平顺标准差所服从分布的3个参数用非线性函数拟合的优度均大于0.6, 因此, 采用非线性函数可有效拟合3个参数随时间的变化规律; 维修与养护作业前后桥隧区段高低不平顺标准差的超限百分比都小于3%, 圆曲线、缓和曲线和直线区段上高低不平顺标准差的超限百分比为3.5%~12.8%, 而限速区段和道岔区段上均大于25%。确定的最优概率分布函数选择原则可应用于轨道不平顺概率分布特征研究。      

轨道综合作业对高速铁路有砟轨道几何不平顺改善效果

根据高速铁路有砟轨道综合作业前后的轨道几何状态检测数据, 分析了以大机作业、人工精调和钢轨打磨为主的综合作业对高速铁路有砟轨道几何不平顺的改善情况。分析结果表明: 大机作业、人工精调和钢轨打磨的综合作业可联合改善轨道几何不平顺, 其中, 大机作业对高低、水平、三角坑不平顺的改善率分别为20.95%、12.90%和13.16%, 人工精调对高低、水平、三角坑和轨距不平顺的改善率分别为11.97%、5.56%、7.43%和6.12%, 钢轨打磨对高低和轨向不平顺的改善率分别为4.85%和3.88%, 轨道质量指数在大机作业、人工精调、钢轨打磨后的改善率分别为11.54%、6.91%和1.10%, 因此, 大机作业和人工精调对各个单项不平顺改善效果明显, 大机作业的贡献最大, 而人工精调可在一定程度上改善轨距不平顺, 钢轨打磨对高低不平顺和轨向不平顺进一步改善, 但对水平不平顺、轨距不平顺和三角坑不平顺等改善效果不明显; 经过综合作业, 单项不平顺与轨道质量指数均呈下降趋势, 其中轨道质量指数、高低不平顺、水平不平顺、右轨向不平顺近似呈幂函数趋势降低, 左轨向不平顺近似呈线性函数趋势降低, 三角坑不平顺近似呈对数函数趋势降低, 反映了大机作业对轨道几何状态改善程度高, 人工精调、钢轨打磨进一步改善部分单项不平顺的情况。      

基于遗传算法的轨道状态最优综合维修计划模型改进

铁路高速化、重栽化的条件下,为了使轨道平顺状态处于良好的情况之内,采用大型养路机械进行作业和制订最优养护维修计划是十分重要的．本文在0-1整数型轨道状态最优综合维修计划模型的基础上,建立了基于遗传算法的模型设计,提出了解决这种大规模优化问题的途径,从算法角度上解决了轨道不平顺状态计算机辅助决策系统的关键问题．     

钢轨轧制不平顺激扰下的动车组动力响应特性

以某有砟客运专线中出现波长为3.2 m的轨道周期性高低不平顺、继而引起“抖车”现象的线路区段为对象,基于同步压缩小波变换提取了轨道几何动、静态检测数据在大机捣固前后的时频分布特征,并结合钢轨轧制流程的梳理分析,明确了轨道周期性高低不平顺的成因,即可能由钢轨轧制过程中复合矫直工艺不良引起. 在此基础上,探究了钢轨轧制不平顺与车辆各部件振动加速度以及轮轨接触力的关联关系,获取了钢轨轧制不平顺对车辆动力响应的影响规律. 结果表明:轧制不平顺使得轴箱、转向架、车体垂向加速度的相干函数分别达到0.97、0.96和0.76,较正常区段分别增长了5%、25%和300%;轮轨垂向力相干函数增长42%,达到0.94,说明轧制不平顺与车辆各部件的振动响应和轮轨接触力密切相关;轧制不平顺将轴箱和车体垂向加速度均方根（root mean square,RMS）值分别放大1.00 m/s2和0.05 m/s2左右;轧制不平顺与轴箱垂向加速度和轮轨垂向力RMS值线性相关性最强,相关系数分别达到0.9和0.8.      

有砟轨道捣固作业起道方案的综合修正方法

为保证捣固作业效果达到预期目标，需严格控制影响作业质量的不利因素，首先，以有砟轨道捣固作业数据为研究对象，分析影响作业质量的关键因素，探讨传统方法修正起道方案的基本原理；其次，将多因素约束条件纳入目标线形构造过程，并遵从历史作业规律，对起道量进行修正，构造一种用于提升轨道高低调整效果的起道方案综合修正方法；最后，以某高速铁路有砟轨道捣固作业为工程背景，验证综合修正方法的实施效果.研究结果表明：在起道方案制定过程中施加针对性控制措施，有利于提高捣固作业对轨道不平顺的调整能力；捣固后，线形实测值与目标值之间决定系数高达0.92；方案起道量与实际起道量之间均方误差为1.8 mm；高低60 m中点弦测值降至4.0 mm，高低轨道质量指数降至0.28 mm.     

有砟高铁捣固作业轨向平顺性控制方法

为了提升有砟高铁捣固作业质量以满足平顺性控制要求，根据大机作业特征分析了拨道效果影响因素，研究了拨道量范围、拨道策略、拨道量顺坡率、设备精度与作业效果之间的影响关系；结合影响因素分析结果，基于中长波平顺性控制理论建立了拨道方案优化模型，提出了基于拨道量相关性的拨道效果评价方法，实现拨道效果影响因素与拨道方案制定过程的有效结合；在某高速铁路有砟轨道捣固作业之中，验证了轨向平顺性控制方法的有效性。研究结果表明:拨道量过大或过小、拨道量顺坡率超标、拨道策略不利、设备精度不良均容易造成大机拨道作业效果不佳，需在拨道方案制定过程中加强对这些因素的控制和管理；通过在轨向平顺性控制中引入拨道量调整系数，并有效控制中长波不平顺、拨道量限值等参数，可提高计算模型对捣固车固有作业特性的适应能力；基于该方法制定了某作业区段的拨道方案，方案满足轨道平顺性管理要求，符合大机作业特点；采用该方案实施作业后，轨向30 m矢距差降至2 mm，300 m矢距差降至7 mm，降幅分别达到50%和48%；静态轨道质量指数由0.89降至0.64，降幅28%，实践证明提出的轨向平顺性控制方法可有效提升高速铁路有砟轨道平顺性。      

轨道不平顺预测随机模型的SVM-MC求解方法

实现铁路轨道科学管理的前提是对轨道几何不平顺的发展趋势进行有效预测,预测模型从确定性向随机性模型转变,其重点是如何进行模型的求解。论文对轨道高低不平顺的预测随机模型建立了一种支持向量机—蒙特卡洛(SVM-MC)两阶段求解方法,第一阶段利用ε-SVM算法确定属于小样本集的模型参数,第二阶段运用蒙特卡洛模拟对随机过程进行仿真,得到高低不平顺标准差的预测值。与以往的轨道不平顺预测方法相比,所建立的两阶段求解方法解决了预测中小样本、非线性的问题,且预测精度在计算机容量和速度足够时可以得到保证。在沪昆有砟线路的应用表明,所提出的随机预测方法及求解算法,预测效果良好,平均相对误差为4.63%,可满足现场的工程应用,为养护维修计划决策提供技术支持。     

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.     

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制定铁路线路养护维修计划既要保证线路充分维修,又要兼顾经济效益.为此,以区域路网为研究对象,建立了基于整数规划的铁路线路养护维修计划优化模型.模型考虑了路网中线路之间维修资源的约束,以维修时间和股道占用状态为决策变量,以股道占用费用、维修费用及惩罚费用总和最小化为目标,通过集中安排线路中各项养护维修活动节省维修支出,减少维修活动对股道的占用时间进而达到优化目的.基于启发式算法设计了模型求解方法,仿真实验结果表明,模型具有较好的实用性,能够为编制铁路线路年度养护维修计划提供决策支持.     

考虑混合交通的两车道城镇道路养护优化研究

为了研究适合中国城镇道路混合交通特点的道路养护优化策略,在总结已有研究的基础上,改进了机动车延误计算模型,提出了包括养护费用、机动车延误损失、非机动车延误损失和交通事故损失在内的总耗费目标函数.通过求解该函数的最小值来确定最优作业区长度及养护作业起始时间.利用"试错法"对模型进行了求解,并通过算例进行了分析.结果显示,养护作业区长度和作业起始时间是制定养护策略的关键因素,在养护路段长度一定的情况下,通过合理设定作业区长度和起始时间可使总耗费最省.     

基于多车型CNN-GRU性能预测模型的轨道状态评价

不同车型高速综合检测列车的动力学传递特性不同，使得其对同一线路的车体加速度评价结果存在一定差异.为解决上述问题，本文基于多列动检车的检测数据，将卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）与门控循环单元（gated recurrent unit,GRU)相结合，建立了多车型车辆动力学响应预测模型，通过输入多项实测轨道不平顺和车速预测各车型的车体垂向和横向加速度，并将多车型车体加速度预测值的最大包络作为轨道状态评价依据.结果表明：将高低、轨向不平顺等8项轨道不平顺和车速共同作为输入参数的模型预测性能最优，车体垂向和横向加速度预测的评估指标分别提升了5%～13%和25%～36%;CNN-GRU模型所预测的车体加速度在时域和频域均与实测结果吻合较好，相关系数最大达到0.902；且相比于BP (back propagation)神经网络，各项车体垂向和横向加速度预测的评估指标分别提升了36%～109%和11%～167%；针对某轨道几何状态不良区段应用效果，预测6种车型中有4种车型达到车体垂向加速度Ⅰ级或Ⅱ级超限，有1种车型达到车体横向加速度Ⅰ级超限，提高了轨...     

基于经验模态分解的轨道不平顺时频特征分析

高速铁路轨道不平顺测量值是由许多不同频率、不同幅值的单分量信号叠加而成的复杂随机过程.为分析轨道不平顺在空间域和频率域的分布特性,利用希尔伯特-黄变换方法提取轨道不平顺在时-频域的能量分布,为从幅值和波长两个方面综合评价轨道几何状态提供一种新的分析方法.首先,利用多元经验模态分解基于数据驱动的滤波特性,将轨道不平顺数据同时分解为不同尺度下的幅值-频率调制的多元本征模态函数;然后,通过希尔伯特变换计算各尺度下本征模态函数的瞬时频率,分析各层本征模态函数的频率和能量分布特征.通过对轨道检查车的实测轨道不平顺数据解算与分析表明:轨道不平顺的频率分布呈现出近似二进滤波特性,并且每个尺度下的频率带宽较窄;多元经验模态分解尺度图能确定轨道不平顺在各尺度下的能量分布及对应的波长特征;样本轨道不平顺数据中,轨距和水平不平顺的能量主要分布在中长波波段,轨向和高低的能量主要集中在空间波长4~36 m范围;扭曲的能量分布在波长为4.9 m和7.6 m的两个尺度内.      

城市道路网养护决策模型研究

目前,我国国省干线公路较多地依靠人为经验和判断来进行养护决策,资源使用盲目性大,养护安排不合理。以制定科学合理的养护维修计划为目标,分析了养护措施和养护管理决策需求,根据路况、交通量、路龄等排序指标,提出一种针对国省干线路网沥青路面养护管理排序的决策方法,从而可以更为合理的确定出道路的养护优先次序。     

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。     

采用调频式钢轨减振器（TRD）治理地铁钢轨异常波磨损害的研究

随着地铁网络化建设及环保意识的提高,目前,在建地铁多采用大量的不同类型减振轨道结构的技术措施。在各类减振轨道结构中,扣件减振是最经济,最方便施工,养护维修及更换的减振措施,在国内外城市轨道交通中均广泛地被采用。然而,在对我国新开通的城市轨道交通线路调研中,发现采用减振扣件（如III型或IV型剪切型减振扣件）的一些大直线区段出现了钢轨异常波纹磨耗现象。     

牵引定数不统一的港口后方腹地车流组织优化

线路区段牵引定数不统一是影响列车编组计划制定的重要因素,导致了列车在部分区段欠轴运行,在换重站或技术站进行补减轴作业.本文重点论述了减重方向列车编组方案的优化问题,提出了按充分条件将各种方案归类的方法,从而减少方案成本的对比次数,能快速获得最优的运送方案.在方案成本构成的分析过程中,充分考虑了各影响因素,将牵引机车费用看作与里程相关的可变成本,将欠轴列车浪费的机车和线路能力转化为惩罚费用,并考虑列车开行频率对方案费用的影响,最后从全网络的角度建立减重方向减轴列车编组优化模型.该模型既可获得合理的减重站,又能依据车流量关系选择优化的减轴编组方式,实例验证了模型的有效性.     

考虑多个目标的路面养护决策优化模型

传统的路面养护决策需要将道路使用者不同的效益换算为费用进行寿命周期费用分析,这样的换算过程不仅不合理,而且还存在很大的任意性和不确定性。通过建立路网中某一个路段在分析期内所需投入养护资金最小和所获取用户效益最大的两个目标优化模型,对这个项目在整个分析期的养护计划和养护资金需求的问题进行研究。模型求解时利用多目标优化中最优解和非劣解的概念,并利用遗传算法,求得优化模型的解。通过实例计算,对结果进行分析,验证模型的有效性。     

铁路钢轨网格化维修规划优化编制模型

优化编制铁路钢轨维修规划,对管理者合理利用维修资源、确保铁路行车安全具有重要意义.本文基于铁路基础设施网格化管理思想,按照一定规则将线性、连续的铁路钢轨设备,分割为等长的小区段,这些小区段称为钢轨网格.以钢轨网格为基本对象,采用多阶段指数Markov模型,个性化描述钢轨网格状态变化规律;在此基础上,采用Markov决策过程方法,以规划周期内的期望总成本最小为目标函数,建立基于状态的维修策略模型,确定一个较长规划周期内的最优维修策略.作者采用了陇海线实际数据对提出模型的有效性进行了验证,计算结果表明,本文提出的模型优于基于阈值的中国铁路既有的管理方法.