基于随机介质的新型铁路路基病害模型

为从大量雷达检测数据中快速识别铁路路基病害类型及位置,自动识别系统的研究成为一种必然.研究目的在于建立自动识别系统研究与测试所需的病害模拟模型.为此引入随机介质模型,构建指数型自相关函数随机扰动的介电常数路基模型,用以表征病害局部范围内介电常数沿各尺度的变化;并分析十余条既有铁路线路的检测数据,得到道碴囊病害及路基下沉病害分布特性,将其融入到随机介质模型之中,得出的结果与现场探挖的结果十分相似.能够反映铁路路基材料的非均匀特性,可以较好的模拟病害内部介质的介电特性.     

风沙区铁路有碴道床动力特性的离散元模拟及参数优化设计

项目类型：青年科学基金项目 项目编号：50808027 项目摘要：针对风沙环境下铁路有碴道床在列车往复荷载下的非均匀沉降、弹性降低和拱道现象,采用离散元方法对沙粒一道碴混合颗粒系统的动力特性进行数值模拟,并依此进行道床设计的参数优化．为此,本申请项目将针对道碴颗粒的非规则形态和受压破碎特性,考虑颗粒间滑动与滚动摩擦的共同影响,     

铁路道床截面形状优化分析

道床是轨道结构的重要组成部分，道床截面的几何形状通常是由设计规范确定的，设计 对道床截面几何形状规定的取值是根据经验或半经验制定的，缺乏理论依据，本文应用优化理论，借助有限元分析方法，并考虑道碴材料的非一性质，建立了铁路道床形状优化分析模型，运用模型，文章分析了不同机车、没道碴材料，不同路基条件下的道床厚度及边坡比。     

关于铁路石渣道床化学灌浆减振技术的研究

本文报告在铁路碎石道碴中进行化学灌浆，以便减少列车运行时引起地基动对周转环境影响的技术开发成果。其中包括材料参数的测定，现场试验施工及测试结果和振动特性及减振机理分析。     

随机粗糙面上电磁散射的高效迭代IEM计算

在复合目标电磁散射计算中,目标与粗糙面间的耦合近场计算问题是制约算法的主要瓶颈。该文提出一种适用于二维随机粗糙面上电磁散射场计算的迭代积分方程法(IEM)。与传统IEM法不同,迭代IEM法基于近场格林函数建立,考虑了粗糙面面元间的多次电磁互耦作用,散射场不能简化为积分形式的近似解。数值实验表明,与传统MoM法相比,迭代IEM法的内存需求节省了9倍,计算速度比矩量法(MoM)法提升了4.5倍以上,更能有效地计算粗糙面上的散射场。     

基于无记忆非线性变换的相关非高斯雷达杂波的仿真

大量的实测数据表明,雷达杂波的分布特性明显偏离高斯分布。相关非高斯杂波的仿真主要包括对数正态、韦伯尔、K分布杂波的仿真。在杂波信号模拟中,需同时考虑杂波幅度概率分布和其相关特性。文中利用广义维纳过程的无记忆非线性变换法（ZMNL）来建模仿真,产生相关非高斯杂波。该仿真系统不仅可以实时动态地模拟实际采集的雷达杂波,而且可按给定的功率谱模型来产生满足非高斯分布的随机数据序列。仿真结果证明了此方法的有效性。     

铁路特长单线隧道出碴运输方案研究

长大隧道出碴运输是隧道快速掘进施工的关键工序，依据铁路通过能力计算方法进行出碴运输能力计算。根据乌鞘岭隧道的特点，对高原地区梭式矿车牵引质量进行了检算，探讨了出碴有轨运输方案，介绍了运输设备和作业流程。     

道碴厚度对轨道结构的影响

建立了车轮－轨道－道碴为一体的有限元动力计算模型，在这个计算模型中，钢轨被离散成平面梁单元，道碴是作为附加自由度包含在梁单元中。这种处理方法，使得作为附加自由度的道碴可在单元水平上进行刚度，阻尼和质量的迭加从而极大地降低了总刚度矩阵的带宽。     

铁路集装箱场货区布局的计算机模拟

本文对铁路集装箱场系统进行了计算机模拟研究，以某场为例建立了模拟模型，根据模拟运行结果，得到集装箱场货区规划设计的合理布局。     

无碴轨道混凝土桥梁的徐变变形研究

对高速铁路无碴轨道混凝土桥梁徐变效应的分析理论进行了深入的研究，提出了适用于混凝土桥梁徐变变形的计算方法。运用该方法可以跟踪模拟桥梁在整个施工及投入运营后任意时刻的结构变形，便于在施工时合理确定二期恒载的施加时间，为我国无碴轨道混凝土桥梁的工程实践提供依据。     

铁路碎石道砟静态压碎行为数值模拟

为揭示碎石道砟静态受压力学行为与破碎机理,用激光扫描仪获得道砟的真实几何形态,采用球形单元构建了道砟的离散元模型;通过定义单元间接触与黏结行为,模拟了30~60 mm粒径道砟的静态压碎过程,分析了压碎过程中载荷-位移响应以及内部力链和黏结断裂的分布与演化.结果表明:道砟静态压碎特征强度的离散性大且服从Weibull分布,这与已有试验结果一致;初始加载时,尖锐棱角和表面不平整导致道砟表面接触点应力集中与局部压碎,引起道砟翻转及接触状态变化,内部力链分布随之变化,载荷出现短暂回落;道砟稳定弹性变形阶段,部分单元间的接触力随载荷增大逐渐超过黏接强度,出现黏结断裂和局部微裂纹;当黏结断裂数量急剧增加到一定规模时,内部裂纹快速扩展,道砟最终劈裂破碎.      

随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型

为实现在全应力强度因子范围合理进行结构安全性分析,提出了概全门槛值和断裂韧度的随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型。考虑了平均应力效应,以给定应力强度因子下裂纹扩展率服从对数正态分布为基础,考虑数据分散性规律和试样数量对概率评价的影响,将存活概率和置信度相融合,由线性回归结合极大似然原理确定概率模型的参数。通过对铁道车辆LZ50车轴钢试验数据的分析表明,模型从数学上良好描述了疲劳长裂纹从裂纹启裂到瞬时断裂的整个随机过程,比较Paris、Elber和Forman模型拟合试验数据表明,该模型相关系数最大,拟合效果最好。     

铁路道床路基动力响应的参数影响

根据车轮-轨排-道碴模型，得到路基道碴表面荷载，利用有限元-无限元耦合法，建立了道床路基动力计算模型。结合Newmark积分法逐步求解运动方程，计算了列车荷载下，不同道碴厚度与地基刚度下道床路基的振动加速度与动位移。计算结果表明，道碴厚度对道床路基的动力响应影响显著，而路基刚度的影响不明显。     

融合手机信令数据的轨道交通出行分担率模型研究

交通行为模型广泛应用于城市出行需求分析等领域。传统行为模型的参数设置通常依赖经验判断，模型预测精度缺乏大样本验证手段。本文以重庆市解放碑-观音桥组团通道出行行为为研究对象，融合手机信令数据、AFC数据和问卷调查数据，构建随机参数分别为正态分布、均匀分布和 γ 分布的混合Logit模型，将手机信令数据与AFC数据分析结果作为分担率标杆数据进行模型精度对比，其识别的组团间全天轨道出行分担率为37.13%，当混合Logit随机参数为正态分布时，模型预测的分担率为39.5%，预测精度最高。研究表明，利用手机信令数据等多源数据分析校验传统行为模型精度，定量分析并优选最佳的参数分布形式具有实际意义，能够对提高传统行为模型的预测精度提供借鉴。     

基于可靠度理论的铁路隧道洞门极限状态设计方法

针对铁路隧道洞门结构稳定性极限状态功能函数具有非线性及其参数具有随机性的特点,提出了基于可靠度理论的铁路隧道洞门结构设计方法.通过分析铁路隧道洞门的极限状态,建立了其极限状态方程.基于可靠度理论,以时速140 km/h的单线电气化铁路隧道端墙式洞门可靠指标计算为例,根据采用同样方法对3种设计时速共16种形式、22种类别隧道洞门的可靠指标计算结果,确定各极限状态下的目标可靠指标,建立极限状态设计式,求解并优化抗力分项系数.研究结果表明:铁路隧道洞门主要有抗裂、抗压、倾覆、滑动和地基承载力不足5种极限状态;极限状态方程中基本随机变量的统计特征是铁路隧道洞门可靠度设计是否准确的关键,可靠指标的确定是洞门结构极限状态设计的核心;建立的极限状态设计方法可直接用于铁路隧道洞门结构设计.      

模糊综合评判在小型枕底清筛机结构方案选择中的应用

研制一种新型的山区（电气化）铁路小型枕底清筛机是目前解决山区（电气化）铁路道床机械化清筛作业的一条重要途径。本文利用模糊综合评判解决众多模糊因素相互关联和相互制约的山区（电气化）铁路小型枕底清筛机结构方案的选择问题，使最终选择的结构方案在７种可选方案中最理想。     

分层媒质中极低频水平电偶极子在绝缘介质半空间中产生的电磁场

推导出分层导电媒质中顶层极低频时谐电偶极子在绝缘介质半空间中产生的电磁场分布的索末非积分表达式;以海床-海水-空气三层模型为例,水平交流电偶极子位于海水中,采用汉克尔变换及快速傅里叶变换,数值计算了空气半空间中的电磁场分布.结果表明极低频时谐电偶极子在空气中产生的电磁场有可测量的量级.     

小阻力扣件桥上无缝线路附加力

在铁路桥梁上铺设无缝线路，为了降低梁跨结构和钢轨之间的相互作用力，往往采用小阻力扣件。在有碴桥上无缝线路采用小阻力扣件，在钢轨、轨枕及梁跨结构三者之间将产生较明显相对位移，以往的计算模型没有考虑轨枕和钢轨相对位移的影响，与有碴轨道小阻力扣件桥上无缝线路工况存在较大偏差。在吸收国内外研究成果的基础上，建立了一种能综合考虑钢轨、轨枕、梁体三者相互作用的有碴轨道小阻力扣件桥上无缝线路附加力计算力学模型，给出了算例，对不同力学模型计算结果作了对比。计算结果表明，新模型计算结果要小于既有模型，对于柔性墩台结构，差分尤其明显。不考虑轨枕位移，该模型也适用于无碴轨道小阻力扣件桥上无缝线路附加力计算，相比有碴桥，小阻力扣件无碴桥上无缝线路附加力有较大幅度增加。     

轨道刚度的影响分析及动力学优化

应用轮轨系统动力学的频域分析方法,研究了轨道刚度对轨道动力特性的影响规律.提出了轨道动力参数对轨道刚度的敏感系数的概念,依据敏感系数的特性,初步建立了轨道总刚度取值、扣件与道床刚度比值的动力学优化分析方法.作为算例,对我国高速铁路的轨道刚度进行了初步优化分析,认为轨道总刚度合理取值范围为62.0～86.9kN/mm,扣件与道床刚度的最优比值约为0.5.