高速铁路轨道的波阻抗及影响因素研究

高速铁路轨道在雷击或故障冲击电流作用下会产生暂态冲击过电压,该过电压的大小由轨道的波阻抗决定。通过建立高速铁路线路的仿真模型,分析直角冲击波在轨道上的传播与折反射过程,提出轨道的波阻抗的计算方法,研究钢轨类型、土壤电阻率、钢轨对地过渡电阻对波阻抗的影响。结果表明:P60型轨道波阻抗数值为235. 55Ω;轨道的波阻抗主要受钢轨类型和土壤电阻率的影响,高速铁路轨道的波阻抗在在210～250Ω变化;在高速铁路轨道仿真模型中,线路末端电阻等于波阻抗时,可以有效地消除折反射对仿真结果的影响,末端电阻的取值不需要考虑钢轨地过渡电阻的影响。研究给出高速铁路轨道波阻抗的范围及仿真模型中末端电阻的取值方法,可以为轨道过电压计算、分析与仿真提供理论与方法参考。     

轨道交通轴箱轴承降低故障率的优选之探讨

踏面损伤与轨道冲击使轴承定点疲劳 “JK00430铁路机车走行部车载监测装置”装备的近5000台机车获取的报警数据和分解核查结果表明，轴箱轴承内环和外环大量发生严重剥离。分析认为其原因不乏踏面故障冲击引发的内、外环定点疲劳的因素。早期踏面故障引发外环故障的例子见图1。     

基于TBDS车辆-轨道模型对轮轨擦伤冲击现象的Matlab仿真

建立了基于TBDS车辆-轨道耦合的竖向动力学模型,包括轮轨接触和擦伤激扰模型等.在Matlab平台中编写了车辆-轨道耦合模型程序并仿真了轮轨擦伤冲击现象.研究了轮轨间单点、多点接触下的仿真效果,得到了与实测数据较为接近的结果,验证了模型的正确性,并对该模型今后拓展作了进一步的展望.     

重载铁路25 t轴重列车轨道荷载谱的绘制

轨道荷载谱是轨道部件设计时的重要参考依据.本文依托大秦重载铁路轨道动力学荷载长期监测数据,统计了25 t轴重的 C80重车通过半径为500 m曲线、半径为800 m 曲线和直线段3个特征工点时列车轮轨荷载分布,绘制了不同线路特征条件下的轨道荷载谱,分析了轮轨冲击系数等动力学参数的分布密度.通过轨道荷载谱揭示了25 t轴重疲劳荷载作用下的轮轨冲击系数分布特点.     

基于WATV去噪的冲击特征提取方法在高速列车轴承故障诊断中的应用

提取高速列车轴承故障振动信号中的冲击特征,可以有效地对其进行故障诊断。利用"小波-全变差(Wavelet-Total Variation,WATV)"算法能够对信号进行稀疏引导的特点,提出了基于WATV去噪的冲击特征提取方法。该算法针对含噪声冲击特征的提取问题构建了目标优化函数,该函数融合了冲击特征的保真度度量算子以及惩罚因子。利用凸优化理论可对目标函数进行求解,从而增强信号在小波域和时域的稀疏性,使得特征提取结果最优化。通过构造一仿真信号对WATV算法的有效性进行了验证,并将该方法应用于高速列车齿轮箱轴承故障诊断中。结果表明,该方法能够很好地提取出信号中的冲击特征,并且频谱中的故障表征明显,能够有效地应用于高速列车轴承故障诊断中。     

基于频率切片小波变换的轨道列车轮对振动信号分析

为了提取轨道列车轮对振动特征信息,提出一种基于频率切片小波变换的故障特征提取方法。首先,利用频率切片小波变换获取振动信号在全频带的时频分布;然后,依据得到的振动信号能量分布特点选择时频目标区域;接着,分割出含有故障特征的时频区域;最后,通过逆变换对目标区域的信号分量进行重构,分离出有效的信号时频特征。仿真结果表明,利用频率切片小波变换分离轮对振动信号时频特征效果较好,为轨道列车轮对振动信号时频特征精确提取提供一种新的方法。     

地铁轨道减振性能的落轴冲击仿真分析

建立落轴冲击有限元模型,仿真分析地铁弹性扣件、弹性支承块和浮置板等三种轨道结构的冲击响应,对比分析了其减振性能.结果表明,弹性支承块轨道通过轨下和块下刚度的合理匹配,动力性能优于弹性扣件结构;浮置板轨道结构的减振效果最好,受行车速度的影响较小.采用所建落轴冲击数值模拟方法,可有效分析不同形式轨道结构的动力性能.     

基于能量泛函变分原理的三层有砟轨道垂向振动带隙分析

客货混运铁路在我国分布较广且具有明显周期特征,研究其弹性波传播特性对于轨道结构振动控制具有重要意义.以有砟轨道结构为研究对象,建立三层周期性有砟轨道结构,并提出一种基于能量泛函变分原理和平面波级数展开的混合方法,用以求解轨道结构的带隙特性.与有限元软件COMSOL仿真结果对比验证了混合方法的准确性.此外,还研究了刚度对...     

铁路监测WSN网络的非均匀优化分簇算法

针对铁路沿线无线传感器网络(WSN)线性部署导致的"能量空洞"问题,提出一种节点非均匀优化分簇算法。在所需监测的铁路沿线等距部署WSN节点,以均衡簇头(CH)节点单位时间能耗为优化目标,对铁路直线轨道、弧线轨道监测区域内的簇成员节点进行非均匀分簇;建立CH节点能耗、CH节点数目和簇成员节点数目之间的函数关系,结合CH节点能耗波动、CH负载均衡度和CH能耗平衡度这3个性能指标,构建优化的WSN分簇部署模型;基于该模型,对比分析了本文算法、簇头固定的非均匀分簇算法、均匀分簇和组数据传输算法的性能。仿真数据表明:提出的节点优化部署模型和算法在降低及均衡CH节点能耗,延长CH节点寿命和提高网络通信效率方面性能较优。     

基于形态分量分析的高速列车轴箱轴承故障诊断方法

高速列车在运行过程中,由于车轮不圆、钢轨波磨、轨道焊缝等激扰的影响,很容易激起轮轨之间的高频振动。当高速列车轴箱轴承同时出现故障和冲击激扰的情况下,现有的高速列车轴箱轴承故障诊断方法很难从中提取出轴承故障脉冲信号。针对这种情况,文中将形态分量分析应用到轴箱轴承故障特征提取,为了便于将其进一步用于在线监测,对该方法中稀疏表示的字典进行了改进。仿真和试验表明,该方法明显优于经验模态分解方法,能够有效地分离出轴承故障周期性脉冲信号,并能将其他随机冲击剔除。     

城市轨道交通钢轨自激励断轨监测系统研究

为掌握钢轨状态,实时断轨检测方法的研究愈发显得重要和紧迫。把需要监测区间的钢轨两端短路成一个环形成一个负载,然后构建断轨监测设备,通过自激励产生特定频率的电流对负载提供功率,形成一个测试单元。在测试单元工作时,如果钢轨没有断轨,则这一测试单元的道床电阻不变,电流保持不变;如果钢轨断轨,则这一测试单元的道床电阻明显变大,电流变小。本系统适用于实时监测钢轨完全横向断裂。     

高架轨道轮轨噪声预测分析

随着我国城市轨道交通的快速发展,高架轨道作为一种经济、实用、安全、快速的交通模式,在城市轨道交通建设中得到越来越广泛的运用,但由此带来的振动噪声对周围环境的影响也变得十分突出。通过建立轮轨噪声预测模型,运用有限元法分析箱型梁、U型梁阻抗,对高架轨道轮轨噪声进行预测分析。讨论了桥梁截面型式、行车速度、轨道扣件刚度、桥梁结构阻尼、桥梁支座刚度对高架轨道轮轨噪声的影响。分析结果表明,行车速度和扣件刚度对轮轨噪声有较大影响,在200 Hz以下,轮轨噪声总体上随着扣件刚度的增大而增大;在200~800 Hz范围内,轮轨噪声随着扣件刚度的增大反而减小;在800 Hz以上,扣件刚度对轮轨噪声无明显影响。桥梁截面型式仅在低频部分对轮轨噪声有较大影响,而桥梁结构阻尼、桥梁支座刚度则对高架轨道轮轨噪声影响甚微。     

城市轨道交通高架桥无缝钢轨的抗震作用

从轨道桥梁的抗震结构体系入手建立城市轨道交通全桥三维模型,准确模拟两个最重要的边界条件:一是钢轨在轨道桥梁抗震中的作用;二是在罕遇地震下的桩土相互作用,引进美国工程界比较流行的P-Y曲线法。深入分析了无缝轨道在轨道交通高架桥梁抗震的作用,结果表明顺桥向钢轨对桥梁有明显的约束作用,造成墩顶位移的减小。在城市轨道桥梁建模分析中,应该包括钢轨对整体结构的影响,并将钢轨向两侧延长。     

城轨交通轨道减振设计分析

从轨道交通振动产生机理、轨道减振原理入手,研究城市轨道交通的轨道减振设计及其减振措施。要减少轨道交通引起的振动和噪声,除了轨道专业应合理选择减振轨道结构型式外,还需要各专业共同配合进行综合治理。     

城市轨道交通长大桥梁上无缝线路钢轨制动力研究

为了保证城市轨道交通长大桥梁上无缝线路的稳定性与安全性,要特别关注列车制动/起动所引起的钢轨与桥梁的相互作用,检算由此产生的钢轨附加力.钢轨所受制动力的大小直接影响着钢轨强度检算和桥墩纵向刚度的取值.采用空间耦合有限元计算模型对列车制动作用下长大桥梁无缝线路钢轨制动力进行研究.通过比较不同工况条件下的钢轨制动力,得出计算制动力时可采用的最不利工况.     

直线尖轨道岔与曲线尖轨道岔在城市轨道交通中应用探讨

详细阐述60kg/m 9号直线尖轨道岔与曲线尖轨道岔的特点、使用中存在的利弊及其对运营的影响,从性能、经济、运用等方面进行了性价比分析,并结合城市轨道交通运营特点,以满足运营要求为前提,而且从满足城市轨道交通运营不同需求方面,对道岔选型提出了相应的建议。     

城市轨道交通接触轨故障的应急处置

根据城市轨道交通接触轨的运行特点,基于列车有效取流长度,分析了可能存在的接触轨故障情况,详细描述了应急组织及实施方案,并研究了抢修过程中的难题,初步构建了接触轨故障情况下的应急处置框架,为今后运营出现该类故障的应急处置提供技术支持。     

城市轨道交通四轨供电方式的探讨

分析了目前地铁中采用走行轨作为回流网的供电方式,重点提出了目前杂散电流防护普遍存在的问题,提出采用四轨供电方式是根本解决杂散电流防护存在问题的手段,并能在现有技术条件下予以实现。     

城市轨道交通钢轨表面在线整修技术的应用分析

在调研城市轨道交通典型钢轨表面伤损的基础上,对比了在线钢轨整修技术的类型、优缺点和适应范围,并通过现场观测,分析了在线钢轨铣磨的效果。结果表明:在线铣磨可以很好地消除钢轨顶面、轨距角处的表面伤损,并恢复较高精度的标准轨头轮廓,公差为-0.1～+0.2 mm;在线铣磨提高了钢轨表面的整体纵向平顺度,各波长范围内不平顺幅值均方根降低50%以上,峰值超限数量降低40%～80%;焊接接头不平顺的恢复受铣磨量和不平顺原始幅值的影响。     

城市轨道交通轨道系统的设计优化和细化

轨道系统作为城市轨道交通的基本组成之一,基本理论和设计技术都比较成熟,本着精细化设计的理念,从施工的角度,将以往设计中一些有待进一步优化的问题加以总结,对轨道系统设计的优化和细化提出一些建议,供未来的新建工程设计参考.