高速行车条件下桩板结构-地基土系统的空间振动性能分析

结合某高速铁路桩板结构路基,建立桩板结构-地基土系统空间有限元模型,分析桩板结构路基动力特性。结果表明:其横、竖向基频理论计算与现场实测值比较接近。采用随机振动理论计算机模拟高速列车通过桩板结构路基全过程,系统仿真列车运营性能指标及桩板结构振动响应,与现场实测结果较好吻合。依据国内有关规范,综合评判高速列车运营和桩板结构路基空间振动性能。结果表明:高速列车通过桩板结构路基时,列车具有足够的抗脱轨安全度和优良乘客舒适性,桩板结构路基自身动力响应也较小,能满足高速列车安全、平稳运行要求。     

高速铁路地震预警系统三级警报阈值及其处置策略研究

针对高铁地震预警系统中警报阈值及其处置策略问题,设计完成高速铁路列车-无砟轨道-桥梁缩尺模型、列车-无砟轨道-路基缩尺模型及列车-有砟轨道-路基缩尺模型的振动台试验,研究了列车的脱轨现象,并用模型试验验证了数值仿真分析方法的正确性。在此基础上,通过开展动力学仿真计算,提出地震作用下高速列车安全运行的速度阈值。研究结果表明:无论是桥梁还是路基结构,CHY004地震波首先出现脱轨系数超标和轮轨分离现象,ALS地震波次之,安评地震波最后;高速列车安全运行速度阈值表现为无砟轨道路基过渡段32 m简支梁桥。从行车安全性指标来看,脱轨系数控制的安全运行速度阈值对地震动加速度变化最为敏感,呈反比例关系。最后,基于相关规定,建议高铁地震预警系统警报阈值分三级设置,即当40 gal≤预测或计测的峰值地震动加速度a80 gal时,限速160 km/h,以偏安全考虑;当80 gal≤a120 gal时,紧急停车;当a≥120 gal时,紧急停车并接触网断电。     

高速铁路无砟轨道路基动应力频谱特性研究

通过建立无砟轨道-路基系统三维有限元数值模型,模拟8列编组的CRH380A型动车组运行过程,计算揭示高速列车荷载作用下路基内部动应力时空分布规律及其频谱特性。研究结果表明:路基竖向动应力时程呈现"驼峰"或"波浪"型周期性变化。动应力在基床范围内迅速衰减达60%,且基床表层或轨道边缘下方路基中衰减较为剧烈。路基承受的动应力作用频率为车长对应频率1-4的整数倍,主要受车辆长度、转向架间距及列车速度等因素控制,轨道不平顺没有改变路基承受荷载的主频率。依据动应力时程曲线及其频响特征,建立轴重为140 k N的高速列车在CRTSⅡ型轨道板上运行时路基各结构层所受荷载的函数实用表达式,为路基填料的动力试验与路基结构设计提供荷载参考依据。     

列车荷载作用下板式轨道与饱和地基动力分析

研究目的:近年来随着我国大量高速铁路的建成及投入运营,列车高速运行对周边环境振动的影响日益显著。且在沿海地区,高速铁路干线修建在饱和软土地基上,饱和软土地基具有剪切波速低、含水量高等特性,高速列车会在饱和软土地基上引起较大的振动响应。因此,本文采用板式轨道-饱和地基耦合振动模型研究了高速列车荷载作用下轨道和饱和土体的振动响应问题,为有效解决高速列车引起的环境振动问题、优化高速铁路路基设计提供理论指导。研究结论:数值分析结果表明,采用多孔饱和介质模拟饱和土地基能够更准确地分析高速列车引起的振动响应,增大轨道刚度可有效控制钢轨位移响应,且在路基设计过程中合理控制基床厚度可减小土体中液相介质的存在对土体动力响应的影响。     

高速列车安全设计

从设计的角度，阐述了确保高速列车安全运行的技术，提出应采取相应的结构措施，合理选择设计参数，强化对列车的运行控制，监测及诊断，协调人，机关系，充分考察意外事故时的减灾技术，以确保高速列车的安全运行。     

时变遗忘因子的高速列车自适应子空间预测控制

针对传统列车固定模型难以描述和控制具有时变、非线性等特征的高速列车运行过程问题,本文提出时变遗忘因子的高速列车自适应子空间预测控制方法。首先基于列车状态空间模型描述构建列车的增量式子空间预报模型;接着融合子空间辨识与反馈校正的思想得到时变遗忘因子的列车自适应模型,进而分析高速列车自适应子空间预测控制器的设计方法,并给出相应的控制算法。最后进行高速列车运行过程控制的仿真对比实验,结果表明本文控制方法在高速列车正常运行及强干扰情况下的预测跟踪控制性能是有效的。     

武广铁路客运专线沉降观测与预测技术

武广铁路客运专线全线铺设无砟轨道。为了确保高速列车舒适、平稳运行,线路工程变形控制是关键技术问题之一。在研究客运专线路基、桥涵和隧道的沉降观测的技术方案等关键控制技术的基础上,使用扩展双曲线法对路基沉降结果进行了预测。预测结果表明,一般路基地段沉降量最大断面的预测工后沉降值为5.8 mm,桥梁墩台、涵洞和隧道的沉降量均较小。这些沉降控制技术和结论对于进行沉降观测控制与预测工作有一定的参考价值。     

高速列车节能运行优化控制方法研究

高速列车节能运行控制对高速列车节能降耗至关重要。基于现代最优控制理论,考虑列车再生制动能量反馈,建立高速列车在定时约束条件下最小能耗计算模型,利用极小值公式推导得到最佳控制原则为最大牵引、匀速、惰行及最大制动这4种运行方式组合。在此基础上,依据高速列车牵引特性和阻力特性曲线,提出一种列车节能运行控制方法,基于此方法求解得到列车运行能量消耗最低所对应的最大速度值,从而计算得出整个运行过程中列车运行能量消耗最小时最大牵引、匀速、惰行及最大制动的转换点。为验证所提方法的有效性,以京津城际CRH3型动车组为例,采用本文所提出的节能运行控制方法,列车运行能耗比试验测试值降低了约14%。研究结果为高速列车节能运行控制提供了依据。     

高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基精细化有限元模型与验证

高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基的动力响应是高速铁路设计、施工和运维普遍关注的问题。为了较好地掌握高速列车荷载作用下的无砟轨道、路基以及地基各结构的动力响应,采用实体单元对无砟轨道结构、路基和地基进行建模,考虑扣件系统的5层垫片和弹条,以超弹性材料本构关系模拟橡胶垫片的大变形行为,以三维黏弹性静-动力统一人工边界模拟无限地基,以静动力顺序分析模拟路基和轨道的建造过程,以实测轮轨力模拟列车高速运行时产生的激励,构建高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基精细化有限元模型,采用实测数据,从动位移、动应力和动应变三方面对模型进行验证。研究结果表明,所建模型间接地考虑了空气和轨道不平顺对高速运行列车荷载的影响,考虑了扣件系统多层垫片间接触压力的传递和扩散,能很好地模拟列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基系统的动力响应,与实测结果吻合很好。高速列车荷载作用下基床表层的动应力小于20 kPa,动应变处于10με量级,表明路基处于小应变和弹性变形状态。该模型可用于深入研究高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基的动力学行为,为高速铁路无砟轨道结构及路基设计、优化提供一种有效的计算分析手段。     

中高速列车共线运行的仿真研究

以京沪高速为背景,对中高速列车共线运行仿真问题进行探讨。分别建立单列车运行模型和多列车共线运行模型。单列车运行模型全面考虑了列车物理特性、线路条件、列车受力情况以及运行控制过程。多列车模型在上述基础上,附加了共线运行不同速度列车间的相互影响,对列车间距控制和避让进行了重点考虑,研究多列车共线运行时的列车间距控制策略和避让策略。用VisualC 6 0进行了中高速列车共线运行的软件实现。仿真计算结果表明,该软件能较好模拟多列车共线运行情况,可作为列车调度系统中负责列车运行模拟的子系统。     

高速铁路路基的变形与控制

在介绍秦沈客运专线路基设计和施工情况的基础上，结合对作用于高速铁路路基上的应力分析，论述了高速铁路路基设计和施工中为保证列车高速行驶应采取的措施。     

高速磁浮列车运行控制系统体系结构研究

为在高速磁浮交通网路复杂条件下实现运行控制系统对高速磁浮列车的运行指挥控制及安全防护,从运行控制系统的安全性及可靠性出发,研究运行控制系统的结构、功能及系统配置。在分析德国及日本高速磁浮列车运行控制系统的体系结构及功能的基础上,借鉴轮轨交通运行控制系统的经验,提出一种新型高速磁浮交通运行控制系统的结构形式,并给出相应的系统功能划分方案。新的运行控制系统为3层结构,即中央运行控制层、分区运行控制层及车载运行控制层;中央运行控制层实现操作显示及运行指挥功能;分区运行控制层实现列车驾驶控制、进路防护、道岔防护、列车防护及列车超速防护等功能;车载运行控制层采用2套车载安全计算机系统,且都直接与车地无线通信系统相连,可分别独立承担系统功能,使系统的可靠性大幅度提高。     

基于多质点模型的高速列车速度控制研究

在对高速列车速度控制的研究中,传统的单质点列车模型因未考虑车长及车间影响力,导致列车在经过特殊线路时速度会跳变,造成较大的速度控制误差。针对上述问题,在列车建模时考虑列车长度以及对每节车厢的受力进行深入地分析,在此基础上建立高速列车的多质点模型,并对其设计相应的模糊预测控制器进行列车速度跟踪控制研究。研究结果表明:对列车建立的多质点模型,能有效地解决列车在经过变坡点和变曲率点时产生的速度跳变问题,减小速度控制误差,且针对该列车模型设计的模糊预测控制器能很好的控制列车跟踪理想速度曲线运行,提高列车速度控制精度和舒适度。     

高速列车速度与技术

列车速度提升对应着一系列关键技术问题。结合中国高速铁路的大量理论研究与工程实践,针对速度提升后系统强耦合作用与高速轮轨关系、耦合振动与车体模态设计、高速列车头型气动设计、高速列车地面效应等技术问题进行阐述,应用系统动力学的研究思路与方法,提出相关解决方案,并对高速列车持续运行的系统可靠性问题进行探讨。     

高速磁浮与高速轮轨系统主要技术参数对比分析

高速磁浮是利用电磁力将车辆悬浮于导轨上，利用直线电机驱动列车前进的铁路系统，其悬浮导向系统、轨道梁系统、牵引运控系统等与高速轮轨有着显著区别。通过线路工程、轨道工程、桥梁工程、隧道工程及牵引供电工程、运行控制工程、无线通信工程等方面，对比分析了高速磁浮与高速轮轨主要技术参数，以期为高速磁浮工程设计与技术研究方向提供参考。研究结果表明：高速磁浮对轨道结构精度、平顺性，桥梁频率、变形以及隧道内车辆气密性提出了更高的要求，设计时要求桥梁一阶竖向自振频率不小于1.1倍列车通过频率；此外，高速磁浮采用地面控制、固定闭塞方式，1个分区只能有1列车运行，其信号控制、无线通信与牵引供电三子系统间耦合更为紧密，对车地无线通信数据传输性能提出了更高的要求，牵引定位数据时延要求不大于5ms。     

强风下高速列车滑膜自适应鲁棒H_∞控制方法

大风环境下高速列车的运行是一个强耦合、高度非线性过程,且随着风速增大和车速增加,这种特性逐渐增强,因此需要更高要求的自动驾驶系统。基于李亚普诺夫稳定性理论设计高速列车自动驾驶滑模自适应鲁棒控制器,该控制器采用自适应控制实时逼近列车不确定性特征的系统输入系数,采用鲁棒H∞控制将自动驾驶系统中模型误差、大风和其他干扰造成的参数变化等所有不确定量减小到最小范围,同时也消除了系统抖振现象。计算出高速列车需要施加的牵引/制动力,通过滑模控制消除系统安全运行速度跟踪误差,实现不同风速下高速列车对给定安全运行速度的高精度跟踪。仿真结果证明了该方法的有效性。     

秦沈客运专线主要设计技术

围绕高速列车运行的路基、桥梁工程的刚度条件,轨道工程的平顺性和稳定性,信息系统的高可靠性,以及保证机车良好受流和列车安全运行牵引供电的安全性和抗干扰性,全面论述了我国自行设计修建的200km/h双线电气化秦沈客运专线主要专业的设计技术,为客运专线和高速铁路建设提供借鉴和参考。     

高速铁路沉降观测数据生产过程质量控制与管理

为保障高速列车安全和平稳的运行，高速铁路的轨道几何平顺性和路基（桥梁）的稳定性必须达到极高的技术标准，这决定了高速铁路线下工程沉降监测的重要意义。沉降观测数据是复杂的、海量的，只有通过对数据进行合理的有效的质量控制和管理，才能保障高速铁路的顺利建设。文章通过对沉降观测数据生产全过程进行工序分解，设置一套严格的质量控制和...     

高速列车噪声控制与研究

为实现高速列车速度提升后舒适度同步提升,通过不同的控制方法和控制策略,结合工程仿真、地面测试、运行测试等技术手段进行技术分析,形成了高速列车噪声控制技术方案,并取得理想的效果。     

武广运专线韶关至花都客段路基过渡段设计

路基过渡段是保证客运专线不同特点的结构物（桥、涵、隧、路基）纵向刚度的平顺过渡，确保高速列车平衡和安全的一种特殊结构物。过渡段设计类型主要有：桥路过渡段、涵路过渡段、隧路过渡段、路堤与路堑过渡段以及桥隧之间短路基过渡段等。过渡段材料及过渡段长度主要依据相连结构物的特点和路基长度来确定，材料为水泥稳定级配碎石、AB组填料及C20混凝土。通过采用不同材料不同类型的过渡形式，使轨道刚度逐渐变化，减小沉降差，降低振动，减缓路基变形，以保证列车安全、舒适运行。