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。     

大机捣固养修作业计划多目标决策模型

提出一种以轨道几何状态和养护维修作业成本为子目标函数的大机捣固养护维修作业计划多目标决策模型,其中轨道几何状态最优子目标函数依据轨道高低不平顺恶化模型及恢复模型建立,养护维修作业成本最优子目标函数包括计划性养护费用、固定费用、事后养护费用、舒适性损失费用。采用改进的NSGA-Ⅱ算法对模型进行求解,并编写了相应的MATLAB程序,选取一沪昆上行线区段对模型及算法进行了验证分析。结果表明:所提出的大机捣固养护维修作业计划多目标决策模型能够提供多个养护维修维护计划方案,且对于初始高低不平顺较大且轨道结构状态恶化较快的区段优先安排养护维修作业;对于初始高低不平顺较小且轨道结构状态恶化较慢的区段,将其维修安排在年度计划的后期,或者不予安排维修作业。     

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.     

重载铁路轨道结构受力特性仿真分析

重载铁路朝大轴重、高运量、高密度的方向发展,对轨道结构提出了更高的需求。轨道结构在列车荷载作用下的受力特性与轨道部件尺寸、材料参数等有关。在已有研究基础上,充分结合朔黄铁路现场实测数据,采用有限元方法建立重载铁路轨道结构仿真模型,计算分析了不同轴重及不同轨道参数下的重载铁路轨道结构的受力特性(包括钢轨、轨枕、道床、路基面的弯矩、应力、变形等)。研究结果表明:列车轴重对钢轨位移与应力影响最大;采用Ⅲ型轨枕、减小轨枕间距有利于减小轨道结构受力;道床弹性模量对钢轨位移影响较大,而道床厚度对受力特性影响较小。     

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。