重载铁路轨道不平顺谱构建与分析

研究目的:为掌握重载铁路轨道不平顺特征,基于重载轨道不平顺实测数据进行数据预处理与数字特征分析;利用Welch法对重载轨道不平顺谱进行估计;提出能表征重载不平顺谱特征的统一拟合模型,利用L-M算法对重载高低、轨向、水平和轨距不平顺谱进行拟合,得到平均谱拟合参数;并将重载不平顺拟合谱与现有不平顺谱进行对比分析.研究结论:...     

轨道控制网平面偏移误差对高速铁路轨向平顺性影响的研究

对实测的高速铁路CPⅢ点位数据进行偏移假设试验,分析测站内多个CPⅢ点位发生偏移时对轨道精调数据及轨向平顺性的影响。研究表明,CPⅢ点坐标变化会直接影响调轨设站坐标,进而对轨向的精调偏差产生影响,CPⅢ点位变化越大,距离设站点越近,其对轨向的影响也越大。对于单个测站范围内的CPⅢ点位坐标,其在规定的限差范围内变化时,对测站范围内轨道10 m弦和30 m弦的轨向平顺性变化影响非常小。对于多个测站,当测站所观测的CPⅢ点在规范限差范围内变化时,300 m弦内每150 m轨向偏差与变化前的轨向偏差最大值为4. 54 mm。     

线形拟合在无砟轨道维护中的应用与探讨

根据铁路曲线曲率图为一梯形的特性和回归直线移动定理,实现了对某无砟轨道线路实测数据所在线形的自动识别。在此基础上,利用最小二乘法建立了直线线形和圆曲线线形拟合的计算模型,对该实测数据进行了重新拟合。结果表明,拟合后的轨面高程与实测的轨面高程较为接近。     

高速铁路大跨度桥梁温度作用下轨道静态平顺性能分析

以南广铁路主跨450 m的西江特大桥为工程背景,结合工务部门的轨道实测高程数据,对西江桥的轨面静态不平顺进行分析。结果表明,较大的温度变形并不是造成轨道静态尺寸不达标的原因,只要在轨道精调阶段摸清桥面温度变形特点,控制好轨道调整精度,就可以满足轨道高低偏差管理值要求。     

高速铁路无砟轨道精调算法软件探讨

目前高铁无砟轨道的调轨方案是借助轨道几何状态测量仪随机调轨软件,通过人工操作得出。这样费工费时,给工程实际应用带来诸多不便。为了能够快速计算出符合工程实际需要的调整结果,依据人工调轨的思路,编程实现自动化调轨算法。对比某专业长轨精调软件与新研发的无砟轨道精调软件,对同一段无砟轨道实测数据进行轨道精调,分别统计两种方法获得的调轨方案各项平顺性指标合格率、调整量和计算时间,结果表明:(1)两种方案均能满足工程实际要求,且新研发的精调软件得到的调整量要小于某专业长轨精调软件得到的调整量;(2)对于不同方法得到的调轨方案的效率,某专业长轨精调软件调整需要几个小时,而新研发的软件调整只需要几分钟,新算法显著地缩短了精调方案的获取时间,提高了工效。     

增加轨道扣件可调量和相邻点偏差约束的高铁轨道精调优化算法

高速铁路轨道精调依据300m、30m以及10m弦的长中波轨向和高低、轨距、轨距变化率、水平和扭曲等参数控制轨道不平顺。然而无砟轨道钢轨的扣件可调量有限,若完全按照轨道几何参数设计值要求获得的轨道横、竖向偏差进行轨道精调,会面临调整量超出扣件可调范围的困境。为此,提出在轨道精调算法中增加轨道扣件(剩余)可调量的约束条件,采用L1范数最优解算法进行轨道调整量优化,避免了调整方案受扣件限制难以实现的缺陷。在新的优化算法中,通过增加相邻点偏差较差以提高轨道空间线形的相对精度。通过实测数据检验,结果表明:扣件(剩余)可调量约束是优化调整方案中保证钢轨最优几何形位的必要条件;相邻点偏差较差约束可以有效弥补扣件可调量约束引起的轨道短波不平顺,进一步提高调整后轨道的平顺性。建议对扣件(剩余)可调量约束的限差值规范化处理,建立"扣件类型—调整量—剩余可调量"轨调体系。采用剩余可调量对扣件可调范围约束,并参与轨道平顺性控制。     

低速磁浮轨道不平顺功率谱研究

轨道不平顺是磁浮列车振动的主要激扰源,直接关系到列车运行的稳定性和舒适性。文章基于唐山低速磁浮试验线实测的轨道不平顺数据,采用周期图法进行样本空间的谱估计,得到轨道不平顺在各空间波长的分布。分析结果表明,轨道本身结构参数、轨道安装精度和F轨的轧制工艺是产生轨道不平顺的主要原因。参考国内外成熟的铁路轨道谱线表达形式,得到低速磁浮轨道谱的拟合曲线公式,应用阻尼最小二乘算法拟合轨道谱表达式的参数,对于研究我国磁浮轨道不平顺功率谱有重要的参考价值。     

数字轨道地图线路特征分段拟合方法研究

基于全球卫星导航系统（GNSS,Global Navigation Satellite System）的列车定位技术降低了铁路建设与运营的成本,数字轨道地图作为地图匹配方法的基础,通常作为辅助定位手段对卫星定位偏差进行校正,对轨道线形进行准确描述及约简是轨道电子地图构建存储的前提。文章采用方位角近似估计曲率的方法对轨迹平面线形进行初步识别分类,为提高线形的拟合精度,引入自适应权值因子,对最小二乘拟合法进行优化,以消除大偏差观测数据对拟合趋势的影响,从而保证整体轨迹数据的平滑拟合及精度。实测车辆轨迹数据验证表明,该算法可对车辆轨迹线路特征进行有效提取及准确描述。     

高速铁路轨道中长波不平顺检测模型研究

为保证速度200km/h及以上列车安全平稳运行,高速铁路增加轨道30m弦和300m弦中长波平顺指标。传统手工检测已无法满足该要求,需依靠高精度测量设备采集轨道坐标高程以控制轨道中长波不平顺。某进口高速铁路轨道检测设备将矢距差法模型计算的轨向高低不平顺作为不变量,结合调整量较差控制中长波轨向高低。受检测起点位置影响,矢距差法模型计算结果表现出显著随机性,忽略基准弦端点变化会产生模型误差。实测数据显示:采用这种模型,轨道调整后不平顺指标超限率达18.9%;若验收高速铁路线路,测量成果精度的提高可能无法有效控制轨道不平顺。因此,提出高密度四点偏差约束轨道方向高低模型,以提高矢距差法模型的检测精度。实测数据检验结果表明,模型不仅能够使任意位置中长波轨向高低满足检验要求,而且能获得最优扣件调整量。     

客运专线新建线路轨道不平顺功率谱分析

通过对新建铁路轨道不平顺谱密度的分析,可以了解轨道平顺状态,有利于指导轨道施工和线路养护等作业。以秦沈客运专线轨检车实测轨道不平顺数据为统计样本,基于样本平稳性检验,采用FFT方法进行样本空间谱的估计,并由MATLAB编程得到轨道不平顺谱密度。基于轨道高低不平顺样本的总体平均,对所得到的谱密度进行频率平滑,并与我国一级铁路干线的谱密度曲线进行了对比分析：在此基础上,对秦沈客运专线的轨道状态进行了评估。     

无砟轨道铺轨测量与精调技术

研究目的:在无砟轨道工程施工中,无论是板式还是双块式无砟轨道,都需要进行钢轨几何尺寸的精调工作.如方法不当、要求不严,就会出现反复测量反复调整,不仅费时费力,影响铺轨精调的整体进度,而且给钢轨和扣件带来一定的影响.本文针对合武铁路大别山隧道无砟轨道工程,探讨并提出一种快速的精调作业方法,应用于本工程,可为类似工程提供借鉴.研究结论:通过对无砟轨道精调技术的分析得出如下结论:进行无砟轨道精调时,将轨距调整至1 435～1 436 mm范围,相邻2根轨枕之间的轨距变化率应小于0.5 mm;轨向和轨顶面高程相邻2检测点之间的变化率应小于0.5 mm;作业顺序为:调整轨距,轨道测量重新拟合中线、获取高程数据,订货,现场标定钢轨调整内容,轨道调整班组进行轨道调整,快速整形到位.     

京津城际铁路武清站翠亨路中桥病害整治

京津城际铁路武清站翠亨路中桥位于沉降区域,其北京、天津方向两侧路桥结合部的轨道板与CA砂浆层出现离缝.分析离缝病害成因和整治方案,论述CA砂浆层与轨道板离缝填充施工、施工工艺流程和离缝灌注施工,以及施工注意事项和处理措施.针对沉降区域轨面高程2种调整方案分析对比.阐述轨面高程调整施工的线路整治作业方法和施工作业技术标准.检查整治后的病害区段,轨面高程没有较大偏差,轨面平顺性良好.     

重载铁路轨道不平顺谱的分析和表征

轨道不平顺的数学表达对线路状态评估和轮轨动力学分析具有重要意义。计算和分析大秦和朔黄重载铁路2～70 m波长范围内的轨道不平顺谱特征，提出重载铁路轨道不平顺的数学描述，可用于轨道不平顺序列模拟和线路状态评估。数据来源为这两条铁路的高低、轨向、水平和轨距轨道不平顺实测数据。使用小波分析和Welch修正周期图法计算轨道不平顺谱，并与国内外标准轨道谱进行对比；使用多项式拟合算法拟合轨道不平顺谱包络，并使用国内外标准谱拟合公式进行拟合实验对比。最后，给出了发生在钢轨焊缝位置的周期不平顺表达式，并结合轨道拟合谱的逆傅里叶变换方法，对轨道不平顺空间序列进行数值模拟。研究表明：大秦和朔黄轨道不平顺谱的频率和幅度特征基本一致，因此可以使用统一的拟合公式进行拟合；提出的8阶多项式拟合公式能精确地拟合轨道不平顺谱的形状；随机不平顺和周期不平顺的共同表达使轨道不平顺拟合谱的形状和轨道不平顺的数值模拟更为合理和准确。     

高速铁路CRTSⅠ型轨道板换板施工技术

结合某城际铁路3块CRTS-Ⅰ型无砟轨道板换板施工作业实践,提炼和总结出利用夜间天窗时间对运营条件下更换轨道板的施工技术。通过对锯轨和不锯轨两种方案的施工工艺流程及方法进行阐述,提出在有条件的情况下尽可能采用不锯轨方案进行换板施工。可为高速铁路同类无砟轨道养护维修提供参考。     

秦沈客运专线板式无砟轨道不平顺功率谱分析

以秦沈客运专线轨检车实测轨道不平顺数据为统计样本，基于样本平稳性检验，采用FFT方法进行样本空间的谱估计，并由MATLAB编程得到轨道不平顺谱密度和相关函数。通过对比分析，发现无砟轨道不平顺优于有砟轨道，高低和方向不平顺尤为突出；在8m以下波段内无砟轨道不平顺很好，无明显周期性成分；无砟轨道左右股钢轨横向不平顺控制均匀；左右两轨高低不平顺相关性较强，方向不平顺相关性较弱。基于样本的总体平均，运用非线性最小二乘拟合优化算法，得出无砟轨道不平顺谱密度拟合曲线参数值，对于研究我国无砟轨道不平顺功率谱有参考价值。     

数字轨道地图平面线形特征提取方法研究

数字轨道地图是卫星定位技术应用到铁路运输行业的基础,根据铁路线路设计时三种平面线形——直线、缓和曲线和圆曲线的不同特征,采用基于方位角的曲率方法进行平面线形的初步识别,再以横向误差为约束条件迭代确定满足要求的线形分段,进而采用整体最小二乘的方法对三种线形进行拟合,实现数字轨道地图的平面线形特征提取。青藏线实测数据结果表明,该算法是可行且有效的,不仅能识别拟合线路的平面线形,用少数关键点和相关参数就能表达出整体的几何特征;而且拟合后线路的横向误差和纵向累积误差都较小,满足高精度应用的要求。     

基于轨道静检的动检里程偏差修正算法研究

轨道几何状态动态检测时由于光电编码器的动态误差,车轮空转打滑,检测人员置入检测系统的误差等因素的影响,检测数据不可避免地产生里程偏差,导致波形错位,直接使用存在里程偏差的数据时将会影响轨道质量状态的评估精度及线路状态恶化趋势分析的可靠性,无法确保线路现场养护维修效果。提出一种以静检数据为基准的动检数据里程偏差修正方法,并提出主点迭代里程偏差修正PPIC算法,通过模拟数据和高速铁路实测数据,使用PPIC算法和现有最稳定的区段相似波形匹配SSWM算法进行比较,实验结果显示PPIC算法修正后动静检波形吻合度,轨向高低不平顺值较差均值、不确定度及相关系数均有显著提升,且修正效果优于SSWM算法,PPIC算法里程偏差修正精度优于一个静检检测间隔(0.125m),可有效地对动检数据里程偏差进行纠正。     

利用既有无砟轨道城际铁路运输轨料的可行性和安全性研究

为确保牵引机车在以ZC活载设计的城际铁路无砟轨道上运行，利用既有广清城际线路(无砟轨道)为相邻在建线路运输轨料，成为国内外首例利用既有无砟轨道城际铁路运营线路运输轨料成功案例，需研究利用既有无砟轨道城际铁路运输轨料的可行性和安全性研究，同时可填补国内这方面研究的空白。结合既有广清城际铁路(无砟轨道)开展无砟轨道城际铁路运输轨料的可行性和安全性研究。分别从轨料运输列车对城际铁路最大坡度的适应性、桥梁结构对轨料运输车上线的适应性、轨道结构对轨料运输车上线的适应性和轨料运输对广清城际铁路通过能力的影响4个方面进行研究。首先，通过牵引计算模拟仿真实验测评，分析并解决轨料运输列车能否适应城际铁路最大坡度的问题；然后，基于轨料运输车上线实验数据，分析轨料运输车上线对桥梁、轨道结构安全性影响，解决轨料运输车上线的安全性、可靠性问题；最后，基于广清城际现状客车开行计划和天窗类型，分析并解决轨料运输与旅客运输的适应性问题。研究结论：轨料运输列车能适应城际铁路最大坡度；桥梁结构能适应轨料运输车的荷载；无砟轨道结构各部分动力学指标和行车安全性指标可满足相关规范要求；广清城际天窗外非客运时段轨道运输能力可以满...     

基于正交距离最短的平面线形拟合方法及应用

线形拟合在轨道的调整中具有非常重要的作用,考虑到铁路轨道测量实测点的平面坐标x和y中均包含误差,提出基于正交距离最短的直线和圆曲线线形拟合方法,并对利用该方法进行拟合的原理进行阐述。目前常用的线形拟合方法是普通最小二乘法,主要考虑x或y某一个方向上的误差。按照正交距离最短和最小二乘2个准则,论证了同时考虑x和y2个方向误差的正交距离最小二乘法要优于普通最小二乘法。通过实例计算分析,2种方法对于同一组线形测量数据的拟合结果表明,正交距离最小二乘法的验后精度高于或接近普通最小二乘法,而且残差即为轨道点至拟合线形的拨道量,同时前者具有更小的圆度,说明调整量区间更小。以上内容证明了在铁路既有线线形整正优化中正交距离最小二乘法优于普通最小二乘法。     

铁路既有线平面和竖面线形精确分段方法研究

研究目的:铁路既有线复测实测线形的分段是复测计算的首要步骤,其线形分段的结果将影响后续的线形拟合以及优化。针对传统铁路既有线的线形分段过程中存在的分段精度不高等问题,提出一种线形分段新方法,即首先进行线形的概略分段,找到分段点的概略位置,然后通过拟合迭代的方法进行精确分段。研究结论:(1)基于相邻弦方位角变化的平面实测线形概略分段原理,能够对多种不同圆曲线半径的实测数据进行概略分段,分段结果满足拟合迭代的要求;(2)基于平面线形精确分段方法,对比实测数据与设计信息的分段结果,验证这种精确分段方法具有较高的分段精度;(3)基于概略分段、拟合、迭代的纵断面实测线形精确分段原理,对比实测数据与设计信息的分段结果,验证了这种纵断面线形分段的可行性及其高精度。(4)研究结果可应用于既有铁路复测计算,对铁路既有线的整正具有实际的参考意义。