沿海铁路轨道扣件锌镍渗层防锈技术

沿海铁路开通运营后,轨道扣件在短期内出现严重锈蚀现象,导致线路维护工作量大,维护成本高,影响铁路正常运营,甚至存在安全隐患。本文以海南环岛高速铁路轨道扣件为研究对象,总结了其快速严重锈蚀的影响因素及成因;对比分析了轨道扣件现行防锈处理技术和锌镍渗层防锈处理技术。现场应用情况表明,锌镍渗层防锈技术可在不影响金属材料原有机械性能条件下满足沿海铁路高温、高湿和高盐碱性环境下对扣件系统的防腐防锈要求。因此,应推广在沿海铁路轨道扣件应用锌镍渗层防锈技术,降低运营维护成本,保证铁路正常运营和安全。     

基于改进Mask R-CNN的轨道扣件状态检测方法

为提高轨道扣件状态检测的准确率,基于K均值聚类算法改进掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN)实例分割算法中的区域建议网络。进行基于改进Mask R-CNN的轨道扣件状态检测方法研究,并将该方法分别应用于普速铁路有砟轨道2个扣件数据集和高速铁路无砟轨道1个扣件数据集上进行轨道扣件状态检测。结果表明:该方法能对普速铁路有砟轨道和高速铁路无砟轨道图像中的扣件状态进行准确检测,扣件的定位准确率和分类准确率平均分别达到97.05%和98.36%,均优于YOLO V3,Faster R-CNN和Mask R-CNN算法;相较于前2种算法,本方法对普速铁路有砟轨道扣件状态检测的优势更为明显。     

重载铁路隧道基底结构服役状态评价体系研究

基于模糊数学理论建立了重载铁路隧道基底结构服役状态评价方法。遵循科学性、完备性等原则,把重载铁路隧道基底结构服役状态评价体系划分为目标层、准则层和指标层。准则层由基底结构材料劣化等5个主要影响因素组成,指标层则由混凝土强度等11个评价指标组成。依据相关规范、现场检测和监测资料以及数值计算结果确定评价指标判定标准。采用可拓层次分析法确定指标层各指标的权重,采用改进的灰度关联法确定准则层各因素的权重,采用模糊向量单值化法对重载铁路隧道基底结构服役状态进行评级。     

弹性分开式扣件弹性垫板静刚度测试评价方法

研究目的:为探索弹性分开式扣件弹性垫板静刚度的合理测试和评价方法,本文首先通过单因素试验分析各因素对弹性垫板静刚度测试结果的影响规律,提出弹性垫板合理的静刚度测试方案,然后结合弹性分开式扣件服役状态,给出其轨下和板下弹性垫板静刚度评价建议。研究结论:(1)扣件弹性垫板的静刚度测试应包含预加载和正式加载两部分,首先以3～5 kN/s的加载速率对弹性垫板进行不少于2次的预加载(预加载最大载荷应高于静刚度荷载范围至少10 kN),紧接着以1～2 kN/s的加载速率进行3次正式加载,并在静刚度测试荷载范围两端点保持荷载90 s(荷载小于100 kN时可缩短至60 s),记录位移稳定时的数据来计算弹性垫板的静刚度;(2)弹性分开式扣件轨下和板下弹性垫板应采用不同的评价标准对其静刚度进行评价,其中轨下垫板通过测试20～70 kN荷载范围内的割线刚度进行评价,板下垫板应根据扣件实际服役状态所受荷范围的割线刚度进行评价;(3)本研究成果可应用于弹性分开式扣件轨下和板下垫板静刚度的测试与评价。     

中低速磁浮轨道扣件设计参数及试验方法研究

研究目的:目前国内外中低速磁浮线路较短,磁浮扣件的研究多集中在方案及结构设计方面,缺乏相应的参数研究、选型分析及试验方法等。结合中低速磁浮轨道受力和结构特点,研究扣件系统的主要性能参数,分析整理磁浮线路的扣件使用情况;参照钢轨铁路扣件的相关标准,提出扣件组装试验方法;提出工程化应用中尚待解决的问题,为中低速磁浮扣件的发展提供建议。研究结论:(1)中低速磁浮扣件应具有足够的防爬阻力、较好的三维调整能力、合理的刚度、便捷的维护性等;(2)扣件选型应根据线路工程条件,结合调距能力、扣压件型式及可靠性、养护维修等多方面综合考虑;(3)参照铁路钢轨扣件,开展磁浮扣件组装性能试验,经300万次疲劳试验后各零部件无伤损,各项指标满足要求;(4)根据磁浮系统的特点,需进一步研究扣件系统中存在的多个技术问题,提升其服役性能;(5)本研究成果可为中低速磁浮轨道扣件的研究与设计提供借鉴与参考。     

基于模态分析的扣件弹条扣压力测试方法

为了提出一种方便高效的扣件弹条服役状态下扣压力的测试方法,首先建立扣件系统精细化的三维实体有限元模型,分析得到扣件弹条扣压力与其固有频率的对应关系,进而提出通过测试弹条工作振动模态从而推测出弹条扣压力的间接测试方法。研究结果表明:扣件弹条扣压力与弹程基本呈线性关系,其对应关系不随轨下胶垫刚度变化而改变,就Ⅲ型弹条而言,其扣压力同弹程之比约为1. 0 kN/mm;服役状态下弹条第1阶固有频率随扣压力变化近似呈线性变化,根据Ⅲ型弹条正常服役状态设计要求以及考虑最大残余变形的安全扣压力,可得在有效扣压力范围内弹条对应的第1阶固有频率为800～1 040 Hz;通过测试服役状态下扣件弹条工作模态频率,即可间接得到服役状态下扣件弹条的实际扣压力,为辨别扣件是否失效提供科学依据和有效便捷的测试方法。     

基于连续弹性基础梁模型的扣件动刚度测试方法

为确定服役状态下的轨道扣件动刚度,将钢轨视为置于连续弹性基础上的简支梁,推导扣件动刚度计算式,提出基于连续弹性基础梁模型的扣件动刚度测试方法,对某服役状态下的高铁线路轨道扣件动刚度进行测试。结果表明:扣件动刚度由钢轨1阶弯曲振动的频率和参振长度、钢轨的单位长度质量和抗弯刚度以及扣件的支承间距决定,当轨道结构确定时扣件动刚度可通过测试钢轨1阶弯曲振动频率求得,其计算式在振动频率小于450 Hz时计算结果的误差小于10%;某高铁线路CRTSⅡ型板式无砟轨道服役状态下的扣件动刚度为36.5kN·mm^-1,约为垫板静刚度的1.62倍。     

锤击固有频率法弹条扣压力无损检测仪研发及应用

针对铁路服役弹条实时扣压力不能定量检测问题，研究弹条扣压力激振频率采集测试技术，提出利用弹条扣件系统结构应力与固有频率的关联特性进行弹条扣压力检测方法。对服役弹条Ⅱ型扣件各阶模态和振型进行有限元分析，得到振动传感器最佳布设方向及位置；开展基于弹条在不同激励强度下的响应分析，提出锤击装置锤击力、方向及位置方案。研制弹条扣压力无损检测仪，阐述检测仪硬件主体构成和软件系统功能。通过开展实验室环境下声响与振动传感器采集固有频率对比试验，初步验证了检测仪具有较好的应用效果与推广前景。     

基于BEMD-IPSO-SVM的 扣件完损状态检测

扣件的完损状态关乎铁路系统的安危,而传统检测算法运算复杂且精度不足,为进一步提升检测性能,提出基于BEMD-IPSO-SVM的扣件完损状态检测算法。该算法首先对初始化的扣件图像进行二维经验模态分解,提取固有模态函数的频谱特征,通过改进粒子群算法优化支持向量机来实现检测分类,达到了简化运算,增强泛化性,提升识别准确度的目的。通过实验仿真得出平均检测准确率可达95.15%,证明该算法在扣件检测方面切实可行。     

青藏铁路弹条Ⅱ型扣件系统低温阻力特性试验研究

扣件系统必须具备的普遍功能是,弹性的吸收钢轨力并传递其至轨枕,提供防爬阻力去限制无缝线路钢轨的位移和断轨后产生的缝隙;对于地处高寒地区的青藏铁路,扣件系统的防爬阻力性能显得更加重要。测试了低温状态下扣件系统的防爬阻力性能。试验结果表明:与常温对比,温度为-20℃时,扣件阻力降低5%左右,而温度为-40℃时,扣件阻力降低20%左右;在低温时,青藏铁路无缝线路试验段扣件系统提供给钢轨的阻力可保证大于轨枕纵向阻力。     

弹性分开式扣件板下弹性垫板静刚度试验及评价

为研究锚固螺栓不同紧固扭矩对弹性分开式扣件板下弹性垫板静刚度的影响,以我国地铁常用的DZIII型扣件为研究对象,计算锚固螺栓在不同紧固扭矩作用下对板下弹性垫板的初始预压力,并对TPEE和橡胶类板下弹性垫板在不同初始预压力作用下的静刚度进行测试和评价。结果表明:锚固螺栓紧固扭矩为150,200,250 N·m时,板下弹性垫板的初始预压力为69.94,93.24,116.54 k N;板下弹性垫板静刚度测试结果同静刚度测试荷载取值范围密切相关,且同初始预压力呈正相关关系;板下弹性垫板静刚度应根据扣件系统正常服役状态下锚固螺栓紧固扭矩引起的初始预压力进行测试和评价。     

基于RFID技术的扣件紧固状态检测系统的研发

针对目前铁路扣件紧固状态快速智能检测手段的不足,基于射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术开展扣件紧固状态检测系统研发。通过对RFID供能传输方式和扣件紧固状态传感器的设计开发,构建全新的扣件紧固状态快速检测系统,并根据现场需要分别提出便携式采集设备方案和车载式采集设备方案。该系统现场无需布置电源线和数据线,可以实现20 km/h速度下的扣件紧固状态快速检测,检测量程为0~20 kN,检测精度为5 N,可对检测数据进行评估和对报警信息予以多级发布。与传统人工检测方式相比,该系统具有检测速度快、检测精度高、数据可靠、安装便捷等优点。     

基于三维图像的铁路扣件缺陷自动识别算法

针对当前铁路扣件状态自动识别准确率和稳定性不高等问题,利用直射式激光三角测量法原理研发扣件检测系统,采集不受环境光影响的高质量轨道三维数据。提出基于三维图像的扣件区域定位方法,并利用先验知识验证扣件位置以保证扣件定位的准确性;基于弹条的高度规律信息提取弹条,采用HGOH作为特征描述算子;根据特征向量的模是否等于零可识别出缺失扣件,将模不为零的特征向量送入已训练的SVM分类器,从而识别断裂扣件和完整扣件。室内试验研究结果表明,采用本文提出的扣件缺陷自动检测算法,识别准确率可达98.0%,能满足扣件缺陷自动化检测的需要。     

现代有轨电车新型扣件系统研究

针对现代有轨电车轨道系统特有结构特点,文章开展现代有轨电车新型扣件系统设计研究.新型扣件系统采用有挡肩弹性不分开式结构,优化扣件受力状态,结构简单.基板采用非金属材质,提高绝缘和防腐性能,延长扣件使用寿命,增设防松垫圈,持续为螺帽提供压紧力,防止螺栓松动.针对现代有轨电车新型扣件系统,建立有限元分析模型,对新型扣件系统...     

时速160 km城市快轨有挡肩扣件研究

为满足城市快轨交通高平顺性、高稳定性、少养护量的要求,在吸收高铁及城际铁路轨道先进技术的基础上,开展城市快轨有挡肩扣件的设计研究:(1)采用有挡肩、螺栓的结构,优化了扣件的受力状态,进而提高轨道强度和稳定性,可有效解决以往地铁扣件存在的病害,大大降低养护维修工作量;(2)扣压件采用国铁Ⅱ型弹条和新型小阻力弹条,可实现不同的扣件纵向阻力,满足地下线、高架桥等不同工况的使用要求;(3)通过优化扣件结构和主要部件的尺寸,有效降低了扣件的造价。理论计算和试验结果表明,该有挡肩扣件性能满足时速160 km城市快轨的运营要求,达到了预期效果。     

基于地面轮轨力监测数据的铁路货车服役性能研究

在地面轮轨力监测系统为服役性能研究提供了大样本数据的基础上,以TPDS系统对于铁路货车运行状态不良报警为研究对象,全面分析了铁路货车服役性能演变规律。同时,结合运行状态不良积分统计、检修故障分析和质量分解的结果,指出了运行状态不良货车检修项点。     

城市轨道交通高架线减振扣件设计及现场应用

我国一些城市轨道交通高架线中采用的下锁式双层非线性减振扣件在运营一段时间后会出现钢轨空吊和轨距难以保持等情况,影响列车运行安全。设计一种既能保证列车运营安全,又能适应高架线不同的钢轨纵向阻力要求,且能够达到中等减振效果的减振扣件成为需要研究的一个重要问题。针对城轨高架线设计了一种减振扣件,根据现场使用条件确定扣件的主要技术参数;关键零部件弹性铁垫板采用橡胶硫化技术将带轨底坡的铁垫板和钢套硫化成一体,此结构可实现垂向低刚度并能提供一定的横向刚度,结合有限元分析软件校核铁垫板和硫化橡胶的强度;减振扣件在室内进行钢轨纵向阻力、组装疲劳性能和绝缘性能等一系列扣件组装性能试验,试验结果表明,减振扣件各项性能指标均满足设计要求。在宁波地铁1号线高架段进行试铺和实车测试,现场应用结果表明：试铺的减振扣件服役状态良好,能够满足列车运营和日常养护维修要求;减振扣件各项轨道结构动力学性能指标均满足规范要求,梁面Z振级最大值的插入损失为8.3 dB,梁面分频振级均方根差值为9.8 dB,梁面分频最大振级为72.1 dB,达到中等减振效果。     

铁路客运专线无碴轨道扣件探讨

研究目的研究无碴轨道扣件结构型式和关键技术,提出我国客运专线扣件技术发展思路和具体设计建议。研究方法结合遂渝铁路无碴轨道综合试验段扣件试验成果和我国客运专线线路和运营条件,总结分析国内外铁路无碴轨道扣件结构型式和技术特点。研究结果提出了无碴轨道宜优先采用带铁垫板的分开式、弹条有螺栓扣压钢轨和铁垫板、单层或双层弹性垫层、轨下基础不设挡肩扣件的建议。研究结论影响无碴轨道扣件设计的主要因素是合理刚度、绝缘性能和钢轨高低、轨距调整能力,可按节点静刚度25~50kN/mm,钢轨高低调整量不小于30mm,轨距调整量-10~ 10mm,道床电阻不小于3Ω·km进行扣件设计。同时在坚持自主创新的原则下,应积极引进Vossloh和Pandrol等扣件先进技术,促进我国铁路技术发展。     

市域铁路大调整量扣件系统设计研发

我国运营的市域铁路线路中，部分无砟轨道地段由于施工控制不佳或线路沉降超标，使用垫板将扣件调整至最大调高状态，钢轨线形仍无法达到运营要求。结合市域铁路现场实际需求，研发一种新型大调整量扣件系统，扣件系统调高量提升至60 mm。通过对扣件系统关键参数及零部件理论计算分析，验证扣件系统的强度性能；开展扣件系统试制和室内试验，证明扣件系统各项指标满足规范要求，安全可靠，调高快捷方便。该研究可为解决市域铁路土建结构不均匀沉降较大问题提供参考。     

内置式泵房轨道系统的轨道参数敏感性分析

采用内置式泵房后,由于轨道型式发生了变化,其实际服役可靠性值得关注.建立了内置式泵房轨道系统的轨道动力分析模型,分析了内置式泵房轨道系统的轨道动力响应特征.在此基础上,以整体道床横向弯矩和道床横向位移作为服役性能的控制指标,选取道床弹性模量、扣件垂向刚度、扣件横向刚度和扣件横向阻尼作为随机参数,使用2k析因实验设计开展...