基于概率置信度的高速铁路轨道平顺性评估与可视化技术

针对动检车检测得到的轨道几何波形数据,采用轨道质量指数(Track Quality Index,TQI)与轨道局部波动指数(Local Track Fluctuation Index,LTFI)评价方法,实现对线路轨道平顺性的综合评估。采用概率置信度阈值,实现管理限值自适应,完成对轨道几何波形较差位置的超限评估与定位。以杭深(杭州—深圳)高速铁路实测数据为应用实例,给定99%的置信概率,评估该线路的平顺性,并通过统计箱形图对评价结果可视化。结果表明,该方法可以准确评估轨道局部不平顺的程度并指明位置,让工务维修人员快速、直观掌握线路平顺状态,对高铁轨道科学养护维修具有实用价值。     

高速铁路线路轨道维修技术的探讨

对高速列车在运行中存在的突出问题进行研究,分析轨道不平顺与车辆轮对相互作用对高速列车的幅值、波长、谐振频率的影响;研究轨道不平顺的类型,在正确地测得各种轨道不平顺的数据后,对轨道不平顺状态作出科学评价;用轨道质量指数等不平顺幅值的统计指标拟定250 m区段的轨道连续不平顺状态,利用动态检查得到的高低、轨向、轨距、水平、平面扭曲等综合指数,以250 m线路区段为一个单元作为轨道平顺性评定、判断和维修管理的基本长度单元;用基本长度单元的标准差对各项不平顺进行评价,标准差超差时,则运行状态不良,无论个别局部轨道不平顺的超差是多少,都要进行维修。这样能突出不平顺严重地段的统计特征,比较科学地权衡需要进行维修的区段。     

基于RAMS的高速铁路轨道平顺状态综合评价体系研究

结合轨道不平顺和车辆动态响应的特征量,基于可靠性、可用性、可维修性和安全性(RAMS)理论,提出高速铁路轨道平顺状态综合评价体系.采用轨道几何不平顺幅值、轨道质量指数(TQI)、轨道几何复合不平顺指标、车体加速度幅值、广义能量指数(GEI)评价轨道平顺状态的可用性.利用带通滤波后轴箱加速度有效值的峰值因子评价道岔、焊接接头、伸缩调接器等轨道短波结构在冲击载荷作用下的可靠性.采用脱轨系数、减载率、轮轴横向力、构架横向加速度的连续多波大值和轨道几何不平顺Ⅲ、Ⅳ级大值指标评价轨道平顺性对车辆安全性的影响.根据分析诊断结果动态掌握轨道平顺状态,并通过状态修减少修复时间,提高轨道平顺的可维修性.该评价体系在联调联试和日常检测中已经开始应用,并发挥了重要作用.     

基于层次分析法和Sigmoid函数的高速铁路轨道平顺性综合评价模型

为了有效利用多种检测数据评判轨道的状态,结合层次分析法和Sigmoid函数,提出高速铁路轨道平顺性综合评价模型。模型第1层由轨道短波、中波和长波不平顺构成;在第2层中,针对波长的特性采用不同的特征指标反映其对轨道-车辆系统动力学性能的影响。特征指标的权重由成对比较矩阵的特征向量确定,同时引入Sigmoid函数对特征指标进行归一化,保证了综合评价指标分布在[0,100]。与已有综合模型相比,新模型引入了短波不平顺,能更全面地反映高速铁路轨道不平顺的状态,同时具有物理意义清晰和易于实现的优点。利用新的评判方法对某线路的轨道状态进行评判,结果表明该方法是可行、有效的。     

轨道质量状态评价方法

轨道状态直接决定轨道-车辆系统运行的安全性和舒适性。目前对轨道不平顺的评价主要采用局部幅值超限扣分、轨道质量指数(Track Quality Index,TQI)、不平顺功率谱、车辆动态响应等方法。幅值超限扣分法适用于局部存在幅值较大不平顺的情况;TQI能较好地反映区段轨道不平顺质量状态,英国、德国、美国、荷兰和我国大多采用200～250m区段TQI评价轨道不平顺的好坏;轨道不平顺功率谱     

高速铁路无砟轨道线路动静态检测数据均值差异性研究

均值管理是评价线路平顺性状态的重要指标。高速铁路无砟轨道高平顺性、高稳定性的特点决定了均值管理具有更为重要的意义。通过对比分析杭长、宁安客运专线和合福高速铁路的轨道几何动静态检测数据,发现在线路状态较好的情况下,无砟轨道动静态检测数据均值差异很小,尤其是轨向、轨距不平顺。轨道平顺性状态、结构形式及初始状态是影响无砟轨道动静态差异的重要因素。因此在建设阶段应注重无砟轨道精调质量的提升;在运营阶段应结合不同轨道型式自身的结构特点对无砟轨道进行动静态管理。     

高速铁路轨道平顺性影响因素分析及控制措施研究

高速铁路对轨道平顺性和稳定性要求高,轨道平顺性控制是施工的重要环节,影响轨道平顺性的因素很多。本文首先分析了我国规范中轨道平顺性的评价指标,指出了轨向、高低在周期性不平顺时,指标计算存在的缺陷,提出了对检测点一定范围内的所有测点相互校核,取最大值为该点的轨向、高低偏差的方法;系统分析了设计线形、下部结构变形、轨道结构部件精度、轨道施工等因素对轨道平顺性的影响,提出了无砟轨道施工精度、长轨精调等控制措施,解决了大跨桥梁温度变形对CPⅢ测量的干扰、充填层施工过程中轨道板易扰动等难题。研究成果对高速铁路轨道平顺性控制具有一定的参考价值。     

轨道精密工程测量技术在地铁轨道运营维护中的应用研究

运用高速铁路轨道精密工程测量技术获取运营期地铁轨道几何状态数据并进行轨道几何状态平顺性分析,进而指导运营期地铁轨道精调。地铁轨道精调前后获取的轨道几何状态数据对比表明,采用轨道精密工程测量技术进行地铁运营维护调整,可以大幅度提高轨道的平顺性。     

高速铁路无砟轨道不平顺谱的比较分析

从功率谱密度、时间样本和动力影响角度,对中国高速铁路无砟轨道不平顺谱进行分析,并与德国高速铁路轨道谱进行比较。结果表明:中国高速铁路无砟轨道高低和方向不平顺谱均明显优于德国高速铁路低干扰轨道谱,更优于其高干扰谱,尤其在10~100 m波长范围;不同线路状态的中国高速铁路无砟轨道水平和轨距不平顺谱与德国高速铁路水平和轨距不平顺谱在不同波长范围内各有优劣,除90%百分位数谱外,在中长波范围内,中国高速铁路无砟轨道水平和轨距不平顺谱优于德国高速铁路轨道谱;从时间样本来看,中国高速铁路无砟轨道不平顺谱幅值明显小于德国高速铁路低干扰和高干扰轨道谱;相同运营条件下,中国高速铁路无砟轨道不平顺谱对行车动力性能的影响最小,德国高速铁路低干扰轨道谱的影响次之,其高干扰谱的影响最大。由此可见,中国高速铁路无砟轨道几何状态优良,在其不平顺谱激扰作用下,高速车辆运行的轮轨动力学性能优秀。     

成渝铁路关键桥梁轨道不平顺性分析

以成渝铁路资阳沱江多线特大桥(主跨为(90+180+90)m连续梁拱)为例,对高速铁路无砟轨道大跨度桥梁轨道不平顺性进行分析。对梁体变形、动力学进行理论计算后,对轨面高程在最不利温度荷载组合作用下静态高低不平顺进行检算,得出影响轨道不平顺性的主要因素;并采用光电传感、应力应变检测等技术手段,结合有限元计算对轨道不平顺性进行分析。在静态荷载与动态实测数据对比分析的基础上,提出山区高速铁路桥梁轨道不平顺性的注意问题和解决办法,对我国山区高速铁路建设和安全服役性能具有理论意义和工程价值,对建立健全高速铁路无砟轨道大跨度桥梁设计标准、轨道养护规程具有借鉴意义。     

轨道质量状态预测方法

对轨道不平顺进行预测可以监控轨道质量状态的发展,合理安排养修计划,降低养修成本,保证线路安全性和平顺性,同时也是开发和研究轨道辅助决策系统的关键性技术。因此,预测轨道不平顺的发展规律是近代轨道力学的基本课题,一直是国内外研究的重点。一般来说,轨道不平顺的预测从需求上可分为局部轨道不平顺预测和区段轨道不平顺预测。局部轨道不平顺预测偏重对轨道个别     

绝对测量在无砟轨道的轨向控制中的精度分析

研究目的:目前,我国高速铁路无砟轨道的精调主要是基于全站仪的绝对测量精调模式,其是以外部几何状态来控制内部几何状态,该方法与轨道平顺性的概念并不完全兼容。本文从绝对测量精调技术的误差分析出发,分析在轨道平顺性模型中该精调模式的控制精度。研究结论:通过理论分析及实验数据表明,配以高精度全站仪,绝对测量模式能够保证高速铁路±2 mm的平面控制精度要求。     

世界各国铁路轨道质量指数对比研究

研究目的:作为轨道不平顺的重要评价指标,轨道质量指数被世界各国广泛应用于铁路工务管理中。本文简要介绍了中、英、美、日、加、印、波七国的轨道质量指数计算办法,分析对比各国轨道质量指数的特点及异同。在此基础上,采用实测轨检数据研究轨道质量指数的局部波动和单项几何缺陷敏感性。研究结论:(1)世界大多数国家采用标准差作为轨道不平顺的基础统计指标,以此基础发展的轨道质量指数计算方法略有差异;(2)与其他国家相比,我国TQI指数、波兰J指数和美国TRI指数均能敏锐捕捉局部范围内不平顺波动情况,具有较强的局部波动敏感性;(3)对于轨道综合质量指标来说,我国TQI指数和波兰J指数能够充分反映不平顺单项几何缺陷所带来的影响,具有较强的单项几何缺陷敏感性;(4)本文研究成果对指导养护维修作业、提高质量控制标准具有重要意义。     

高速铁路轨道平顺性的维修管理

高速铁路轨道的平顺性直接影响着高速列车的安全和平稳 ,而作为高速铁路行车基础的轨道结构的维修管理水平起关键性作用。文章在分析轨道结构平顺性的基础上 ,对高速铁路轨道的科学、经济的维修管理进行探讨。     

动态检测数据驱动的高速铁路有砟轨道几何不平顺超限大值预警方法

为了对高速铁路有砟轨道几何不平顺幅值超限进行准确预警，结合局部异常因子算法，提出了一种动态检测数据驱动的轨道几何不平顺维修作业识别方法。首先，基于支持向量机（Support Vector Machine,SVM）算法对轨道几何不平顺超限劣化过程进行分析，将影响列车运行的持续劣化超限作为研究对象；随后，使用局部异常因子（Local Outlier Factor,LOF）算法对轨道几何不平顺维修作业进行识别，依据识别结果划分超限劣化过程；最后，对两次维修作业之间的检测数据进行分析，验证轨道几何不平顺幅值的劣化为线性过程，并对几何不平顺幅值进行预测。利用该方法对某线路进行劣化分析，并与近6年的动态检测数据对比。结果表明：该方法识别维修作业准确度达91%；基于鲁棒回归的劣化模型能够准确预测轨道几何不平顺超限大值。该方法不需历史维修作业数据，可自动划分劣化过程，通过几何不平顺幅值预测模型对超限发展进行预测，及时预警几何不平顺超限大值。     

轮轨力在轨道短波不平顺检测中的应用

轨道良好的平顺性是车辆运行舒适安全的保证。轨道短波不平顺的波长短、幅值小,但在高速条件下能够引起轨道-车辆系统高频振动,降低轨道-车辆系统部件的使用寿命,目前尚无有效的轨道短波不平顺检测技术手段。根据轨道短波不平顺引起动态轮轨力响应特征,在分析轮轨力检测数据的基础上,提出从轮轨动态作用"能量"的角度评价轨道短波不平顺的方法,达到准确高效查找轨道短波不平顺病害的目的。该研究成果可为高速铁路轨道短波不平顺的整修管理提供参考依据。     

高铁轨道-桥梁系统地震损伤轨道不平顺谱述评

轨道不平顺谱可表征与评价某类线路的宏观几何状态,是轨道平顺状态评定及轨道病害判定的重要指标,也是重要的输入激励之一。我国高铁的建造在时空上无法完全避开地震区域,若能将高铁线路地震损伤纳入轨道不平顺,提出考虑地震损伤的高铁桥上轨道不平顺谱,对综合管理震后线路轨道平顺状态,正确评估震后列车的走行安全性均具有重要意义。因此,提出考虑地震损伤的高速铁路桥上轨道不平顺谱计算方法,总结计算方法中各部分(包括高速铁路轨道-桥梁系统震致线桥一体化模型、震致损伤演化机理、震致损伤映射机理及震致轨道不平顺谱)研究进展;并指出目前考虑地震损伤的高速铁路桥上轨道不平顺谱的研究不足和发展趋势。     

基于灰色理论定量预测轨道质量指数的研究

轨道质量指数是目前我国铁路应用的一种主要的均值评价方法,能够真实、准确地反映出轨道不平顺的质量状态.用大机维修期内观测到的轨道质量指数TQI值构造灰色预测模型,研究数据潜在规律,对TQI随时间的变化规律进行研究,预测某一时刻的TQI值,从而获得轨道质量随时间变化的规律,为各级工务管理部门对轨道不平顺状态进行宏观管理和质量控制提供依据,并将其用于指导编制维修计划和指导养护维修作业,使维修计划安排重点突出、针对性强、投资效益高、线路质量状态均衡.     

武广高速铁路轨道几何波形演变规律

武广（武汉—广州）高速铁路运营多年,轨道几何波形及幅值发生较大变化,影响列车高速运行的安全性和舒适性。针对这一问题,本文基于武广高速铁路轨道几何动态检测历史数据,采用谱分析方法对轨道几何幅频特性进行分析,研究了轨道几何周期性特征及幅频演变规律。结果表明：武广高速铁路高低存在简支梁徐变上拱变形引起的波长32 m周期不平顺,轨向存在钢轨焊接不良引起的波长100 m周期不平顺;隧道内轨道平顺状态优于路基和桥梁区段;直线和曲线区段的轨道平顺状态没有明显差异;高低谱随时间呈增大趋势;开通运营5年后桥梁徐变上拱发展速率变慢;轨向谱幅频随时间无显著变化;轨道精调能显著改善轨道平顺状态。     

高速道岔轨道几何状态评价与规律研究

高速道岔的轨道几何不平顺状态能够直观反映其服役性能,开展高速道岔区段轨道几何不平顺状态管理是道岔检养修体系中的重要一环。以高速综合检测列车2023年1月—5月采集得到的检测数据为研究对象,从道岔结构、管理速度、道岔型号、辙叉号角度进行分类,分析当前高速正线道岔铺设概况。以道岔区轨道质量指数为基础,提出能够量化一定检测周期内道岔区段轨道几何整体状态与变化情况的道岔轨道状态指标与波动率指标。最后,以铺设最广的1/18道岔为研究对象,分析主型1/18道岔的轨道几何不平顺状态规律。研究结果为后续应用TQI-T评价高速正线道岔动态轨道几何不平顺状态以及指导道岔区段养护维修等工作奠定基础。