基于BP神经网络的铁路轨道几何不平顺预测方法

设备密集型重载铁路对轨道平顺状态预测技术十分重视,受限于数据挖掘分析技术,轨道检测车在养护维修计划决策支持方面还未完全发挥应有的作用。本文根据轨道不平顺的变化特点,采用神经网络方法对重载铁路轨道不平顺7项参数进行预测,从而为养护维修策略的决策提供支持。将某重载铁路K420+000~K426+000区段长达18个月的轨道不平顺检测数据用于模型训练并进行预测分析,结果显示:双隐层、单隐层BP网络模型和多元回归分析模型的均方预测误差平均值分别为0.065 2、0.068 9、0.105 1,平均相对误差分别为8.03%、8.65%、11.57%。双隐层BP网络模型模型精度更高,该模型为重载铁路轨道不平顺发展预测的研究提供了新的思路。     

朔黄铁路大机捣固预测与维修决策系统研发

针对朔黄重载铁路线路设备特点和大机捣固维修管理实际需求,研发了朔黄铁路大机捣固预测与维修决策系统。该系统集成了朔黄铁路轨道质量分级管理标准、轨道质量发展规律预测、大机捣固经济维修决策等技术,实现了朔黄重载铁路线路运维数据管理,大机捣固质量指数(MTQI)及其劣化率分布分析与趋势预测、大机捣固维修决策及作业效果评估等功能,为朔黄铁路大机捣固维修提供科学化、智能化决策支持。     

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。     

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:...     

基于小波和Wigner-Hough变换的轨道特征不平顺联合分析

轨道不平顺时频域分析和引起车体振动的不利波长的准确提取对运营线路的养护维修具有重要的工程意义。本文提出轨道不平顺特征(不利)波长自动提取算法:通过离散小波变换自适应提取轨道不平顺和车体振动响应各频段信号,对各信号进行Wigner-Ville和互'Wigner-Ville时频能量分析,利用Hough变换抑制多分量信号Wigner-Ville变换中的交叉干扰项,导出了轨道不平顺特征(不利)波长提取公式。以朔黄重载铁路2011年7月~2012年10月的轨检数据进行验算,证明了方法的有效性,得出的朔黄重载铁路特征波长统计值对我国重载铁路线路的运营管理和养护维修具有参考价值。     

大型养路机械捣固作业轨道质量评价指数研究

随着铁路朝着客运高速化、货运重载化的方向发展,以及列车运行密度的提高,轨道结构平顺性管理的重要性日益凸显。通过分析轨道质量指数(TQI)7个子项标准差随时间的变化规律和有砟轨道上应用大型养路机械捣固作业的效果,提出由左高低、右高低、水平、三角坑4项轨道几何不平顺标准差组成的大型养路机械捣固作业轨道质量评价指数,并对其分布规律进行了分析,发现其服从γ分布。大型养路机械捣固作业轨道质量评价指数的提出依据及其分布规律的确定,为铁路工务部门进行有砟轨道大型养路机械维修管理决策提供了评价指标和理论依据。     

30 t轴重条件下轨道几何不平顺限速管理值研究

结合朔黄铁路开行KM96型30 t轴重重载列车试验,应用车辆-轨道耦合动力学理论和SIMPACK多体动力学软件,建立30 t轴重货车车辆仿真模型,研究不同轨道几何不平顺条件下的列车动力性能以及运营安全性能。基于国内铁路开展的30 t轴重列车动力性能试验,设置高低和轨向2种类型的轨道不平顺,结合现场测试结果对仿真模型进行了验证与优化,进而分析了30 t轴重重载列车在不同不平顺波长下的动力学响应,得出了轨向、高低、三角坑等轨道不平顺指标的敏感波长。研究列车在敏感波长为10 m时,直线、曲线上单项以及逆向复合不平顺条件下的动力学响应,结合30 t轴重列车运行安全性能指标的变化趋势,提出了30 t轴重条件下重载铁路轨道几何不平顺的限速管理值,其中高低26 mm,轨向22 mm,水平26 mm,三角坑18 mm,逆向复合不平顺19 mm。     

基于检测数据的高速铁路轨面沉降不平顺发展趋势预测

对轨道几何不平顺发展趋势进行预测,有助于指导工务部门适时维修,降低养护维修成本。根据某高速铁路路桥过渡段沉降区近5年的检测数据,运用轨道几何不平顺百天变化率预测模型,对沉降引起的高低不平顺即轨面沉降不平顺发展趋势进行预测,并与实测值进行对比,同时进行误差分析,结果表明,短期预测效果较好,能够满足工务维修计划制定的需要。结合维修记录,综合分析高低不平顺及车体垂向加速度幅值变化情况,结果表明,不同维修方式对轨面沉降不平顺发展规律的影响不同,工务部门可以根据对历史维修数据的分析确定相应的维修方式。     

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.     

路基基床动应力响应特征的数值模拟研究

以朔黄重载铁路为工程背景,运用ABAQUS软件建立车辆-轨道-路基相互作用有限元模型,分析重载列车运行下基床的动力响应特性,引入典型轨道谱分析轨道高低不平顺对基床动力响应的影响。结果表明:随着深度的增加,基床表面以下动应力横向分布由双峰型逐渐转变为单峰型;相邻车厢转向架通过时,基床表面处动应力存在明显的叠加效应;基床不同位置处动应力峰值基本随列车轴重的增加线性增大;既有重载铁路基床厚度设计标准(2.5m)尚难以适应运行轴重30t及以上重载列车;轨道高低不平顺使路基内动力响应加剧,不同位置处路基面动应力差异增大。根据三倍标准差原理,用正态分布函数估算重载列车和轨道高低不平顺共同作用下路基面处的最大动应力。研究结果可为重载铁路路基设计及既有线扩能改造提供参考。     

30 t轴重重载铁路高低/轨向复合不平顺管理限值分析

基于动力学理论并利用多体动力学仿真软件UM建立30 t轴重重载车辆-轨道空间耦合模型,分析高低/轨向复合不平顺波长、幅值对重载车辆动力性能的影响,确定最不利波长并提出高低/轨向复合不平顺幅值管理建议值。研究结果表明:(1)高低/轨向复合不平顺的最不利波长为10 m,波长大于40 m后,波长对动力性能影响较小;(2)高低/轨向复合不平顺中的高低不平顺成分幅值变化对轮重减载率、车体垂向加速度等指标影响显著,而轨向不平顺成分幅值变化对脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向力、车体横向加速度等指标影响较大;(3)仅开行重载货车的线路,高低/轨向复合不平顺偏差限值I~Ⅳ级管理标准建议分别取为4 mm/5 mm、7 mm/8 mm、10 mm/10 mm、14 mm/13 mm。     

神朔铁路线路捣固作业决策方法

基于轨道不平顺指标与线路捣固作业维修质量的相关性分析结果,设计神朔铁路线路捣固作业决策方法。为说明该决策方法的有效性,利用神朔铁路河西运输段2014年9月—2016年12月共计31次的轨检车检测数据以及该时段内相应的捣固作业维修数据进行实例研究,并与神朔铁路传统的捣固作业决策方法进行对比。结果表明:基于该决策方法的捣固作业策略对神朔铁路捣固作业量和捣固成本的降低效果显著,能改进神朔铁路线路捣固作业计划的编制方法。     

朔黄铁路轨道质量分级管理标准研究

基于朔黄重载铁路不同区段的线路地域条件、捣固维修实际情况、轨道质量等因素,将线路分为Ⅰ级、Ⅱ级两个等级区段进行管理.基于国内外轨道质量分级标准的制定方法,分析了轨道质量发展各阶段的特点,提出了重载铁路质量评价标准分级方法,将两个等级区段线路的轨道质量评价指标分为捣固验收值、优先值和超限值三个管理值.结合轨道检测实测数据...     

探讨重载铁路的运输组织及线路加强模式

研究目的：对铁路重载的两个重要方面——运输组织和既有线路加强进行分析探讨,力求概括总结出适合我国国情的一般模式,提出切实有效的方案. 研究方法：主要结合参与研究的我国大秦线、北同蒲线两条重载铁路的经验,列举已实施的案例,提炼出共性的特征,求证总结出重载铁路运输组织和线路加强可能的几种模式. 研究结果：根据重载铁路以煤炭运输为主的运输特点,运输组织应重点抓好重载列车的装车、运输、卸车及车辆回空、机车运用等各个环节;线路方面应对轨道、路基、桥涵采取适当有效的加强方式. 研究结论：本文根据重载线路的不同运输特点,提出重载铁路运输组织方式.在提高列车重量方面,应达到5 000 t、10 000 t、20 000 t;在装卸车组织方面,减少技术作业站的集结和分解时间,采用直接过翻车机整列卸车的循环拉运方式;技术作业站和中间站到发线长度应满足重载要求;采用客货分线.线路加强模式为采用无缝线路、高强度高质量的轨枕和钢轨、治理路基和桥涵病害、改建地段采用较高标准等措施.     

国际铁路重载运输阔步前行——第九届国际重载运输大会在沪隆重举行

重载运输代表了铁路货物运输领域的先进生产力，从概念的提出到蓬勃发展经历了一个技术不断进步的过程，已被国际上公认是铁路货运发展的方向。至今发展重载运输的国家已经遍及五大洲和几乎所有的铁路大国。     

重载货车轴重与速度匹配关系研究

基于重载货车轨道耦合动力学模型,采用机车车辆与线路最佳匹配设计方法,进行货车轴重与速度的匹配研究.结果表明:25,27,30和40t轴重重载货车容许通过轨道低接头的速度应分别小于110,100,90和60km·h-1;40t轴重重载货车以60km·h-1速度在直线线路上运行时,其轮轨垂向力为249.6kN,非常接近英国铁路250kN轮轨垂向力的限值;在我国现有以60kg·m-1轨为主的干线铁路上开行30和40t轴重重载货车,对轨道结构的破坏比现有低轴重货车严重得多,但开行27t轴重重载货车是可行的;40t轴重重载货车在600m半径的曲线轨道上以40～120km·h-1速度运行时,轮轨垂向力最大值超过了英国铁路的250kN轮轨垂向力限值,轮轨横向力最大值非常接近我国《铁道车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》所规定的77.80kN容许限值,另外轮轨磨耗功非常大,因此40t轴重重载货车还不能直接应用于我国现有60kg·m-1钢轨的轨道.     

用于铁路轨道不平顺预测的综合因子法

根据轨道结构存在的不平顺特征及其形成原因,提出基于数字统计理论、信号处理理论和轨道不平顺检测数据的综合因子法,对各类轨道不平顺的发展趋势进行预测,为铁路线路的维修提供参考依据。方法的核心思想是基于对同一地段轨道不平顺变化规律相近的认知,即轨道在线路脆弱的地方会更脆弱,在不平顺幅值较大的地方其不平顺发展也相应较大。综合考虑影响轨道不平顺发展的众多因素,如轨道系统各部件的材料影响、铁路施工以及各种运营条件、环境因素等,将这些影响因素共同作用后的整体效果反映在构建的预测模型中,给出相应的综合因子和随机量的参数矩阵,并建立轨道不平顺管理的分级概念。计算结果表明,综合因子法能够较好地预测轨道不平顺的变化。     

郑武线轨道不平顺的相关性分析

根据轨道不平顺相关函数的数据处理方法,基于郑武线轨道不平顺实测数据,对郑武线轨道不平顺的相关性进行分析,得出郑武线轨道高低、方向及水平不平顺的相关函数的具体表达式;此外,得出郑武线轨道水平不平顺状态最差,方向不平顺次之,高低不平顺相对较好;郑武线轨道高低、方向及水平不平顺彼此独立,因而可将某单一不平顺或几种不平顺组合作为车-轨系统振动分析激扰。     

轨道复合不平顺对提速列车运行影响的研究

轨道几何形位不平顺是影响轮轨动态作用力和行车平稳性的主要因素之一,是当前高速重载和提速线路的主要研究内容.利用动力模拟仿真计算多种类型轨道单一不平顺、复合不平顺和随机不平顺激扰下提速车辆的动力响应,并着重分析轨道复合不平顺对提速列车运行安全性和平稳性的影响.对各种轨道不平顺条件下车辆动力响应的计算结果进行分析对比,找出相对不利的轨道不平顺类型及其波长和幅值,为现场控制各种类型轨道不平顺、制定提速线路轨道养护维修和不平顺管理标准提供理论依据.结果表明,方向和水平复合不平顺对车辆运行的安全性和平稳性的影响较大,是需要重点控制的轨道不平顺类型.     

重载车桥耦合作用下48 m钢桁梁桥动力性能

研究目的:随着社会经济发展和人们需求的提高,铁路货运能力亟待进一步提高,在既有铁路网基础上加大铁路列车轴重是有效提高铁路运能的主要途径之一。列车轴重增大后车桥振动效应将增加,既有铁路网中的钢桥能否适应铁路轴重的提高成为列车轴重能否增加的关键问题。本文为分析重载列车作用下钢桥动力性能,选取既有线中常用跨度48 m钢桁梁桥为研究对象,通过轮对与轨道接触处的力与位移相互关系建立空间重载铁路车-桥系统耦合振动分析模型,在与实测结果对比基础上,对影响重载铁路钢桁梁桥动力性能的轨道不平顺、列车轴重和列车速度等因素进行系统分析。研究结论:(1)轨道不平顺功率谱、列车轴重和列车速度均对重载列车作用下的钢桁梁桥的动力性能有着重要影响;(2)美国六级轨道不平顺与桥上实际线路不平顺更加接近;(3)重载铁路运输中27 t轴重列车通过48 m钢桁梁桥时建议对列车运行速度进行限制。