高速铁路接触网在线实测研究

研究目的:我国高速铁路开通运营以来,部分线路接触网在列车经过时出现人为感观上的较大晃动。为查清问题的本质和原因,必须测量接触网晃动的精确位移值。基于图像的测试技术具有非接触、动态等优势,较适合检测接触网这样的特殊结构,尤其是它的非接触性能能确保在线测试时行车的安全。因此,采用图像测量进行高速铁路接触网在线实测研究能够分析现有接触网异常晃动的原因及晃动幅值,也给以后电气化铁路接触网在线实测提供技术支撑,弥补现有接触网在线检测手段的不足。研究结论:(1)接触网腕臂、正馈线肩架及承力索晃动实测值都较小,可疑异常晃动点与正常路段的点两者接触网振幅区别不大;(2)上下行之间没有耦合效应,弓网相互作用为接触网晃动的主要原因;(3)实测结果表明接触网支柱及零部件安全性满足规范要求,验证了人为感观上的不确定性,进一步消除排查了安全隐患;(4)基于图像的非接触测试技术安全性能好,动态实时得到测试数据,设备操作简单方便,为接触网在线实测提供了新的有效技术手段。     

石济客专济南黄河桥健康监测系统总体设计

研究目的:随着高速铁路大型桥梁的快速建设,铁路大型桥梁的健康监测愈来愈成为高速铁路运营安全及检修维护的重要保障。石济黄河公铁两用桥为(128+3×180+128) m刚性悬索加劲钢桁梁结构体系,本文结合该桥的结构特点及运营养护维修需求,研究该桥健康监测系统的设计方法。在结构静动力分析的基础上,提出监测内容及设计原则,全桥布置157个测点,桥上及监控中心设备总数397台。对传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据处理与控制子系统、中心数据库子系统、结构安全预警与分析子系统及用户界面子系统六大子系统进行详细设计,探索健康监测系统在铁路大跨桥梁上应用的可行性,从而为铁路桥梁开展长期健康监测奠定基础。研究结论:(1)铁路桥梁健康监测系统布点设计需同时考虑静态及动态监测指标,并与成桥静载、动载试验相结合;(2)传感器选型要遵循耐久可靠、技术先进、方便更换维护及经济合理的原则;(3)数据采集及传输宜采用光纤环网进行组网设计,监控中心宜设置在铁路局工务段调度中心,便于养护维修与设备管理;(4)预警指标的确定应结合铁路设计、检定规范以及运营阶段计算承载力共同确定;(5)本研究成果可在铁路大跨桥梁健康监测项目中推广应用。     

铁路桥梁非接触检测技术发展

针对铁路桥梁非接触检测的迫切需求,对桥梁非接触检测技术进行了探讨,介绍了基于全球导航卫星系统(GNSS)和合成孔径雷达干涉技术(InSAR)的星载遥感测试技术,以及基于光电图像、地基干涉雷达和激光多普勒测振技术的测站式测试技术的原理、方法与精度.对比分析发现星载遥感测试技术不适用于铁路常用跨度桥跨结构的测试.从测试信号...     

高速铁路大跨度桥梁运营监测系统研究

从高速铁路大跨度桥梁运营养护需求出发,结合大跨度桥梁的结构特点,采用自动化监测与电子化人工巡检相结合的运营监测系统。监测系统包括自动化监测、电子化人工巡检、数据分析处理及数据管理。监测内容包括桥址环境、外部荷载、结构响应、动力特性、特殊设备和结构表观病害。对监测数据采用统计分析、趋势分析、特征值提取、相关分析、回归分析等分析方法,从而掌握大跨度桥梁在运营阶段的力学行为,提供桥梁养护管理决策。监测系统具有实时在线信息查询、统计报表等功能。本文提出的监测系统设计方案已应用于京沪高铁南京大胜关长江大桥和石郑铁路客运专线郑州黄河公铁两用桥的运营监测,减少了人工检测的工作量,为养护管理人员提供了大量的监测数据。     

高速铁路无线桥梁健康监测系统研究

研究目的:针对当前国内高速铁路桥梁健康监测系统中存在的数据采集装置布点困难、数据采集自动化程度低和数据采集精度不高的问题,利用无线传感网络的优点,设计一种基于ZigB ee技术的高速铁路无线桥梁健康监测系统,采用无线数据采集与传输的手段和方法,达到提高高速铁路桥梁健康监测水平的目的。研究结论:(1)利用无线传感网络具有对网络节点进行动态优化的目标跟踪特点,设计高速铁路无线桥梁监测系统,数据采集节点布点灵活方便,组网可靠;(2)利用无线网络模块的通信功能,可实现高效的在线实时数据采集与数据传输;(3)通过对无线桥梁健康监测系统网络模型进行仿真试验,证明该系统数据采集准确、及时、可靠和高效;(4)该系统可广泛应用于高速铁路桥梁健康状况实时监测。     

视觉自动化监测技术在铁路变形监测中的应用

邻近铁路施工不当会造成路基沉降、涵洞开裂、桥梁墩台倾斜等问题,从而影响铁路运营安全。对铁路结构物进行变形监测,是确保铁路行车安全的重要手段。为解决铁路结构物变形监测高频次、高精度、实时预警的需求,研究了一种基于数字化近景摄影测量技术的非接触监测方法,集成近景摄影测量、计算机视觉、数字图像处理、无线通讯等多种新技术,实现了远程无接触自动化变形监测。结果表明：(1)采用850 nm的滤波片可大幅度降低环境光照差异带来的误差;(2)通过设置基准点可将设备位置变化引起的误差控制在1 mm以内;(3)该系统可以全天候自动化监测,监测过程中可实时查看设备状态,无需上线作业,大幅减少了天窗作业频次;(4)相较于传统的全站仪人工监测方法,该技术具有精度高、自动化、非接触、实时测量、干扰因素少等特点,精度可达毫米级。     

基于激光雷达的接触网动态几何参数安全监测研究

针对高速铁路动车组,开发了基于激光扫描雷达的接触网动态几何参数监测系统。运用最小二乘数据拟合方法提高检测结果精度。针对接触网的薄弱环节,如线岔、锚段关节、分相等部位,采用基于Kalman滤波跟踪方法,实现不同接触线的识别。该监测系统能够准确检测接触网动态几何参数,有效保证行车安全。     

高速铁路路基冻胀综合监测体系研究

阐述了人工水准观测、自动监测(冻胀、冻深、水分)、轨道动态检测、轨道状态检查等方式应用于高速铁路路基冻胀监测的功能定位、仪器设备要求、测试要点及数据处理要求。针对高速铁路路基冻胀综合监测体系总体要求,探讨了高速铁路建设与运营各阶段不同监测方式的相互关系。高速铁路路基冻胀综合监测体系的建立为高速铁路建设期间的动态设计及安全运营提供了技术保障。     

商合杭铁路矮塔斜拉桥无砟轨道适应性研究

研究目的:高速列车运行对无砟轨道的平顺性要求非常严格,而大跨度桥梁在温度荷载作用下引起的主梁竖向变形是引起轨道平顺性发生变化的主要原因。本文以商合杭铁路沙颍河大跨度矮塔斜拉桥为背景,对不同的桥梁结构体系、边跨比、主梁类型、梁高、斜拉索规格及布置、桥塔高度等进行对比分析,研究其对温度变形的影响,从而确定矮塔斜拉桥的无砟轨道适应性。研究结论:(1)矮塔斜拉桥可以满足无砟轨道的平顺性要求,保证高速铁路的行车安全性及舒适性;(2)有效释放梁体收缩徐变及温度变形的桥梁结构体系更加容易满足轨道平顺性要求,应优先选用;(3)斜拉索的温度变化及索梁温差是引起主梁竖向变形的主要因素,确定合适的斜拉索规格、安全系数、索间距,既能充分发挥斜拉索对主梁的贡献,又能减小温度荷载作用下主梁的竖向变形;(4)为减小斜拉索对温度变形的影响,主梁宜采用混凝土结构;(5)本研究成果对今后高速铁路矮塔斜拉桥设计具有一定的指导意义。     

沿海铁路桥梁动力性能分析

研究目的:沿海铁路甬台温线和温福线是我国最早开工建设的客运专线项目之一,目前已正式投入运营.受复杂自然和地理条件的影响,软土地基桥梁和复杂特殊结构桥梁众多.通过有代表性桥梁工点的动态测试,将测试结果与计算结果进行对比研究,分析评价桥梁结构的动力性能.研究结论:通过实桥的动态检测试验,分析研究桥梁结构的变形、变位、自振频率及加速度等动力性能指标,表明沿海铁路桥梁结构横、竖向刚度较大,动力性能较好,能够满足120 km/h试验货物列车、250 km/h CRH2-010A综合检测车运行安全性和平稳性的要求,可以开行250 km/h动车组.     

基于滑窗子空间算法的桥梁运营状态预警分析研究

以某典型斜拉桥振动台模型试验为研究背景,采用滑窗技术与数据驱动随机子空间识别算法对桥梁运营状态预警方法进行研究。为实现在时域上对桥梁模态参数进行实时跟踪识别,将滑窗技术引入子空间法,提出一种滑窗子空间模态参数识别方法。而后基于滑窗子空间算法识别结果,参考各国高速铁路桥梁相关规范的状态评价指标,提出基于频率值和频率变化率的铁路桥梁运营状态预警方法,实现铁路桥梁的实时状态评估。运用模型试验各工况下的测试数据,对该模型桥的状态进行实时评估和预警分析,并将状态预警结果与模型桥实际损伤情况进行对比分析,验证所提方法的正确性,该方法可直接应用于桥梁结构的运营状态预警分析中。     

三塔超大跨公铁两用斜拉桥活载加载标准研究

为探究公路铁路活载对三塔超大跨公铁两用斜拉桥结构的影响,以某公铁长江大桥为研究背景,建立有限元全桥模型。利用影响线确定活载最不利加载位置,分析铁路活载和公路活载对主梁、主塔、斜拉索的影响。研究结果表明:随着铁路和公路活载加载长度的改变,桥梁结构响应在主梁竖向位移、主梁压应力、主塔顺桥向位移、主塔顺桥向弯矩、斜拉索索力增幅等方面表现出一定的规律性,铁路活载引起的桥梁结构响应是公路活载的3.2~4.2倍;对于主梁和主塔,当铁路活载加载长度分别增加5.4%、22.2%、18.2%,结构响应对应增大35.90%~36.90%,8.27%~13.07%,4.40%~8.38%;对于斜拉索,活载作用下索力最大增幅位于跨中附近;按照偏安全的到发线长度加载比按照列车可能最大长度加载,在桥梁设计上更具有安全冗余度。研究成果可为超大跨度铁路桥、公铁两用桥的设计提供参考。     

基于高低的高速铁路简支梁徐变上拱识别方法

研究目的:现有监测手段难以高效经济地测量高速铁路全线简支梁的徐变上拱量,但可以通过分析轨道动态检测数据实现有效识别。因此,本文选取我国某高速铁路长达7年的检测数据,结合小波分解、极值点搜寻和概率分布拟合,对每一跨简支梁的高低波形进行识别,然后通过波形关键点识别简支梁徐变上拱量,并研究其发展规律。研究结论:(1)波形识别算法对24 m梁和32 m梁的识别准确率分别为94.3%和96.4%;(2)简支梁徐变上拱与混凝土徐变的发展规律相近,利用最小二乘法拟合得到了上拱量发展曲线;(3)在线路开通运营6年后,24 m梁上拱量的中位数在1.5~2.0 mm之间,32 m梁上拱量的中位数在2.0~2.6 mm之间,简支梁徐变上拱的发展趋于平缓,未来的发展空间有限;(4)本研究成果对掌握高铁桥梁变形状态和指导线路养护维修具有参考价值。     

高速铁路超长大桥梁设计研究

超长大桥梁在高速铁路上具有广泛设计代表性。由于桥上跨线工点多、线路平面关系复杂,桥上有道岔咽喉区、高架站,结构设计复杂,因此特殊桥梁结构在超长大桥梁上的应用空间和创新设计方面潜力巨大。以京沪高速铁路天津特大桥为背景,简要介绍该桥的建设环境、技术标准、地质资料和墩台形式。归纳大跨度连续梁、道岔区桥梁、站台梁等代表性工点的设计要点,重点介绍该桥的特殊结构,总结京沪高铁桥梁设计经验,为今后中国高速铁路建设优化创新提供借鉴。     

Research on the high-speed railway catenary systems online real-time testingEI北大核心

Research purposes: Some catenary system vibrated largely after the train since Chinese high-speed railway running, which came from an oral report of one rail worker on duty. Its accurate displacement must be measured in order to solve the problem. The measurement technique based on image has the advantages of non-contact and dynamic which is suitable for unique structure such as catenary system. The computer gets displacement value through analyzing image which may ensure train's safety when on-line test is carrying out. The research not only can be used to analyze the cause of abnormal existing catenary shaking and swaying amplitude, but also can provide the technical support for catenary of electrified railway online real-time test. Research conclusions: (1) The measured amplitude of cantilever, shoulder brace of positive feeder and carrier cable was small relatively and consistent with other normal sections of the whole line. (2) The interaction between catenary and pantograph was the main reason for its vibration, without the coupling effect between up-bound and down-bound. (3) The accurate value of test result indicated that the amplitude of catenary is under the range allowably, which verified the uncertainty of human sense and further clarified the safety hazard. (4) The non-contact measurement technique based on image can get the dynamic real time test data and have simple and convenient operation, which supplies subtle and suitable way for high-speed railway catenary systems real-time on-line test.     

基于运营性能的高速铁路大跨度桥梁健康管理探讨

面向我国高速铁路大跨度桥梁结构特点和管养现状,研究提出基于运营性能的高速铁路大跨桥梁健康管理总体思路。通过高速轨检车轨道几何周期巡检结果和有砟道床捣固指数,建立基于灰度理论的捣固指数预测模型,为桥区有砟轨道线路养修提供依据。基于健康监测数据,分别引入ARMA模型、神经网络法及三分之一倍频程谱方法对桥梁结构整体状态实时预警。提出梁端伸缩装置和大吨位支座桥梁关键部位专项监测技术,构建了基于钢轨横向偏移量和伸缩装置疲劳应力变幅的梁端伸缩装置评定方法,以及基于累积位移的支座耐久性预测与评估方法。研发了基于BIM的大跨度桥梁故障预测与健康管理系统,提出了桥梁状态分层分级评估方法,融合多源数据进行历史趋势分析、故障诊断与预测,为实现高速铁路大跨度桥梁健康管理奠定了基础。     

我国高速铁路桥梁技术的发展与实践

我国高速铁路的快速发展推动了高速铁路桥梁技术的飞速提升。本文从常用跨度简支箱梁建设、大跨度混凝土桥徐变控制及极限跨度、混凝土梁拱组合结构、大跨度桥无砟轨道技术、大跨度钢桥及拱桥技术、斜拉桥及悬索桥在铁路中的运用等方面对我国高速铁路桥梁技术的发展进行分析总结,回顾了我国高速铁路桥梁的发展历程和建设成就,探讨了我国高速铁路桥梁新技术,提出了开展新材料、新设备研究等中国特色高速铁路桥梁建设的发展方向和途径。     

牵引供电系统在长期过负荷状态下的策略分析

研究目的:我国高速铁路目前尚处于发展阶段,没有形成大规模的高速铁路网,为了弥补高速铁路网的不足,部分跨区域的高铁列车需要在普速线路上"借道"开行,这样就导致了部分普速铁路在满足既有繁忙的客货运条件下,又要开行大量跨区域的动车组列车,致使电气化铁道牵引供电系统长期处于严重过负荷状态下。研究结论:本文以萧甬线(杭州萧山至宁波)为例,按照牵引负荷逐步增大的顺序分阶段研究了牵引供电及其他系统在长期严重过负荷状态(超设计条件)下的策略:(1)调整馈线速断保护、过流保护以及牵引变压器过负荷保护的定值;(2)在行车组织上考虑限车措施;(3)对牵引变压器及其一二次侧出线导线、上网供电线、接触网导线、所内流互等设备进行提升改造;(4)增设主变热过负荷保护以及油色谱在线监测系统等。     

秦沈客运专线桥梁综述及高速铁路桥梁建设的思考

秦沈客运专线是我国已建成的第一条时速 2 0 0km的客运专线 ,并于 2 0 0 3年 10月投入正式运营。其桥梁结构采用了许多新的结构形式 ,如大规模采用有碴桥面箱形简支梁 ,有针对性地采用钢混结合连续梁 ,部分地段采用无碴轨道预应力混凝土梁 ,这些结构形式的桥梁较以往普通铁路桥梁的纵横向刚度有较大的提高 ,注重了桥梁的耐久性和少维修。在架设方法上 ,也突破了以往的先铺轨后架梁的施工方法 ,大吨位的架桥机、造桥机成功地应用于 2 0～ 3 2m单、双线箱梁的架设。对高速铁路的桥梁结构设计、施工有针对性地提出了相关的建议 ,并对今后我国高速铁路和客运专线桥梁建设技术进行了展望     

京沪高速铁路桥梁设计关键技术

京沪高速铁路是我国最早研究设计高速铁路相关技术的项目,该项目桥梁长度占线路长度的81.23%,设计研究中对高速铁路桥梁的一些关键技术如基础沉降、桥梁结构形式、特殊桥梁的结构方案、桥梁适应轨道的结构等进行了深入的探讨与实践。