基于层次分析法的重载铁路线路状态评价方法

为优化重载铁路养护维修资源配置,本文对现有的重载铁路轨道几何状态数据、结构状态数据进行分析,选取评价指标,确定指标扣分标准,将线路质量等级划分为四级,建立了重载铁路线路质量等级指标体系。运用层次分析法确定各指标的初始权重,采用摄动法对几何状态指标的初始权重进行敏感性分析。结果表明:轨道质量指数和几何状态超限两个指标对线路等级划分的影响较大,轨道质量指数和轨道质量指数变化率权重之比宜为5∶3,几何状态超限与动态偏差权重之比宜为10∶7。     

基于空间状态辨识理论的高速铁路车体垂向加速度预测模型

轨道不平顺是引起车辆振动的主要激励源。深入分析轨道高低不平顺与车体垂向加速度关联关系动态,掌握轨道结构传递特性,对科学评价车辆、轨道的服役状态及精准指导线路养护维修具有重要意义。基于系统辨识理论,以我国高速综合检测列车车载检测系统在一高速铁路上的实测轨道不平顺及车体垂向加速度样本数据为基础,通过平均周期图谱法计算检测数据功率谱密度及其相干函数,用状态空间方法构建长波轨道高低不平顺与车体垂向加速度之间的传递模型,并用关联模型传递函数及实测数据对所建模型进行验证。结果表明:模型预测的车体垂向加速度与相应实测数据有较强的线性相关性;利用合理阶数的状态空间模型,能够有效辨识长波轨道高低不平顺与车体垂向加速度之间的传递关系。     

轨道检查车检测数据的有效利用

轨道检查车作为指导线路维修和确保行车安全的有效检测设备,应对其检测数据进行深度地分析和应用。介绍轨检车检测原理,以曲线养护为例,分析轨道几何测量、车体振动加速度测量和变化率等项目的检测数据,提出如何利用轨检车检查报告和有效利用轨检波形图加强曲线养护的具体建议。     

神朔铁路轨道质量状态综合评定模型与算法研究

依据神朔铁路管理特点,将轨道线路按照200 m长度划分为若干轨道维修单元,作为其里程范围内钢轨、轨枕、道床、联结零件及防爬设备的综合体;以轨道维修单元作为研究对象,构建多种状态评价指标对轨道状态进行多角度评价。在此基础上,利用基于主成分分析的K平均聚类算法(KM-PCA)模型,构建轨道维修单元综合状态指数,然后,利用神朔铁路的实际数据,对模型的有效性进行验证。计算结果表明,神朔全线轨道维修单元划分为三大类,其中工务管理部门在日常生产活动需对综合状态指数为3的轨道维修单元簇进行重点检查、监控,为养护维修计划的制订提供依据。     

基于集成模糊推理的列车运行舒适度评价方法及应用

本文采用加速度变化率评价列车运行的舒适度,应用模糊系统理论提出了3种舒适度评价模型,并实测数据确定了模糊集合的参数.在此基础上,应用集成学习方法将这3种模型的输出集作为列车运行舒适度的综合评价指标.应用北京地铁亦庄线的实测数据对该评价方法进行了验证,结果表明3种模糊模型有较好的一致性,集成学习能增强舒适度评价的精度和鲁棒性.     

重载铁路轨道高低不平顺预测研究

轨道不平顺严重威胁铁路行车安全和设备的使用寿命。研究轨道高低不平顺的变化特点和劣化规律对重载铁路轨道维修管理有重要指导作用。基于灰色区间预测建模理论,研究重载铁路轨道高低不平顺变化特点和劣化规律,预测轨道高低不平顺未来的发展情况。为验证预测模型的有效性,采用神朔铁路上行10个高低超限病害高发单元区段的共17个月的历史轨道高低不平顺检测数据进行验证。结果表明:该模型拟合和预测效果良好,对神朔铁路轨道的养护维修管理有着重要意义。     

基于袋装回归树的高铁车体振动耦合因素分析及建模研究

高铁车体振动状态是列车运行安全性和乘坐舒适性的重要指标,且影响参数较多,如何利用小样本数据准确获取车体振动参数是目前需要解决的一个难题。结合Pearson和Spearman两种相关性算法,计算高铁车体3个方向的振动加速度与测量参数之间的相关系数,通过设定阈值确定耦合因素及训练集,并利用袋装集成算法和回归树算法构建以车体振动加速度为输出的耦合关系模型。为了验证耦合因素分析及模型的有效性,利用GJ-5轨检车测量数据,将模型的输出结果与所有检测参数训练下的输出结果及实际测量数据进行对比。实验及分析结果表明,在样本数据减小了74%情况下模型精度相当。因此耦合关系模型可用于在小样本下快速准确获取车体振动加速度。     

轨道检测大数据在线路设备工务养护维修中的运用

轨道作为影响线路行车安全的主要结构之一,其质量状态检测与科学管理是工务部门养护维修的重要内容。随着我国基础设施检测体系不断完善,已积累了海量的多源轨道检测数据,是线路设备状态评估并进行运维决策的重要基础。在总结我国主要轨道检测数据管理与评估方法基础上,介绍多源数据融合分析在轨道弹性不良筛查、连续多波周期性不平顺识别、道床脏污状态评估等方面的作用,形成了基于轨道几何动检数据的病害预警分析,以及轨道质量预测与维修决策技术,为动态检测大数据在线路设备养护维修中的科学运用提供依据。     

考虑波长因素的轨道不平顺预测研究

准确预测轨道不平顺的变化规律是提高轨道养护维修效率、降低维修成本的关键问题之一。鉴于轨道不平顺波长对列车运行状态的影响,基于小波理论,通过选取合适的小波基函数及分解层数,对原始不平顺时域序列进行小波分解及重构,并采用不平顺状态推移方法对重构后不平顺序列进行分析处理,利用不同时刻下轨道不平顺的状态分布,从而实现对轨道不平顺预测;通过2个实际算例对本方法正确性进行验证,并对预测结果进行误差分析。研究结果表明:利用本文提出方法得出的预测结果与实际结果误差较小,可以有效地预测轨道不平顺的变化趋势,且能够实现不同波长段轨道不平顺的预测,可为我国轨道养护维修方案的制定提供一定的技术支持。     

轨道不平顺作用下铁路列车车体振动状态的PCA-SVM预测分析

为快速预测铁路机车车辆在不平顺轨道上的的振动状态,根据车体振动加速度的3个评价指标(绝对峰值、标准差、绝对平均值),提出基于PCA-SVM方法的车体振动状态分类预测模型。首先对不同评价指标和车体振动状态下的轨道不平顺样本进行聚类,提取轨道不平顺样本中的特征统计参数,并进行PCA参数降维和信息优化,最后以不同状态下各种评价指标的车体振动主要特征值为训练样本,构建SVM多类分类器。对轨道检查车多次实地检测的数据采用PCA-SVM分类器计算的分析结果表明:绝对均值、方根均值、方根幅值等主要轨道不平顺统计参数控制车体的整体振动状态,其他特征参数起调节车体振动的作用;采用扭曲和水平不平顺作为预测模型的输入,可使车体振动状态的测算准确率达到90%以上。     

基于地铁列车运行引起的振动预测模型的浮置板轨道减振效果研究

针对地铁列车运行引起的隧道及土层振动响应问题提出数值预测模型。该模型根据移动荷载作用下动力响应解,将地铁列车运行引起的振动问题归结为计算频率-波数域内传递函数和频域内移动轴荷载问题。传递函数采用三维周期性有限元-边界元耦合模型计算,移动轴荷载主要考虑为频域内轨道不平顺激励下轮轨接触力。利用上述模型计算北京地铁4号线北京大学东门站北侧区间地铁列车运行引起的振动响应,并结合现场振动实测数据探讨该区间浮置板轨道减振效果。结果表明:模型具有良好适用性,可应用于地铁列车运行引起的振动预测;浮置板轨道是一种有效减振措施,在其工作频段内有明显减振效果,但在低频,浮置板轨道不能起到减振作用。     

高速铁路路基沉降对车体振动影响研究

某开通时间较短的高速铁路线路受连续降雨影响,路基沉降快速发展,导致部分区段轨道结构发生变形,使轨道不平顺幅值明显增加,引起车体振动加剧,对列车运行的安全性和稳定性造成影响。为了研究路基沉降引起的轨道不平顺对车体振动的影响,选取典型路基沉降区段连续4次动态检测数据进行时频特征分析,结合建立的车辆-有砟轨道空间耦合动力学仿真模型,研究路基沉降区段轨道不平顺和车体振动加速度之间的映射关系,获得了路基沉降不平顺波长和状态演变对车辆动力响应的影响规律。研究结果表明：降雨导致的路基沉降对高低不平顺和车体垂向加速度的影响显著,对轨向不平顺和车体横向加速度的影响较小;路基沉降区段的高低不平顺与车体垂向加速度幅值变化趋势和振动频率基本相同,42～70 m波长高低不平顺的幅值增加是造成车体垂向振动加剧的主要原因;依据仿真结果,路基沉降引起的高低不平顺幅值急剧增加会造成行车过程中局部轮轨垂向力显著减小,导致轮重减载率显著增加;对于速度等级250 km/h的线路,建议雨后重点盯控路基沉降点长波高低不平顺的变化,针对车体垂向振动加速度不良区段的养护维修作业,应着重调整42～70 m波长高低不平顺幅值,以保障车辆...     

基于GBDT的轨道不平顺状态评价模型研究

基于轨道几何动态检测数据和车载式线路检查仪(晃车仪)数据,通过随机森林模型分析轨道几何特征与水平、垂直晃车相关性,并结合车辆动态响应利用迭代决策树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)算法建立轨道不平顺状态评价模型,利用该模型对一客运专线实测轨道几何数据和晃车仪数据进行数据训练和预测。结果表明,模型能够识别超出现有幅值评判标准对车辆运行有显著影响的轨道病害区段,有益于完善轨道几何不平顺评价体系及工务设备养护维修。     

高速轨道检测系统精确控制技术

轨道检测系统经过多年的开发和应用,已经成为检查轨道病害、指导线路养护维修、保障行车安全的重要手段.列车正常运行时有加速、减速和恒速3个状态,轨道检测系统必须能够剔除列车运行速度变化对测量结果的影响,实现方式采用空间采样信号.目前,高速轨道检测系统按0.25 m对传感器进行一次数据采集,这样列车运行速度的变化不会对检测结果产生影响.适应高速轨道检测、实现等距离精确采样和控制是检测中的关键技术难点.     

轨道不平顺分析程序

轨道不平顺是引起车体振动加速度、轮轨作用力和轮轨噪声增大的主要因素之一。车体振动加速度的大小与轨道不平顺具有密切的关系。随着列车速度的提高,对车辆振动影响的轨道不平顺不利波长也随之增长。轮轨噪声中的滚动噪声与轨面短波连续不平顺具有密切关系。轨道不平顺分析程序对轨检车测得的轨道不平顺数据进行处理,得到功率谱密度分布函数。利用此分布函数分析轨道不平顺在各波长的分布;根据测得的车体振动加速度,对轨道不平顺与车体振动加速度进行相干分析,确定引起车辆振动加速度增大的不利波长,以便有针对性地对这些波长的轨道不平顺作重点养护。     

轨道随机不平顺对高速铁路列车运行性能影响分析

轨道几何不平顺不仅是列车动力响应的主要原因,也是列车运行安全性和平稳性的重要因素。基于SIMPACK多体动力学仿真软件,分析4种基本随机不平顺对高速列车直线运行性能和曲线运行性能的影响,对比不同激励类型下列车的安全性和平稳性指标,并推导出最不利影响激励和线路位置,为现场控制基本轨道不平顺,制定轨道养护维修和不平顺管理标准提供理论依据。分析结果表明:方向和高低随机不平顺分别对列车的横向加速度以及垂向加速度影响较大,轨距随机不平顺对曲线地段列车脱轨系数作用最大,方向随机不平顺对列车在直线和第二段缓和曲线处脱轨系数影响较大,同时在两段缓和曲线处轮重减载率也急剧增大,水平随机不平顺对两个缓和曲线地段处列车的脱轨系数影响较大。     

线路不平顺对桥上CRTSⅡ型板轨道振动的影响

研究目的:轨道不平顺引起的列车振动和轮轨相互作用力随着列车速度的提高成倍增大。对车辆-轨道-桥梁耦合振动而言,桥梁变形和轨道不平顺相互叠加形成轨面位移,因而轨道不平顺对系统动力响应的影响更加显著。本文针对轨道不平顺对客运专线高架轨道结构振动特性的影响进行研究,分析三种实测中长波轨道不平顺状态,即路基有砟轨道不平顺、桥上有砟轨道不平顺以及隧道无砟轨道不平顺对高架轨道结构振动响应产生的影响。研究结论:(1)在相同运营条件、相同养护条件下,不同轨道结构的不平顺状态对轮轨冲击作用力、钢轨振动加速度、轨道板振动加速度的影响不同,但对桥梁振动加速度的影响较小;(2)在客运专线轨道中长波不平顺激励下,钢轨振动频率主要分布在20～250 Hz范围内,轨道板、桥面板垂向振动频率分布在20～150 Hz范围内,轨面不平顺度的波长成分是影响轨道结构振动频率分布特性的一个主要因素;轮轨力、钢轨振动加速度、轨道板振动加速度受随机不平顺的短波长成分的影响显著;(3)除了轨道结构类型的影响,轨道不平顺功率谱大小与波长特性对轮轨力、钢轨振动加速度、轨道板振动加速度也产生了显著的影响,建议在进行轨道不平顺控制时将轨道不平顺谱纳入高速铁路客运专线轨道质量的评价指标当中;(4)本研究成果对加深认识我国高速铁路轨道不平顺对高架轨道结构振动特性的影响具有一定的理论意义和实用价值。     

基于LVQ 神经网络的轨道单元状态综合评判方法研究

为了有效利用多种检测数据评判轨道单元的状态,提出利用 LVQ (学习矢量量化)神经网络建立轨道单元特征参数与轨道单元分级的关联模型,通过对 TQI (轨道质量指数)、轨道几何、加速度、晃车仪、添乘仪、人体感觉的超限扣分加权得到轨道单元的量化评分指标,并利用层次分析法确定各特征参数的权系数。根据大量实测数据建立随机样本,利用聚类方法确定轨道单元状态的分级。以轨道单元的量化评分指标作为输入,以聚类得到的表征轨道单元分级的矢量量化数据作为输出,利用误差反向传播方法训练 LVQ 神经网络模型。利用新的评判方法对某线路的轨道单元状态进行评判,结果表明该方法可行、有效,为轨道单元状态综合评判提供了一条新途径。     

基于多时域特征量的轨道不平顺状态综合评估

准确评估轨道不平顺状态对保障列车安全运营具有重要意义。目前,针对线路状态评估的指标主要采用轨道质量指数(TQI),但在实际管理中发现,该方法可能会造成轨道的欠维修或过维修。为了弥补现有评估方法的不足,充分利用采集的大量轨检数据,提出15个时域特征量对TQI进行补充,并利用主成分分析法(PCA)对数据进行降维处理,大大提升了此方法的时效性。以某高速铁路实测数据为应用实例,给选定的特征量99%的置信概率,结合动力学仿真和时频分析方法,综合评估该线路的轨道状态。结果表明,同一里程位置处的不同指标分布情况存在明显差异,TQI满足规范要求的轨道区段其动力学指标仍存在超限情况。本文方法可以实现轨道区段的潜在病害识别,有利于工务部门完成对轨道状态更为科学严谨的监测与管理。     

钢轨波磨测量及评价标准的制定

钢轨波磨的产生机理复杂、治理困难,是引起列车运行时产生啸叫、轮轨在固有频率范围内产生接触共振的主要原因,带来轨道及车辆部件过快伤损,环境振动与噪声超标等问题。而针对钢轨波磨的准确测量及评价,是研究钢轨波磨问题的基础,也是制定合理的钢轨波磨维修养护策略的重要前提。通过对国际上有关钢轨波磨的测量及评价标准进行论述,对标准中的各种规定及指标进行比较分析,为制定适用于我国城市轨道交通的钢轨波磨及评价指标提供参考。