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。     

基于支持向量机的轨道不平顺预测研究

利用支持向量机的预测方法建立轨道质量指数预测模型,采用京九线下行100个轨道单元区段的实际轨检车检测数据对模型进行验证,并将预测结果与递推合成BP网络方法进行对比。研究结果表明:该方法建立的模型所得TQI预测值的平均相对误差为0.85%,预测精度与递推合成BP网络方法相比有所提高,说明将支持向量机技术引入到轨道不平顺预测中能够取得良好的预测效果,可以有效地反映轨道质量指数的发展趋势,对轨道不平顺预测研究具有一定的参考价值。     

基于非等时距加权灰色模型与神经网络的轨道不平顺预测

对轨道不平顺的发展趋势进行有效预测,可以提高铁路线路养护的维修效率,保障行车安全。根据轨道不平顺的发展特性,提出一种基于非等时距加权灰色理论和神经网络法的组合预测方法。该方法通过构建非等时距加权灰色预测模型,将原始TQI序列的平均值作为累加序列初值,将连续累积函数的积分面积作为背景值,对累加序列进行加权处理,较好地反映了时间序列对轨道不平顺预测结果的贡献。在此基础上,引入BP神经网络模型对TQI预测的残差序列进行修正,较好地克服了单一模型预测精度偏低的不足。分别对沪昆线上行两段线路的轨道不平顺进行预测,结果表明该预测方法相对误差平均值分别为2.76%和2.08%,预测结果的后验差比值分别为0.121和0.151,精度等级达到1级。     

基于改进非等间距灰色模型和PSVM的轨道质量指数预测

有效预测轨道不平顺的发展趋势对铁路的养护和管理具有重要意义。根据轨道不平顺发展的趋势性和随机性,本文提出一种将非等间距灰色模型与粒子群优化支持向量机结合的预测方法。利用改进的非等间距灰色GM(1,1)模型预测轨道质量指数(TQI)序列在未来一段时间内的变化,再利用粒子群优化的支持向量机(PSVM)模型对灰色预测值进行纠正,得到较准确的TQI序列,构建出轨道不平顺变化趋势预测模型。分别对沪昆线上行两段线路的轨道不平顺进行预测,结果表明该组合模型的预测精度较高,相对误差分别低至1.03%和2.74%。     

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。     

铁路轨道不平顺预测模型研究与应用

在保障列车行车安全的前提下提高维修效率和减少经济开支具有重要意义。为此,利用综合轨道检测车检测的历史轨道不平顺动态检测数据TQI值进行科学合理的分析,建立一种基于数据选择向量的非等时距灰色模型和神经网络理论相结合的预测方法,对实际线路轨道不平顺值进行预测,相对误差分别为2.63%、2.516%和2.025%。将预测模型应用在年度轨道状态最优综合维修计划的编排中,以养护维修时间和维修地点为决策变量,以年度轨道不平顺平均值最小为目标函数,在考虑了一系列约束函数的情况下,建立了利用遗传算法求解最优解的辅助决策模型。实验结果表明,该方法提高了预测精度,具有较好的实用性,能够快速地编排出线路的年度养护计划。     

基于遗传算法的轨道综合养护决策系统的研究

针对既有铁路有砟轨道几何不平顺养护工作量和养护时间之间的矛盾,采用有砟轨道几何不平顺理论,结合大型养路机械的性能及实际作业特点,根据轨道检查车的几何不平顺检测数据,分析大型养路机械在进行轨道几何不平顺年度综合养护时的配置方法,建立相应的决策系统。主要研究内容和     

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。     

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。     

建立整数型轨道状态最优综合维修计划模型

为实现高效的轨道不平顺养护维修,建立最优养护维修计划模型和采用大型养路机械进行作业是十分重要的。本文以养护维修时间为决策变量,以年度轨道不平顺平均值最小为目标函数,在考虑了一系列约束函数的情况下,建立了整数型轨道状态最优综合维修计划模型。该模型能有效利用现场的养护资源,从安全和舒适的角度出发来制定养护计划,该模型的建立从理论上解决了轨道不平顺状态计算机辅助决策系统的关键问题。     

重载铁路轨道不平顺谱的分析和表征

轨道不平顺的数学表达对线路状态评估和轮轨动力学分析具有重要意义。计算和分析大秦和朔黄重载铁路2～70 m波长范围内的轨道不平顺谱特征，提出重载铁路轨道不平顺的数学描述，可用于轨道不平顺序列模拟和线路状态评估。数据来源为这两条铁路的高低、轨向、水平和轨距轨道不平顺实测数据。使用小波分析和Welch修正周期图法计算轨道不平顺谱，并与国内外标准轨道谱进行对比；使用多项式拟合算法拟合轨道不平顺谱包络，并使用国内外标准谱拟合公式进行拟合实验对比。最后，给出了发生在钢轨焊缝位置的周期不平顺表达式，并结合轨道拟合谱的逆傅里叶变换方法，对轨道不平顺空间序列进行数值模拟。研究表明：大秦和朔黄轨道不平顺谱的频率和幅度特征基本一致，因此可以使用统一的拟合公式进行拟合；提出的8阶多项式拟合公式能精确地拟合轨道不平顺谱的形状；随机不平顺和周期不平顺的共同表达使轨道不平顺拟合谱的形状和轨道不平顺的数值模拟更为合理和准确。     

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。     

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。     

基于灰色成分数据模型的轨道不平顺指标结构预测

针对轨道不平顺指标结构变化规律,提出一种基于灰色成分数据模型的轨道不平顺指标结构预测模型,结合轨道不平顺指标结构特征,对轨道不平顺指标结构进行预测。通过采用兰新线上行K741+200~K741+400和K741+400~K741+600 2单元区段共6年的历史轨检车超限数据对预测模型的有效性进行验证,结果表明所建模型可以较好地应用于预测轨道不平顺指标结构。     

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.     

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。     

重载铁路隧道内无砟轨道结构选型分析

国内外工程实践经验表明,无砟轨道结构具有稳定性好、平顺性高、轨道状态保持能力强、维修工作量少等优点,不仅是高速铁路发展的主要结构形式,也是重载铁路长大隧道内较为适宜的轨道结构.结合目前国内新建重载煤运通道建设工程,在总结国外重载铁路及国内客货混运铁路无砟轨道结构研究的基础上,研究了重载铁路隧道内无砟轨道的选型原则,并对国内外典型无砟轨道结构特点进行分析,初步提出了重载铁路隧道内无砟轨道结构方案,为我国重载铁路隧道内无砟轨道结构的研究和发展提供借鉴.     

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