基于车载探地雷达的重载铁路道床脏污指数提取研究

车载探地雷达信号响应谱的振幅和包络特征可以间接关联有砟轨道道床脏污状态,路基、桥梁、隧道等3种线路环境下检测信号存在差异,由雷达信号提取道床脏污指数时需要求同存异。针对现有道床脏污率提取算法仅用于路基雷达数据的不足,需根据全线不同线路雷达信号特征改进道床脏污指数计算方法。通过设置合理的铁路路基模型,数值模拟路基、桥梁、隧道3种线路环境上不同脏污程度时的雷达信号响应,并在相应线路下进行现场雷达测试和挖验试验。结果表明：路基、桥梁、隧道3种线路环境下,以功率谱曲线振幅最大值或包络面积构成的道床脏污指数与道床脏污率均呈正相关,且计算桥梁线路下雷达信号功率谱响应时需截断时间窗口中的梁体反射信号,隧道线路下无需截断仰拱反射信号,可类似于路基线路进行计算,该结果为利用探地雷达对全线道床脏污水平评估和预测奠定了重要基础。     

高速铁路有砟道床质量评价指标优化方法研究

有砟轨道是我国高速铁路所采用的最主要的轨道结构形式之一,有砟道床的质量状态评价是新建线路及铁路工务部门在日常养护维修工作中关注的重点。通过现场试验,对现行规范中道床纵向阻力、横向阻力及枕下支承刚度3项道床质量状态评价指标的相关性进行研究,通过一次线性回归对实测结果进行分析。并基于Pearson相关性数学模型,提出各项评价指标相关性的量化分析方法。最后基于分析结果,对有砟道床质量状态关键评价指标中道床阻力的测试设备及测试方法进行优化。研究结果表明:道床纵、横向阻力之间呈现了较强的正相关关系,而道床阻力与支承刚度间的相关性并不明显。因此,建议相关规范在确定高速铁路有砟道床质量评价标准时,考虑采用道床横向阻力一项指标代替道床纵、横向阻力两项指标,以优化有砟道床评价体系。     

铁路碎石道床雷达检测技术研究与应用进展

为促进有砟轨道道床修理由周期修向状态修转变，亟需发展碎石道床状态快速无损检测技术。从碎石道床电磁特征、状态识别方法及检测技术应用状况进行分析总结，选择高频地质雷达方法进行了试验验证，探讨道床雷达检测技术研究现状和发展趋势。结果表明，构建雷达信号时频特性表征指标，采用不同脏污程度样本进行标定可实现道床状态量化评价；雷达信号频域面积、信号扫描面积、信号时间轴交叉点数等3个表征指标敏感性强；收集多场景雷达数据并开展标定试验是建立道床状态量化评价标准的重要手段；开发车载式测试系统、建立状态评价指标体系是我国科学化制定道床修理策略的必经之路。     

运用探地雷达技术辅助指导道床清筛的探索

目前国内铁路道床清筛主要采用周期修模式,即依据线路通过总质量制定清筛计划。朔黄铁路公司自2014年起运用探地雷达技术检测道床脏污指数,并以此为基础探索道床清筛状态修的新思路。本文对大机清筛后道床脏污指数进行了统计分析,通过现场道床挖验和标定线验证,确定了适合朔黄铁路运煤专线的道床脏污分级标准,得出了道床脏污指数与实际道床脏污率的对应关系,为实现道床清筛状态修提供了辅助决策手段。     

基于高频雷达的铁路碎石道床状态表征指标研究

为量化评估铁路碎石道床状态,采用高频雷达测试系统分别采集有砟轨道线路洁净道床和脏污道床数据并分析其雷达信号时频特性,基于雷达原始信号设计频谱域积分面积、扫描区域面积、时间轴交叉数、时域拐点数和希尔伯特变换后幅值包络5个道床状态表征指标,并进行指标有效性及敏感性分析。结果表明：高频雷达测试碎石道床枕底探测厚度达55 cm,满足道床检测需求;相对洁净道床,脏污道床 5个指标均存在变大现象,5 个指标均可有效表征道床状态;希尔伯特变换后幅值包络计算效率为 140 s·km^-1,其他指标计算效率为5 s·km^-1;在路基段及隧道段希尔伯特变换后幅值包络最为敏感,其次是扫描区域面积;在桥梁段时间轴交叉数最为敏感,其次是扫描区域面积;扫描区域面积能够适应路基、桥梁、隧道等不同的线下结构类型,综合敏感性较高。     

高铁桥上有砟轨道梁端周期不平顺演变规律及道床支承状态检测方法

针对高速铁路简支梁桥上有砟轨道梁端周期不平顺的形成机理及演变规律开展研究，重点分析环境温度对轨道周期不平顺的影响规律，并提出一种能快速检测有砟轨道枕下道床支承状态的方法 （BDS法）。结果表明：环境温度荷载引起的梁端道砟滑移流变会导致梁端道床支承刚度不足，引起轨枕局部空吊，导致梁端轨道高低周期不平顺，且环境温度变化量越大，梁端轨道高低不平顺变化量越大；32 m简支梁有砟轨道梁端周期不平顺会引起脱轨系数最大值增加25.4%，平均值增大11.9%，轮重减载率最大值增大178.68%，平均值增大130.27%。BDS法可实现枕下道床支承状态的快速无损检测，可与小型捣固机配合对高铁有砟轨道梁端周期不平顺进行整治。     

基于渗透性能的道床脏污评估标准研究

在分析有砟轨道道床理论最大质量脏污率范围的基础上,利用自主研制的直径50cm渗透仪器,采用达西渗流试验,进行道床脏污率对道床渗透性能的影响研究,并提出基于渗透性能的道床脏污评估标准。结果表明:有砟轨道道床质量脏污率范围为18.9%~28.3%;道床的脏污程度按照渗透性能分成4个等级,小于或等于10%为轻度脏污,10%~17%为中度脏污,17%~25%为重度脏污,25%以上为严重脏污;当道床的质量脏污率小于或等于10%时,不需要清筛;当道床的质量脏污率在10%~17%范围内时,可以考虑进行清筛;当道床的质量脏污率在17%~25%范围内变化时,需要进行清筛;当道床的质量脏污率大于25%时,需要立即进行清筛。     

高速铁路无砟道床伤损判定关键指标优化北大核心

结合TG/GW 115—2012《高速铁路无砟轨道线路维修规则(试行)》和工程实践经验,对无砟道床伤损等级判定指标进行了优化。建议《高速铁路线路维修规则》(报批稿)中高速铁路无砟道床伤损分类沿用现行维修规则中的分类方法,并增加CRTSⅢ型板式无砟道床伤损形式。无砟道床伤损等级划分由三级调整为两级,对Ⅰ级伤损应做好观测、记录、分析,对Ⅱ级伤损列入维修计划并适时修补;将CRTSⅠ型板式无砟道床砂浆层离缝判定指标中的对角线长度替换为离缝长度,并给出了其等级判定标准;将CRTSⅡ型板式无砟道床砂浆层伤损等级判定指标中的“离缝深度、离缝对角线长度”修改为“离缝面积比”,并给出了其等级判定标准;将无砟道床伸缩缝嵌缝材料的离缝、开裂、缺损统一判定为失效。     

Ⅲ型混凝土轨枕有砟道床纵横向阻力设计参数试验研究

研究目的:在此之前,国内曾经对铺设Ⅱ型枕的有砟道床阻力进行过测试,并提出过道床阻力参数。但随着我国高速铁路的大规模建设和既有线的不断提速,有砟轨道普遍使用Ⅲ型混凝土轨枕,同时道床断面尺寸、道砟材质及颗粒级配不断强化提高,确定Ⅲ型混凝土轨枕有砟道床线路阻力是进行有砟轨道无缝线路设计的一项重要基础工作。研究结论:本文选取武汉至襄樊区间增建第二线云梦段作为测试工点,通过现场原位测试和对测试数据进行数理统计分析,拟合确定了Ⅲ型混凝土轨枕有砟道床纵向、横向阻力曲线,同时计算了Ⅲ型混凝土轨枕有砟道床的等效横向阻力,其结果可为铁路无缝线路设计阻力的取值提供参考。     

山西中南部铁路通道重载线路道床施工技术

山西中南部铁路通道是我国第一条30 t轴重重载铁路,有砟轨道占全线长77%,道床施工质量控制对于重载线路的运营安全和经济性尤为重要。文章结合山西中南部铁路道床施工,对重载线路道床施工工序、关键工序质量控制标准、施工组织和机具配备以及道床施工质量和安全控制措施进行了介绍。施工效果良好,能满足重载线路有砟轨道状态要求。     

既有铁路道床脏污状态红外测量技术的研究

根据目前我国铁路道床脏污状态检测方法较落后的情况,提出了一种检测道床脏污状态的新方法。介绍了红外测温的技术原理,并对道床传热特性的理论模型进行了详细阐述。通过室内及现场试验及对试验结果进行的分析,得出红外测温技术是检测道床脏污状态的一种经济、快速方法。     

新建高速铁路有砟轨道线路平顺性控制技术

基于高速铁路有砟轨道设备的记忆性及维修天窗资源的有限性,在施工建设阶段开展高速铁路有砟轨道平顺性控制,提高线路开通运营品质具有重要的意义。通过对比分析两条有砟轨道开通后平顺性自然衰减规律,发现有砟道床稳定性是线路开通后维持轨道平顺性的核心要素,而捣固作业后的稳定作业是提高道床密实度和稳定性的主要手段。为此以杭黄铁路有砟轨道建设为载体,提出"先轨距调整、后大机整道、再扣件调整"的精调流程,"少捣多稳、低速重稳"的大机作业模式。实践证明,采用上述做法,杭黄铁路拉通试验中正线轨道几何尺寸均值指标TQI为2.5 mm,峰值指标偏差扣分为0,成效显著。     

有砟轨道道床断面检测系统的研制

为满足铁路现场有砟轨道道床高效养护维修的需要,研制了一套基于激光扫描技术的有砟轨道道床断面检测系统。该系统配备高精度激光扫描传感器,在车辆高速运行的状态下实时获取有砟轨道道床区域的高精度点云信息,并通过多坐标系变换进行空间映射从而建立基于轨道坐标系的道床三维模型,最后基于凸集理论和空间分析算法模型实现了有砟轨道道床断面缺陷和盈/欠砟量的快速自动检测。铁路线路试验表明该系统能够快速高效地检测有砟轨道道床状态,为铁路有砟轨道道床养护维修提供准确、可靠的数据。     

铁路道砟垫标准及技术发展方向研究

有砟轨道结构约占我国铁路运营里程的75%，铺设于桥、隧等刚性基础条件下的有砟轨道存在道床振动大、劣化速率快等一系列问题。对于梁端、过渡段等特殊区段，通常还存在因有砟道床厚度不足而导致的轨下刚度大、弹性差等现象。国外对此通常采用铺设道砟垫的方式以达到增强道床弹性，减少道床劣化等目的。对比分析国内外道砟垫的相关技术标准，指出各国试验方法的差异；对道砟垫减振降噪、延缓道床劣化技术的研究进展进行分析；在此基础上提出道砟垫试验方法、减振机理、延缓劣化作用、材料创新等方面的技术研究发展方向。     

探地雷达在评价道床清筛质量中的应用

朔黄铁路重载综合检测车在国内首次集成了路基道床检测系统。该系统由朔黄铁路公司与英国Zetica公司联合研发,采用美国GSSI公司SIR-30型4通道探地雷达及英国Zarp雷达处理软件,可对道床脏污指数、厚度等指标进行检测,并得出定量化评价指标。朔黄铁路公司探索性地利用该系统对道床清筛质量进行评价,并对清筛后道床脏污发展情况进行跟踪分析,通过对比清筛前后道床状态数据,验证了检测数据的可靠性及道床脏污数学模型的可信度。     

铁路碎石道床动刚度与阻尼的试验研究

道床动刚度和阻尼是轨道结构动力仿真计算的重要参数。本文介绍了采用落轴试验方法测试道床的动刚度和阻尼值，利用落轴模型法和参数辨识法进行了计算道床的动刚度和阻尼。并用LabVIEW软件对测试数据进行采集计算，得到了不同道床材质，厚度，密实度以及脏污情况下的道床动刚度和阻尼值。通过试验认为利用落轴试验测试道床动刚度和阻尼值的方法是可行的，结果是可靠的。     

Ⅲ型混凝土轨枕道床纵、横向阻力试验分析

目前,我国新建、改建铁路有砟轨道普遍铺设Ⅲ型混凝土轨枕,但对于Ⅲ型轨枕道床纵、横向阻力尚未完全明确。确定Ⅲ型轨枕道床纵、横向阻力对于无缝线路设计、施工及养护均具有重要的现实意义,同时,为轨道设计、施工规范和验收标准的制定提供科学依据。通过试验分析,采用现场原位测试和数理统计分析方法,确定合理的道床纵、横向阻力值。     

新建铁路道床质量状态参数试验分析

对新线一次铺设跨区间无缝线路的3个施工阶段,即单元轨节锁定前、跨区间无缝线路锁定前、开通(验收)前,进行道床质量状态参数测试。测试结果表明,采用合理的施工工艺和方法,按基本作业流程进行施工,道床质量状态参数能达到规定要求。由于在一次铺设跨区间无缝线路的不同阶段,对道床质量状态的要求各不相同,建议在不同施工阶段,选取不同的道床质量状态参数进行评估。在单元轨节锁定前,为保证无缝线路单元轨节的稳定性,建议采用道床横向阻力作为主要指标来评估道床质量状态;在线路经全面整道达到验收时,由于轨道的整细工作会使部分道床质量状态参数略有下降,这一阶段宜采用横向阻力、枕下刚度等指标对道床质量状态进行较为全面的评估。     

朔黄重载铁路线路设备合理修理周期研究北大核心

基于朔黄铁路线路设备维修现状,通过理论分析、室内试验和现场测试探讨适用于该铁路线路设备的修理周期。结果表明:直线区段钢轨大修周期为1 390~1 650 Mt通过总质量;半径400~1 500 m曲线区段钢轨换轨周期为300~800 Mt通过总质量;建议在通过总质量达到60 Mt前进行预防性钢轨打磨,通过总质量超过150 Mt时进行修理性钢轨打磨;直线区段扣件更换周期与钢轨大修周期相同;道床每年捣固2~3遍,25、30 t轴重条件下通过总质量分别达到1 300~1 500 Mt、1 200~1 300 Mt时进行道床清筛。     

石武客专CRTSI型板式无砟道床施工技术

CRTSI型板式无砟轨道是我国近年来高速铁路建设采用的主要结构形式,具有线路稳定、刚度均匀、轨道平顺、耐久性高、维修工作量小等优点,技术含量高,施工工艺复杂,是高铁施工核心技术之一。主要介绍CRTSI型板式无砟道床施工的施工方案和关键工艺方法。