地铁杂散电流的危害及防护研究

地铁轨道回路泄漏的杂散电流会引起地铁设施、地铁附近的钢筋混凝土结构物以及埋地管线发生腐蚀，造成严重后果。所以有必要研究地铁杂散电流的分布状态，腐蚀原理以及防护措施，以便减小杂散电流的危害。     

地铁杂散电流腐蚀评估及建模分析的研究现状

随着我国地铁铺设里程的不断增加,钢筋混凝土、埋地管道等基础设施被广泛应用于地铁系统。地铁杂散电流泄漏会对基础设施造成严重破坏,混凝土钢筋和埋地金属的腐蚀问题值得城市运维部门的高度关注。分别从杂散电流作用下的金属腐蚀,杂散电流建模分析等方面,系统介绍了国内外对杂散电流金属腐蚀研究的现状和进展,并对杂散电流建模方案进行了比较与展望。     

排流网钢筋的优化设计

介绍地铁杂散电流的腐蚀原理和危害的同时,阐述地铁排流网系统的构造和作用等。以此构建新的杂散电流电阻分布模型,并在此新模型上,从排流网结构钢筋的纵向电阻分析,讨论如何优化杂散电流钢筋网,以达到杂散电流防护的目的。     

地铁列车引起的地面振动

为了研究地铁列车引起的地面振动,将轨道、隧道结构和列车荷载简化后建立三维有限元动力分析模型,列车按8节车辆编组,以80km／h的速度运行．计算了列车引起的地面振动,以分析隧道地基弹性模量和隧道埋深对地面振动响应的影响,结果表明：列车通过时,地面的竖向振动普遍比横向振动大;在靠近线路中心的区域,竖向振动随到线路距离的增加很快衰减;地面的横向振动有时比竖向的大,计算时不应忽略;地面振动强度和传播范围随地基弹性模量和埋深增加而减小。     

地铁列车引起的大地振动传播规律研究

建立列车一轨道连续弹性双层梁平面模型,模拟地铁列车运行时引起的轨道结构振动,采用快速傅里叶变换法并结合Matlab软件编制程序,求出作用在隧道基底的荷载值,在此基础上,建立“隧道一土层”三维有限元模型,计算并分析了不同列车速度、不同隧道埋深等工况组合下地铁列车引起的大地振动传播规律。     

基于有限元法的城市埋地腐蚀管道剩余强度分析

以大连地区某城市埋地管道实测腐蚀缺陷为依据,采用ANSYS有限元软件模拟均匀、点蚀和组合腐蚀缺陷对管道应力、应变的影响规律.研究结果表明:在均匀腐蚀条件下,腐蚀管道的等效应力与腐蚀深度呈二次曲线关系;当腐蚀缺陷深度低于管壁的30%时,随着长度的增加腐蚀管道的等效应力大致会趋于稳定;相同孔径的腐蚀缺陷条件下,点蚀剩余管壁越薄,管道的等效应力就越大;与单一腐蚀缺陷相比,组合腐蚀条件下管体所受的等效应力较大,管道更容易损坏;在一定的腐蚀缺陷条件下,随着腐蚀管道工作压力的增加管道的等效应力呈线性增长趋势.     

一种交叉线干扰情形下列车晚点恢复运行控制方法

铁路网络中,在相互交叉的运行线上,列车运行之间存在着相互影响.一条运行线上的列车若发生晚点,会与其他运行线上的列车发生冲突即同时要求进入同一个信号闭塞分区.待避的被干扰列车须在进入冲突区域前被迫减速甚至停车,从而形成列车运行时分损失.减速幅度即列车在冲突区域开放时刻的速度直接影响被干扰列车运行时分的损失程度.本文提出了...     

石家庄地铁某标段列车振动影响预测研究

采用Midas GTS软件建立三维轨道—隧道—土体结构的有限元模型,用移动荷载模拟地铁列车运行,研究了石家庄地铁1号线北宋站至谈固区间的列车振动传播规律,对其进行一定程度的振动预测,评价其对建筑物造成的影响。结果表明:(1)单双线运行对岩土及周围建筑物振动影响区别不大。(2)地铁振动传播主要以垂直方向为主,该方向上传播衰减较快,加速度变化程度最大。(3)列车无论单双线运行时,附近地面建筑物处产生的最大噪声均大于我国标准要求的65dB,建议采取一定措施减振降噪。     

移动列车荷载作用下地铁换乘节点中板内力分析

设计地铁换乘站直接承受车辆荷载的楼板构件时,将地铁列车荷载按等效原则转化为静荷载作用在换乘节点上进行分析的方法已不能准确反映此种构件的受力情况．基于ANSYS子模型技术,采用双层数值分析模型,建立换乘车站结构梁一板一柱组合总体模型进行空间有限元分析,截取换乘节点中板局部区域,建立换乘节点中板一列车荷载子模型,采用ANSYS参数化设计语言APDI。完成移动列车荷载加载,获取移动列车过站过程中换乘节点中板的最不利荷载的位置及大小．结果表明,换乘节点范围接口位置的支座弯矩较大,柱位置有明显的应力集中现象;子模型获取的中板剪力和轴力极值均大于总体模型,设计时应综合考虑总体模型和子模型,确定中板内力的极值;子模型获取的中板内力极值发生位置及时刻各不相同．说明移动地铁列车荷载对中板内力的影响较明显．不应忽略．     

区域轨道交通网络运能匹配方法研究

本文提出基于铁路列车到达时变性的区域轨道交通运能匹配优化方法,通过调整地铁首班车发车时间以及发车时间间隔的大小,通过最小化铁路换乘地铁和地铁内部换乘的总换乘等待时间为优化目标,提出区域轨道交通网络运能匹配优化方法。以成都市区域轨道交通网络为例,计算最优的首班车发车时刻和每条地铁线路的发车间隔,优化后路网的总换乘等待时间减少了17 002 577.37s,人均换乘等待时间减少了6.55%,铁路换乘地铁的乘客平均换乘等待时间减少了8.92%, 77.08%的乘客换乘时间缩短。     

基于ANSYSWokbench的车轮热容量分析

为了真实模拟地铁车辆在整个运营时踏面制动过程中温度场的分布情况,采用ANSYSWorkbench软件建立某地铁车辆的车轮热容量计算模型,采用热流密度法,分析地铁车辆在一个往返运行过程中车轮的热容量情况．结果表明,地铁在频繁启动制动过程中造成热量积聚,从而导致车轮温度升高,车辆运行至6457．7s时,车轮最高温度达到446．88℃;并给出最高温度时刻车轮的温度场分布,分析结果为车轮安全性设计以及进一步研究提供依据．     

隧道群上方土体开挖对隧道竖向变形影响分析

地铁上方土体大面积开挖时,因为卸荷作用,土体会发生隆起,同时土体下方的隧道也会伴随出现变形,变形过大将会影响列车的安全运行。如何控制开挖土体引起的隧道竖向变形是一个非常重要的问题。以杭州某河道开挖工程为研究对象,运用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,建立三维模型,分析隧道上方土体开挖顺序对隧道的竖向变形影响。分析结果表明:隧道群上方土体开挖应优先开挖埋深较浅隧道上方的土体,同时尽可能保证开挖区域的对称性,以减小隧道不均匀变形。本文的研究结果可为今后的类似工程提供借鉴。     

下沉式地铁车辆段咽喉区车致振动特性

采用触发采集方式现场实测了某下沉式地铁车辆段咽喉区钢轨、道床、地面、楼板及盖板的振动加速度, 采用插入损失、1/3倍频谱、Z振级曲线拟合等方法分析了现场实测数据, 进而分析了下沉式地铁车辆段咽喉区的振源特性与地铁振动沿盖板和不同层楼板的传播规律。分析结果表明: 在频域上, 钢轨比道床振动频带更宽, 没有明显的主频段, 其振动分布在800 Hz以内, 道床则有明显的主频段, 主要分布在80~200 Hz; 下沉式地铁车辆段地下1、2层钢轨至道床振动衰减幅度分别约为29.9、10.4 dB; 列车引起盖板的振动响应随测点与行车轨道中心线距离的增大呈线性衰减规律, 其线性衰减率约为0.2 dB·m-1; 由于边墙对振动的反射与折射, 振动传至盖板端部时出现局部放大现象; 列车无论在地铁车辆段端部还是在中间股道行车, 随着测点与行车轨道中心线距离的增大, 车辆段盖板振级在2.5、5.0 Hz低频处基本不变, 在10 Hz处衰减缓慢, 在25、40、80 Hz中高频处衰减明显; 列车在地下1、2层行车时诱发的振动的向上传播呈逐层衰减规律, 列车在地下1层行车引起的盖板振动比其在地下2层行车时大约16.1 dB; 下沉式地铁车辆段咽喉区轨道接头多、道岔多的特点导致该区域盖板车致振动响应突出, 需重点对该区域进行减振设计。      

静压桩对邻近埋地管道性能影响的数值分析

为了分析静压沉桩过程对邻近埋地管道性能的影响,基于位移贯入法模拟静压沉桩的二维有限元数值方法,建立了桩-土、管-土接触面并在桩顶施加位移荷载实现动态压桩过程,并综合分析了压桩过程中沉桩深度、桩径大小、管道中心与桩体中心的水平距离以及管道的埋深等因素对管道变形与力学性能的影响.研究结果表明:同等条件下,增加管-桩水平距离,管道水平位移、径向变形和管周应力相应减小,近桩侧管周土体的最大水平应力约为不设置管道时的1.5倍;随着沉桩深度增大,初始使管道产生明显水平位移的临界沉桩深度约为管道上方1 m处,随后管道水平位移呈现先增大后略微减小,并最终趋于稳定的趋势,且当沉桩深度为2倍埋深时管道水平位移最大;管道埋深越大,管道受沉桩挤土效应的影响越明显;当埋深为5倍管径时,沉桩桩径减少25%时管道最大水平位移减少27.8%,表明减小桩径可显著降低沉桩对周边管道性能的影响.      

基于mixed Lagrangian/Eulerian方法的轮轨滚动接触特性分析

为了缩短有限元方法显式计算轮轨滚动接触的时间,采用mixed Lagrangian/Eulerian方法建立了轮轨滚动接触有限元模型.应用该模型对轮轨接触区的单元进行细化,计算了列车在启动、运行和制动工况下轮轨的接触特性.计算结果表明:不同工况下,轮轨滚动接触区最大Mises应力、最大接触应力和接触斑面积等法向特性变化幅度均在2%以内,但接触区纵向截面中Mises应力分布及纵向剪切应力分布有较大变化;启动和制动工况下,最大Mises应力和最大纵向剪切应力位置均比自由滚动时更接近于轮轨表面;不同工况下,摩擦力大小和方向发生变化,在列车牵引和制动工况中,摩擦力达到极限时轮轨间出现完全滑动,摩擦力方向与滑动方向相反,且不同速度等级下的纵向摩擦力变化幅度也在2%以内.      

基于自发漏磁检测的钢绞线两点腐蚀试验研究

为研究存在两腐蚀点时钢绞线磁信号的变化规律以及腐蚀点之间的相互影响,设计了4组不同间距的试件,利用电化学腐蚀装置控制腐蚀程度,再通过三维磁信号扫描装置测试漏磁信号.研究表明:单个腐蚀区域的判断准则也适用于两个腐蚀区域;距离较近的两腐蚀区域的磁信号会在两点之间产生叠加,出现极值,且不同提离高度下磁信号曲线的汇交距离与腐蚀区域的间距呈正相关;试件在腐蚀区域会发生磁信号的突变,其变化范围具有一定宽度,该影响宽度与试件腐蚀度呈Boltzmann函数分布,可用该曲线影响宽度评价单个腐蚀区域的腐蚀程度,也可用于确定两个腐蚀区域在确定特定腐蚀度下不产生叠加的最小间距.     

地铁快慢车运行计划综合优化模型

为了综合优化地铁快慢车运行计划, 建立了综合求解列车开行方案、停站方案和时刻表的优化模型; 分析了地铁列车停站、区间运行、快慢车运行组织与客流出行等特点, 构建了快慢车运行计划的约束条件, 设计了综合协调优化列车运行时间和运输成本的目标函数, 建立了完整的地铁快慢车运行计划优化模型; 分析了模型特点及其复杂度, 设计了两阶段近似算法求解模型, 第1阶段根据乘客能够忍耐的最大候车时间推算出慢车的开行列数, 同时将其均匀分布在编制时段范围内, 并对初始时刻表进行合理调整, 第2阶段采用CPLEX求解器求解地铁快慢车运行计划; 针对上海地铁16号线, 对其早高峰7:00~9:00下行方向的快慢车运行计划进行编制试验。试验结果表明: 快慢车运行计划中共开行列车30列, 其中快车11列, 慢车19列, 完成9次越行, 87次跨站不停车, 快车全程最大节约时间为628 s, 约降低4.1%, 总旅行时间节约4 450 s; 根据客流需求在1:1~1:2之间灵活安排快慢车开行比例; 根据各车站上下车客流需求灵活安排快车停站方案, 快车之间停站方案不固定; 随着列车规模的增大, 模型求解时间大幅增长, 当规模达到一定程度时, 需设计更为高效的求解算法。      

基于ANSYS子模型的网格收敛 尺寸快速分析方法

为快速确定列车车体在门角、窗角等关键区域合理网格尺寸,获取合理应力场分布,结合ANSYS子模型分析技术与APDL二次开发语言技术,提出了一种自动化的网格收敛尺寸快速分析方法.该方法可对列车车体模型在门角、窗角等关键区域进行自动化子模型创建、网格重划分、求解与后处理结果提取.最终达到快速确定列车车体模型关键区域网格收敛性尺寸的目的.分析结果表明,在1#门角网格尺寸减小到10.6 mm时,车体门角的数值计算应力误差小于5%.该方法为列车车体有限元模型在应力集中区域的网格收敛性判别及网格尺寸确定提供了一个高效的途径.     

真空管道运输系统发展现状及展望

作为一种新型交通系统,真空管道运输系统将悬浮列车技术和低气压管道技术相结合,理论上能够最大限度地减小列车高速运行时的摩擦阻力和气动阻力.为了促进真空管道运输系统的发展,从基本原理角度,系统论述了真空管道运输系统的可行性及车辆、管道、驱动装置等子系统关键构成,指出了其快速、便捷、安全、环保和高效等优势;介绍了国内外真空管道运输系统的研究现状,包括美国ET3、美国Hyperloop、瑞士超高速地铁Swissmetro,以及西南交通大学真空管道高温超导磁悬浮车试验平台,比较分析了各单位在车辆、管道、驱动装置及造价等方面的技术特点和优势;展望了当前发展真空管道运输系统亟需解决的关键问题,并指出车轨作用、高速直线牵引、气动和散热、管道密封以及管道内通信、救援这几个方面是今后需要重点研究的领域.      

基于高阶Lamb波模态频谱差异系数的腐蚀检测

针对工业设备中大型薄壁结构件的腐蚀检测问题，提出一种基于频谱相干性分析的高阶Lamb波腐蚀损伤检测方法.首先，利用略高于截止频率的A1模态Lamb波对含腐蚀薄壁结构的不同位置进行激励，并采集各传播路径上的响应信号；随后，采用频散补偿技术消除信号中的频散效果，通过合适的窗函数对信号中的A1模态直达波包进行分离提取，建立其与激励信号的频谱差异系数(frequency spectrum difference coefficient, FSDC)，通过有限元仿真研究该指标对不同宽度、深度腐蚀损伤的敏感性；最后，在含腐蚀铝板上进行实验验证，结合各路径FSDC指标与概率成像算法，对检测区域的腐蚀损伤进行定位与成像.结果表明：FSDC值在健康状态下为0，而在不同宽度、深度的腐蚀影响下FSDC在0～1；相较于传统层析成像方法，所提出方法具有更好的检测灵敏度和抗干扰能力.