利用缓和曲线的曲率确定其方程式的通用方法

介绍了利用缓和曲线的曲率确定其方程式的一种通用方法。该方法确定缓和曲线方程式的步骤是:首先根据缓和曲线直缓点和缓圆点曲率的边界条件,列出缓和曲线曲率k的微分方程;其次求出缓和曲线曲率k微分方程的通解,并利用其边界条件确定通解中的待定常数,然后得到缓和曲线曲率k与圆曲线曲率1/R的关系式;再通过二次积分,并利用缓和曲线几何形位中的偏角需要满足的要求y′(0)=0和坐标需要满足的要求y(0)=0,得到缓和曲线的直角坐标系方程式。本文用满足不同几何形位要求的缓和曲线作为例子,详细说明了新方法的应用,得到了与参考文献中相同的缓和曲线方程,证明了该方法不仅正确,而且简单,是适合于推导缓和曲线方程式的通用方法。     

数字轨道地图平面线形特征提取方法研究

数字轨道地图是卫星定位技术应用到铁路运输行业的基础,根据铁路线路设计时三种平面线形——直线、缓和曲线和圆曲线的不同特征,采用基于方位角的曲率方法进行平面线形的初步识别,再以横向误差为约束条件迭代确定满足要求的线形分段,进而采用整体最小二乘的方法对三种线形进行拟合,实现数字轨道地图的平面线形特征提取。青藏线实测数据结果表明,该算法是可行且有效的,不仅能识别拟合线路的平面线形,用少数关键点和相关参数就能表达出整体的几何特征;而且拟合后线路的横向误差和纵向累积误差都较小,满足高精度应用的要求。     

新建铁路平面横向误差计算及线位拟合研究

采用由直线单元、圆曲线单元、缓和曲线单元组成的有序链表来描述新建铁路的设计线位,在此基础上研究新建铁路构筑物中心平面横向误差的计算方法,研究基于最小二乘法拟合直线单元和圆曲线单元再解算出缓和曲线单元的新建铁路线位拟合方法.     

基于点线一致的既有铁路线路平面整体迭代自动重构方法

既有铁路平面线形重构是铁路养护维修与增改建设计的基础,优化的重构线形可以显著减少工程数量和对行车的干扰。现有研究主要采用逐交点优化重构形成整体线形的方法,由于共用夹直线边,后交点重构时势必会破坏已优化重构的前交点或者受限于前交点导致本交点并非最优。对此,提出一种全线整体迭代重构平面线形方法。首先基于既有线测点方位角变化率图,采用阈值动态调整法自动识别交点数量和各测点的初始线元归属(直线、圆曲线和缓和曲线);然后依据测点线元归属分组拟合成对应类型的线元,再依据拟合出的线元范围重新调整测点线元归属;反复迭代上述线元分组拟合-测点归属调整过程,直到所有测点均无需调整,即达到点线一致。在每次拟合过程中应用增广拉格朗日乘子法与Mesh Adaptive Direct Search算法优化交点坐标、曲线半径和缓长,同时处理多种约束。该方法将现有的逐交点重构平面线形拓展到全线整体迭代重构,在前后曲线均达到优化条件下确定公共夹直线边,准确识别全线测点线元归属,最终自动重构出满足各类约束的全线整体优化平面线形。基于该方法开发的既有线增改建选线设计系统已在6 000余公里的既有线重构中应用,仿真案例和实际...     

铁路实际线形测量与计算方法的研究

提出了一种铁路轨道实际线形控制测量及其离散点坐标测量的思路和方法,该方法具有较强的操作性,测量精度能够满足轨道线形测量和分析的要求;之后利用轨道离散点坐标,分别提出了轨道直线、圆曲线以及缓和曲线线形拟合计算的数学模型。理论分析和实验计算结果表明,这些数学模型能够拟合出铁路常见曲线的线形,可用于既有铁路实际线形测量和新建铁路竣工线形测量的线形拟合计算,能够在铁路轨道实际线形测量中推广应用。     

一种基于线元模型的线间距计算方法

本文阐述了一种基于线元模型的线间距计算方法，其基本原理是将第Ⅰ，Ⅱ线看作是由直线，圆曲线，缓和曲线这三种基本线形单元组合而成，在给定Ｉ线上某点后，可找到该点法线与Ⅱ线上某线元的交点，即求得了两线之线间距，因而不论Ⅰ，Ⅱ线由这一种基本线元如何组合，均可利用根据该方法编制的计算机程序很方便地计算出两线间的线间距。     

线形拟合在无砟轨道维护中的应用与探讨

根据铁路曲线曲率图为一梯形的特性和回归直线移动定理,实现了对某无砟轨道线路实测数据所在线形的自动识别。在此基础上,利用最小二乘法建立了直线线形和圆曲线线形拟合的计算模型,对该实测数据进行了重新拟合。结果表明,拟合后的轨面高程与实测的轨面高程较为接近。     

高速铁路平面曲线的设计

本文通过对高缓和曲线线形及线间距加宽的分析，提出了高速铁路平面曲线设计方法，即右线缓和曲线长度及曲线半径的取值。     

车轮踏面形状对动力学参数的影响分析及优化设计

文章利用多体动力学软件SIMPACK,分析对比了LMA、LMB、LMC、LMD四种踏面分别与60 kg/m轨面匹配的动力学性能,并在此基础上设计研发了一种新型踏面LMX,并对其动力学性能进行了分析.结果表明,LMX型踏面具有良好的性能,其在保证直线性能的同时,曲线性能也大幅提升.     

地图辅助定位方法在列车定位中的应用

地图辅助定位是使用道路地图矢量辅助其它手段进行车辆定位的一种方法。本文依据线路平纵断面特征对线路进行单调分段后,建立线路平面和纵断面数字地图数据库,然后以铁路线路平面特征辅助GPS进行列车连续定位,分别推导出直线、缓和曲线以及圆曲线区段的列车位置估算公式。在直线区段将GPS位置信息投影到实际线路上进行列车定位;在缓和曲线上,根据实测当前点曲率以及缓和曲线曲率和全长计算列车的位置;在圆曲线上,提出利用同向切线法实现列车连续定位的方法。文中还探讨了应用纵断面变坡点作为虚拟查询应答器实现单点定位的方法。最后给出列车连续定位的现场实验结果和利用变坡点实现单点定位的仿真结果,验证了方法的有效性。     

直线电机轨道交通及车线耦合模型研究与验证

研究目的：为在我国开展直线电机轨道交通的研究,因为直线电机轨道交通可改善曲线通过性能和环保状况、提高稳定性,降低土建工程造价,非常适合大中城市中等运量交通发展的需要。 研究方法：结合直线电机轨道交通的车辆、转向架等结构特色,建立车线耦合动力学模型,并进行大量关于线路设计参数的仿真计算.通过与软件ADAMS/Rail的计算结果进行比较,验证了模型的正确性。此外,通过传统的质点方法和行驶动力学,以缓和曲线长度为例对线路设计参数进行了计算。 研究结果：通过对广州市轨道交通四号线工程线路设计参数进行的仿真计算,得出了相应的线路设计参数建议值。 研究结论：采用新型的直线电机轨道交通方式,在一定的运行速度范围内,可以更好地通过小曲线半径和较大坡度的线路,从而降低土地拆迁及工程量,进而降低地铁造价。     

基于动力学分析的160km/h级市域快线最小缓和曲线长度研究

缓和曲线长度是线路主要技术标准之一,是影响列车安全平稳运行的重要因素。为探明160 km/h级市域快线中,缓和曲线参数对行车安全平稳性的影响规律,在车-线动力学的基础上,采用SIMPACK软件建立理想轨道模型及CRH6车辆模型。通过动力学分析方法,证明横向舒适度是确定城轨线路超高时变率、欠超高时变率的控制因素;建立车-线动力学性能与缓和曲线参数间的关系模型;基于所建立的关系模型,确定超高时变率和欠超高时变率允许值,从而给出满足安全性和舒适度标准的最小缓和曲线长度建议值。     

缓和曲线过渡区段的地铁限界加宽

以城市轨道交通线路中的三次抛物线方程线形作为研究对象,利用几何分析方法,针对线路缓和曲线段的过渡区段,提出一种基于线路中心线的精确加宽量计算方法;结合缓和曲线段区间,形成系统的缓和曲线段加宽方法;通过控制变量法,同已有的线性插值加宽方法进行对比,说明该计算方法在一定参数范围内的线路条件下,相比于既有方法可以有效地减少隧道土方的开挖量,提高工程效率以及降低工程成本和施工周期。     

高速磁浮列车线路匹配动力学性能分析

线路匹配性能是指高速轨道车辆与不同线型缓和曲线之间相互动力作用所决定的匹配性能。为了研究高速磁浮车辆的线路匹配性能，进行了1列3车车组曲线通过性能仿真分析。与轮轨导向不同，高速磁浮导向是在主动导向控制下电磁导向力使整个走行部准确地沿轨道中心线无接触悬浮运行。为了消除传统曲线计算公式存在的误差以满足磁浮线路的高精度和连续光滑要求，利用基于样条函数技术的新方法设计了如下两种线形缓和曲线：正弦形和圆整基本线形。1列3车车组的曲线通过性能仿真对比表明：根据高速磁浮导向原理，当有超高限速曲线通过时，正弦形缓和曲线具有优越的线路匹配性能；而圆整基本线形（仍属于三次抛物线）则不具备良好的线路匹配性能；当无超高曲线通过时两者匹配性能相当。     

地铁曲线预留工程线路顺接设计方法

针对地铁曲线预留工程,在其外部条件发生变化时,为了减少曲线预留工程改造或废弃,需要研究远期顺接线路设计方法来妥善解决顺接问题。围绕在保证预留工程曲线线形不变情况下,变化顺接线路走向,通过分析曲线参数与要素并对各种曲线进行分类探讨,得出调整曲线半径和缓和曲线等要素进行线路顺接设计的方法。采用该方法解决圆曲线、缓和曲线、竖曲线、竖缓重叠的完好顺接并推导出各种方法的适用范围。工程设计中,在不影响线站位合理布设情况下,尽量用好线形条件开展设计,实现线路顺接,减少曲线预留工程的废弃或改造。     

2种铁路缓和曲线线型力学性能对比分析

基于行驶动力学理论,推导出考虑列车加减速行驶的车体侧向加速度时变率计算公式.针对三次抛物线型和半波正弦型2种线型的铁路缓和曲线,通过理论计算并与仿真计算结果进行对比,分析5种不同工况下缓和曲线上车体侧向加速度时变率的变化情况.结果表明:给出的考虑列车加减速行驶的曲线上车体侧向加速度时变率计算公式可用于不同缓和曲线线型的比选;在三次抛物线型缓和曲线上的4个连接点处,车体侧向加速度时变率有突变值,而半波正弦型的缓和曲线没有突变值,因此半波正弦型缓和曲线对提高旅客乘坐舒适度比三次抛物线型缓和曲线更具有优势.     

基于曲线特性的既有铁路整正研究

为了解决列车长期运营、维护调整所产生的轨道实际位置偏离原有设计线等问题,根据实测数据对既有线路进行分析,拟合生成与实际位置偏差小、符合轨道曲线几何特性的模拟设计数据,以实现既有线路整正。研究思路：基于实测数据和铁路曲线基本特性,先采用最小二乘法拟合计算直线参数、曲线段的圆曲线半径,再根据曲率计算获取缓和曲线参数,并最终生成符合轨道几何特性的模拟设计线形。为适应工程要求,设计了轨道平顺性分段调整的方案,并在某普速铁路平顺性调整工程中进行应用,最终调整后,TQI合格率达到100%,符合线路养护维修作业验收要求。     

客运专线道岔平面设计参数的动力学研究

应用车辆—轨道空间耦合动力学模型对客运专线道岔的各种平面设计方案进行了动力学分析,同时研究了道岔渡线不同夹直线长度对行车舒适性的影响。针对侧向速度160 km/h和220 km/h客运专线道岔的各种平面参数设计方案,提出了动力响应较小的优化方案。此外,计算结果表明对于由单圆曲线组成的道岔渡线,必须设置夹直线,且长度应大于车辆的长度,而对于圆缓线型或缓圆缓线型道岔渡线,夹直线的长度对车辆横向动力学性能没有显著的影响,缓和曲线之间可插入任意长度的夹直线。     

缓和曲线对200km/h速度等级机车抗脱轨稳定性能的影响

文章利用多体动力学软件建立了200 km/h速度等级机车动力学模型,通过计算机车抗脱轨稳定性能评价指标,分析了不同缓和曲线长度对抗脱轨稳定性能的影响,并建议通过合理设置缓和曲线长度以有效改善机车抗脱轨稳定性能,以达到提高机车曲线通过速度。     

地铁隧道偏移分析

结合上海轨道交通九号线二期工程商城路站一世纪大道站区间下行线盾构偏移计算问题，提出解决曲线地段地铁隧道偏移的计算方法。通过分析推导出解决问题的方程。对由于圆曲线偏移而引起的缓和曲线调整，可用“圆心不变”作为控制条件寻求合适的缓和曲线进行解决，为类似工程问题提供一种有效的解决途径。