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。     

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。     

提高我国线路道床清筛作业的慢行速度

分析我国线路道床清筛作业传统施工方法的条件，对照先进国家道床修理的施工方法和施工条件，提出采用合理的机械配置，作业参数和作业方法，提高我国线路道床清筛作业的慢行速度。     

铁路道床状态评估及大修决策关键技术

为了更好地进行有砟轨道大修决策,本文对国内外有砟道床的大修时机判定方法、道床状态的检测方法及合理评价指标进行分析,考虑轨道质量指数的劣化速率、道床脏污程度、线路通过总质量及轨道刚度均匀性四项因素,提出了道床状态综合评价指标——道床健康指数。结果表明：线路累计通过总质量及道床脏污率是目前道床大修时机的主要判定依据;基于探地雷达的有砟道床脏污连续检测及评估技术可为道床大修时机的判定提供重要依据,但需进一步考虑道床脏污成分的影响;轨道刚度是影响维修工作量的主要因素,可通过加载车进行连续检测,但需研究不同线路运营条件下刚度合理评价标准;道床健康指数计算结果与实际情况一致,可以用来评价道床状态。     

桥上有砟道床阻力特性及尺寸优化研究

研究目的:建立桥上有砟道床离散元仿真模型,通过足尺道床阻力试验进行标定,分析道床宽度、厚度等断面参数对道床阻力的影响,探讨横向阻力影响范围和道床各部分对阻力的分担特性,提出大跨桥上有砟道床尺寸的优化建议,以期减轻二期恒载,为桥梁设计创造条件。研究结论:(1)在一定道床宽度范围内,道床阻力随顶面宽度的增大而增大,顶宽由3 400 mm增大到3 800 mm时,横向阻力增长率由16.9%降至4.6%,纵向阻力受顶宽影响较小;(2)在一定道床厚度范围内,道床阻力随厚度的增大而增大,厚度由250 mm增大到450 mm时,道床横向阻力增长率由31.4%降至5.9%,道床纵向阻力增长率由18.6%降至4.0%;(3)距枕端400 mm宽度范围内的砟肩道砟是提供横向阻力的主要区域;(4)道床阻力主要由枕底、枕侧和枕端阻力构成,其中横向阻力枕底分担比例约为62%,枕端约为24%,枕侧约为14%;(5)综合道床阻力、经济性和运维需求,建议桥上有砟道床顶宽取为3 400 mm,厚度取为300 mm;(6)本研究结论可为大跨桥上有砟道床断面尺寸优化提供借鉴和参考。     

探地雷达检测道床密实度研究

为解决铁路道床密实度检测准确度低的问题,探索有砟道床快速、无损和高准确度检测方法。利用探地雷达超宽的主频带宽和实时采样高动态技术,可以兼顾检测深度与检测准确度。对作业前后探地雷达二维剖面数据的分析表明:采用探地雷达能清晰、准确地显示大机清筛作业前后和重载铁路提速后道床密实度变化情况,据此可以评价大机清筛作业质量,为今后有砟道床密实度精细化检测提供参考与借鉴。     

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。     

碎石道床状态雷达测试适宜参数研究

为研究碎石道床状态雷达测试适宜参数,在30 m道床模型及3 km既有线路上开展试验,对比研究不同采集参数下测试结果,分析试验模型及既有线典型部位道床介电常数,验证高频雷达数据表征道床状态的可行性.研究结果表明:高频雷达道砟有效探测深度不低于65 cm;碎石道床高频雷达测试参数可按道间距5 cm、采样点512、时窗15 ...     

道床刚度对钢轨接头动力响应影响研究

有砟轨道在施工阶段存在大量的钢轨接头会加剧轮轨间冲击和振动,造成钢轨伤损,影响轨道平顺性,不利于工程车辆行车安全,合理的道床刚度能减缓钢轨接头处轮轨间的冲击作用,改善临时轨道结构的受力和变形。基于多体动力学理论,以21 t轴重平车为研究对象,建立车辆-钢轨接头耦合动力学模型,研究钢轨接头区轮轨动力响应,分析道床刚度对轮轨冲击的影响规律。结果表明：钢轨接头区的轮轨冲击较为显著,其轮轨垂向力比非接头区增大约1.4倍。随着道床刚度增加,轮轨垂向力呈非线性增加趋势,钢轨和轨枕的垂向加速度和垂向位移均呈减小趋势,道床刚度为170 kN/mm时,轮重减载率最大值为0.63,接近我国规范的允许限值0.65;道床刚度小于45 kN/mm时,钢轨和轨枕的位移均超出了我国规范允许值（2.5 mm和2.0 mm）。因此,施工阶段应对道砟进行合理的捣固,宜将道床刚度控制在45～170 kN/mm。     

维修天窗期城市轨道交通整体道床拆换技术

城市轨道交通整体道床服役过程中易出现基底破损开裂、道床翻浆冒泥、基床整体变形、线路几何形位超限、轨道上拱等病害,影响轨道结构稳定性和耐久性。本文针对城市轨道交通整体道床结构形式与特点,系统地阐述轨道结构拆换、临时过渡措施、无缝线路恢复等关键技术及流程,提出了维修天窗期整体道床快速拆换的技术方案,为城市轨道交通整体道床类似病害的整治提供借鉴。     

有砟轨道技术在北京市城市轨道交通地下线正线的应用研究

研究分析北京市城市轨道交通地下线正线应用有砟轨道结构技术措施。对地下线正线应用有砟轨道的结构形式、部件选型进行设计分析,并辅以模拟计算手段对道床部分典型动力特性进行分析,借鉴国铁养护维修典型年运量理论对地下线有砟轨道养护维修工作量进行分析,认为道床几何尺寸、纵横阻力等稳定性指标能够满足相关规范要求,设备选型合理可行,养护维修工作量适中,认为北京市城市轨道交通地下线正线应用有砟轨道技术具备可行性和重要意义。     

有砟轨道与无砟轨道动刚度特性差异研究

轨道动刚度是不同激振频率的荷载作用下,轨道抵抗变形的能力,由于有砟轨道与无砟轨道两种轨道的组成差异造成两者间存在较大动刚度差异。随着行车速度的提高、中高频段激振荷载的增加,有砟轨道与无砟轨道间的动刚度差异逐渐增大,这对于行车平顺性与结构耐久性会造成较大影响,但目前缺乏轨道动刚度的相关研究。为研究有砟轨道与无砟轨道间的动刚度差异,根据两种轨道的结构特点,建立相应的ANSYS有限元模型,通过对比分析,得出两种轨道的轨道动刚度在中低频段存在较大差异,轨下动刚度在全频段存在较大差异。为保证有砟-无砟轨道过渡段的行车平稳性与结构耐久性,需要考虑两种轨道间的动刚度过渡设计。此外,轨道动刚度特性分析可以指导高速铁路高低不平顺控制,从而保证行车平顺性。     

双块式无砟-有砟轨道过渡段不平顺及动响应分析

通过对现场双块式无砟轨道-有砟轨道过渡段的调研发现过渡段存在有砟轨道轨枕空吊、辅助轨缺失、辅助轨扣件缺失等现象,针对这些现象结合综合检测列车轨道几何数据对过渡段的轨道几何演变规律进行分析,同时运用仿真计算的方法对过渡段在不同不平顺和不同运营速度条件下的动响应进行计算。经研究,无砟轨道和有砟轨道过渡位置易产生幅值相对较大的高低不平顺,随着时间的增加高低不平顺易逐渐恶化。经分析,辅助轨可提高一定的轨道刚度,削减部分来自轨枕空吊对行车产生的不利影响和行车过程中轨道的动态不平顺,并且过渡段对250 km/h以下的运营速度具有一定的适应性,而对300~350 km/h的速度仅在不平顺状况良好的情况下表现出适应性。     

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。     

无绝缘轨道电路道碴电阻测试方法的研究

针对已往轨道电路参数测量方法均需要停止轨道电路工作的弊端,以UM71无绝缘轨道电路为例,提出了一种方便、简捷的道碴电阻测量方法,即查表测试法,编制了道碴电阻测试表。为了方便查表法的应用,设计了道碴电阻测试查询软件。     

中俄高速铁路有砟道床技术条件分析——时速350 km高铁设计参考与借鉴

为厘清中俄高速铁路有砟道床技术条件差异及其内在原因,通过对两国不同轨距高速铁路有砟道床设计规范及技术条款进行分析,针对莫喀高铁和京张高铁(350 km/h)运营要求,考虑到轨距、温度变化不同因素影响,所得主要结论如下:(1)道床砟肩宜采用无堆高形式,道床边坡宜采用1∶1.75,加强道床夯实。道床厚度宜采用35 cm,如在桥隧地段、路基基床表层采用沥青层、弹性轨枕可降低为30 cm;(2)结合欧洲高铁经验,道床纵向阻力不应小于14 kN/枕,横向阻力不应小于12 kN/枕,可满足时速350 km要求;(3)时速350 km及其以上必须进行飞砟设计和措施研究;(4)时速350 km须进行轨枕设计,可通过形状和尺寸方式。由于轨距不同,建议莫喀高铁轨枕长度采用2.7 m、京张高铁采用2.6 m。     

有砟轨道铺架工程新旧定额使用比较分析

有砟轨道铁路铺架工程涉及到有砟轨道工程和T梁架设,为顺应有砟轨道铁路铺架工程不断提高的技术要求,科学确定投资,需采用先进而合理的工程造价标准。此文通过对新旧版铁路工程定额的比较分析,进而追溯T梁架设和有砟轨道定额的替换成因。基于此,廓清满足行业规定的定额替换范围,并通过工程实例揭示定额替换的投资变化。分析结果表明,有砟轨道铁路铺架工程采用新的铁路工程造价标准有其内在的必要性,且更接近施工作业和工程成本实际。     

水害条件下弹性道床垫减振轨道的性能研究

为研究弹性道床垫减振轨道在隧道遇水不利情况下的耐久性及稳定性,通过设计室内原型试验,测试分析泡水疲劳前后轨道结构部件的性能变化,并基于试验结果和轮轨系统动力学理论,分析泡水疲劳前后弹性道床垫减振轨道的减振性能变化规律。研究结果表明:(1)疲劳后轨道结构各部件功能保持稳定,该减振轨道具有良好的耐久性;(2)泡水疲劳试验前后,扣件系统的刚度变化率为1.40%,道床垫刚度变化率为5.95%;(3)弹性道床垫减振轨道具有稳定良好的减振性能,相比普通整体道床轨道结构,能够有效降低车体、轮对及钢轨在中心频率为40~60 Hz区间内的振动加速度级。     

高速铁路有砟轨道结构动力特性分析研究

根据我国新建高速客运专线和200 km·h-1既有线提速改造的实际情况,以有砟轨道结构为研究对象,进行轨道结构动态响应有限元建模与轨道不平顺影响的动力分析、落轴冲击数值计算和不同垫层隔振性能分析、无缝线路钢轨振动特性谐波响应分析及室内实尺模型试验,研究轨道结构动态特性.     

基于图像处理的道砟颗粒二维廓形追踪提取算法

获取道砟颗粒廓形是研究有砟轨道道床力学性能及开展仿真分析的基础。针对传统图像处理中利用边缘检测算法获得道砟二维廓形信息的不足,提出追踪提取算法。采用数码相机和计算机技术搭建图像采集平台,通过颜色空间转化、二值化处理、边界追踪和数据优化等步骤实现了道砟二维廓形的提取。算法特点在于,提取的道砟颗粒二维廓形数据为有序的点列,廓形曲线连续且闭合良好,检测出来的边缘是单像素宽,通过使用游标卡尺测量证明实际廓形的最大粒径在考虑测量误差及精度的条件下二者数值基本相同。同时,基于前期学者对棱角指数的算法对本文提取廓形进行相应计算并与实测值比较,数值基本吻合,从而说明本算法在一定误差及精度条件下的有效性与可靠性。