隧道内无砟轨道道床板更换为钢支墩可行性研究

在实际运营中,隧道内轨道结构由于地下水压力作用和混凝土强度不足等问题,出现道床板上拱并产生裂纹病害,当上拱和裂纹达到一定程度,会对行车造成一定的影响,故针对隧道内轨道结构病害提出采用钢支墩更换无砟轨道道床板的整治方案,并提出施工流程建议。此方案结构较为简单,施工更换方便,能够节省施工时间,为快速恢复既有线铁路运营提供了保障。同时基于连续弹性支承梁模型和弹性点支承梁模型,推导出钢轨竖向和横向支点力,将其施加在局部计算模型上进一步开展了力学仿真计算。计算结果表明:钢支墩的埋深比应取1.8,当其出露高度在0.04~0.34 m时,钢支墩周围混凝土的应力及变形均满足设计要求,采用钢支墩更换隧道内无砟轨道方案是可行的。     

基于ALE有限元的轮轨稳态滚动接触分析

基于Arbitrary Lagrangian Eulerrian(ALE)有限元方法建立稳态轮轨滚动接触的三维有限元模型.该模型用接触面上相对滑移速度定义轮轨滚动接触的黏着和蠕滑条件,并在虚功率方程中通过Lagrange乘子法引入接触界面上无切向滑移约束,更好地计算分析接触斑的黏着特性.该模型不但可以考虑材料、几何和接触非线性问题,还可以考虑车轮滚动速度、轮轨的实际几何形态以及惯性力的影响,并能分析接触斑的接触应力和相对滑移速度的分布情况.用该模型对单轮对在轨道上稳态滚动时的接触状态分析表明:基于该模型计算得到的轮轨滚动接触的接触斑形态和Hertz理论的椭圆假设有较大差别;通过相对滑移速度来描述接触斑滑动和黏着状态,更有利于描述轮轨的相互作用;明显观察到接触斑里的摩擦力分布和相对滑移速度的自旋效应;接触斑里摩擦力的旋转分布对轮轨系统的振动、轮轨的黏着和磨损的产生有较大影响.     

浅埋暗挖法施工近接交叉地铁隧道地表沉降监测分析

研究目的:结合某城市地铁5号线与6号线近接交叉隧道施工现场监测,对大跨度交叉隧道采用浅埋暗挖法施工的地表变形规律分析,总结出交叉隧道地表沉降产生的原因.研究结论:(1) 交叉近接隧道采用浅埋暗挖法施工的地表沉降曲线形状与合成的Logstic曲线比较吻合.(2) 交叉结构开挖过程中的反复扰动和结构间的体系转换等是地表变形的主要原因.(3) 施工过程中合理的开挖步距、增设临时仰拱及注浆加固等措施对控制地表变形有比较显著的作用.研究结果对浅埋暗挖施工、优化施工顺序、合理利用和控制交叉隧道施工引起的变形叠加具有一定的实际参考价值.     

复杂条件下单改双线隧道拆除扩挖控制爆破技术

研究目的:保证宜万线铁路隧道在复杂地质条件下单线改双线施工时,围岩与支护结构体系有良好的稳定性、扩挖效果和施工安全,以取得良好的经济和环境效益.研究结论:(1) 采用控制预裂爆破技术,分段分部位拆除二次衬砌支护结构,并对断面实施台阶式和全断面式扩挖光面控制弱爆破,通过控制炸药用量、建立多个临空面、改善传播途径和应用非电毫秒微差起爆网络等一系列技术措施达到了减震目的;(2) 对爆破振动进行实时监测,表明:监测的数据结果符合过程和目标控制,取得了很好的效果,实现了宜万地区岩石破碎、岩溶发育、埋深浅等恶劣条件下新建隧道按"先单线成洞,后爆破拆除扩挖成型"顺序下的成功修建.     

侧风风场特征对高速列车气动性能作用的研究

侧风风场特征,如均匀风和大气底层边界速度型对高速列车在侧风环境下运行的安全性评估有直接影响.为了准确地评估侧风对在平原上运行的高速列车的影响,基于三维定常可压缩流动的NS方程,采用SSTk-ω两方程湍流模型和有限体积法,对时速350 km的动车组在均匀风和大气底层边界速度型风场中的流场和气动力特性分别进行了数值模拟计算和分析.结果表明:对在平原上运行的高速列车而言,作用于列车的气动升力、侧向力及倾覆力矩均随侧风风向角的增大而迅速增大;当风场为大气底层边界速度型时,列车顶部与底部及两个侧面的压力差小于风场为均匀风时的压力差,侧向力及倾覆力矩均小于风场为均匀风时的力及力矩,升力则随侧风风向角的增加具有不确定性.采用均匀风场评估高速列车在平原侧风环境中运行的安全性,会高估侧风对列车运行安全影响的风险,使得过低地限制列车的安全行驶速度,从而影响列车的正常运行效率.建议采用大气底层边界速度型风场进行评估.     

高速列车头型拓扑结构对气动力的作用规律研究

为了得到高速列车头型关键设计部位的拓扑结构对列车气动性能的作用规律,减少头型概念设计时的盲目性,本文以数值模拟和正交试验设计为分析工具,研究高速列车头型的长度、纵剖面型线、水平剖面型线、排障器外形、司机室玻璃形状和车体横截面形状对列车气动阻力和尾车气动升力的影响。将头型的6个设计部位均划分为5种不同的拓扑类型,研究各设计部位拓扑结构的变化对列车气动性能的影响,选取3个影响度最大的设计部位,通过有交互作用的正交表分析不同部位拓扑结构的耦合作用对列车气动性能的影响。得到列车头型各主要设计部位的拓扑结构对列车气动性能的作用规律,给出针对不同气动指标进行头型设计时的合理拓扑结构。     

重载铁路横向力对钢轨倾覆影响研究

研究目的:随着我国重载铁路的不断发展,轮轨之间的横向力在逐渐加大,轨道横向抗力已成为控制线路稳定性及行车安全的关键因素。因此,研究相应的轨道临界横向力,已成为铁路运输安全的重要保证。研究结论:本文通过ANSYS有限元软件建立结构模型,以重载铁路为例,分析了横向力的大小对扣件受力、钢轨轨头横向变形、钢轨轨底抬高量、轨下垫板变形的影响,得出轨道各部件的受力变形规律。针对模拟的轨道结构,钢轨受到横向力大于250 kN时,可能出现倾覆的危险。     

同相供电平衡变换装置研究

简要阐述了同相供电系统的原理,对实现同相供电的关键器件之一——平衡变换装置进行了详细的分析,就其中的控制进行了分析设计,并对其中关键元件的参数取值进行了计算,最后利用Matlab/Simulink进行了仿真,验证了平衡变换装置设计的正确性。     

基于SVM-PSO算法的大跨度悬索桥挠度可靠度研究

为了研究高维随机参数作用下大跨度悬索桥运营阶段挠度可靠度,在有限元计算基础上,基于支持向量机(support vector machine,SVM)建立成桥阶段挠度可靠度模型,结合优化后的粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)计算结构运营阶段挠度可靠指标。研究结果表明:借鉴遗传算法中的变异思想,通过设置中间变量约束条件,可以解决粒子群算法易早熟、后期迭代效率低的问题,进而提高计算效率与精度,基于SVM-PSO算法的结构可靠度方法高效准确,普立特大桥挠度可靠度满足正常使用极限条件下的要求。     

重载组合列车机车缓冲器关键技术参数研究

根据大秦线开行2万t重载组合列车对机车缓冲器可靠运用的要求,应用列车纵向动力学软件建立2万t重载组合列车多质点模型和缓冲器数值模型;按照列车紧急制动、常用制动和长大下坡道区段循环制动3种工况,分析比较机车分别装用DFC—E100缓冲器、MT—2缓冲器和QKX100型弹性胶泥缓冲器以及在列车紧急制动工况条件下改变DFC—E100型缓冲器最大阻抗力、行程和初压力等关键技术参数对2万t重载组合列车纵向动力学性能的影响。结果表明:机车装用不同型号缓冲器时的列车最大纵向力均在2 200 kN以内,中部机车的最大纵向力未超过1 700 kN;适宜于2万t重载组合列车的机车缓冲器的额定阻抗力、行程和初压力分别为2.25 MN,110 mm以下和150 kN左右。