佛莞城际铁路狮子洋隧道的几个关键技术问题

研究目的:佛莞城际铁路狮子洋隧道结构外径13.1 m,是国内目前最大直径的铁路盾构隧道。工程具有大直径(13.1 m)、高水压(最大水压7.8 bar)、地质条件复杂(土岩复合地层,穿越三处破碎带和两处水下断层)、行车速度高(时速200 km)、盾构机类型新(土压-泥水双模式盾构)等特点。为保证施工与运营安全,必须妥善解决总体设计、施工组织设计、结构抗灾与防灾疏散设计等关键技术问题。研究结论:(1)复合地层水下隧道宜埋置于基岩中,岩石覆盖厚度可按"满足施工进舱作业安全,且围岩松弛压力与形变压力之和相对较小"的原则确定;(2)隧道长度不大时可采用单孔双线结构,并在隧道底部设置疏散廊道,同时采用中间箱涵预制的方式实现同步施工;(3)为减少局部岩层破碎带对施工的影响,可采用土压-泥水双模式盾构掘进;(4)为提高结构的抗灾性能,在钢筋混凝土管片内双掺钢纤维和聚丙烯纤维是一种可行的方案;(5)该研究成果可应用于复合地层盾构法水下隧道的设计。     

基于ANSYS WorkBench的转向架轮对仿真模板开发和研究

开发了基于ANSYS WorkBench平台的转向架轮对强度仿真模板,介绍了模板流程化分析技术和参数化设置方法。利用该模板分析了某型机车轮对的静强度和疲劳强度,且对比分析模板计算结果与经典ANSYS的计算结果,结果显示两者计算结果的误差极小,该模板的开发为转向架轮对的设计与验证提供了参考依据。     

大直径土压平衡盾构施工诱发地层变形规律研究

以北京地铁14号线高家园站-京顺站区间大直径盾构隧道工程为背景,基于北京轨道交通工程施工安全风险监控系统开展地层变形监测试验,研究在大直径土压平衡盾构施工诱发的地层横向和纵向变形规律。研究结果表明:大直径盾构施工诱发地层变形规律总体符合Peck沉降曲线,但由于地层差异和施工控制等原因,沉降槽两侧并不完全对称,横向影响范围约为隧道两侧20 m,纵向影响范围约为盾体前后60 m,变形值在0~-25 mm之间;盾构通过和盾尾脱离管片时地层变形较大,两者之和通常大于总沉降的60%;同步注浆控制地层变形效果显著,但有一定时间的延滞,必须根据风险要求控制好浆液的凝结时间。     

高水压富水山岭隧道不同排水率的分析研究

以某富水区山岭隧道为工程背景,通过建立有限元地层结构模型,对隧道结构在高水压力作用下的力学行为进行模拟分析,得出排水率对衬砌外侧水压力分布规律以及衬砌结构受力情况变化规律的影响。研究结果表明:通过改变排水率可以有效降低衬砌外侧水压力,但过低的降低排水率,衬砌外侧水压力降低效果不明显。     

铁路实名制验证检票方案研究

自2012年我国铁路实行实名制售检票以来,实名制自动售票在全国范围内得以推广,但是实名制下的铁路检票还处于人工查检证件和非实名制自动检票的阶段,本文着重讨论实名制下验证检票的关键技术,并提出解决方案和验证检票的发展方向。     

大功率变频电源超速区自激损坏分析及系统设计简

对带LC滤波器的变频器超速试验故障停机时造成功率器件损坏的原因进行了仿真分析,并进行了试验验证。结合仿真分析和试验结果,对异步电机与滤波电容之间的自激进行了理论分析,提出了超速区切除滤波电容的系统设计方案。仿真和试验结果均表明该方案可行。     

北京轨道交通大兴机场线盾构选型研究

北京轨道交通大兴机场线于2019年通车运营,采用市域D型车实现草桥—大兴机场20 min的通达目标,以160 km/h的运行时速填补城市轨道交通高速领域的技术空白。工程定位高、沿线建设环境复杂、工期紧张,没有既有规范及建设经验可以参照,致使盾构隧道结构选型、标准确定难度大。分析研究不同结构断面形式盾构外径及内径的影响因素,从而确定大兴机场线盾构可选的断面型式,并据此进行造价、工期及安全比选。最终确定大兴机场线盾构隧道采用7.9 m内径、8.8 m外径的单洞单线结构,盾构机采用土压平衡盾构机。     

组合材料车轮结构强度分析

开发了由铝合金轮芯和钢制轮辋的组合材料车轮结构,其结构质量比传统钢制车轮质量减小25%以上,能有效降低一系簧下质量。用ANSYS有限元软件建立组合材料车轮的有限元模型,基于UIC 510-5标准和DVS 1608标准对组合材料车轮的铝合金轮芯和钢制轮辋的静强度及疲劳强度进行分析。结果表明:与传统钢制车轮结构相比,由铝合金材料制造轮芯的组合材料车轮,具有较低径向刚度的优点,其在列车运行过程中轮芯主要承受压应力,充分发挥了铝合金材料抗压性能优于抗拉性能的优点,保证了铝合金轮芯具有钢制车轮的静强度和疲劳强度性能。     

地铁列车空调机组中椭圆管换热器的应用

地铁列车空调机组功耗约占列车牵引动力的40%,合理有效提高列车空调机组能效比(COP)是降低地铁能耗的重要课题。提出了将椭圆管换热器应用于地铁列车空调的设想,通过建立仿真模型,对原设计采用圆管换热器的制冷系统与采用椭圆管换热器的制冷系统进行了对比。结果表明:将冷凝器和蒸发器都用椭圆管优化后,制冷系统COP提升了12.4%,制冷量提升了12.6%,可以选择小号的压缩机来进一步降低成本。此外,对7 mm强化管蒸发器优化的制冷系统进行了分析,结果表明,采用强化管蒸发器的制冷系统性能也有改善,略次于采用椭圆管蒸发器的制冷系统。因此,椭圆管换热器应用于地铁列车空调机组中,对制冷系统性能改善显著,对降低地铁列车能耗有重要意义。