构架式轨距——轨向检测系统信号合成算法及系统验证

通过对图像传感器输出的轨距左右偏移信号和左右高低偏移信号、加速度计输出信号和车体惯性平台输出的轨道倾角信号进行合成处理,得到准确的轨距和轨向测量结果。从理论上推导轨向的合成算法,对安装于轨距测量梁中心的轨向加速度计的响应进行重力和旋转运动修正后,与三角窗函数卷积运算,得到轨距测量梁中心横向位移的二阶差分,然后再通过二次积分和滤波得到左右轨向值。通过设计模拟低通滤波和相应的数字滤波器,实现了加速度滤波器的幅频响应与检测车速度无关,保证了系统的检测精度。对轨向加速度计测得的位移和摄像式轨距系统测得的位移进行比较,验证了系统测量原理和合成算法的正确性。经静态验证和现场试验,结果证明构架式轨距—轨向检测系统具有检测精度高、性能稳定和故障率低的优点。     

旅客列车过站径路优化模型与算法

在给定铁路客运站站形布局和列车运行图的前提下,研究旅客列车过站径路优化问题。过站径路由列车的接车作业进路、占用的到发线和发车作业进路拼接而成。以旅客列车的接发车作业进路为决策,以道岔和到发线占用相容性为约束,以最大化接发车作业进路效用和到发线运用效用为优化目标,建立旅客列车过站径路优化的0-1规划模型。设计基于极大列车过站径路方案k剔除邻域系的模拟退火算法。以某客运站为例验证该模型和算法的合理性。结果表明:模型对实际问题的描述准确,算法效率较高,适用于求解大规模铁路客运站旅客列车过站径路优化问题。     

强夯法加固铁路松软土地基现场试验研究

结合强夯法加固铁路饱和松软土地基的现场测试试验,研究强夯过程中地层孔隙水压力的增长和消散规律、孔隙水压力的空间分布特征、地表位移和地层深处沉降的变化规律以及加固后的地基承载力。结果表明,强夯荷载作用下,孔隙水压力的影响范围可以达到水平距离4.75m和深度6m,在第1遍和第2遍强夯作用后经过约4～6d,孔隙水压力消散率能达到90%以上;同时,土层较深处的沉降量也十分显著,在第1遍强夯荷载作用后,3.8m深处的沉降量可以达到10.7cm。因此,用强夯法加固饱和松软土地基可行,加固后的地基承载力特征值可达240kPa。     

梁端无砟轨道扣件力学行为室内试验研究和数值仿真分析

制定梁端变形限值应考虑梁端无砟轨道静力强度和梁缝过渡段列车运行安全性、平稳性。运用室内模型试验和数值仿真分析,研究梁端转角、错台等变形对梁端扣件、轨道板稳定性的影响规律。数值仿真分析中扣件弹簧单元参数选取实测扣件刚度曲线。室内试验和仿真计算结果表明:仿真计算结果与室内试验实测结果基本吻合,有限元仿真计算可推广应用至实际应用中;梁端转角、错台变形引起的扣件附加力分布在梁缝两侧4个扣件内;梁端变形幅值和梁端伸出长度是影响梁端轨道结构强度的主要因素;随着转角、错台的增加,扣件附加力逐渐增加,且基本呈线性增长趋势;在转角工况下,梁端伸出长度越大,引起的扣件附加力越大;在错台工况下,梁端伸出长度对扣件附加力影响甚微;CRTSⅠ型板式无砟轨道在错台1.0mm情况下,产生最大上拔力和下压力,因此对于梁端CRTSⅠ型无砟轨道结构静力强度,错台1.0mm可作为设计限值条件。     

基于位移反分析法的盾构掘进面土压力计算

在盾构掘进过程中,由于刀盘的挤压作用,土仓压力不等于掘进面土压力。为研究二者的关系,提出基于位移反分析法的盾构掘进面土压力计算方法。建立模拟盾构掘进的ANSYS三维模型,结合盾构前方土体(或构筑物)的实测变形数据,调用ANSYS优化分析模块计算盾构掘进面土压力。该方法的适用区域为:位移监测点位于主要受掘进面土压力挤压作用区域的土体内。以上海地铁7号线上行线隧道斜下穿既有地铁2号线下行线隧道盾构施工工程为例,采用该方法对掘进面土压力进行计算分析。结果表明:该方法在本工程中的适用范围为盾构掘进刀盘距既有隧道中心线6～18m的区域;掘进面土压力约为土仓压力的1.17倍。     

青藏铁路站区给水系统防冻融工程实验

针对青藏高原冻土区的自然条件及工程要求,通过实验分析和对比浅埋与架空2种给水管道的敷设方式,研究管道保温及加热方式、以及对冻土层的影响范围,确定适宜青藏铁路站区的给水管道敷设方式。实验结果表明:架空管道由于各桩基处冻土含水率不同,受到的冻拔力也不同,每年6月表层季节性冻土融化后,导致架空管道严重变形,且冬季管内水温降温过快,故不宜采用;浅埋管道由于采用柔性管材,配合管基粗粒化措施,可保证地基稳定,且冬季最冷日的管内水温可维持9.5 h,加热仅需1.5 h,管道对冻土的影响范围仅为0.12 m,适用于青藏铁路站区的给水工程建设。     

基于无线Mesh网络技术的列车宽带接入原型系统设计

随着高速铁路、公路交通的发展,信息网络的移动接入技术需要得到相应的改善和提高。根据公共移动通信网和铁路专用移动通信网的发展现状,目前有多种列车移动接入技术。通过方案比较,本文原型系统采用了基于无线Mesh网络技术的无线宽带接入技术。当前,无线Mesh网络可遵循的标准有IEEE802.11s草案,该草案对无线Mesh网络的功能、接口及网络协议栈进行了全面的定义。本文根据IEEE802.11s草案,在Linux操作系统下定义了Mesh协议栈框架,并在此基础上设计实现了针对列车的车地宽带接入带状应用场景的无线Mesh网络原型系统,并就搭建的实际网络场景进行了性能测试。实验结果表明,所设计的原型系统基本达到了列车车地宽带接入应用的要求。     

升压型DC-DC开关变换器的混杂建模与控制研究

基于混杂系统理论,建立了升压型开关变换器的混杂自动机模型,使得开关变换器的控制简化为混杂自动机模型的边界选择问题。与传统的状态空间平均法和电路平均法相比,该模型中没有任何假设和线性近似,建模精度高,可以对电力电子电路进行更好的分析与控制。根据开关变换器电感最小电流与输出电流的比较,将电感电流连续模式细分为完全电感供能模式和不完全电感供能模式两种子模式,提出一种新的混杂控制策略,应用电路理论方法给出了理想变换器和考虑输出电容寄生电阻的混杂控制边界的综合方法和计算公式。数值结果和分析表明了混杂建模和控制策略的有效性。     

一种轮轨两点接触数值计算方法

根据轮轨几何约束方程的典型解得到轮轨两点接触的判断条件,运用该条件并结合迹线法给出了一种轮轨两点接触数值计算方法。     

钢管微膨胀混凝土的水化热与限制膨胀性能分析

以膨胀剂掺量为基本参数,对不同水化热温度影响下的5根钢管微膨胀混凝土构件的膨胀性能和应力场进行了研究,考察了水泥水化阶段钢管微膨胀混凝土构件温度场及其核心混凝土的限制膨胀特性.结果表明,钢管微膨胀混凝土构件截面温度场的变化规律与普通混凝土构件类似;核心混凝土中掺加膨胀剂,补偿收缩效果明显,并且在钢管的限制作用下产生了一定的预压应力.根据试验结果,分析了核心混凝土限制膨胀的应变特点及其影响因素,研究了核心混凝土预压应力的产生、分布特点及其与膨胀剂掺量的关系,为钢管微膨胀混凝土的优化设计提供了依据.