基于三维大场景的铁路线路方案优化技术研究及应用

随着正射影像采集、无人机倾斜摄影、点云激光扫描等技术的发展,在GIS平台中构建三维场景的方法日趋成熟,现有的数字化选线软件多为图形、数据分离的二维设计软件,在GIS平台下开发的具备符合线路设计业务且勘察设计流程的软件较为欠缺,因此,从统筹规划、数据筛选和利用服务进行铁路选线的角度出发,开发GIS平台下的人机交互线路方案优化功能势在必行。将目前三维GIS领域的新技术应用于系统开发中,结合铁路选线的常规调整优化作业流程,提出基于GIS三维大场景中的线路方案优化流程、三维单一及二、三维组合场景下的线路方案优化方法。通过集成线路表达参数、平面交点、断链、纵断面等线路走向控制数据,对优化区域内的线路方案进行空间变换及同步调整,为线路设计提供更加直观、全面的环境信息,以及与之契合的线路空间实体。在铁路大场景系统中开发线路方案优化模块,通过对2.3 km线路方案进行功能应用,验证了本文所提方法的科学性和实用性。     

高速动车组被动式压力保护系统舒适性测试与优化

针对“复兴号”动车组在经过部分隧道多、海拔落差大的路线时出现乘客耳鸣及车体变形等问题,对西成线在线运营的“复兴号”动车组进行了实车跟踪测试,测试结果与理论分析结果一致,即当高速列车连续穿越海拔变化的隧道群时,为了保证车内压力处于相对稳定状态,压力保护阀长时间处于关闭状态。当列车驶出隧道后,因海拔高度和连续隧道的综合影响,车厢内外压差较大,若此时压力保护阀强制开启,列车内外压力在短时间内会迅速达到平衡,从而导致车内压力变化剧烈。文章采用数据分析的方法对被动式压力保护系统的开闭阀、强制开阀逻辑进行了优化,并通过增加泄压模式来降低车内外压差。经测试,优化后的车内1 s、3 s、10 s和60 s的最大压力变化率分别降低了68%、80%、83%和59%,远低于车内压力控制标准,人体感受较好,提高了乘客的乘坐舒适性和列车的运行安全性。     

102型车钩与重载机车二系悬挂参数匹配研究

机车二系悬挂参数对重载车钩受压稳定性影响显著,为了探究102型车钩与重载机车二系悬挂参数的合理匹配,文章利用SIMPACK软件建立了详细的102车钩与HXD1型八轴重载机车组成的双机重联动力学模型,分析了不同计算工况下车钩力学特性与重载机车的安全性能;对比了不同车钩自由角及纵向力作用下,二系悬挂参数对机车安全性的影响。结果表明：当纵向压力较小时车钩转角稳定在自由角,机车轮轴横向力随车钩自由角及机车二系悬挂横向刚度增大而增大,与车钩纵向力无关。当纵向车钩压力增大到车钩需克服复原块预压缩载荷发生偏转时,车钩转角进一步增大,此时适当增加机车二系横向刚度有利于车钩稳定且影响较小。为保障制动工况下列车的运行安全,建议控制车钩自由角在6°以内,转向架单侧二系横向刚度范围在0.45～0.60 kN/mm;二系横向止挡间隙选择35 mm自由间隙及5 mm弹性间隙。     

基于拓扑优化设计的动力集中动车组车体变压器梁优化与减重

建立了动力集中动车组车体的有限元模型,基于结构优化对变压器梁进行减重设计。以质量最小为目标,进行变压器梁在牵引工况下的拓扑优化,根据优化结果进行几何重构,对重构模型进行尺寸优化,达到减重目标。当变压器梁的材料采用Q345时,通过优化设计可以减重137.7 kg,减重21.7%。采用Q460材料时,变压器梁减重了234.9 kg,减重37.0%。结果表明文中提出的拓扑优化+尺寸优化的结构优化设计方法对车体零部件减重设计效果明显。     

大跨海底铁路隧道断面受力特点及优化建议

以甬舟铁路金塘海底铁路隧道矿山法施工段为依托,选其深埋段Ⅳ_b型衬砌参数,采用荷载-结构模型,基于内力分布特点研究仰拱加深、拱脚加厚及仰拱加深+加厚拱脚3种方案下的断面优化效果。结果表明,仰拱加深0.5 m可使断面弯矩分布更加均匀,可改善各关键节点安全性能并将衬砌可承受的最大水压由拱顶以上6 m提升至38 m;拱脚段加厚0.3 m对结构弯矩分布、底鼓挠度大小及整体安全系数的提升效果较小,可承受极限水压为拱顶以上23 m;仰拱加深0.5 m+拱脚加厚0.3 m优化方案与仰拱加深0.5 m方案优化效果大体一致,故建议断面优化优先考虑仰拱加深措施。     

UTO模式下站台门系统的安全性优化研究

UTO模式下站台门的设计与传统线路基本一致,针对UTO模式下司机所负责的安全卡控模块未从设计中进行填充,极有可能导致夹人夹物后不能有效处置或处置不当导致人身安全事故。本文针对各类控制模式下存在的安全隐患进行剖析,并提出针对性的解决措施。     

某型受电弓弓头滑板支架结构优化设计

针对某型受电弓在国内地铁线路运用过程中出现的弓头滑板支架开裂故障,文章通过失效分析、受力分析及强度仿真计算,分析故障原因,并提出2种滑板支架结构优化方案。通过对原设计方案和2种优化方案的对比分析,建议采用优化方案1对滑板支架进行结构优化,且装车运行考核结果也验证了该方案的有效性。     

城市轨道交通车站“防、排、堵”水一体化技术优化

当城市轨道交通车站埋深比较大且地处富水区时,容易出现渗漏水现象。以天津市滨海新区轨道交通B1线欣嘉园车站为例,对“防、排、堵”水一体化技术进行优化。在防水方面,引入新型卷材防水逆作法,并优化轨道交通接口防水结构,对离壁沟、孔洞的防水施工工艺进行优化;在排水方面,针对结构顶板、侧墙和底板出现的渗水,通过“反滤”结合“引排”的方式提高排水效果;在堵水方面,采取结构迎水面注浆（或涂抹环氧树脂）及有针对性地封堵局部渗漏点的复合式治理渗漏水方法,有效地防止渗漏点屡堵屡渗的情况,达到较好的防水止水效果。     

基于APDL语言的转向架构架结构局部参数化优化

为提高转向架构架局部结构的修改和优化的效率,提出结构局部参数优化方法,对构架横向止挡的支撑筋板进行结构优化,使横向止挡支撑筋板的最大von_Mises应力从最初结构方案的445.019 MPa降低到342.054MPa,满足构架静强度评估标准的要求。从优化结果和整个优化过程可以看出,承载结构局部参数化优化方法具有有效性和高效性,为提高结构优化效率提供了理论基础。     

基于PSO-LSSVM的牵引供电系统故障诊断研究

为了提高列车运行稳定性,针对牵引供电系统故障诊断进行研究。根据牵引供电系统工作原理和特性分析故障现象与发生原因,提取用于故障诊断的特征信号;建立基于粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,简称PSO)优化最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,简称LSSVM)的故障诊断模型,并使用主成分分析(Principal Component Analysis,简称PCA)算法提取数据特征作为故障诊断模型的输入来降低输入维数;使用多种故障诊断模型进行对比分析。研究结果表明:经过PCA算法提取特征的PSO-LSSVM故障诊断模型具有较高的识别效率和识别准确性。