基于多传感器集成的地铁限界及轨道几何状态检测应用研究

对地铁限界及轨道几何状态进行检测是地铁运营维护的重要工作,采用人工检测既费时又费力,运用大型轨检车的费用太高。为了便携快捷地检测地铁限界及轨道几何状态,基于多传感器集成开发一种便携检测装置,进行检测应用研究。通过将激光扫描仪、轨距传感器、里程计和倾角仪等传感器集成到轨检小车上,设计配套的软件系统,构造了限界检测、轨距计算、超高计算、坐标系转换和里程计标定等板块。应用该便携装置对长沙地铁三号线侯家塘站至四方坪站进行检测,分析和验证了检测结果,检测装置最终实现了超限报警、图形及超限数据自动录入、轨枕自动识别及轨道几何尺寸数据自动采集等多项功能。     

基于自动化监测的轨道数据采集转换与偏差分析

涉铁工程施工易导致既有铁路轨道产生变形,为弥补传统人工监测无法满足运营铁路高频次监测要求和预警要求的缺陷,研发了\"铁路立交工程施工形变控制综合自动化监测系统\",采用全站仪多测回、多测角外业测量方式,通过互联网将测量数据实时传输至自动化监测数据处理系统并进行轨道几何尺寸的数据转换;通过建立初始坐标系和坐标相对位置的换算,实现对铁路轨道几何尺寸数据的自动采集。研究表明,采用该系统可实时掌握铁路立交工程施工的轨道实际变形情况,实现从外业数据采集到监测成果反馈和预警的全程自动化、智能化。     

速度160 km/h轨道车辆直向道岔通过性能研究

文章介绍了在多体动力学软件Simpack中建立道岔的原理和过程,通过实测的12号提速道岔型面数据和JM3踏面数据,使用MATLAB编写的迹线法程序对岔区的轮轨接触几何关系进行求解,研究轮轨接触点在道岔不同区域的分布情况。根据速度160km/h轨道车辆的特点,在Simpack中建立车辆和道岔动态相互作用的模型,仿真踏面磨耗前后车辆以160km/h的速度直逆向通过道岔的动力学响应,讨论车辆的横向减振器与抗蛇行减振器的刚度和阻尼对岔区蛇行运动的影响。结果表明：道岔区的轮轨接触几何关系不断变化是影响岔区动力学性能的主要因素,车辆通过道岔时轮轨接触点不连续,轮轨易受到冲击,主要表现为辙叉处的垂向冲击与振动,但由于接触点的突变,也会引起横向振动。当车轮过度磨耗后,高速通过道岔时会激起车辆系统的蛇行运动,通过调整抗蛇行减振器和横向减振器的参数可以抑制蛇行运动,改善车辆通过道岔的动力学性能。     

基于NURBS的固定辙叉心轨廓形参数化设计方法

为实现固定辙叉心轨廓形参数化设计,基于非均匀有理B样条(NURBS)理论,提出一种考虑固定辙叉心轨廓形几何特征的参数化设计方法。以60 kg/m钢轨12号固定辙叉为例,选取心轨关键控制参数轨顶横坡和复合圆弧段比例系数对心轨廓形进行方案设计,分析轨顶横坡和复合圆弧段比例系数对心轨廓形变化的影响权重;分析各方案下结构不平顺、轮轨接触点分布、轮对侧滚角以及滚动圆半径差等接触几何关系指标变化规律。研究结果表明：复合圆弧段比例系数对心轨粗壮度影响较大;随着心轨顶宽增加,轨顶横坡对心轨廓形影响权重逐渐增加;轨顶横坡越大,心轨轮载过渡范围逐渐后移,对心轨承力有利;当轨顶横坡为1/10,复合圆弧段比例系数为1/3(方案4)时,竖横向不平顺相对于各方案最小值增大2.06%和1.61%,但轮载过渡位置在距心轨理论尖端330～335 mm范围内,心轨承载断面宽度最大;复合圆弧段比例系数对滚动圆半径差和轮对侧滚角变化影响权重较轨顶横坡大,在横移量-8～+4 mm范围内,随着心轨顶宽增加,方案4中滚动圆半径差和轮对侧滚角最小。综合考虑各方案轮轨接触几何参数变化规律可知,方案4廓形参数选取较为合理。该方法可使心轨廓形设计更具有针对性和可预测性。     

可变截面涡轮增压瞬态性能仿真研究

为研究可变截面涡轮喷嘴开度对发动机的性能影响,建立GT-power和MATLB/Simulink联合仿真模型。采用GT-power软件建立的TBD234V12可变截面涡轮增压柴油机仿真模型研究发动机稳态性能,联合MATLB/Simulink软件建立的可变截面涡轮增压柴油机控制模型,对发动机瞬态性能进行仿真计算。结果表明:在发动机瞬态工况下,可变截面涡轮增压系统可以明显改善常规增压柴油机的动力性、经济性和动态响应特性,并且有效降低增压柴油机的时滞性,涡轮迟滞时间的降幅约为30%。     

高速铁路无砟轨道线路动静态检测数据均值差异性研究

均值管理是评价线路平顺性状态的重要指标。高速铁路无砟轨道高平顺性、高稳定性的特点决定了均值管理具有更为重要的意义。通过对比分析杭长、宁安客运专线和合福高速铁路的轨道几何动静态检测数据,发现在线路状态较好的情况下,无砟轨道动静态检测数据均值差异很小,尤其是轨向、轨距不平顺。轨道平顺性状态、结构形式及初始状态是影响无砟轨道动静态差异的重要因素。因此在建设阶段应注重无砟轨道精调质量的提升;在运营阶段应结合不同轨道型式自身的结构特点对无砟轨道进行动静态管理。     

轨道不平顺历史数据里程偏差修正研究

轨道不平顺历史数据之间存在里程偏差,若直接用于轨道不平顺劣化趋势模型必将导致其预测精度低的效果,从而增加轨道预防性维修的难度。因此,解决轨道平顺状态检测数据之间的里程偏差问题是实现预防性维修的前提。既有研究假设里程偏差为常数,实际上里程偏差随机产生且随着里程增加而累加。研究建立基于钢轨接头匹配的不平顺数据里程偏差修正模型,从轨检仪右高低原始弦数据中使用均一阈值提取出钢轨接头,对齐两段数据上提取到的所有钢轨接头后利用Dynamic Time Warping（DTW）算法,修正检测数据之间的同一相邻两钢轨接头之间的不平顺指标,修正后的检测数据相关系数约为0.98,保证了历史数据运用的可靠性。     

Sensitivity of the wheel–rail contact interactions and Dang Van Fatigue Index in the rail with respect to irregularities of the track geometry

This paper investigates the effects of the track geometry irregularities on the wheel–rail dynamic interactions and the rail fatigue initiation through the application of the Dang Van criterion, that supposes an elastic shakedown of the structure. The irregularities are modelled, using experimental data, as a stochastic field which is representative of the considered railway network. The tracks thus generated are introduced as the input of a railway dynamics software to characterise the stochastic contact patch and the parameters on which it depends: contact forces and wheelset–rail relative position. A variance-based global sensitivity analysis is performed on quantities of interest representative of the dynamic behaviour of the system, with respect to the stochastic geometry irregularities and for different curve radius classes and operating conditions. The estimation of the internal stresses and the fatigue index being more time-consuming than the dynamical simulations, the sensitivity analysis is performed through a metamodel, whose input parameters are the wheel–rail relative position and velocity. The coefficient of variation of the number of fatigue cycles, when the simulations are performed with random geometry irregularities, varies between 0.13 and 0.28. In a large radius curve, the most influent irregularity is the horizontal curvature, while, in a tight curve, the gauge becomes more important.