基于BIM+GIS的重载铁路桥梁设备管理研究与应用

重载铁路桥梁设备类型多、数量大,传统运维管理多以人工为主,缺乏系统化、信息化管理手段。针对该现状开展基于建筑信息模型(BIM)与三维地理信息系统(GIS)的重载铁路桥梁设备智能运维管理研究与应用,解决桥梁快速建模、BIM模型与GIS融合等关键技术问题。以朔黄铁路为背景,基于GIS平台,融合BIM模型、铁路沿线倾斜摄影模型,实现桥梁设备的三维可视化,构建基于BIM+GIS的铁路桥梁设备管理系统,对推进铁路桥梁设备标准化、信息化、精细化、智能化管理具有实际意义。     

重载铁路线路设备智能感知体系框架研究

重载铁路由于轴重、运输密度大,在重载列车的频繁作用下,线路基础设施服役状态变化快,严重影响重载列车的运营安全。以朔黄铁路为背景,分析线路设备运维现状与智能运维需求,融合应用人工智能、BIM+GIS、北斗、物联网、大数据等先进技术,以移动检测、实时监测为主导,搭建基于空天车地一体化感知体系框架。在这一体系框架下,结合既有检测监测技术应用现状,建立线路设备空天车地一体化检测监测、数据汇集与平台应用层的技术架构,提出测试货车、隧道衬砌表观检测车等智能化感知技术以及平台应用层的主要功能与技术性能。     

基于红外热成像的朔黄铁路隧道衬砌渗漏水检测技术

总结并对比了人工目视检查、分布式光纤测温检测、地质雷达检测、红外热成像检测等国内外常用隧道衬砌渗漏水检测方法的优缺点。鉴于红外热成像检测优势明显,本文详细介绍了应用红外热成像检测隧道衬砌渗漏水的技术原理及方法,并设计了图像处理算法。在朔黄铁路5座渗漏水隧道中的检测实践表明,红外热成像技术检测速度快,准确率高,不仅能够准确检测出渗漏水位置,而且能够计算出渗漏水区域面积,建议大范围推广应用。     

朔黄铁路小半径曲线桥梁大偏心评估与整治技术

针对朔黄铁路一座曲线半径400 m桥梁线桥偏心严重的问题,对其轨道和桥梁结构的受力性能进行测试和分析,提出采用分次拨道的方法进行整治,对偏心量较大的上行线进行两次拨道,下行线一次拨道到位,最大拨道量305 mm。通过对拨道过程中轨道和桥梁结构动力性能的对比测试分析评价结构整治效果。分次拨道完成后,线桥偏心满足规范要求,且大偏心状态桥梁受力不利的内梁活载效应明显降低,结构受力状态改善;轨道结构脱轨系数、轮重减载率等均在容许范围之内,满足行车安全性要求。     

重载铁路桥梁线桥偏心和道砟超厚的影响

为了便于分析有砟道床重载铁路桥梁线桥的偏心效应,在现有设计活载偏载系数理论计算方法的基础上,推导了考虑运营阶段线桥额外偏心的活载弯矩偏载系数计算式,并就曲线半径、列车运行速度、曲线超高、道砟厚度、线桥偏心等因素对活载弯矩偏载系数的影响进行了分析。结合现场实测32 m双片式简支T梁的活载弯矩偏载系数,对比了采用空间多层梁格法计算和理论计算式的结果,不同行车速度下梁格法计算结果与实测值吻合更好,仅当行车速度80 km/h左右时,梁格法计算与理论计算式的结果一致。总体上看,线桥偏心使得偏心侧活载效应增大,由于曲线上线路相对桥梁多发生向曲线内侧的偏心,对32 m梁来说在一定程度上缓解了设计状态更为不利的外梁受力;而道砟超厚则使得内梁和外梁的二期恒载效应均明显增大,对两片梁受力均不利。     

适应铁路提速需求推进交通动员发展

铁路提速对我国国防交通动员带来了深刻影响:对铁路动员信息化建设、优化国防交通运输格局、提高铁路快速动员能力和加快专业技术队伍建设等提出了新的要求,应充分发挥动员潜力,全面加强铁路动员指挥网络、铁路军运衔接工程、运输人才队伍和运输保障队伍等方面的建设,完善铁路运输军代体系等运行机制,提升铁路运输动员综合效能。     

使用有限元分析以改善重载运输车轴

分析了北美铁路货运发生的车轴故障,介绍了使用有限元对F级和K级车轴进行应力分析计算,研究车轴尺寸变化对应力的影响,并提出了改善重载车轴设计的建议.     

既有时速250 km高铁提速轨道适应性研究

为进一步提升我国高速铁路运输水平,开展既有时速250 km高铁提速关键技术研究迫在眉睫,轨道作为直接承受列车荷载的结构,其速度提高后的适应性是影响列车安全平稳运行的重要因素。基于现场调研、有限元分析、数值计算等方法,针对有砟轨道、无砟轨道、轨道设计超高3个方面的适应性进行研究,并提出了时速250 km高铁提速轨道技术条件。主要结论如下：有砟轨道提速后会引起扣件、道床各动力指标增大,从而降低使用性能;无砟轨道提速后会使道床板和底座板纵横向弯矩增大,路基段道床板纵向弯矩增幅最大,为4.7 kN·m/m;考虑到安全富裕量,提速后路桥隧地段道床板和底座板配筋均能满足强度及裂纹宽度要求;提速后超高需进行相应调整,并满足不同速度下曲线半径及缓和曲线的相关要求;提速后应关注道床结构排水、轨道平顺性等,并符合现行规范相关要求。     

基于车载探地雷达的重载铁路道床脏污指数提取研究

车载探地雷达信号响应谱的振幅和包络特征可以间接关联有砟轨道道床脏污状态,路基、桥梁、隧道等3种线路环境下检测信号存在差异,由雷达信号提取道床脏污指数时需要求同存异。针对现有道床脏污率提取算法仅用于路基雷达数据的不足,需根据全线不同线路雷达信号特征改进道床脏污指数计算方法。通过设置合理的铁路路基模型,数值模拟路基、桥梁、隧道3种线路环境上不同脏污程度时的雷达信号响应,并在相应线路下进行现场雷达测试和挖验试验。结果表明：路基、桥梁、隧道3种线路环境下,以功率谱曲线振幅最大值或包络面积构成的道床脏污指数与道床脏污率均呈正相关,且计算桥梁线路下雷达信号功率谱响应时需截断时间窗口中的梁体反射信号,隧道线路下无需截断仰拱反射信号,可类似于路基线路进行计算,该结果为利用探地雷达对全线道床脏污水平评估和预测奠定了重要基础。     

45 t轴重重载铁路扣件系统刚度分析

为分析45 t轴重重载铁路有砟轨道扣件系统刚度合理取值范围,首先,使用钢轨容许应力法及轨道容许变形法分析扣件系统静刚度合理取值范围;然后,建立45 t轴重重载货车-有砟轨道空间耦合动力学模型,以美国五级谱及钢轨焊缝不平顺作为该耦合系统激励,通过分析车轨耦合动力学模型在不同激励、不同动刚度下的动力响应变化,分析扣件系统动刚度合理取值范围。结合钢轨容许应力法及轨道容许变形法,建议扣件系统静刚度范围为200～240 kN/mm;通过综合比较最大轮轨垂向力、最大枕上压力、最大钢轨垂向位移及最大轮重减载率4个评价指标在不同轮轨系统激励及不同扣件系统动刚度下的变化范围,建议扣件系统动刚度范围取240～300 kN/mm。