盾構(gòu)法修建正交下穿地鐵隧道對上覆隧道的影響分析

方勇，何川

鐵路運輸

盾構(gòu)法修建正交下穿地鐵隧道對上覆隧道的影響分析

方勇，何川

在地鐵工程中，常采用盾構(gòu)法修建正交下穿隧道，新隧道的掘進不可避免地對既有隧道產(chǎn)生影響。采用三維有限元方法對正交下穿盾構(gòu)隧道施工進行模擬，分析新隧道動態(tài)掘進時既有隧道位移、變形和內(nèi)力的變化規(guī)律。模型中考慮了盾構(gòu)機與管片襯砌的相互作用，以及管片襯砌結(jié)構(gòu)的橫觀各向同性性質(zhì)。計算結(jié)果表明，新隧道施工時既有隧道將產(chǎn)生不均勻沉降、不均勻側(cè)移和扭轉(zhuǎn)，且在對稱面上出現(xiàn)最大值。對稱面上管片的變形與受力出現(xiàn)先“加載”、后“卸載”、再“加載”的特點，同時該處的縱向彎矩不斷增大，并在隧道底部產(chǎn)生較大拉應力。該文所研究的內(nèi)容可為類似工程的施工提供參考。

盾構(gòu)法；下穿隧道；有限元分析；橫觀各向同性

來源出版物：鐵道學報，2007，29（2）： 83-88入選年份：2012

考慮車體彈性效應的鐵道客車系統(tǒng)振動分析

曾京，羅仁

摘要：建立了鐵道客車垂向振動系統(tǒng)數(shù)學模型。將車體看成兩端自由的均質(zhì)等截面歐拉梁，并考慮二系懸掛采用半主動減振器，導出客車系統(tǒng)的運動微分方程組，給出客車系統(tǒng)各模態(tài)共振速度的定義和計算公式。共振速度是車輛系統(tǒng)的固有屬性，車體彈性振動各模態(tài)共振速度由車體的自振頻率和車輛定距決定。計算車體一階和二階彎曲振動共振速度及對應的軌道波長，進行了客車系統(tǒng)在軌道簡諧輸入情況下的幅頻特性分析和隨機輸入情況下的隨機響應分析。通過計算可知，為了減小車體垂向共振峰值，車體一階彎曲自振頻率應盡量離開構(gòu)架的浮沉自振頻率；由于車體彈性振動的影響，車體端部的振動加速度和位移要大于中部，彈性車體模型的平穩(wěn)性指標大于剛性車體；采用半主動減振器能夠顯著降低車體的加速度、位移和平穩(wěn)性指標，但會使構(gòu)架的加速度和位移有所增大。

關鍵詞：鐵道客車；彈性車體；共振速度；頻率特性；隨機響應

來源出版物：鐵道學報，2007，29（6）： 19-25入選年份：2012

高速客車輪對動力學性能的比較

肖廣文，肖新標，溫澤峰，等

摘要：為了比較不同車輪踏面及輪對內(nèi)側(cè)距對高速客車動力學性能的影響，首先采用改進輪軌接觸幾何關系算法分析了不同情況下的靜態(tài)輪軌幾何接觸關系，然后通過車輛/軌道耦合動力學模型，對高速客車蛇行臨界速度、運行平穩(wěn)性和曲線通過性能進行了動態(tài)仿真計算。數(shù)值計算中，主要考察了LM、LMA、S1002和XP55等4種車輪踏面和輪對內(nèi)側(cè)距由1350 mm到1360 mm變化的情況。結(jié)果表明，車輪踏面形狀和輪對內(nèi)側(cè)距對高速客車動力學性能有重要的影響，且LMA型車輪踏面與1353 mm的輪對內(nèi)側(cè)距匹配具有較好的動力學性能。要確定合適的車輪踏面和輪對內(nèi)側(cè)距，須從輪軌接觸關系的變化出發(fā)，綜合評估車輛動力學性能。

關鍵詞：高速客車；車輪踏面；輪對內(nèi)側(cè)距；動力學；車輛/軌道耦合動力學

來源出版物：鐵道學報，2008，30（6）： 29-35入選年份：2012

高速客車轉(zhuǎn)臂式軸箱定位轉(zhuǎn)向架曲線通過特性

劉鵬飛，翟婉明，王開云

摘要：為研究高速客車轉(zhuǎn)臂式軸箱定位轉(zhuǎn)向架通過曲線時的蠕滑導向性能，基于多體系統(tǒng)動力學及車輛的穩(wěn)態(tài)曲線通過理論，分析曲線上輪對的受力特點，采用動力學軟件SIMPACK計算轉(zhuǎn)向架高速通過曲線軌道時的導向蠕滑力，研究轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)參數(shù)對轉(zhuǎn)向架運動狀態(tài)和輪軌蠕滑力的影響。計算結(jié)果表明，轉(zhuǎn)向架以欠超高狀態(tài)通過曲線時，隨著轉(zhuǎn)臂長度和相對于軌面傾角的增加，轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)導致前輪對正向搖頭角明顯增大，產(chǎn)生更大的輪軌橫向蠕滑力，使輪對向曲線內(nèi)側(cè)偏移，輪對橫移量逐漸由負值變?yōu)檎?；后輪對正的搖頭角則不斷減小，橫向蠕滑力隨之下降，受前輪對影響，后輪對向曲線內(nèi)側(cè)移動；轉(zhuǎn)臂長度超過0.2 m后，轉(zhuǎn)臂長度及傾角均會對轉(zhuǎn)向架曲線通過性能產(chǎn)生明顯的影響。

關鍵詞：轉(zhuǎn)向架；高速客車；曲線通過；蠕滑力

來源出版物：鐵道學報，2012，34（9）： 20-25入選年份：2012

多狀態(tài)多模式機械系統(tǒng)可靠性分析模型

宋冬利，張衛(wèi)華，何平，等

摘要：基于混合理論建立多狀態(tài)多模式機械系統(tǒng)可靠性分析模型。首先按照不同失效機理特征和同一失效機理不同失效等級的特征，把機械系統(tǒng)單元分為不同狀態(tài)和不同模式，構(gòu)建多狀態(tài)多模式機械系統(tǒng)；其次，以混合圖表述單元多狀態(tài)多模式與單元綜合多狀態(tài)的邏輯關系，用混合算子給出由單元多狀態(tài)多模式分布推導單元綜合多狀態(tài)分布的算法；第三，推導多狀態(tài)多模式串聯(lián)單元、多狀態(tài)多模式并聯(lián)單元的混合形式；第四，建立混合多狀態(tài)系統(tǒng)可靠性分析模型，獲得多級系統(tǒng)可靠度，避免兩狀態(tài)系統(tǒng)因忽略故障隱患和功能退化狀態(tài)可能導致的重大危害，避免部件很多時采用獨立算法可能出現(xiàn)系統(tǒng)可靠度趨于零的不合理現(xiàn)象。最后，高速受電弓下臂轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)可靠性分析的實例表明應用多狀態(tài)多模式系統(tǒng)可靠性分析模型進行機械系統(tǒng)可靠性評估的有效性和優(yōu)越性。

關鍵詞：可靠性；多狀態(tài)多模式；機械系統(tǒng)；混合分布

來源出版物：鐵道學報，2012，34（9）： 33-39入選年份：2012

基于彈性需求的旅客列車開行方案優(yōu)化研究

史峰，周文梁，陳彥，等

摘要：旅客列車開行方案直接影響著鐵路旅客出行費用，從而導致鐵路旅客運輸需求的變化。通過分析與旅客列車開行方案相關的鐵路旅客運輸需求影響因素，構(gòu)造旅客運輸彈性需求函數(shù)關系，將旅客換乘方案的選擇歸結(jié)為彈性需求下的用戶平衡分配問題，進而利用鐵路企業(yè)與旅客之間的Stackelberg博弈關系，建立了基于彈性需求的旅客列車死行方案的雙層規(guī)劃模型，并設計了基于模擬退火算法求解的優(yōu)化算法。算例分析表明，基于彈性需求的旅客列車開行方案優(yōu)化模型和算法能夠更好地優(yōu)化旅客列車開行方案，使之與鐵路旅客運輸需求相吻合，從而產(chǎn)生更大的社會與經(jīng)濟效益。

關鍵詞：旅客列車開行方案；彈性需求；用戶平衡；雙層規(guī)劃；模擬退火算法

來源出版物：鐵道學報，2008，30（3）： 1-6入選年份：2013

基于實測數(shù)據(jù)的高速動車組諧波分布特性與概率模型研究

楊少兵，吳命利

摘要：動車組電氣負荷建模對牽引供電系統(tǒng)的設計以及電能質(zhì)量相關問題的評估具有重要意義。本文基于大量實測數(shù)據(jù)，采用曲線擬合和概率統(tǒng)計方法，針對CRH2-200型高速動車組建立諧波電流模型，模擬受眾多隨機因素影響的動車組諧波概率分布特征。所建立的仿真算法求解速度快，且結(jié)果更接近實際情況。將其與牽引計算程序相結(jié)合，可用于構(gòu)建一個具有快速數(shù)據(jù)交換能力的實用仿真平臺。

關鍵詞：動車組；電氣負荷；諧波；概率模型

來源出版物：鐵道學報，2010，32（3）： 33-38入選年份：2013

我國高速鐵路牽引供電發(fā)展的若干關鍵技術問題

李群湛

摘要：在電力電子技術迅速發(fā)展與普及應用的背景下，本文借鑒德國模式，提出一種取電于公用電網(wǎng)而又相對獨立的牽引供電系統(tǒng)。它能徹底解決電能質(zhì)量問題，并完全取消電分相。結(jié)合現(xiàn)實，本文提出最小補償容量的同相供電方案，建議研究三相接入電力系統(tǒng)的平衡接線變壓器，一方面便于今后同相（無分相）改造，另一方面亦能與單相變電所實現(xiàn)同相供電。本文在對國內(nèi)外現(xiàn)行AT供電模式的分析和借鑒的基礎上，建議建立我國新的AT供電模式。

關鍵詞：高速鐵路；牽引供電系統(tǒng)；供電模式；同相供電

來源出版物：鐵道學報，2010，32（4）： 119-124入選年份：2013

城市軌道交通車輛制動能量回收技術現(xiàn)狀及研究進展

楊儉，李發(fā)揚，宋瑞剛，等

摘要：在分析城市軌道交通車輛制動能量回收的可行性與潛力的基礎上，介紹國內(nèi)外各種制動能量回收技術，分析不同制動能量回收技術的特點，指出制動能量回收技術存在的問題、擬采取的解決方案和國內(nèi)外對此問題研究的熱點方向，并對該領域的發(fā)展趨勢進行討論，對了解國內(nèi)外該領域的技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢提供可靠資料，有助于推動城市軌道交通車輛制動能量回收技術的發(fā)展。

關鍵詞：城市軌道交通車輛；制動能量；制動能量回收

來源出版物：鐵道學報，2011，33（2）： 26-33入選年份：2013

一種融合小波變換和數(shù)學形態(tài)學的圖像邊緣檢測算法

胡曉輝，張曉穎，陳俊蓮

摘要：針對傳統(tǒng)圖像邊緣檢測方法中出現(xiàn)噪邊、邊緣定位不精確等缺點，提出一種融合小波變換和數(shù)學形態(tài)學的圖像邊緣檢測算法。先將圖像進行小波分解，高頻部分利用小波模極大值噪聲抑制和尺度相關子帶關聯(lián)算法進行邊緣檢測，可以很好地減弱噪聲；低頻部分利用修正的形態(tài)算子進行形態(tài)學邊緣檢測，能夠檢測出弱邊且定位準確；最后對兩種方法得到的邊緣圖像進行融合。實驗結(jié)果表明，該算法能有效抑制噪聲，提高邊緣精度并且定位準確。

關鍵詞：邊緣檢測；小波變換；數(shù)學形態(tài)學；尺度相關；融合

來源出版物：鐵道學報，2011，33（3）： 45-48入選年份：2013

高速鐵路斜拉橋上無縫線路縱向力研究

閆斌，戴公連

摘要：采用帶剛臂的梁單元模擬橋梁，用非線性彈簧模擬線路縱向阻力，并采用相關文獻試驗結(jié)果進行驗證。以該模型為基礎，建立塔-索-軌-梁-墩-樁的斜拉橋整體空間有限元模型。以滬昆高速鐵路某（32+80+112）m槽型截面單塔斜拉橋為例，對斜拉橋上無縫線路縱向力傳遞規(guī)律進行分析；計算縱向力對斜拉索和塔墩影響；探討橋梁截面形式、線路縱向阻力模型、斜拉橋約束方式、主梁和拉索溫度變化、風壓以及鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器設置位置等設計參數(shù)對縱向力影響；提出相關取值建議。

關鍵詞：鐵道工程；鐵路橋梁；斜拉橋；無縫線路；縱向力

來源出版物：鐵道學報，2012，34（3）： 83-87入選年份：2013

編組站列車解體方案與編組方案的協(xié)調(diào)優(yōu)化研究

薛鋒，王慈光，羅建，等

摘要：編組站列車解體方案與編組方案的協(xié)調(diào)是階段計劃配流優(yōu)化的關鍵，配流方案作為解體方案和編組方案的函數(shù)，只有當二者確定后，才能實現(xiàn)列車的配流。分析到達列車的最早可能解體時刻和不同調(diào)機作業(yè)方式下出發(fā)列車的最晚必須開始編組時刻的計算方法。通過定義特征點、時間調(diào)整格等概念，可以固定出發(fā)列車的解體特征，從而簡化編組順序的調(diào)整環(huán)節(jié)，減少計算量。以先編組出發(fā)列車的單個配流方案為主線，采用編組解體雙向配流策略，找出合理編組順序的有效匹配解體方案。根據(jù)解體特征和解體序號矩陣，提出解編方案協(xié)調(diào)優(yōu)化算法，實例證明該算法可以縮小編組站配流問題的規(guī)模，從而快速得出優(yōu)化配流方案。

關鍵詞：編組站；解體方案；編組方案；配流；協(xié)調(diào)優(yōu)化

來源出版物：鐵道學報，2008，30（2）： 1-6入選年份：2013

成網(wǎng)條件下地鐵換乘量預測方法研究

張永生

摘要：目的：地鐵換乘量預測是地鐵換乘站設計、客流組織及安全應急預案編制的重要基礎。近年來，地鐵網(wǎng)絡化運營快速發(fā)展，成網(wǎng)條件下地鐵換乘量預測成為一個亟待解決的問題。本文在研究成網(wǎng)條件下乘客路徑選擇行為的基礎上，結(jié)合全網(wǎng)客流分布規(guī)律，提出成網(wǎng)條件下地鐵換乘量預測方法。

方法：首先，在考慮乘車時間、換乘次數(shù)、換乘時間和擁擠度等地鐵服務水平變量的基礎上，通過引入角度費用指標表述路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和路徑走向等網(wǎng)絡特征對乘客路徑選擇的影響，建立地鐵乘客出行路徑選擇模型，分析乘客潛在的路徑選擇偏好。其次，基于各因素等效乘車時間換算和乘客對出行時間的容忍程度分析，使用K-最短路算法構(gòu)造所有站點間的有效路徑集合，結(jié)合首末班車限制設計MSA（Method of Successive Averages）法進行隨機網(wǎng)絡客流加載，構(gòu)建不同時間粒度下各換乘站換乘量的統(tǒng)計算法。最后，基于北京地鐵乘客出行特征調(diào)查數(shù)據(jù)標定地鐵乘客路徑選擇模型，并利用本算法對北京市地鐵換乘量進行預測，以驗證本文預測方法的有效性和預測結(jié)果的準確性。

結(jié)果：首先，基于北京地鐵乘客出行特征調(diào)查數(shù)據(jù)，分別標定了加入角度費用這一影響因素前后的地鐵乘客在高峰和平峰期情況下的路徑選擇模型，標定結(jié)果顯示：在高峰和平峰期情況下，乘車時間、換乘次數(shù)、換乘時間和擁擠費用等變量的t 值的絕對值均大于1.96，即有95%把握認為各參數(shù)估計值可信，擬合優(yōu)度均大于0.2，滿足檢驗要求。各因素的系數(shù)均小于零，表示乘車時間、換乘次數(shù)、換乘時間、擁擠費用和角度費用的增加將降低乘客對該路徑的選擇意愿，符合實際情況。通過比較發(fā)現(xiàn)，引入角度費用后的模型擬合優(yōu)度明顯提高（提高到0.7左右），因而可證明角度費用明顯影響乘客路徑選擇行為。

然后，基于標定的模型對各因素的等效乘車時間系數(shù)進行計算，結(jié)果表明：乘客分別在高峰期和平峰期出行時，換乘次數(shù)增加 1次相當于乘車時間分別增加10.2420 min和14.4940 min；換乘時間增加1.00 min相當于乘車時間分別增加4.1968 min和3.1585 min；擁擠費用增加1.00 min相當于乘車時間分別增加0.8217 min和0.8157 min；角度費用增加1 km相當于乘車時間分別增加6.0960 min和6.1080 min。最終，基于本文算法對北京地鐵換乘站的換乘量進行預測，結(jié)果顯示：本文值和實際值的平均相對誤差為8.58%。結(jié)論：第一，除乘車時間、換乘次數(shù)、換乘時間和擁擠費用等因素外，表達路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和路徑走向的角度費用明顯影響乘客的路徑選擇。第二，乘客在高峰期和平峰期的出行路徑選擇偏好顯著不同：高峰期的乘客一般為通勤出行，更看重時間短的路徑，因而對換乘時間更加敏感；平峰期的乘客一般為非通勤出行，更喜歡出行舒適而不繁瑣的路徑，因而對換乘次數(shù)更加敏感；而擁擠費用和角度費用對乘客的影響在高峰期和平峰期變化不大。第三，較其他預測方法，本文增加路徑走向?qū)Τ丝吐窂竭x擇的影響，并將擁擠費用連續(xù)化，分高峰期和平峰期分析地鐵乘客出行路徑選擇行為，而且客流加載時考慮首末班車的限制，換乘量統(tǒng)計算法考慮列車時刻表，因而本文的預測結(jié)果精度更高。

來源出版物：鐵道學報，2013，35（11）： 1-6入選年份：2013

鐵道車輛不同踏面等效錐度和輪軌接觸關系計算

干鋒，戴煥云，高浩，等

摘要：為了深入研究輪軌接觸幾何關系，針對國內(nèi)鐵道客運車輛車輪的4種典型踏面LMA、S1002CN、LM和XP55，采用簡化法、諧波法、UIC519算法分別計算其等效錐度；編制一套輪軌接觸關系軟件 TPLWRSim，與國際通用的多體系統(tǒng)動力學分析軟件SIMPACK和ADAMS計算的結(jié)果相對比，在不同輪軌關系計算工況下，給出用3種軟件計算的4種標準踏面的等效錐度表，為新型踏面設計提供參考。通過比較不同算法的優(yōu)越性，表明諧波法和UIC519能更準確地計算等效錐度。同時，給出4種踏面的輪軌接觸特征，為實際線路車輪磨耗跟蹤試驗時分析車輪磨耗行為提供參考。這些輪軌接觸特征在實際車輪磨耗跟蹤試驗中得到了驗證。

關鍵詞：等效錐度；簡化法；諧波法；UIC519；TPLWRSim

來源出版物：鐵道學報，2013，35（9）： 19-24入選年份：2013

編輯：張寧寧