北京市科技新星计划(XX2013012)
- 作品数：13 被引量：184H指数：8
- 相关作者：蔡小培高亮侯博文彭华徐旸更多>>
- 相关机构：北京交通大学中铁第一勘察设计院集团有限公司挪威科技大学更多>>
- 发文基金：北京市科技新星计划国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：交通运输工程自动化与计算机技术建筑科学更多>>
- 京沪高速铁路高架站轨道系统长期监测技术被引量：19
- 2015年
- 研究目的:高铁行车密度大、天窗时间短,列车的高速运营对轨道系统的安全性和平稳性提出更高的要求。高架站轨道系统是高速铁路轨道系统安全服役中最敏感最典型的区域,为保障列车的安全平稳运行,需建立高速铁路高架站-无砟轨道-道岔长期监测系统,实现高架站轨道系统服役状态的实时在线监控,并对可能发生的破坏进行预测预警。研究结论:(1)高速铁路高架站长期监测系统包含数据测量、数据采集传输及数据管理分析三大子系统,实现了监测数据的自动采集、传输、分析、预警预测等功能;(2)系统采用光纤光栅技术监测轨道受力和小变形,采用视频感知技术监测轨道敏感部位大变形,系统测量精度高、安全防范性和长期稳定性好;(3)利用长期监测系统对尖轨尖端的纵向位移和轨道板温度梯度的实时监测,发现尖轨尖端的纵向位移变化趋势与轨温变化趋势相同,但滞后于轨温变化,轨道板表面和底面的温度则呈周期性昼夜交替变化;(4)该研究成果可为高速铁路轨道系统的病害整治和养护维修提供科学依据。
- 蔡小培高亮林超尹辉陈峰
- 关键词：高速铁路高架站光纤光栅实时在线监测
- 盾构下穿施工对高速铁路轨道结构的影响研究被引量：63
- 2016年
- 研究目的:城市轨道交通盾构下穿高速铁路施工时,土体的扰动会导致上部既有线路结构产生轨道不平顺,对高速列车的安全运营产生非常不利的影响。本文考虑盾构隧道下穿施工、高速铁路结构间的相互作用关系,建立轨道-路基-土体有限元模型,分析盾构开挖过程中高速铁路轨道变形特征,并基于所建立的动力学模型探讨盾构下穿施工对列车运行的影响规律。研究结论:(1)轨道变形会随着盾构下穿施工不断增大,在开挖完毕后逐步趋于稳定,轨道垂向变形明显大于横向变形;(2)盾构开挖面位于线路中心线正下方时,轨道沉降变形速率、两股钢轨沉降差和钢轨横向位移最大,通过中心线后其值会逐渐减小;(3)轨道变形随盾构隧道埋深的增大而减小,随盾构隧道半径的增大而增大,基本呈线性关系;(4)列车通过盾构下穿影响区域时,对轮轨力及安全性指标影响显著,随列车速度的增加而增大;(5)盾构开挖面位于线路中心线正下方时,轮轨垂向力和轮重减载率的变化较为明显;(6)本研究成果对盾构下穿既有铁路工程的评估和风险控制具有一定的指导意义。
- 蔡小培蔡向辉谭诗宇彭华郭亮武
- 关键词：高速铁路盾构施工有限元分析动力学
- 北京昌平线盾构始发端加固范围的研究
- 2015年
- 盾构始发端是盾构掘进过程中的危险地段,当前关于盾构始发端的加固范围尚无定论。以北京昌平线二期水库路站—昌平新区站地铁盾构始发端加固工程为研究背景,通过始发端支架计算、不同处理长度和宽度的数值仿真模拟,分析了盾构始发端处理的范围和大小。结果表明,当纵向加固长度达到9 m之后,对盾构始发开挖的位移场和应力场影响已不大,但考虑到盾构主机长度为9.3 m,将纵向加固长度确定为9.5 m;在保证纵向加固长度9.5 m不变的前提下,随着横向加固长度的增加,横向最大位移量在不断降低,而竖向最大位移量在不断增加,横向加固长度定为5.5 m。
- 杨祥亮何井运沈宇鹏陈万成蔡小培
- 关键词：盾构隧道数值模拟
- CRTSⅢ型板式无砟轨道底座合理纵连长度计算被引量：20
- 2016年
- 根据路基上CRTSⅢ型板式无砟轨道设计方案,考虑了轨道多层结构间非线性相互作用关系,基于有限元方法建立了不同底座板纵连长度的轨道结构空间耦合模型,计算了轨道结构横向稳定性与整体升降温作用下轨道板、自密实混凝土和底座板的受力与变形,分析了底座板的合理纵连长度。分析结果表明：底座板纵连长度为2块及以上轨道板长度时,可满足结构横向稳定性的要求;在升温45℃荷载作用下,随着底座板长度的增大,轨道板纵向位移线性增大,最大增幅约为58%,但是应力与弯矩变化不明显;自密实混凝土受力与变形的变化幅度较轨道板稍大,最大拉应力为0.949MPa;在降温40℃荷载作用下,底座板应力受纵连长度的影响显著,当长度达到5块轨道板长度时,其纵向拉应力达到2.67 MPa,接近混凝土容许拉应力。综合考虑横向稳定性与结构强度因素,底座板合理纵连长度应控制在2~5块轨道板长度范围内。
- 蔡小培赵磊高亮钟阳龙LAU Albert
- 关键词：底座板
- 基于激光扫描法的铁路道砟级配对道床动力特性影响的离散元研究被引量：12
- 2017年
- 铁路碎石道床的道砟级配对道床的力学性能具有显著的影响,采用三维激光扫描技术对道砟颗粒的形状特征进行了获取及分析,并提出了基于道砟外形重建结果的离散元颗粒数值模型构造方法;在此基础上建立了循环荷载道砟箱数值模型。以此研究在高速及重载线路条件下,道砟级配对散体道床动力沉降特性的影响规律,并从细观角度分析了道床的沉降机理。研究结果表明:不同运营条件下铁路碎石道床的沉降机理有所不同。道砟颗粒间的相互错动是引发重载铁路道床沉降主要原因。而对于高速铁路,道床沉降还会受到高频荷载作用下颗粒自身转动的影响。因此,建议在规范中针对不同的线路条件提出不同的道砟级配曲线要求。
- 徐旸高亮蔡小培侯博文赵云哲
- 关键词：离散元法
- 脏污材质对散体道床剪切力学性能影响的试验研究被引量：17
- 2017年
- 道床脏污会影响道床的剪切力学特性.为揭示脏污材质对道床剪切力学性能的影响规律,通过自主研发的大型铁路碎石道砟直剪仪,对道砟集料进行直剪试验.分析了不同道床脏污材质及脏污程度对道床平均剪应力、最大剪应力和最大剪胀位移等参数的影响.研究结果表明,煤灰和黄沙所构成的道床脏污均会使散体道床剪切力学性能显著降低;煤灰脏污对散体道床剪切力学性能的削弱作用比黄沙脏污更明显.
- 高亮徐旸殷浩
- 关键词：直剪试验力学性能
- 无砟轨道复合不平顺对高速行车的影响被引量：8
- 2016年
- 轨道复合不平顺是由多种垂、横向不平顺叠加而成的复杂随机波,是影响轮轨动态作用和行车稳定的重要因素.为研究高速铁路无砟轨道复合不平顺对行车品质的影响,考虑轮轨间复杂接触关系建立了车辆轨道空间耦合动力学模型,分析了轨向-水平、轨向-高低、轨距-水平、轨距-高低4种复合不平顺的动力影响.结果表明:随着复合不平顺幅值的增加,轮轨力、车体加速度、轮重减载率、脱轨系数等均会增大;轮轨力、舒适性指标和安全性指标随着复合不平顺波长的增大而减小;复合不平顺幅值组合变化时,车辆动力响应对水平、高低不平顺幅值变化的敏感程度高于轨向、轨距不平顺幅值变化.长波不平顺激扰频率与车体自振频率一致或接近时,车体会出现一定的谐振,垂、横向振动加速度有所增加.
- 蔡小培郭亮武侯博文任闯闯
- 关键词：无砟轨道高速铁路动力响应
- 基于轮轨接触的高速铁路钢轨磨耗量被引量：8
- 2014年
- 为预测高速铁路钢轨的磨耗量,建立了轨道结构静力学有限元模型和动力分析模型,基于Archard磨耗理论从曲线半径、行车速度、轮轨横移量3个角度计算分析了钢轨磨耗量,利用垂直磨耗深度0.5mm的磨耗量为界反算出通过总质量.计算结果表明：曲线地段钢轨磨耗较为严重,垂直磨耗深度为0.5mm时,直线上通过的总质量为45.9～60.0 Mt,曲线上通过仅为22.9～29.9Mr;相同曲线半径条件下,单轮作用下的接触斑处钢轨磨耗量随着行车速度提高而增大;相同速度和曲线半径下,钢轨磨耗量随着轮轨横移量增大而增大.
- 徐会杰刘启宾彭华朱柏铖
- 关键词：高速铁路轮轨接触蠕滑率
- 30t轴重12号重载道岔交叉渡线轮轨力学行为及安全性研究被引量：4
- 2016年
- 30 t轴重重载道岔已在山西中南部通道正线上投入使用,但对配套重载交叉渡线的研究尚属空白。基于车辆-道岔耦合动力学,采用多体动力学分析软件SIMPACK建立30 t重载货车-12号交叉渡线动力仿真模型,分析重载列车过岔方式、过岔速度及轨底坡设计对行车安全性的影响,为30 t轴重重载铁路交叉渡线的设计提供合理建议。
- 侯博文高亮崔日新何雪峰
- 关键词：重载铁路交叉渡线动力响应轨底坡
- 基于多车精细建模的曲线地段重载列车-轨道系统动力性能研究被引量：15
- 2014年
- 建立考虑多车效应的重载列车-轨道系统精细化动力分析模型，对车辆、钩缓装置中各种细部构件及部件间接触摩擦等作用机制进行精细模拟，基于Hertz理论及FASTSIM算法进行轮轨接触计算。利用自主研发设备通过现场参数试验进行轨道建模。深入研究重载铁路曲线地段列车-轨道系统动力性能及曲线参数影响规律。结果表明，缓和曲线地段轮轨相互作用规律复杂，列车不同位置车轮受力呈现迥异变化趋势及幅度，前后缓和曲线轮轨相互作用亦完全不同，主要由超高顺坡及车辆构造所致；缓和曲线长度过短可导致超高顺坡过大不利列车运行，缓和曲线长度对动力性能影响曲线往往存在拐点，建议以拐点值限定最小缓和曲线长度；增长缓和曲线可有效减弱轮轨相互作用，并主要通过减缓列车首车及导向轮对磨耗降低整体磨耗；随缓和曲线长度不断增加，对动力性能改善效果越不明显。我国重载铁路小半径曲线超高设置通常偏大，建议适当降低超高值、设置10％～20％欠超高，利于改善轮轨受力、减缓磨耗。增大曲线半径利于减弱轮轨相互作用及磨耗，但半径越大改善作用越小。
- 高亮王璞蔡小培叶军
- 关键词：重载铁路
