胀板区段的高低不平顺时频特征及其评估方法

高速铁路无砟轨道的胀板病害是轨道服役性能劣化的最主要表现之一。利用轨检数据,分析了高低不平顺的时域波形与频率分布特征,得到了胀板病害的6.45 m高低不平顺波长特征。基于小波理论,采用离散小波的Mallat算法提取6.45 m所在高低不平顺波长区间的样本特征数据。给出了胀板指数计算方法,建立了高速铁路无砟轨道胀板病害的检测方法。通过算例对文中所提算法的适用性和准确性进行验证。结果表明:由结构性胀板引起的高低不平顺具有明显的温度效应;利用该病害检测算法计算结果与现场病害资料对比,准确率达到80%以上,可有效地实现无砟轨道胀板病害的定位与检测,为我国高速铁路无砟轨道养护维修提供一定的技术支持。     

不平顺条件下高速铁路轨道振动的解析研究

为了分析不平顺条件下高速铁路轨道结构振动,推导了移动车辆在轮对处和轨道结构在轮轨接触点处的柔度矩阵,考虑移动轴荷载和轨道不平顺,建立了移动车辆-轨道垂向耦合振动的解析模型.模型中,移动车辆考虑为弹簧和阻尼器连接的多刚体系统;有碴轨道结构模拟为连续弹性3层梁;轮轨间考虑为线性赫兹接触.算例分析了单台TGV高速动车引起的有碴轨道结构振动,得到轨道不平顺引起的动态轮轨力和轨道各部分的最大振动加速度,研究了列车速度、轨道不平顺以及轨下垫板及扣件、道床和路基等轨下基础刚度对轨道振动的影响.计算表明:随着列车速度和轨道不平顺的增加,轨道结构的振动响应不断增大;轨下基础刚度对轨枕和道床的振动影响较大,对钢轨振动的影响较小.     

客运专线高架轨道结构振动特性实测研究

针对轨道不平顺条件下高速客运专线桥上CRTSII型板式轨道的振动特性进行现场实测,对轮轨力、轨道结构的振动响应进行时域和频域的对比分析。结果表明:在轨道不平顺等影响因素作用下,上、下行方向列车以相近的速度运行时对轨道结构产生的冲击作用也相近。钢轨的振动主要由于轮轨表面不平顺激励所产生。在轮轨相互作用下产生的高频振动主要集中在钢轨上,而由于扣件系统的弹性减振作用,轨面不平顺引起的高频振动在轨道板和桥面板上体现不明显,由离散支撑导致的中频振动占据主要成分。列车荷载作用下,振动在轨道结构纵向传递主要在钢轨内部实现的。     

浅析轨检车检测资料的有效利用

目前常用的轨检车系统是基于惯性基准测量原理，采用激光、摄像机和图像处理系统，通过钢轨断面轮廓图像的测量获得轨道几何尺寸等测量值，采用基于网络平台的非接触式测量系统，具有检测项目齐全、检测精度高和超限判断智能化等优点，是检查轨道偏差、指导线路养护维修和保障行车安全的现代化检测设备。本文将首先介绍轨检车的检测原理，然后探讨轨检车检测资料如何有效运用。     

高速列车通过钢轨焊接接头时引起的轮轨冲击噪声的研究

高速铁路采用无缝钢轨铺设,大大地降低了轮轨通过钢轨接头时产生的轮轨冲击噪声。但是由于焊接钢轨时工艺不良和焊接材料与钢轨材料间存在性能差异等原因,车轮滚过这些焊接接头时产生的轮轨噪声远大于其它地方。为了探明钢轨焊接接头对轮轨噪声的影响,综合运用车辆-轨道耦合动力学理论、随机振动理论和声辐射理论建立了轮轨噪声预测模型,计算分析了高速列车通过钢轨焊接接头时的轮轨噪声。研究结果表明：焊缝凸台引起的轮轨冲击噪声主要集中在1250～3000Hz范围内。钢轨凹陷型焊缝引起的轮轨冲击噪声主要集中在400～1250Hz范围内。钢轨焊缝处短波不平顺波长增大,轮轨噪声声级最大值有所减小;短波不平顺波深增大,轮轨噪声声级最大值有所增大。     

长轨焊接技术在煤矿窄轨铁道

矿井的运输线路由于钢轨接缝的大量存在,接头部位成为线路的薄弱环节,严重影响高速行车的平稳度和舒适度。进行长轨焊接消灭了钢轨接头,减少了列车在接头区的冲击和振动,从而大大提高了轨道的平顺性,提高列车运行速度,增强平巷人车的舒适度,又减小了钢轨病害和维修工作量,延长钢轨和轨枕以及扣件的寿命,因而煤矿井下轨道运输中的长轨焊接可行性,焊接的工艺要求,焊接后的质量要求,为井下窄轨铁路运输提供了安全保障。     

基于改进HHT分析车轮椭圆化对高速列车时频特征的影响

研究车轮椭圆化对高速列车时频特征的影响问题。建立车辆/轨道空间耦合模型,模拟计算了高速车轮椭圆化和轨道谐波不平顺共同激励下车辆系统的动力响应。将一种基于改进经验模态分解的希尔伯特-黄变换方法应用于车辆/轨道耦合系统的振动信号分析中,计算分析了动力响应的时频分布和振动能量分布。结果表明：车轮椭圆化会引起车辆系统振动响应的频率调制,车辆系统蛇形运动和振动能量分布的非线性变化。     

轨道不平顺检测中数字补偿滤波器的设计及仿真

轨道不平顺是影响列车安全舒适的主要因素，轨检车可实时准确的检测出轨道不平顺状态；但车速的变化会使传感器信号发生畸变和衰减，使分析数据失真。为了消除车速的影响，分析了轨检系统中数字补偿滤波器的理论及设计方法，最后进行了CCS5000仿真验证。结果表明，数字补偿滤波器能够消除前端有用信号的衰减，且可达到较高的精度。     

MTMDs控制高速铁路简支箱梁桥车致振动噪声的研究

轨道不平顺性激励引起桥梁结构振动,进而向空间辐射噪声。为了探明多重调谐质量阻尼器（MTMDs）对桥梁结构噪声的影响,选取32 m双线混凝土简支箱梁为研究对象,建立了移动集中力-桥梁-MTMDs耦合振动模型,根据桥梁的挠曲频响函数,求取了MTMDs的最优控制参数。在此基础上,采用瞬态有限元法和声学边界元法研究了不同数量调谐质量阻尼器对桥梁的减振、降噪效果。研究结果表明：MTMDs能有效控制桥梁的最大振动响应;由于MTMDs仅对一阶竖弯频率处的结构振动控制有效,使得其对结构噪声的控制效果不甚明显,对近轨侧25 m处声场的平均降噪效果约0.5 dB。     

地震作用下高速列车与桥梁耦合振动分析

摘要: 为了研究地震作用下高速列车与桥梁耦合振动特性,通过分析JR300系列轮轨高速列车与高架桥在地震作用下的耦合振动,对轨道不平顺、不同地震波对耦合振动响应的影响进行比较研究。结果表明：轨道竖向不平顺会加大车体振动竖向加速度,在地震作用下,车体加速度会接近或超过规定限值;桥梁在地震与列车作用下,考虑轨道的竖向不平顺对桥梁的竖向响应影响较小;不同地震波激励对车桥振动响应影响有较大不同。     

基于谱元法的车辆-轨道结构频域振动特性研究

基于谱元法建立车辆-轨道结构频域振动模型,其中轨道结构模拟为三层铁木辛柯梁,车辆部分考虑为整车模型,运用Lagrange方程实现车辆与轨道结构的耦合,并采用虚拟激励法将轨道不平顺模拟为虚拟荷载,通过求解车辆-轨道整体结构的谱元法方程,得到车辆-轨道结构在频域内的振动响应。结果表明:钢轨、轨道板和底座板的第一、二、四阶振动峰值分别由车体、转向架、车轮自振引起,其他振动峰值由轨道结构系统自振引起;钢轨、轨道板和底座板的振动能量分布在较宽的频率范围;在离开车辆一侧且距离端轮对2.5 m处,1～800 Hz内钢轨振动迅速衰减,当大于800 Hz时,钢轨振动衰减缓慢;在距离端轮对18 m处,25～1 171 Hz内钢轨振动衰减基本稳定;在距离端轮对20.5 m处,小于25 Hz时,钢轨振动随着离开端轮对距离的增加迅速衰减,当大于1 171 Hz时,钢轨振动则衰减较小。     

地铁列车运行引起的振动对精密仪器的影响研究

采用一种数值模型,并结合现场振动实测,对北京地铁4号线列车运行引起的振动对北京大学物理实验室内精密仪器的影响问题进行了研究,并对地铁4号线隧道内浮置板轨道的减振效果进行了探讨。该模型根据移动荷载作用下的动力响应解,把地铁列车运行引起的振动问题归结到计算频率-波数域内的传递函数和频域内移动轴荷载的问题上。传递函数采用三维周期性有限元-边界元耦合的数值模型来计算,移动轴荷载主要考虑为频域内轨道不平顺激励下的轮轨接触力。现场振动实测包括地铁列车与公交车单独引起的振动及两者的合振动测试。结果表明:浮置板轨道是一种有效的减振措施,在其工作频段内有显著的减振效果;在低频段,地铁列车单独引起的振动可能对精密仪器正常工作造成影响,公交车流单独引起的振动以及与地铁列车叠加的振动会对精密仪器的正常工作造成影响,仪器基座处应采取相应的隔振措施来减小这部分振动。     

扣件胶垫刚度频变的车辆-轨道耦合时变随机振动扩展辛分析

运用扩展辛数学方法、周期拟稳态求解法与随机振动虚拟激励法,建立了车辆-轨道垂向耦合时变系统的随机振动扩展辛分析模型,高效计算了扣件胶垫频变刚度影响下车辆-轨道耦合时变系统的随机振动频域特征,并与车辆-轨道耦合时不变系统的随机振动频域特征进行了对比。研究发现：1）对于低速地铁线路而言,在现有扣件胶垫低频初始刚度及其刚度频变幅度的变化范围内,时变与时不变系统中车轮及轮下结构垂向随机振动加速度频谱的差异很小,因此地铁线路上应用定点激励模型可满足工程要求;2）在高铁线路上,扣件胶垫刚度的频变幅度越大,车轮及轮下结构垂向随机振动加速度的最高功率峰及其对应主频在时变与时不变系统内的差距也越大,因此在扣件胶垫刚度频变幅度较大的高速线路上采用动点激励模型才能保证较高的运算精度。     

铁路曲线钢轨横向凹坑对初始波磨形成的影响

建立了车辆/轨道横向垂向耦合动力学、轮轨滚动接触力学和钢轨材料摩擦磨损模型为一体的钢轨波磨计算模型,发展了相应的数值方法。利用该方法分析了曲线钢轨顶面内侧具有横向凹坑对初始波磨形成的影响。计算了客车车辆通过钢轨轨头横向凹坑时,同一个转向架的4个车轮反复作用下钢轨初始波磨形成和发展情况。数值结果表明,当车辆通过具有横向凹坑的曲线钢轨时,轮对和钢轨之间发生瞬态冲击振动,引起钢轨接触面产生不均匀磨损而形成初始波磨,随着车辆通过次数增加,不均匀波磨深度加大并向前扩展,形成大约30mm和750mm的波长;当车轮通过横向凹坑瞬间,车轮和钢轨之间发生激烈的振动,使4车轮下的钢轨接触表面产生严重的凹坑磨损,当车辆再次通过时,轮轨间的振动继续加剧,凹坑磨损深度迅速加大;前轮对通过凹坑而受激振动对后轮对动力学行为影响较大,导致后轮对作用下钢轨接触面不均匀磨损严重,但后轮对受激振动对前轮对动力学行为的影响较小;前轮对左轮受外轨激振作用而导致前轮对右轮下钢轨接触面凹坑磨损最严重。     

横向地震作用下震致钢轨几何不平顺研究

铁路运输作为抗震救灾的重要生命线,在抗震救灾期和灾后重建期承担了极其重要的运输任务,研究震致钢轨不平顺是保证震后行车安全的基础.该文以高速铁路CRTS Ⅱ型轨道-桥梁系统为对象,建立了有限元模型并开展了试验验证,从PEER强震数据库中筛选出40条和设计反应谱匹配程度最高的地震波并对有限元模型开展了非线性时程分析,研究了...     

印刷品自动光学检测伪缺陷去除方法

目的 为了解决使用差影法进行印刷品表面缺陷自动光学检测存在伪缺陷从而造成误检的问题,提出一套通过提高配准精度和空间滤波来减少伪缺陷的方法。方法 使用连续域蚁群算法求全局最优解,改进基于轮廓的模板匹配算法配准精度,减少伪缺陷的产生;配准时的仿射变换会产生轮廓伪影,根据伪影的分布特点将图像切分成轮廓区和非轮廓区。分别使用不同的空间滤波方法削弱伪缺陷,再使用阈值分割将其剔除。结果 在实验环境中,连续域蚁群算法改进的基于轮廓的模板匹配配准方法,可精确到亚像素级,配准率为92%;使用空间滤波剔除伪缺陷后进行缺陷检测,缺陷误检率为0,漏检率为3%;印刷品表面缺陷平均检测时间为1.05 s,最长时间小于1.5 s。结论 该研究改善了差影法在自动光学检测中的效果,方法快速、有效、易于实现;在降低了缺陷误检率的同时不会造成大量漏检;满足在线检测的要求,可用于实际工业生产。     

On effects of track random irregularities on random vibrations of vehicle–track interactions

As the integrated reflection of track substructure deformations and the most important excitation for vehicle–track interactions, track irregularities show random nature, and generally being regarded as weak stationary random processes. To better expose the full statistical characteristics of track random irregularities on amplitude and wavelength, a time–frequency transform and probability theory based model is developed to simulate representative and realistic track irregularity sets by combining with random sampling methods. Moreover, a three-dimensional (3-D) vehicle–track coupled model is established by finite element method and dynamic equilibrium equations, where the nonlinearity of wheel/rail interaction is considered. Finally, a probability density evolution method (PDEM) is introduced to solve the probabilistic transmission issues between track irregularity sets and dynamic responses of vehicle–track coupled systems. There is a clear demonstration that the results derived by proposed methods are comparable to the experimental measurements. Through effectively applying the above methodologies, the probabilistic and random characteristics of vehicle–track interaction can be properly revealed.     

钢轨吸振器对高架结构垂向振动的影响

建立带有钢轨吸振器的高速铁路高架结构板式轨道与桥梁垂向耦合振动模型,分析钢轨吸振器对轨道和桥梁结构垂向振动的影响。模型已考虑了钢轨吸振器、板式轨道结构及桥梁间的耦合作用。钢轨吸振器被视为两自由度的质量-弹簧系统,钢轨、轨道板和桥梁被视为多层叠合梁模型,彼此用弹簧阻尼元件联接。利用动柔度函数,得到吸振器-板式轨道-桥梁系统垂向振动响应的解析表达式,并以轮轨表面粗糙度谱作为激励求解模型的振动响应。研究结果表明：钢轨吸振器在180 Hz～300 Hz及700 Hz～1 000 Hz频段内对整个高架轨道系统的位移幅值及相位、振动衰减产生较明显的影响;同时,在轮轨表面粗糙度谱的激励下,带有钢轨吸振器的轮轨系统的轮轨力在pinned-pinned频率处明显减小,在前两阶自振主频附近钢轨吸振器对整个高架轨道系统结构振动的影响较明显。     

弹性车体垂向运行平稳性一系最优控制研究

采用基于轨道谱及包括轮轴间时延预瞄的最优控制算法,在一系悬挂中加入主动控制,设计其主动控制规律,从降低轨道至车体振动的传递入手,对铁道车辆弹性车体垂向动力学模型进行仿真分析。结果表明,该最优控制算法对车辆系统的振动有较好的抑制作用;可以改善轨道至弹性车体中部的振动加速度传递率,在控制车体刚体振动的同时,也能抑制整车的弹性振动;最优控制算法对车辆系统的1Hz左右的低频振动、以及包含人体垂向振动敏感频域(4Hz-8Hz)的4Hz~10Hz频率内的振动衰减明显,但对车体高频振动作用不大。并与二系主动悬挂系统比较,发现一系主动悬挂能更有效的控制车体的弹性振动,且抑制的频率范围较宽,车辆运行平稳性更佳,为今后弹性车体减振措施选择提供依据。     

基于区域邻接图的立体视觉边缘匹配算法

针对自然场景轮廓边缘的立体匹配问题,提出了基于区域邻接图的快速匹配算法.首先利用分水岭变换进行图像分割,根据分割区域边界确定图像中场景的轮廓边缘.基于由全局到局部、自上而下的分层匹配思想,匹配过程分为两步:第一步将轮廓边缘按其所属区域进行分组作为匹配基元进行匹配,匹配过程中根据边缘所属区域的位置,尺寸和灰度特征建立区域约束,并在边缘特征角点的引导下,按照区域邻接图采用类似区域生长的匹配策略实现边缘匹配,区域约束大大减少了边缘特征匹配的搜索空间、优化了匹配顺序.第二步则根据边缘匹配结果,以已匹配的边缘特征角点为基准点,在其引导下实现其他边缘点的快速立体匹配.实验结果表明,该算法匹配正确率能达到93%以上,是一种快速有效的立体匹配算法.