基于多源检测数据分析与模型仿真的道岔状态分析及评价研究
发布时间：2021-01-13 16:20
作为轨道结构中的重要组成部分,道岔是机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道时必不可少的线路设备,其集成了轨道结构中的各项薄弱环节,是公认的反映铁道工程行业技术水平的重要标志。据统计,截至2019年末,中国高速铁路总里程达3.5万公里,共计铺设八至九千余组正线道岔,其中国产道岔占比大约为80%,总体运营状况良好。但道岔区的结构损伤及机械性故障等病害问题也偶有发生,给乘车的舒适性及列车运行的稳定性造成了不良影响。目前,铁路技术发达的国家相继研制开发了大型轨道检测设备对轨道进行质量检测及状态评价,使得利用数据分析手段智能化综合评价道岔状态成为可能。基于此,本文利用道岔-车辆动力学仿真以及数据分析手段,基于多源检测数据对道岔结构状态评价方法进行研究。针对道岔区段复杂的轮轨关系问题,提出融合三维曲面轮廓投影、FFTCONTACT算法的道岔区段轮轨滚动接触计算方法。该方法综合利用迹线法、曲面轮廓投影以及法向量迭代修正的手段求解道岔区段三维轮轨型面接触几何问题,并以边界元理论为基础,针对描述接触位移与接触力关系的Bossinesq和Cerruti公式,利用Fourier变换与共轭梯度算法相结合的方法...
【文章来源】：中国铁道科学研究院北京市
【文章页数】：229 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
高速综合检测列车
本文针对道岔区段的状态评价问题,通过理论仿真模型与实测数据分析相结合的方式,提出基于多源检测数据的道岔状态综合评价方法。建立基于频域算法的轮轨仿真模型,研究道岔区段轨道-车辆系统的动力学响应特性;提出用于修正高速综合检测列车TGM、VDM系统以及TLV轨道刚度检测系统的多源检测数据里程偏差快速修正方法以及道岔区段识别方法;针对现有STFT、WVD等时频分析方法的不足,提出基于EEMD的自适应同步压缩短时Fourier变换方法用于实测数据时频特性分析,并基于TGM、VDM以及TLV各系统所测得道岔区段的多源数据,研究各项数据在不同型号、不同轨道结构下的道岔区段的时频特性,分析比较多源数据在各个不同道岔区段的异同点,并提出针对性指标用于道岔区段状态的综合评价。本文将有助于智能、快速地对各条线路存在病害的道岔组进行识别与诊断,并对道岔区段的养护维修作业工作提供科学指导。本文研究内容如图1-3所示。具体研究工作如下:
轮轨接触坐标系OXcYcZc:坐标系原点位于左右轮对的名义滚动圆与踏面母线交点上,Xc轴在水平面内沿轮对前进方向,Zc轴位于轮对轴线所在铅垂面内且垂直于轮对轴线指向上,Yc轴沿轮对轴线方向,按照右手螺旋定则确定。全局坐标系Oxyz、轮对坐标系Oxwywzw以及轮轨接触坐标系Oxtytzt的空间关系如图2-1所示。其中,轮轨接触坐标系与轮对坐标系各坐标轴方向一致,其差别仅为坐标系原点位置,轮轨接触坐标系原点位于名义滚动接触点处,而轮对坐标系原点位于轮对质心处。因此,轮轨接触坐标系至轮对坐标系的坐标转换关系即为将轮轨接触坐标系中各点z方向坐标减去名义滚动圆半径,同时y方向坐标加/减名义滚动圆间距之半。转换公式如下所示:
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁路道岔转辙器部件轮轨两点接触计算方法研究[J]. 马晓川,徐井芒,王平,陈漫,胡辰阳,王健. 铁道学报. 2019(07)
[2]基于同步压缩短时Fourier变换的信号瞬时频率提取方法[J]. 徐晓迪,王卫东,刘金朝,孙善超. 振动工程学报. 2018(06)
[3]轨检车轮轨力检测系统研制与应用[J]. 李谷,祖宏林,储高峰,张志超. 中国铁路. 2018(10)
[4]移动式线路动态加载车轨道刚度检测系统研究与应用[J]. 金花. 铁道建筑. 2016(12)
[5]评判高铁轨道短波不平顺病害的轨道冲击指数法[J]. 刘金朝,陈东生,赵钢,刘伶萍,孙善超,郭剑峰,梁志明. 中国铁道科学. 2016(04)
[6]高速铁路道岔系统理论与工程实践研究综述[J]. 王平,陈嵘,徐井芒,马晓川,王健. 西南交通大学学报. 2016(02)
[7]移动式线路动态加载试验车轨道刚度检测技术[J]. 潘振,金花,柴雪松,杨亮,暴学志. 铁道建筑. 2015(06)
[8]解析型Winkler弹性地基梁单元构造[J]. 李潇,王宏志,李世萍,傅向荣,蒋秀根. 工程力学. 2015(03)
[9]高速铁路道岔尖轨降低值对行车平稳性影响机理研究[J]. 王树国,司道林,王猛,葛晶. 中国铁道科学. 2014(03)
[10]移动式线路动态加载车轨道刚度检测系统研究[J]. 金花,柴雪松,潘振,薛峰. 铁道建筑. 2014(01)
博士论文
[1]基于数据建模的轮轨力载荷辨识理论和应用研究[D]. 郭剑峰.中国铁道科学研究院 2015
[2]高速列车横向运动稳定性和动态脱轨理论分析及评价方法研究[D]. 孙丽霞.中国铁道科学研究院 2014
[3]铁路轨检车检测数据里程偏差修正模型及轨道不平顺状态预测模型研究[D]. 徐鹏.北京交通大学 2012
[4]高速道岔轨道刚度理论及应用研究[D]. 陈小平.西南交通大学 2008
硕士论文
[1]图像处理技术在尖轨检测中的应用研究[D]. 罗磊.西南交通大学 2018
[2]钢轨内的超声波传播模拟及缺陷检测方法研究[D]. 张书增.中南大学 2014
[3]基于数字信号处理技术的钢轨超声检测系统的研究[D]. 王勇.天津大学 2005
本文编号：2975180
【文章来源】：中国铁道科学研究院北京市
【文章页数】：229 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
高速综合检测列车
本文针对道岔区段的状态评价问题,通过理论仿真模型与实测数据分析相结合的方式,提出基于多源检测数据的道岔状态综合评价方法。建立基于频域算法的轮轨仿真模型,研究道岔区段轨道-车辆系统的动力学响应特性;提出用于修正高速综合检测列车TGM、VDM系统以及TLV轨道刚度检测系统的多源检测数据里程偏差快速修正方法以及道岔区段识别方法;针对现有STFT、WVD等时频分析方法的不足,提出基于EEMD的自适应同步压缩短时Fourier变换方法用于实测数据时频特性分析,并基于TGM、VDM以及TLV各系统所测得道岔区段的多源数据,研究各项数据在不同型号、不同轨道结构下的道岔区段的时频特性,分析比较多源数据在各个不同道岔区段的异同点,并提出针对性指标用于道岔区段状态的综合评价。本文将有助于智能、快速地对各条线路存在病害的道岔组进行识别与诊断,并对道岔区段的养护维修作业工作提供科学指导。本文研究内容如图1-3所示。具体研究工作如下:
轮轨接触坐标系OXcYcZc:坐标系原点位于左右轮对的名义滚动圆与踏面母线交点上,Xc轴在水平面内沿轮对前进方向,Zc轴位于轮对轴线所在铅垂面内且垂直于轮对轴线指向上,Yc轴沿轮对轴线方向,按照右手螺旋定则确定。全局坐标系Oxyz、轮对坐标系Oxwywzw以及轮轨接触坐标系Oxtytzt的空间关系如图2-1所示。其中,轮轨接触坐标系与轮对坐标系各坐标轴方向一致,其差别仅为坐标系原点位置,轮轨接触坐标系原点位于名义滚动接触点处,而轮对坐标系原点位于轮对质心处。因此,轮轨接触坐标系至轮对坐标系的坐标转换关系即为将轮轨接触坐标系中各点z方向坐标减去名义滚动圆半径,同时y方向坐标加/减名义滚动圆间距之半。转换公式如下所示:
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁路道岔转辙器部件轮轨两点接触计算方法研究[J]. 马晓川,徐井芒,王平,陈漫,胡辰阳,王健. 铁道学报. 2019(07)
[2]基于同步压缩短时Fourier变换的信号瞬时频率提取方法[J]. 徐晓迪,王卫东,刘金朝,孙善超. 振动工程学报. 2018(06)
[3]轨检车轮轨力检测系统研制与应用[J]. 李谷,祖宏林,储高峰,张志超. 中国铁路. 2018(10)
[4]移动式线路动态加载车轨道刚度检测系统研究与应用[J]. 金花. 铁道建筑. 2016(12)
[5]评判高铁轨道短波不平顺病害的轨道冲击指数法[J]. 刘金朝,陈东生,赵钢,刘伶萍,孙善超,郭剑峰,梁志明. 中国铁道科学. 2016(04)
[6]高速铁路道岔系统理论与工程实践研究综述[J]. 王平,陈嵘,徐井芒,马晓川,王健. 西南交通大学学报. 2016(02)
[7]移动式线路动态加载试验车轨道刚度检测技术[J]. 潘振,金花,柴雪松,杨亮,暴学志. 铁道建筑. 2015(06)
[8]解析型Winkler弹性地基梁单元构造[J]. 李潇,王宏志,李世萍,傅向荣,蒋秀根. 工程力学. 2015(03)
[9]高速铁路道岔尖轨降低值对行车平稳性影响机理研究[J]. 王树国,司道林,王猛,葛晶. 中国铁道科学. 2014(03)
[10]移动式线路动态加载车轨道刚度检测系统研究[J]. 金花,柴雪松,潘振,薛峰. 铁道建筑. 2014(01)
博士论文
[1]基于数据建模的轮轨力载荷辨识理论和应用研究[D]. 郭剑峰.中国铁道科学研究院 2015
[2]高速列车横向运动稳定性和动态脱轨理论分析及评价方法研究[D]. 孙丽霞.中国铁道科学研究院 2014
[3]铁路轨检车检测数据里程偏差修正模型及轨道不平顺状态预测模型研究[D]. 徐鹏.北京交通大学 2012
[4]高速道岔轨道刚度理论及应用研究[D]. 陈小平.西南交通大学 2008
硕士论文
[1]图像处理技术在尖轨检测中的应用研究[D]. 罗磊.西南交通大学 2018
[2]钢轨内的超声波传播模拟及缺陷检测方法研究[D]. 张书增.中南大学 2014
[3]基于数字信号处理技术的钢轨超声检测系统的研究[D]. 王勇.天津大学 2005
本文编号：2975180
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