高速铁路安全系统的研究

随着列车速度的大幅度提高 ,必然会引起一系列的空气动力学问题 ,它将影响到列车的运行安全 ,站台旅客及车站工作人员的人身安全。高速列车由于速度快 ,安全问题显得尤为重要 ,高速铁路行车安全的特殊性 ,决定了高速铁路安全保障体系的特殊性。笔者对高速铁路安全系统进行了研究 ,重点讨论高速铁路运行下的人员退避距离标准、安全监测问题及保障体系 ,并提出一些建议     

基础弹性刚度变化对铁路简支梁桥地震响应的影响研究

以某特大铁路简支梁桥为例 ,考虑m值变化对基础弹性刚度的影响 ,笔者建立了铁路简支梁桥单墩有限元计算分析模型 ;运用大型通用软件ANSYS ,采用时程分析方法 ,对不同地震输入激励条件下的桥墩动力响应进行计算研究 ;研究结果表明 ,m值变化引起的基础竖向刚度的变化对桥梁结构地震响应的影响较大。笔者的研究成果为硬土质基础的铁路简支梁桥的抗震安全设计 ,提供了重要参考。     

基于车桥耦合振动的高速铁路系杆拱桥吊杆优化布置*

为研究吊杆布置形式对系杆拱桥动力特性的影响,以建成的某主跨度128 m系杆拱桥为工程背景,将车速、吊杆布置形式作为影响因素建立全桥有限元模型;车辆动力模型采用CRH2型动车组,并利用有限元软件ANSYS以及UM（Universal Mechanism）动力学分析软件联合进行仿真分析;研究桥梁结构的吊杆布置形式以及列车过桥运行速度对系杆拱桥结构自振及动力响应的影响。结果表明:斜吊杆拱、网状吊杆拱能明显提高面内振动的自振频率,对面外振动影响微弱;随着速度的增加,位移、加速度、冲击系数等大致呈增大的趋势,且速度等级越高其增大趋势越显著,桥梁的各项动力响应参数均在规范允许限值内;3种不同吊杆布置形式相比较,桥梁跨中横向位移基本不变,网状吊杆拱可以明显降低跨中竖向位移峰值。     

高速铁路低频噪声影响特性初探

目前我国高速铁路噪声影响评价与控制主要采用A声级指标进行评判,重点考虑了中高频噪声影响。针对高速铁路低频声能量占比高的特点,本文采用现场试验手段,探索了高速列车通过桥梁区段和桥梁声屏障区段的低频噪声影响特性,分析了高速铁路噪声频谱特征,研究了低频噪声随运行速度的变化规律,识别了低频噪声的空间传播特性。通过对比分析不同结构形式声屏障对低频噪声的控制效果,结合特征响度客观心理声学评价量评估了高速铁路低频噪声影响,并为后续研究提出了相关建议。     

高速铁路弓网系统受流稳定性与Lyapunov指数

以高速铁路发展为背景,从高速、快捷、安全、舒适的乘车环境出发,分析了高速行驶的列车电力供应问题,提出安全稳定的受流条件是列车正常运行的前提。建立了高速铁路受电弓/接触网系统动力学模型,以Mathieu方程为基础,采用摄动法推导出弓网系统稳定边界,并求得了系统的周期解,采用实际接触网、受电弓以及列车运行速度等参数,得到一组弓网系统稳定受流曲线。为深入分析系统的稳定性,又对系统的Lyapunov特征指数进行计算,得出不同参数下的Lyapunov特征指数,从而提出了列车的最佳运行速度和最不利运行速度,为进一步研究高速铁路弓网系统的稳定安全受流及设计新一代受电弓提供了参考     

高速铁路隧道空气动力效应对人员安全的影响研究

为保障高速铁路的安全运行,以我国高速铁路普遍采用的100 m2双线隧道为研究对象,根据三维不可压缩Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型建立隧道、空气和列车数值模型,该模型可以模拟单车正常运行以及存在列车事故2种情形。当列车以120,200,250,300和350 km/h的速度在隧道内运行时,疏散通道上人员所受空气动力的变化规律和分布特征,并进一步分析空气动力对人员安全的影响。研究结果表明,空气动力随着时间和空间的变化而变化,人员应避免在危险时段活动,单车正常运行和存在列车事故2种情形下空气动力均有可能威胁人员安全,因此需要采取有效措施避免事故发生。     

高速铁路环境振动特性研究

在对我国高速铁路环境振动实测的基础上,分析了我国高速铁路环境振动特性。实测分析结果表明:对于350 km/h客运专线,高速动车组运行时铁路环境振动主频出现在40 Hz左右;对于250 km/h客运专线,高速动车组运行时铁路环境振动主频出现在25 Hz左右;货物列车运行所产生的铁路环境振动,其主频大多出现在12.5 Hz左右。地面环境振动传播规律为近场范围内距线路距离加倍,环境振动衰减2~3 dB。列车引起的地面振动随车速的提高而增大,与日本新干线的桥梁及其周围地面的振动进行的测试结果基本一致。     

强风中高速列车安全性研究

选用某国产动车1∶1模型,对高速列车在不同的侧风速度和风向角作用下运行进行模拟计算,得到列车所受气动力变化情况,研究气动力随风向角的变化机理。模拟结果表明,该车型在不同强度和不同风向角侧风作用下,侧向力、升力和倾覆力矩均随着侧风作用的增强而显著增大,在强侧风作用下,头车所受侧向力及倾覆力矩最大,较易发生倾覆事故;而尾车所受侧向力及倾覆力矩最小,相对安全。随风速和风向角的增大,受电弓和转向架对倾覆力矩的贡献均增大,在模拟时不可忽略;在风向角大于5°小于90°的范围内,列车各个部位的气动力与风向角呈3次方关系递增。     

铁路简支梁桥桥台承受列车制动力的计算分析

铁路桥台是桥梁和路基之间过渡的结构物,列车制动力通过桥台进行传递,其传递的机理和数值大小对桥台设计意义重大。笔者首次应用桥墩线刚度概念,把长钢轨力传到路基或更多的桥跨上,目的在于增加桥墩台抵抗长钢轨力的能力,以减小每个墩台的长钢轨力。应用结构分析的伪动力法,对不同跨度、不同长度的铁路简支梁桥墩台承受制动力进行大量计算;确定了16 m,24 m及32 m跨度桥梁的桥墩台可能承受的最大制动力,并与试验结果进行对比分析;研究了桥台传递列车制动力的机理,为确定简支梁桥的墩台制动力设计值提供了理论基础。通过分析制动力作用下的桥台安全性问题及措施,提出了列车制动力率取0.2和有效制动力率取0.15比较合理的数值,以确保列车运营的可靠与安全。     

小半径曲线地段车轮多边形对地铁安全性影响

车轮多边形是列车车轮常见病害之一,威胁列车运行安全。为提高地铁列车在小半径曲线地段的安全运行水平,研究小半径曲线地段车轮多边形对列车安全性的影响。首先,基于多体动力学仿真方法,建立车-轨多体动力学模型;然后,采用脱轨系数和轮重减载率作为评判指标,分析不同波深和阶数作用下列车运行的安全性,并提出各阶车轮多边形对应的波深安全线。结果表明:随着波深的增加,地铁列车安全性指标线性增加;随着阶数的增加,列车安全性指标先增大后减少;当车轮多边形阶数位于6时,车轮安全指标达到最大。     

铁路平交道口交通安全管理研究

针对铁路平交道口安全管理中存在的管理体制、管理手段、预警监控和防护等现状,以系统论的观点,分析道口事故频繁发生的主要原因和影响道口安全的主要因素,建立起适合道口的管理体制。在该体制下,提出道口安全及违章管理办法,同时构建以列车接近道口数字化智能动态预警、列车通过道口智能防护、道口安全实时监控为主要特征,人、车、路为一体,预警、监控、防护、管理相结合的智能型数字化道口安全系统,将道口安全从以防护为主的观念转到以预警、监控和防护相结合的观念上来,最终实现道口安全的综合管理。     

线下顶推施工对既有线运营动态安全影响的试验研究

赣龙铁路下穿京九铁路时采用地道桥框架结构 ,施工采用顶推法 ;并采用钢便梁和挖孔桩加固以保证京九铁路的行车安全。由于运营的需要 ,将铁路行车限速由铁道部规定的 4 5km/h提高到客车 6 0km/h、货车4 5km/h ,为检验行车安全性和货车限速提高到 6 0km/h的可能性 ,南昌铁路局组织了试验列车通过便梁的试验 ,主要对轨道和便梁的动态安全性进行了测试 ;并通过对试验结果的分析和评估 ,证明了提高限速后行车的安全性 ,突破了铁道部限速规定 4 5km/h以内的限制 ,对既有线铁路施工时提高行车速度有重要意义。测试期间发现的施工便梁架设过程中存在的问题 ,对类似项目施工有一定的借鉴作用。     

大跨径钢管混凝土拱桥结构稳定与动力性能研究

为研究大跨径钢管混凝土拱桥结构稳定与动力性能,以某竖直双吊杆简支拱为工程背景,从拱桥吊杆设计形式和不同动力模型角度出发,研究系杆拱桥影响线特征以及不同列车激励下对桥跨结构的冲击系数.利用有限元软件ANSYS与UM(Uni-versal Mechanism)动力学分析软件联合建模,进行仿真分析.结果表明:斜吊杆拱、网状吊...     

城市轨道交通地下线引起的环境振动影响因素研究

随着城市的发展,轨道交通在各大城市中得到迅速发展,但与之相伴的环境振动问题也日益突显.为研究城市轨道交通地下线列车运行速度、线路条件、减振措施等运营条件对环境振动影响,在某地铁线路隧道内进行了环境振动源强测试.结果表明,隧道壁源强位置处Z振级随着速度的增加而增大,列车通过速度在57～75 km/h变化时,列车速度每增加...     

铁路运输安全事故灰色预测方法研究

近年来 ,我国铁路运输发展迅猛 ,尤其是列车运行多次提速 ,列车运行密度加大 ,对铁路运输安全管理不断提出了新的要求。依靠科技进步 ,尽量防止或减少安全事故的发生 ,要应用安全信息技术 ,使安全管理人员对铁路运输安全现状及未来事故发展趋势有所了解 ,提高安全防范意识及事故处理能力 ,同时还要不断提高员工的安全意识和安全文化素质 ,这些方法对于提高安全管理水平 ,降低事故的发生 ,保护人民的生命安全与健康具有重要意义。铁路运输安全事故预测技术就可很好解决上述问题。笔者应用灰色预测理论 ,建立了铁路运输安全事故预测模型 ,开发了安全事故预测软件系统 ,并以某铁路运输企业为例 ,介绍了研制的灰色预测系统软件的应用效果     

铁路道口安全与框构桥设计软件实现

铁路平交道口是铁路运输中常发生列车和汽车事故的地方 ,在列车经过平交道口时 ,汽车和行人等都必须停在道口两侧 ,严重地影响了交通安全 ,甚至有火车与熄灭在道口的汽车相撞 ,造成火车脱轨的重大事故。因此 ,平交道口改为立体交叉已势在必行。笔者提出了将平交道口改建为框构桥的设计方法 ,并用面向对象的程序设计方法实现了框构桥的自动设计、分析、计算及绘图等过程 ,将极大提高框构桥设计的工作效率 ,加快平改立的速度 ,尽快消除安全隐患     

地震和断裂活动对青藏铁路高原多年冻土区铁路影响分析

青藏铁路是世界上海拔最高的铁路。通过沿线青海及西藏的地震情况和西大滩断裂带、昆仑山垭口断裂以及不冻泉断裂带的多年观测数据和青藏铁路线路的实际穿越段的地质特点,可以看出,青藏铁路格尔木—拉萨段沿线地震活动频繁、断裂大量发育,不同性质、不同类型、不同特点的活动断裂给青藏铁路的工程安全带来不同程度的影响,并产生和诱发不同类型的地质灾害。一旦在铁路下方沿活动断层形成移动冰丘,将导致铁路路基隆起和铁轨变形。断裂运动不仅孕育了地震,还诱发了不均匀冻胀、构造裂缝、移动冰丘等地质灾害,影响线路工程的安全,增加维护费用。笔者着重4方面分析地震断裂活动对青藏铁路的危害性:断裂活动导致路面变形和工程破坏;断裂活动与非均匀冻胀造成路基强烈变形;构造裂缝带及其工程危害;冻土地区的地震和断裂与保护冻土的工程措施产生矛盾,给出了设计和施工中应该考虑的问题并提出从铁路的勘察设计、施工组织、施工过程中采用各种措施将地震以及断裂活动对铁路的损害程度降低到最小。     

基于Petri网的铁路车站安全防护系统建模及可靠性分析

采用单一的随机Petri网对车站线路结构、列车运行过程及车站防护系统建模,基于欧洲电工标准委员会定义的安全目标,确定车站安全防护系统的可靠性需求。对无防护系统的列车入站进行建模和分析,然后基于防护系统功能及可靠性特性,结合列车入站动态特性,对防护系统的功能和可靠性进行建模,并根据安全目标与车站事故率之间的数学关系进行系统的安全分析和可用性分析。其结果表明,车站防护系统的可靠性与乘客的个人风险存在着定量的关系,从而可以依据个人风险的标准来确定防护系统可靠性需求。