期刊,铁道科学与工程学报 2024年卷12期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

铁道科学与工程学报

主　　编：余志武

出版周期：双月刊

国际刊号：1672-7029

电子邮箱：jrse@mail.csu.cn

电　　话：0731-82655133；82656174

邮政编码：410075

地　　址：长沙市韶山南路22号

铁道科学与工程学报/Journal Journal of Railway Science and EngineeringCSCD北大核心CSTPCD

查看更多>>本刊是中南大学主办的以理工为主的综合性学术刊物。1979年创刊，1982年公开改进，主要刊登土木工程、建筑工程、交通工程、自动控制、计算机科学与技术、运输管理工程、机电工程、数学力学、基础研究等方面的学术论文。1992年起被列为全国中文核心期刊，1994年被列为美国Ei Page数据库核心期刊。

正式出版

收录年代

考虑车辆资源的重载铁路重空列协同运输组织

王志美于凌志

4971-4982页

查看更多>>摘要：为了优化重载铁路车辆资源利用,促进铁路物流企业"降本增效".以重载铁路为问题背景,以煤炭和非煤需求为运输任务,以最小化车列的运输、组合、分解、接续费用和货物运输惩罚等各部分费用为目标,考虑车列的编组类型以及车辆类型的接续一致性等要求,构建统筹去程煤炭运输、返程非煤运输与空列分配的重空列协同运输组织优化模型.首先设计7站点单通道线路案例,采用Gurobi求解器进行案例求解,分析求解结果得到运输组织方案,并可视化展示了模型有效性和方案可行性.接着选取SH集团内连接20个铁路站点的运输网络作为研究案例,首先仅考虑车辆类型因素,分别在运力紧张和运力充足的场景下进行实验.其次,在上述实验基础上进一步将返程需求纳入考虑,在2种运力场景中进行实验.结果表明,仅考虑车辆类型差异因素的实验中,2种需求场景下,考虑车型差异分别带来7.0%与8.3%的运输成本上涨,但此方案考虑了不同类型货车的分配情况与其不混编等特性,更具可实施性.将返程需求纳入考虑后,总成本相比对照组仅增加1.03%和1.06%的情况下,车底平均承担的运输量分别提高了1.16%和1.18%,减少了返程运力浪费,若对利用回空车辆运输返程需求给予一定奖励,总成本能得到一定下降,运输方案更具竞争力;且在不同类型车辆数量富足的情况下,列车组成车型以C80、C70为主的运输方案运输成本更小.研究结果可为成本更小地运用货车车辆资源,精细化重载铁路去、返程运输组织提供参考.

关键词：

重载铁路运输组织协同优化车辆类型返程非煤运输

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维普

基于改进分数去噪网络的铁路场景点云模型去噪方法

闫斌汪思成胡文博王卫东...

4983-4992页

查看更多>>摘要：基于点云数据的逆向建模是铁路工程数字化发展的关键步骤,也是铁路数字孪生、结构健康监测等各种延伸应用的基础.为解决传统直接依赖无人机航测数据构建的点云模型存在精度低、可靠性差等问题,尤其是对于复杂的铁路场景,易导致模型与实际偏差过大,提出一种改进的分数去噪网络(Improved Score-based Denoised Network,ISDNet).该网络在传统分数去噪网络的基础上构建了一套全新的编码器与解码器,在提高三维点云模型精度的同时,有效降低了计算复杂度和计算成本.该算法既减少了无人机逆向三维点云建模过程中由于环境扰动等因素产生的离散噪点,在铁路基础设施的结构细节处理上有较好的表现,将重建后的点云模型测量点坐标与全站仪测量的坐标进行了对比验证.实验验证结果表明,基于ISDNet网络去噪后的铁路场景三维模型的误差降低至原始模型的一半,各测量点间X方向的平均误差为5.67 mm,Y方向的平均误差为6.67 mm,Z方向的平均误差为6.83 mm.去噪后的三维点云模型有效减少了接触网、钢轨等细节数据的丢失,并显示出了更强的形状表征性,能够更清晰.本文所提方法能够实现铁路场景点云模型的高效去噪,并将模型精度进行提高,有效减少了点云模型中各构件细节的丢失,能够为相关的延伸应用提供可靠的技术支持.

关键词：

无人机三维点云模型铁路工程深度学习点云去噪宏观建模

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有轨电车S型小半径曲线桥梁无缝线路相互作用分析

祝朋玮张硕娄徐瑞利刘文武...

4993-5004页

查看更多>>摘要：为探究有轨电车S型小半径曲线桥梁无缝线路相互作用的影响规律,以广州某有轨电车S型小半径曲线桥梁无缝线路为工程背景,建立ABAQUS有限元数值仿真模型,研究桥梁温度、扣件纵向阻力、钢轨伸缩调节器、扣件横向刚度及车辆横向摇摆力等因素对梁轨相互作用的影响规律.基于钢轨伸缩附加力、钢轨纵向位移、梁轨纵向相对位移及桥墩支座横向力等指标,探讨不同工况下S型小半径曲线桥梁无缝线路相互作用特征,进而提出减小S型小半径曲线桥梁无缝线路相互作用的优化方案.研究结果表明:桥梁温度变化对钢轨伸缩附加力、梁轨纵向相对位移的影响显著,且S型曲线连续梁上的钢轨伸缩附加力、梁轨纵向相对位移及钢轨横向位移在曲线衔接处达到最大.在连续梁桥上采用小阻力扣件有利于减小钢轨伸缩附加力和钢轨纵向位移.S型小半径曲线连续梁桥设置钢轨伸缩调节器可减小钢轨伸缩附加力,但会显著增大钢轨纵向位移,建议S型小半径曲线连续梁桥不设或少设钢轨伸缩调节器.扣件横向刚度对钢轨横向位移的影响较为显著,而对桥墩支座横向力的影响可忽略不计.车辆横向摇摆力的施加位置对钢轨横向位移和桥墩支座横向力的影响可忽略不计.研究结果可为有轨电车曲线连续梁桥无缝线路设计提供理论依据.

关键词：

有轨电车S型小半径曲线连续梁桥无缝线路梁轨相互作用数值模拟

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考虑地表变形的轨道-土体空间映射关系分析与车致振动评估

李正徐磊王卫东

5005-5017页

查看更多>>摘要：针对地表变形下的无砟轨道结构与土体之间的变形空间映射关系,分析地表变形诱发轨道附加变形激励下的车辆-轨道-土体耦合振动问题.基本的分析框架由2个模型组成:1)车辆-轨道-土体动力相互作用模型;2)轨道结构-土体变形空间映射分析模型.模型1是本文动力响应分析的基本模型,是以经典的轮轨接触理论和有限元矩阵耦合方法为基础建立的.模型2用于分析轨道-土体变形空间映射关系,引入了增量法和迭代法用于处理轨道-土体接触/分离的非线性关系,并与ANSYS模型进行了验证.模型2计算得到的轨道结构在地表变形条件下产生的轨道附加变形和层间脱空被视为动力相互作用模型1的外部几何激励,在融合了经典的轨道不平顺激励的基础上分析长波轨道附加变形和层间动态接触对车致振动的影响.在算例中,以广州某城际铁路地表融沉问题为案例,分析轨道结构的附加变形与地表融沉之间的映射关系,并从动力相互作用的角度探讨地表融沉条件下的系统耦合振动规律.仿真结果表明,轨道结构附加变形与地表融沉之间有着较强的关联关系,但轨道与地表的层间并不会完全处于接触状态,而是存在局部的脱空.系统的振动在层间脱空较大处有着明显的增强,其长波低频部分是由刚度缺失造成.此外,车辆的运行安全性和舒适性在地表融沉区域也发生了不同程度的恶化.

关键词：

车辆-轨道-土体动力相互作用空间映射层间非线性增量法迭代法

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强降雨及高温天气对风积沙路基水力特性的影响研究

荆鹏张雅琪宋心彤张莉...

5018-5029页

查看更多>>摘要：风积沙是内蒙古沙漠地区铁路/公路路基的主要填筑材料.近年来内蒙古地区强降雨和高温事件频发,造成风积沙路基土的体积含水率和孔隙水压力显著变化,抗剪强度衰减,从而引发路基变形和滑坡,危害路基稳定性.为探讨强降雨和高温天气对风积沙路基的水力行为和稳定性的影响,以内蒙古某沙漠地区风积沙路基为研究对象,根据内蒙古中部地区气候特征设计了短时强降雨-蒸发和连续降雨-蒸发2种干湿循环工况,通过数值模拟方法分析了风积沙路基在不同类型的强降雨-蒸发循环作用下的含水率和孔隙水压力随时间和路基深度的变化规律.研究结果表明:强降雨条件下,降雨初期,入渗率等于降雨强度,随着降雨过程持续进行,路基的入渗能力不断降低,当路基表层含水率达到饱和时,入渗速率即为风积沙路基土的饱和渗透系数;相同总降雨量下,连续降雨工况的入渗量较高,因此连续降雨工况下风积沙路基的体积含水率和孔隙水压力变化量和入渗深度均高于短时强降雨工况,连续降雨和短时强降雨工况下的入渗深度分别为5.65 m和3.29 m;降雨导致风积沙路基的体积含水率上升,负孔隙水压力随之下降,高温蒸发对路基水力行为的影响规律则与之相反,随着路基深度增加,强降雨和高温天气对风积沙路基的含水率和孔隙水压力的影响程度逐渐减弱,滞后性增强.研究结果可为沙漠地区风积沙路基的设计和养护工作提供一定的理论基础.

关键词：

风积沙路基强降雨高温干湿循环稳定性

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地震作用下复合格宾土工格栅加筋土挡墙筋材受力分析

李思汉王学鹏蔡晓光徐洪路...

5030-5041页

查看更多>>摘要：复合格宾土工格栅加筋土挡墙是一种新型加筋土结构,具有广阔的应用前景.为了解地震荷载作用下复合格宾土工格栅加筋土挡墙筋材受力特性,以实际工程为参考,以格宾网和土工格栅为筋材,格宾网箱填充鹅卵石为面板,标准砂为回填土制作2.0 m试验模型,开展大型振动台模型试验,阐述结构的宏观震害现象、宏观墙体变形模式,分析筋材拉力、潜在破裂面、筋土界面摩擦因数等力学行为变化特征.研究结果表明:挡墙整体宏观变形为中上部鼓胀,当峰值加速度为0.8g时,挡墙整体稳定,体现良好的抗震性能;墙面峰值位移、永久位移分别为11.43 mm和3.40 mm,均少于1%墙高,挡墙整体变形模式表现为平移与转动耦合模式,探讨以筋材刚度为主要参数的内部破坏指数(0.56)和整体刚度比(4 091.70)与挡墙变形模式的对应关系;当格宾网和土工格栅共同抵抗地震作用时,土工格栅所提供的筋材拉力远大于格宾网提供拉力,土工格栅的拉力占总筋材拉力的76%～92%;实测潜在破裂面形式与规范中现有破裂面计算方法存在差异;筋土界面摩擦因数随峰值加速度增大而增大,最大值为0.11,远小于相关规范建议值;复合层筋土界面摩擦因数略小于单一格宾网层的筋土界面摩擦因数值.研究结果可为复合格宾土工格栅加筋土挡墙的安全设计和推广应用提供数据支持.

关键词：

加筋土挡墙振动台试验变形模式潜在破裂面摩擦因数

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基于PSO-ML-AdaBoost模型的级配碎石最优压实参数智能预测研究

陈晓斌郝哲睿谢康闫宏业...

5042-5056页

查看更多>>摘要：为实现高铁路基级配碎石填料最优压实参数快速准确的确定,对填料的最优压实参数及其智能预测展开研究.首先,基于共振作用下振动压实参数确定方法,综合压实物理和力学指标得到级配碎石填料最优压实状态下的最优频率fop和最优含水率wop;其次,通过填料性能试验建立级配碎石填料特征与fop和wop的关系,并采用灰色关联度分析算法明确影响fop和wop的主控特征;最后,将主控特征作为输入特征建立预测fop和wop的3种典型机器学习(Machine Learning,ML)模型,并融合AdaBoost算法解决基础ML算法的不足,建立PSO-ML-AdaBoost模型.结合三层次预测模型评价体系确定最优预测模型,并基于消融分析进一步验证最优预测模型的可靠性.结果表明:取wop为临界含水率,fop为填料的固有频率,可获得级配碎石填料压实状态最优的试样;揭示影响fop和wop的主控特征为最大粒径dmax、级配参数b和m,粗骨料细长比Ei、洛杉矶磨耗Laa、吸水率Wac和Waf;综合三层次评价结果,得到PSO-BPNN-AdaBoost模型的综合评价指标Cei(fop/wop)值为12.264 5/1.838 2,低于其他ML融合算法,为最优预测模型;结合消融分析结果发现,PSO-BPNN-AdaBoost模型的输入参数对于fop和wop预测结果的影响程度与灰色关联度分析算法所得结果一致,进一步说明最优预测模型预测结果的可靠性.研究成果可为路基填料最优压实参数的确定提供新思路,并对高铁路基的压实质量智能评估提供理论指导.

关键词：

高铁级配碎石振动压实主控特征机器学习消融分析

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间歇循环荷载作用下粉土填料阻尼比与耗散能特性试验研究

聂如松周徐海赵春彦阮波...

5057-5070页

查看更多>>摘要：由于在轨道上同向行驶的列车之间会有追踪时间间隔,因此路基承受的列车动荷载时程曲线是由2部分构成:有列车通过时的动荷载时程曲线和追踪时间间隔内动荷载为0的时程曲线.为研究列车间追踪时间间隔对重载铁路路基动力特性的影响,在室内开展一系列粉土填料连续循环荷载和考虑列车追踪时间间隔的循环荷载作用的动三轴试验,对比分析2种加载方式下试样耗散能和阻尼比在不同含水率、围压与应力状态下的变化规律.试验结果表明:间歇荷载下试样的每个加载阶段累积塑性应变随着加载阶段数的增加而减小,累积塑性应变速率随之降低,而连续加载下的试样滞回圈在加载初期逐渐致密,随着振次的增加,后期的滞回圈又逐渐疏松;粉土填料平均阻尼比随着含水率的增大而增大,随着加载阶段数的递增而减小,荷载间歇效应会减小试样阻尼;粉土填料耗散能随着围压的增大而减小,随着动应力幅值和含水率的增大而增大.结合试样累积塑性应变研究成果,对试样耗散能边界进行划分,提出从能量耗散的角度判断路基动力稳定性的方法.当相对耗散能特征值低于24%,试样处于动力稳定状态;当相对耗散能特征值位于24%～68%,试样处于临界状态;相对耗散能特征值大于68%时,试样处于失稳状态.研究成果为铁路路基动力稳定性评估与维护提供参考.

关键词：

粉土间歇循环荷载阻尼比耗散能相对耗散能特征值

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含水率对红层泥岩填料剪切强度与小应变刚度影响研究

蔺鹏杰赵丽娜范文晓

5071-5079页

查看更多>>摘要：红层泥岩作为高速铁路路基填料已在西南地区广泛应用,但红层泥岩水敏性高,含水率对填料强度和小应变刚度的影响显著.路基工程中,填料强度和小应变刚度是保证路基稳定和平顺性的重要设计参数.既有关于红层泥岩填料力学特性的研究多集中于最优含水率和完全饱和等特定状态,不同含水率红层泥岩填料的强度和小应变刚度相关研究有待补充.鉴于此,开展不同含水率下红层泥岩填料的三轴不排水剪切和弯曲元试验,研究含水率和围压对填料强度qmax和小应变刚度Emax的影响规律,并建立填料Emax与qmax的相关关系.结果表明:填料黏聚力随含水率增加而迅速衰减,内摩擦角受含水率影响有限;Emax随围压增加呈指数增长;当含水率在干侧时,Emax随围压增加明显增大,当含水率在湿侧时,围压对Emax影响低于干侧.常规三轴测试结果将低估填料刚度,并高估刚度随应变的衰减程度,建立填料强度-刚度相关关系时应采用Emax为刚度指标.低含水率状态下填料Emax与qmax比值与典型硬黏土接近,但仍小于A/B组碎石填料比值;饱和状态下填料Emax与qmax比值与典型软黏土相近;双对数坐标下,红层泥岩填料Emax与qmax呈直线关系.这一函数形式适用于多种岩土材料,但参数取值根据材料种类有所不同.研究成果可为西南地区红层泥岩路基设计和变形控制提供参考.

关键词：

红层泥岩路基填料强度特性小应变刚度强度-刚度相关性

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基于机器视觉的级配碎石破碎机制及力学行为研究

李佳珅徐林荣肖宪普李永威...

5080-5093页

查看更多>>摘要：揭示循环荷载下级配碎石性能劣化机制对提高高铁路基服役性能具有重要意义.首先,基于机器视觉提出一种颗粒形状精细快速量化方法,通过自主搭建的图像采集装置构建颗粒图像数据集,选取U-Net、SegNet、PSPNet、DeepLabv3+4种典型语义分割模型进行颗粒分割实验,从准确性角度优选最佳模型并输出高精度二值图片,进而导入OpenCV(Open Source Computer Vision Library)快速量化颗粒形状.其次,开展室内循环加载试验,采用力学指标动刚度K表征级配碎石性能劣化特性,并通过颗粒形状量化方法明确劣化主控因素.最后,基于劣化主控因素建立不同劣化程度的双轴压缩DEM(Discrete Element Method)模型,揭示该主控因素对级配碎石性能劣化的细观影响机制.研究结果表明:U-Net模型的F1分数、平均像素准确率、平均交并比均高于其他模型,分别为98.03%、97.53%、97.02%,故将其选为最佳颗粒分割模型,并能在后续循环加载试验中准确分割颗粒形状.级配碎石性能劣化前后,粗颗粒等效粒径De、长细比Ei均无明显变化,而圆度Rc均值增大31%,故确定级配碎石性能劣化主控因素为粗颗粒研磨破碎.在双轴压缩DEM模拟中,随Rc增大,即颗粒研磨破碎程度增加,级配碎石偏应力、滑动率、强力链大小及占比、各向异性均逐渐减小,旋转量持续增大,粗颗粒嵌锁能力下降,导致颗粒骨架承载能力及结构稳定性降低,产生劣化现象.研究结果可为高铁路基长期服役性能评估提供理论依据.

关键词：

级配碎石机器视觉语义分割模型循环加载DEM性能劣化

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