期刊,铁道科学与工程学报 2024年卷7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

小型钢轨曲面打磨机具的磨削控制参数试验研究

陈昌皓孙立瑞刘洋唐超...

2672-2686页

查看更多>>摘要：为了分析砂轮周面磨削的控制参数对钢轨打磨质量与打磨效果的影响,寻找各参数之间的匹配关系,采用理论与试验相结合的方法对自行研制的小型锂电式钢轨曲面打磨机具开展砂轮周面磨削理论、进给机构方案改制以及钢轨打磨试验研究.通过建立砂轮周面磨粒的磨削力模型得到与磨削力相关的磨削参数,并重点分析走行速度、打磨压力和打磨次数对钢轨纵向表面粗糙度、磨削量、打磨电机电压、电流和功耗的影响及其变化规律.研究结果表明:随着走行速度以及打磨次数的增加,钢轨表面的粗糙度值会略微增加,钢轨获得最佳纵向表面粗糙度值的打磨次数不宜过多.磨削量随着打磨次数和走行速度的增加而减小,随着打磨压力的增加而增加,各采集点的最大磨削量在打磨2～4次后较大.钢轨打磨压力的范围建议设置在300～500 N之间,对应300、400和500 N打磨压力的最佳走行速度分别为1～2、2～3和3～4 km/h之间.打磨电机的电压没有较为明显的波动,而电流和功率会随着走行速度和打磨压力的增加而逐渐增加,电机的功耗在3～6 kW之间,最大值不超过7 kW.改制后的进给机构的压力波动范围基本保持在设定值附近,其最大波动范围不超过±20 N.研究结果为提高小型钢轨打磨机具的自动化作业程度,更好地完成产品设计与技术研发工作提供理论依据.

关键词：

曲面打磨走行速度打磨压力表面粗糙度磨削量

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基于环形试验台的钢轨短波长波磨产生机理研究

汪梦寒顾晓菡王安斌

2687-2698页

查看更多>>摘要：介绍一种具有小半径曲线轨道的环形试验台,并对其钢轨表面短波长波磨的形成原因进行分析.环形试验台上车辆运行6 000圈后,在低轨表面观察到钢轨波磨以3.31 mm的波长再现.通过力锤敲击对轨道动态特性进行频率响应函数测试,并在行车条件下对波磨附近处高低轨的振动加速度进行数据采样,采用短时傅里叶变换对采样数据在频域上进行分析.根据试验台的实际尺寸建立轨道三维实体有限元模型,并对其进行模态分析和频响分析.结合试验和仿真的结果分析轨道结构动态特性与钢轨波磨的相关性.结果表明,试验车辆运行速度为12 km/h时,3.3 mm波长波磨的通过频率为1 007 Hz.低轨的1阶垂向Pinned-Pinned频率为2 277 Hz,低轨的1阶横向Pinned-Pinned频率为1 015 Hz,与波磨通过频率相吻合.车辆通过小曲线半径时,低轨上的横向振动幅值远大于高轨上的振动幅值,且低轨上的横向Pinned-Pinned频率1 015 Hz容易被激发,形成与共振频率对应的波磨,且在不同行车速度下低轨被激发出来的横向Pinned-Pinned频率几乎不会受速度的影响,振动幅值随着速度的减小依次降低.低轨频率响应函数试验测试的结果和有限元仿真的结果相吻合,验证了所建立的有限元模型的准确性,且在白噪声的激励下,有限元模型中低轨的横向Pinned-Pinned频率极易被激发出来,其模态振型表现为以钢轨弹性扣件支撑点相对固定.轨道结构波磨的产生主要与轨道结构中高频固有特性相关,钢轨横向Pinned-Pinned模态被激发加剧了钢轨的横向振动是导致小曲线半径低轨钢轨波磨形成的原因.

关键词：

小半径曲线轨道环形试验台钢轨波磨轨道结构动态特性中高频固有特性

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稳定车-轨道耦合作用下轨排响应特性试验研究

陈春俊江浩

2699-2706页

查看更多>>摘要：稳定车作为一种大型轨道交通运维装备,对保障铁路线路运行安全至关重要,但是其不具备道床横向阻力的在线感知能力,难以实时智能控制作业参数.为探究稳定车作业时在线感知道床横向阻力的方法,在试验线路上开展轨排动力学试验,测量稳定车-轨道耦合作用下的轨排横向载荷和轨排横向位移,并依据现有标准及现场原位试验法,测量标记轨枕处的道床横向阻力.根据实测的试验数据,采用函数模型拟合道床横向阻力与轨排横向载荷以及轨排横向位移的关系式.并进一步构建径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络,采用正交最小二乘学习算法训练网络参数,建立三者之间的非线性模型,对比函数拟合与RBF神经网络模型的准确性.结果表明:道床横向阻力测试中,随着测试轨枕承受横向载荷的增加,轨枕横向位移非线性增大.轨排动力学试验中,轨排横向载荷、轨排横向位移与道床横向阻力之间存在非线性关系.采用函数拟合得到的关系式一定程度上反映了道床横向阻力的非线性变化趋势,但拟合误差较大.采用RBF神经网络建立的模型,在测试集验证中精度更高.道床横向阻力的离线检测方法效率低下,基于RBF神经网络模型的车载感知方法可以提高检测效率.研究成果可为稳定车作业中实时在线感知道床横向阻力及智能控制作业参数提供理论支撑.

关键词：

稳定车有砟轨道道床横向阻力动力学试验径向基函数神经网络

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列车荷载作用下风积沙包芯路基动力响应试验研究

周思危聂如松阮波冷伍明...

2707-2721页

查看更多>>摘要：我国沙漠铁路沿线优良填料极其匮乏而风积沙资源相对丰富,但风积沙存在级配不良、结构松散等缺陷,不宜直接用作基床填料.风积沙包芯路基兼顾经济环保与力学性能,就地取用沿线风积沙填筑基床底层,取用卵石土对其包边封层.通过对风积沙包芯路基开展现场实车动测,获得路基动响应与振动能量的空间分布特征以及随轴重和车速的变化规律.研究结果表明:路基动应力沿深度的衰减主要集中于路基面以下0～0.6 m和1.5～2 m范围内,加速度沿边坡的衰减主要在距轨道中心5 m范围内.动应力和加速度幅值均随轴重和车速的提高明显增大,衰减速率随轴重的增加而降低.动应力频谱服从倍频规律和幅值调制效应,0～2 Hz的低频振动对动应力起控制作用.加速度振级集中分布于12.5～31.5 Hz中心频段内,0～10 Hz的低频段振级沿边坡衰减剧烈,10～40 Hz高频段振级的衰减相对较小.振动总能量沿路堤边坡耗散近80%,总能量在各频带上的聚集量:频带2＞频带1＞频带3＞频带4.各频带能量均随轴重和车速的增加而增大,增长幅度随频带的提高逐级递减.研究成果可以为沙漠铁路路基工程的后续建管标准与运维实践提供参考.

关键词：

沙漠铁路风积沙包芯路基动响应测试振动能量

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泡沫轻质土和砂土回填管道沟槽动力响应数值模拟对比分析

金亮星姚瑞阳魏丽敏田江...

2722-2734页

查看更多>>摘要：市政道路下覆管道回填区采用砂土等散体材料回填时,控制压实度是施工的关键技术难题之一.引入泡沫轻质土作为管道沟槽回填区材料能较好地解决回填压实度低的问题.为了研究回填管道沟槽泡沫轻质土的动力特性,结合某市政道路回填段行车激励现场试验,沿行车线路横向路面布设8个监测点,建立管道-回填区-路基路面三维动力模型,并施加不同工况下的三轴货车行车荷载激励,数值模拟结果与现场监测点实测数据对比验证了模型的可行性.运用此模型对泡沫轻质土、砂土回填区段的路基路面、管道外壁动力响应及路基工作区深度展开对比分析.结果表明:1)泡沫轻质土回填区沿深度方向动应力峰值衰减率、振动加速度衰减率分别为砂土回填区段的1.63～1.93倍及2.13～3.7倍.2)车重由空载变为满载时,泡沫轻质土回填区和砂土回填区管顶动应力峰值分别增加18.03 kPa和17.86 kPa,说明在回填区上行驶重型车辆时会导致埋地管道振动显著增加.3)泡沫轻质土、砂土回填区管顶和靠近行车一侧动位移峰值比例分别为1.31、1.96,泡沫轻质土回填区管道外壁动位移峰值分布较砂土回填区更加均匀.4)采用泡沫轻质土回填时路基动敏感区和动影响区深度分别为砂土回填的0.68～0.78倍、0.77～0.79倍,对路基稳定性有利.研究结果可为泡沫轻质土在市政道路管道沟槽回填中的相关应用提供参考.

关键词：

泡沫轻质土砂土管道沟槽回填动力响应数值分析

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落石冲击下压实度对红层泥岩垫层缓冲机制影响研究

刘奇刘先峰李建国袁胜洋...

2735-2744页

查看更多>>摘要：西南地区山地众多,落石频发,红层地质分布广泛,工程上红层隧道区可用红层泥岩作为棚洞垫层材料以抵抗落石冲击.但红层泥岩为细粒黏性缓冲材料,与无黏性粗粒材料不同,压实度对其缓冲机制影响仍不明晰,为此开展落石冲击红层泥岩垫层材料模型试验及数值模拟研究.通过搭建室内落石冲击试验平台,进行红层泥岩材料不同压实度下的模型冲击试验,监测落石及垫层内加速度大小,研究压实度对垫层缓冲效果的影响规律,并借助离散元(PFC)与有限差分(FLAC)耦合方法对模型试验进行了对比验证,揭示了压实度对红层泥岩垫层缓冲机制的影响规律.研究结果表明:1)不同压实度中(K=0.9、0.8、0.7),压实度越低,落石冲击力越小,K=0.7的冲击力较K=0.9减少54.08%;2)垫层内峰值加速度随水平距离增加呈指数衰减,且压实度越小,垫层加速度衰减越显著;3)重复冲击使垫层缓冲效果存在劣化现象,导致落石冲击力及垫层内加速度增加,工程中需加以注意;4)压实度低时,力链越不稳定,力链因易破坏重组而无法提供长期、稳定阻力,致使落石冲击力降低;同时垫层松散使冲击波传播时间增加,垫层吸收更多能量;因此,压实度低时垫层具有更好的缓冲效果.研究结果可为西南地区红层泥岩垫层材料的应用提供借鉴.

关键词：

落石冲击压实度红层泥岩垫层缓冲机制

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碱激发地聚物固化海相淤泥质软土抗压强度及固化机制研究

刘景锦罗昊鹏雷华阳郑刚...

2745-2754页

查看更多>>摘要：海相淤泥质软土富含各类可溶性盐和有机质,使用水泥进行固化时易出现劣化效应.为了解决传统硅酸盐水泥固化常出现加固失效的工程问题,以NaOH为碱激发剂,使用地聚物-水泥联合固化海相淤泥质软土,研究水泥与地聚物掺量比、碱激发剂含量和养护龄期对固化土无侧限抗压强度的影响,并采用扫描电镜和X射线衍射试验分析碱激发地聚物固化海相淤泥质软土的微观形态和水化产物,进一步揭示其固化机制.研究结果表明:单独加入NaOH对水泥土强度的提升并不明显,水泥土强度并不会随着碱激发剂含量的增加而显著提高.同时不同钙系地聚物的固化效果差异显著:矿渣地聚物固化土早期强度增长迅速,后期强度增长缓慢,其无侧限抗压强度随NaOH含量的增加先增加后降低,随矿渣的掺量增加而提高.粉煤灰地聚物固化土强度增长较慢,NaOH含量越高其无侧限抗压强度越大,且强度随粉煤灰的掺量增加而降低.将1/2的水泥以矿渣替代,固化土28 d强度最高可达6.19 MPa,相较于水泥土提升了107.5%.而使用同样比例的粉煤灰替代,其28 d强度最高仅为3.012 MPa.微观试验分析表明碱激发剂和地聚物的加入,可促进可溶盐水化结晶和有机质碱性环境降解,有效增加有效水化产物,增强颗粒间的凝聚力使得土体结构更加紧密,宏观上表现为固化土强度的提升.研究结果可为解决水泥加固海相淤泥软土所引起的实际技术问题提供理论指导.

关键词：

海相淤泥质软土地聚物碱激发无侧限抗压强度固化机制

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强紫外线辐射环境对水泥石干缩变形的影响及其机理

韦莹莹董荣珍龙广成王海旭...

2755-2765页

查看更多>>摘要：为了掌握强紫外线辐射环境下水泥基材料体积稳定性的演变规律,确保服役于强辐射地区的水泥基材料性能的稳定性,通过硬化水泥浆体干燥收缩试验,研究标准干燥环境和强紫外线辐射环境下硬化水泥浆体的干缩变形和质量损失的演化规律.结合热重分析(TG)和汞孔隙率(MIP)测试方法,探讨强紫外线辐射环境对硬化水泥浆体的干燥收缩的影响机理.同时,基于减缩剂的减缩机理,探讨其在强紫外线辐射环境下的作用效果.研究结果表明:相较于标准干燥环境,强紫外线辐射环境显著增加水泥石的干燥收缩和质量损失,降低水泥水化程度,从而使水泥石的孔隙结构粗化.掺入减缩剂可以降低水泥石的介孔率(＜50 nm),有效降低强紫外线辐射环境下水泥石的干燥收缩.此外,在强紫外线辐射环境下,减缩剂的掺入会进一步降低孔隙溶液的表面张力,增强减缩剂的减缩效果.值得注意的是,当减缩剂掺量为1%时,强紫外线辐射对减缩剂效果的增强作用最为显著.当掺量进一步增加时,这种增强作用将受到限制.研究结果厘清了强紫外线辐射环境下的水泥基材料变形规律,为服役于类似环境的水泥基材料体积稳定调控提供技术依据.

关键词：

水泥石强紫外线辐射干燥收缩孔隙结构减缩剂表面张力

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透水型建筑固废再生水稳材料疲劳性能试验及预测模型

杨涛肖源杰陈宇亮李昀博...

2766-2777页

查看更多>>摘要：为探讨建筑固体废弃物再生骨料在透水型公路水泥稳定碎石基层中的应用和耐久性强化问题,以建筑固废再生骨料部分替代天然碎石制备透水型再生水泥稳定碎石试样,开展无侧限抗压和四点弯曲疲劳试验.基于能量理论分析透水型再生水泥稳定碎石材料在疲劳加载过程中的耗散能变化规律,并建立基于耗散能的疲劳损伤预估模型,进而分析透水型建筑固废再生水稳碎石材料的疲劳损伤演化规律.研究结果表明:透水型建筑固废再生水稳碎石材料其抗压强度和渗透系数满足我国大多数公路基层的使用要求;试样累积耗散能随疲劳应力加载峰值的上升呈指数级增长,并且单次疲劳应力加卸载循环中产生的耗散能量与疲劳应力比具有较强关联,疲劳应力比为0.75和0.85的试样在每个疲劳加载循环中的耗散能相较于0.55的试样整体分别提高了50%和200%;随着试样中再生骨料占比的提升,试样在单次加载中产生的耗散能降低,试样疲劳损伤变量和疲劳损伤相对变化速率均有不同程度的增大.基于疲劳应力峰值和损伤演化规律提出的疲劳寿命预测模型可较好地预估不同疲劳应力水平下材料的疲劳寿命.研究结果可为建筑固体废弃物再生骨料在透水型公路水泥稳定碎石基层中的高效应用及长期服役性能提升提供理论依据和技术参考.

关键词：

透水型基层建筑固废再生水泥稳定材料疲劳损伤疲劳寿命

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公铁合建斜拉桥钢桁-混凝土板组合梁受力特性

施洲赵旭泼刘振标夏正春...

2778-2789页

查看更多>>摘要：以某主跨808 m的公铁合建新型钢桁-混凝土板组合梁斜拉桥为背景,采用ANSYS软件建立局部组合梁细化的全桥多尺度有限元模型,分析其在不同工况下双层组合梁的受力传力特性和混凝土桥面板荷载分配比,并讨论混凝土桥面板厚度tb、横梁刚度变化系数λK和钢与混凝土弹性模量比λE对组合梁受力传力的影响规律.结果表明:最不利组合工况下,钢桁架最不利Von Mises应力为183.6 MPa,混凝土桥面板最大拉应力为5.3 MPa,均满足结构受力要求;沿纵向路径,钢桁架和混凝土桥面应力在节间横梁间均呈"波形"分布;上下层混凝土桥面板顶、底面应力沿横向近似呈"W"和"M"状分布,表明桥面板承受一定沿横向不均匀分布弯矩;公路及铁路混凝土桥面最大剪力滞系数分别为1.45、1.36,更宽的公路混凝土桥面剪力滞效应更显著;公路及铁路混凝土桥面分别承担上、下层结构57.46%～79.99%和33.21%～62.81%的轴向荷载,为组合梁的主要传力构件;混凝土桥面板的应力随tb及λK的增大而增大,随λE的增大而逐渐减小;混凝土桥面每层平均荷载分配比ξ与tb成正比,与λK及λE成反比;当tb、λK和λE参数的取值范围分别为0.8～1.4、0.4～1.6以及4～10时,组合梁混凝土桥面应力及荷载分配比ξ较为合理.

关键词：

大跨度公铁合建斜拉桥钢桁-混凝土板组合梁受力特性传力特性参数分析

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