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期刊信息/Journal information
中国铁道科学
中国铁道科学研究院
中国铁道科学

中国铁道科学研究院

阳建鸣

双月刊

1001-4632

zgtdkx@rails.cn

010-51849013；51849003

100081

北京海淀区大柳树路2号

中国铁道科学/Journal China Railway ScienceCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>> 《中国铁道科学》是由我国著名科学家茅以升先生于1979年亲自创刊、中华人民共和国铁道部主管、中国铁道科学研究院主办的综合性学术刊物，面向国内外公开发行。 办刊宗旨：服务中国铁路和城市轨道交通现代化建设，促进高水平学术研究与交流，展示先进的基础理论研究和科技创新成果，培养高层次科技创新人才。 特 色：科学、严谨、务实、求是 刊载内容：铁路及城市轨道交通运输领域关于土木工程、机车车辆、通信信号、信息技术、运输组织、材料与工 艺、环境保护、安全技术等学科的最新科学基础理论研究、科学试验、重点工程技术、产品研发等方面的优秀学术论文。 主要栏目：科学论文、博士学位论文摘要、成果简报、科技信息
正式出版
收录年代

    中国自主化接触网研发关键技术及在雅万高铁应用

    王同军罗健古晓东杨凡...
    1-10页
    查看更多>>摘要：为解决我国接触网系统自主化核心技术缺失和复杂严苛运营场景下服役性能不高等难题,提出"速度-参数-性能"匹配的自主化接触网主要技术参数,研制环境适应性强、可靠性高、使用寿命长的腕臂定位装置等关键装备,搭建高质量、高精度、高效率的智能预配平台,形成体系完整、结构合理、具有完全自主知识产权的接触网技术与装备标准体系,并通过了线路试验验证.结合雅万高铁,开展了自主化接触网针对性设计,并获得成功应用.结果表明:中国自主化接触网关键技术与装备可有力保障电气化铁路的安全、高效、经济运行,成为中国高铁首次全系统、全要素、全产业链在海外落地的典范,为持续巩固我国铁路世界领先地位、助力国家"交通强国"和"一带一路"等重大战略实施和铁路安全运行提供了技术支撑.

    自主化接触网技术标准体系智能建造雅万高铁

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    基于数据特征识别的接触网补偿装置和中心锚结状态异常诊断方法

    王斌张文轩王婧杨志鹏...
    11-21页
    查看更多>>摘要：常用的人工巡视、图像识别、定点监测等手段难以对接触网补偿装置和中心锚结状态进行全面、精准地评估,因此提出基于数据特征识别的状态异常诊断方法.首先,归纳补偿装置和中心锚结状态异常时的2类典型数据特征,定义描述中心锚结区域接触线高度突变的3项特征量、锚段左右2侧接触线高度差异的3项特征量以及中心锚结区域弓网接触力突变的3项特征量;然后,依托实测数据构建样本库,采用离群点检测方法检查样本可靠性,采用主成分分析法对强相关特征量进行规约,形成训练样本库;最后,采用随机森林算法训练分类模型,并通过总体准确率、假正率和真负率对分类模型进行评估.通过对该方法的特征量和分类模型及现场试用进行验证,结果表明:各特征量可分性良好,验证了归纳数据特征的可靠性和普遍性;随机森林算法在2类样本训练中均有95％以上的分类准确率;采用该方法的诊断结果现场复核准确性高,在补偿装置和中心锚结状态异常诊断中可行性较强.

    故障诊断接触网中心锚结补偿装置特征建模机器学习

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    兰州地区不同类型土壤热湿传递对城市轨道交通杂散电流的影响

    王烨李永全朱欣悦党闻语...
    22-32页
    查看更多>>摘要：为研究土壤温湿度对城市轨道交通杂散电流分布的影响,采用试验与数值模拟相结合的方法研究兰州地区不同气象参数条件下杂散电流随土壤热湿传递的变化规律,分析不同深度土壤温湿度对电流密度的影响,运用熵权法得到土壤温湿度对电流密度的影响权重.结果表明:壤土、砂土及砂石土中杂散电流均随含水率的减小而减小,在土壤温度上升幅度较大时,杂散电流呈小幅度上升趋势;砂石土的杂散电流最小,可知其比壤土和砂土更有利于减小杂散电流的泄漏量;土壤深度为10cm时,高温季节温度对杂散电流密度的影响权重值小于含水率;土壤深度为30 cm时,3种土壤在高温季节和低温季节时均是温度对杂散电流密度的影响权重更大,其温度对杂散电流密度的影响权重高温季节为55％～64％,低温季节为68％～69％.

    城市轨道交通杂散电流土壤温度含水率热湿传递试验熵权法

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    考虑支护参数变化的富水软土基坑可靠度分析

    吴波郑卫强徐世祥夏倩...
    33-44页
    查看更多>>摘要：沿江沿海城市修建地铁时常穿越富水软土地层,在这类地层上进行地铁车站基坑设计与施工,基坑参数的优化选取与工程建设的安全密切相关.依托典型富水软土地铁车站基坑工程,基于随机场理论框架,将非侵入式随机分析、有限差分法和Hermite多项式响应面代理模型有机耦合,建立非侵入式富水软土基坑有限差分模型,得到富水软土地层深基坑施工变形规律及失效概率.通过非侵入式随机有限差分法计算深基坑开挖变形可靠度,优化基坑设计参数和施工参数.结果表明:3阶PCE在计算精度上与蒙特卡罗法较近,计算效率远优于蒙特卡罗法;第4道钢支撑竖向位置变化对基坑变形影响较大,在原位置基础上适当下移0.5～1.0 m能够明显降低失效概率;地下连续墙刚度对基坑影响较大,刚度从E0增大到1.1E0时地表沉降失效概率下降27.11％;地下连续墙深度超过35 m对基坑变形影响较小,深度设置为35～37 m为宜;基坑降水深度与基坑变形失效概率呈负相关,当降水面在开挖面以下1.5m时,基坑可靠度显著提升.研究成果可为富水软土基坑设计施工参数选取提供1种新的简便快速可靠的方法.

    地铁车站富水软土基坑变形支护参数随机有限差分法可靠度

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    地铁冻结工程按需供冷运行模式研究

    张松岳祖润卢相忠张庆武...
    45-52页
    查看更多>>摘要：地铁人工冻结工程中存在冻结系统供冷模式单一、缺乏动态变化的问题,在施工中会造成极大的能量浪费.为此,基于单管冻结吸冷量计算模型,通过引入冻结器内盐水换热效率计算方法和群孔等效计算模型,建立适用于群孔冻结的按需供冷运行模式,实现对冻结系统制冷能力的定量求解,并通过模型试验对按需供冷运行模式进行验证.结果表明:按需供冷计算方法可有效反映冻结制冷系统运转需求的动态变化过程,且计算精度满足工程需求;冻结壁形态、土体导热系数、盐水温度等参数是影响地层吸冷量和冻结制冷系统制冷量的关键,而对于某一具体工程,冻结壁形态则是决定地层吸冷量和冻结制冷系统制冷量的关键;不同冻结孔所形成的冻结壁并不一致,如精准、合理计算整个冻结系统的按需制冷量,则应利用纵向温度求解方法或纵向测温技术对各冻结器或其各层位进行精准求解,进而利用等效代换方式进行所需制冷量的求解,试验结果显示计算误差为1.7％,满足工程精度需求.相关研究成果将为各类地铁冻结工程的冻结系统高效、低碳运转提供技术依据.

    地铁人工冻结法按需供冷运行模式地层吸冷量群孔冻结模型试验

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    振动碾压过程中铁路路基三维振动场分布规律研究

    苏珂蔡德钩闫宏业尧俊凯...
    53-61页
    查看更多>>摘要：路基填料的压实质量是运营期车辆在循环荷载下安全运营的重要保障,而压路机的自重与激发振动波的协同效应则是实现填料有效压实的核心要素.因此,揭示碾压过程中振动波的三维振动场分布规律对于提高压实质量具有决定性意义.通过建立振动压路机-填料耦合有限元数值仿真模型,揭示振动波在路基中三维方向传播规律,构建铁路路基振动场理论分布方程;依据振动压实现场测试,建立振动碾压过程中现场振动分布方程并确定有效压实范围.结果表明:振动碾压过程中振动波加速度在路基填料中呈指数形衰减规律,三维振动场呈"椭球状"分布规律;明确现场实测条件下路基填料纵波波速、横波波速与加速度衰减系数等关键参数,并以路基填料垂向加速度衰减86％为有效压实范围阈值,构建路基填料有效压实范围的分布方程.研究结果可为振动碾压过程中振动波在铁路路基填料三维振动场分布理论提供依据.

    铁路路基填料压实质量三维振动场数值仿真振动波波速有效压实范围

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    铁路全生命周期绿色低碳选线优化研究

    蒲浩蔡玲李伟胡建平...
    62-71页
    查看更多>>摘要：绿色低碳选线对于实现我国"双碳"目标、促进交通运输行业高质量发展具有十分重要的意义.目前铁路低碳选线优化研究大多集中于针对给定铁路线路方案局部的事后评价,而选线设计作为铁路建设项目的先行环节,要着眼全局,将绿色低碳选线理念融入设计过程,开展铁路全生命周期碳排放预评估.为此,针对智能选线搜索过程中实时生成的线路方案,首先提出涵盖施工建造、运营管理和养护维修的铁路全生命周期碳排放的计算模型,并通过碳强度年度衰减规律分析对各阶段碳排放进行动态修正,得到总碳排放;然后将碳排放计算模型和建设成本计算模型进行组合,构建铁路线路碳排放-成本双目标优化模型,并基于改进的粒子群优化算法进行双目标优化模型求解.以某山区铁路为例,应用所提模型生成的碳排放-成本双目标最优方案与人工方案进行对比分析,结果表明:与人工方案相比,双目标综合最优方案可节省22.7％的建设成本、降低12.7％的碳排放.该优化模型可有效提高铁路线路方案的经济性和低碳性,为设计人员选线优化提供参考.

    铁路线路碳排放全生命周期双目标优化模型粒子群算法

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    高铁站内受电弧热侵蚀钢轨表面熔池研究

    张友鹏丁彦龙李军丽郑泽荣...
    72-80页
    查看更多>>摘要：为探明列车经过高铁站内机械绝缘节时高温电弧对钢轨材料的侵蚀影响,基于磁流体动力学理论,耦合电磁场、流场和热场的相互作用,在建立电弧模型和钢轨表面熔池模型的基础上,计算不同电弧电流和发生频次下钢轨表面热流密度及熔池的宽度、深度和面积,分析电弧电流和发生频次对钢轨侵蚀的影响.结果表明:电弧热场作用下钢轨表面的热流密度呈高斯分布,峰值可达220 MW·m-2;电弧电流超过100 A时,电弧的单次作用即可在钢轨表面上形成熔池;随着电弧电流和发生频次的增加,熔池的宽度和深度都会增大,电弧电流主要影响钢轨熔池沿径向发展,而电弧发生频次主要影响钢轨熔池沿轴向发展;牵引等级超过5级或者电弧发生频次不小于4次时,钢轨表面出现伤损.通过控制列车发车时的牵引等级不超过5级或减少电弧发生频次,可以在一定程度上减少电弧对钢轨的侵蚀.

    钢轨侵蚀高铁站内电弧电流熔池磁流体动力学多物理场

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    无砟轨道层间颗粒冲刷试验研究

    杨荣山林航刘珀全牛鑫宇...
    81-90页
    查看更多>>摘要：无砟轨道层间界面为其薄弱环节,长期荷载作用下容易发展为层间离缝,在离缝进水后容易产生冒浆病害.为研究列车荷载作用下无砟轨道层间冒浆发生机理,设计无砟轨道层间脱空模拟装置并基于该装置开展无砟轨道层间颗粒冲刷试验;采用双目三维扫描仪获取混凝土表面形貌数据,得到冲刷前后混凝土表面形貌等高线图,对比颗粒流冲刷前后混凝土表面形貌的变化,分析混凝土配合比、颗粒流速度和颗粒粒径对混凝土表面冲刷的影响.结果表明:经900万次高频荷载作用,C15混凝土表面的平均冲刷量约为1.106 mm,C40混凝土表面的平均冲刷量为0.186 mm;在颗粒流冲刷作用下,混凝土表面的粗糙峰冲刷量较大;混凝土表面冲刷量与颗粒流运动速度、混凝土配合比正相关,而与颗粒粒径负相关.

    无砟轨道层间离缝颗粒冲刷高频荷载试验

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    高速铁路钢轨廓形动态测量方法研究

    赵鑫欣李海浪王胜春王昊...
    91-100页
    查看更多>>摘要：对钢轨廓形的快速准确测量是实现高速铁路线路自动化分析的首要前提.在实际应用中,环境异物飞溅和强反射光等噪声会严重污染钢轨图像,导致钢轨追踪失败和测量精度下降.为此,提出一种钢轨图像激光条纹分割与廓形提取相结合的方法.首先,基于连续采集图像的时空上下文信息,定位钢轨感兴趣区域;然后,利用数据密度比缩放的聚类方法,过滤钢轨感兴趣区域中图像噪声并分割钢轨光带;最后,沿光带截面的法线方向实现钢轨廓形提取及测量.选取典型高铁线路试验数据,将该方法与基于密度聚类和共享近邻密度聚类方法的聚类评价指标F1进行对比,并将它连同灰度重心法和Steger方法的钢轨廓形提取结果与MiniProf钢轨廓形测量仪的实际测量结果进行精度对比分析.结果表明:相比传统聚类和廓形提取方法,该方法平均F1值为0.98,廓形测量误差均值为0.08 mm,可使不同形状和大小的钢轨数据聚为同一类,且钢轨廓形动态测量精度满足《高速铁路钢轨打磨管理办法》中0.15 mm的要求,有效克服复杂高铁环境噪声,单幅图像处理时间仅为2.2 ms,适用于最高检测速度350 km·h-1下线路自动化分析的时效性和准确性.

    高速铁路钢轨廓形动态测量密度比缩放激光条纹中心

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