摘要：为了提升桥梁-轨道结构服役安全性能,保证复杂环境条件下高速铁路结构适应性和行车安全舒适性,研究了高速铁路桥梁-轨道体系检测监测装备的改进与优化,分析了桥梁-轨道结构服役性能动态演变规律,总结了复杂条件下桥上行车安全评价与预测方法,展望了未来研究重点与方向。研究结果表明:在桥梁-轨道体系检测监测技术方面,现有研究聚焦于传统检测监测装备的优化和智能化技术与损伤识别方法的深度融合,核心目标是提高桥梁-轨道结构检测监测的效率、精度与标准化程度,实现基础设施服役状态的精准评判与预测;在桥梁-轨道空间变形映射关系方面,考虑基础结构各部分交互影响的变形映射模型能够准确描述结构层间界面状态演变引起的轨面几何形态变化趋势、发展规律和频谱特性,但目前尚缺乏对高速铁路桥梁-轨道协同设计和变形智能调控装置的深入研究;结构服役性能演化研究大多基于理想化的弹塑性本构模型,且对于服役性能劣化行为与规律的研究局限在特定服役环境;正在逐步深入开展基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论的长期服役条件下高速铁路桥梁行车安全性研究,建立基于不同指标体系的行车安全评价准则;充分利用桥梁-轨道体系检测监测数据,加强复杂服役环境下桥梁-轨道结构性能演变机制和损伤失效机理研究,信息更新条件下具有高可移植性的行车安全性智能评价与预测新方法是今后重点关注的研究方向。

摘要：在高速度、高密度的现代铁路运输条件下,轨道不平顺峰值管理是指导轨道养护维修、保障列车行车安全的重要评价标准。为研究现有峰值管理办法的合理性,采用基于极值理论峰值过阈值法模型,以历史检测数据中超限数据作为建模对象,利用广义帕累托分布拟合超限数据样本,结合峰值管理的超限峰值划分及超限概率提出峰值管理建议值。相较于研究轨道动检数据整体分布情况,所提方法更关注轨道不平顺超限值的分布规律,因此,得到的峰值管理值侧重反映线路劣化区段,更符合养护维修的实际需求。研究结果表明,现有峰值管理值大部分指标及等级划分较为合理,但轨向及加速度管理值相对宽松,可根据线路实际情况适当提高标准;轨距的管理值相对严格,可适当放宽标准。

摘要：高分子弹性材料是钢轨吸振器的组成之一,其刚度和阻尼参数具有频变特性。为探明该特性对吸振器的减振降噪效果的影响,以某款钢轨吸振器为例,首先对其刚度和阻尼参数进行科学测试和表征,然后基于车辆-轨道耦合动力学理论和边界元理论分别建立车辆-钢轨吸振器-轨道耦合动力学模型和钢轨辐射噪声计算模型,研究吸振器频变效应对抑制目标频率处振动和降低钢轨辐射噪声的影响。最后,基于以上研究,提出在钢轨吸振器参数选取时采用其固有频率处对应的刚度和阻尼参数来近似替代频变参数的方法并验证其准确性。研究结果表明:在宽频激励的作用下,钢轨吸振器的刚度和阻尼参数有明显的频变特性,若在进行吸振器的参数选取时采用低频常量参数,则会高估其在工作频率的减振和降噪效果达4dB以上。分数阶Zener模型的参数K0、K∞、τ变化与钢轨吸振器的减振降噪效果呈正相关,其中,K∞的影响最大,τ次之,K0最弱,而分数阶数γ与钢轨吸振器的减振降噪效果呈负相关。与钢轨吸振器采用低频常量参数的设计方法相比,用吸振器固有频率处的常量刚度和阻尼参数近似替代频变参数的方法,可以兼顾工程上的应用简便和准确度高的特点。以上研究对钢轨吸振器的设计和减振降噪效果评价方法具有一定的指导意义。

摘要：以膨胀土区云桂客运专线CFG桩网结构路基为工程背景,开展全尺寸现场路基填筑试验,对比分析3种不同桩长和2种不同桩间距CFG桩网结构路基的桩土沉降、桩土应力比、格栅拉力以及地基反力的演变规律。研究结果表明:随着荷载的增加,土拱效应会经历初级土拱-完整土拱-增强土拱的演变过程,土拱效应的增强与地基的超固结特性和静置期间的应力重分布有关,二次填筑过程中长桩(S3、S4)的土拱系数曲线经历了从摩擦型桩到端承式桩的转变,这种现象对于短桩(S2)并不明显。桩的承载效率E随着桩长的增加而增大,最终稳定值约为80%;在填筑初期会产生较大的瞬时地基反力,从而导致桩间土强度折减效应的波动,其随着土拱效应的产生迅速减小并趋于稳定,S1~S4的稳定值分别为0.81、0.56、0.46、0.31。格栅应变主要发生在填筑初期,第一次填筑过程中的应变主要由桩土差异沉降导致,第二次填筑过程中的应变主要由复合地基整体沉降导致。最后通过对比分析7种不同土拱理论计算结果,发现同时考虑地基反力并引入土拱塑性系数α和等效土压力系数β能够更好地预测该地区拱的发展过程,现有理论方法均无法直接预测土拱的增强效应。研究成果可为类似地区高速铁路桩网结构的结构设计和变形控制提供参考。

摘要：高速铁路轨道高平顺性是保障列车行车安全的重要基础,考虑到现有规范中针对轨道不平顺养护维修的局限性,需要对轨道动态不平顺管理值的合理性进行研究和改善。利用历史数据及统计方法挖掘轨道动态不平顺峰值管理值与均值管理值的联系,基于时间序列的异常检测与修正模型,通过分位数回归探究各项指标半峰值与标准差关系,并给出相应的均值管理建议值。结合7条不同工况线路的实测数据,研究结果表明:速度200~250 km/h线路建议采用80%及以上分位数的标准差作为管理值,而速度250(不含)~350 km/h线路建议采用95%及以上分位数的标准差作为管理值;相同时速线路、同一分位数下,若建议管理值越高,表明峰值与标准差的倍数较小,该线路状态较好,特别是单点不平顺超限的数量较少,不需要较严格的TQI管理值进行整体管理;反之,则表明单点超限可能较多,需要压低TQI管理值确保较低的峰值超限数量;对于5项不平顺指标,轨距出现峰值超限的概率最大,养护维修时需着重关注。

摘要：因车体坐标系统和手机坐标系统存在角度偏差,为使手机检测数据真实反映车体振动加速度,提出针对手机姿态误差的系统性矫正方法.该方法以重力方向为基准矫正手机垂向加速度,借助车体横、纵向加速度的正交性矫正手机水平向加速度,并基于极大似然估计原理评估角度偏差,保证手机姿态矫正的可靠性.结合现场测试结果表明:两部智能手机检测数据经姿态误差矫正得到以重力方向为基准的垂向角度修正值分别为0.008°和0.007°,两者水平夹角为29.75°,与试验放置夹角30.00°偏差0.25°;智能手机与高精度传感器检测的车体加速度在时域和频域的幅值、主频均一致.

摘要：为准确预测高速铁路无砟轨道不平顺发展趋势,结合改进粒子群优化算法(IPSO)和长短期记忆网络(LSTM)搭建轨道质量指数(TQI)预测模型(IPSO-LSTM),将轨检车获取的各项轨道不平顺检测数据经过异常值剔除和降噪等预处理,形成TQI时间序列数据,利用标准化处理后的TQI样本开展模型训练和不平顺预测分析,并与其他常用预测方法进行对比。研究结果表明:长短期记忆网络具有记忆历史信息的功能,能较好地预测非线性时间序列的发展趋势。采用IPSO可解决LSTM中隐含层神经元个数和学习速率等超参数难以选取的问题,增强了模型预测性能。针对某高速铁路K5+000~K7+000区段长达4年的轨道不平顺检测数据,IPSO-LSTM模型对TQI的预测精度最高,自回归积分滑动平均模型(ARIMA)次之,BP神经网络和灰色模型相差不大。IPSO-LSTM的平均相对误差和均方根误差分别为0.035和0.135,与ARIMA,BP神经网络和灰色模型相比,其平均相对误差降低22%~45%,均方根误差降低26%~45%,验证了IPSO-LSTM模型用于无砟轨道不平顺预测的有效性。IPSO-LSTM预测模型有望为了解和掌握高铁无砟轨道质量发展提供一种新的技术支撑。

摘要：全风化红层泥岩作为基床以下的路基本体填料的适用性已被证实,但路基结构若能全部采用全风化红层泥岩填料填筑将对西南地区的高速铁路建设具有重大意义。为研究全风化红层泥岩作为路基基床浅层填料的适用性,对不同含水率和干密度的全风化红层泥岩进行低围压(5 kPa)三轴不固结不排水(UU)剪切实验,明确干密度和含水率对全风化红层泥岩填料强度的影响,揭示低围压下全风化红层泥岩填料的力学特性。根据全风化红层泥岩填料刚度衰减特性建立考虑含水率和干密度的刚度衰减双曲线模型,分析含水率和干密度与模型指标之间的关联性。研究结果表明:低围压下全风化红层泥岩填料达到峰值强度后强度显著衰减,应力-应变关系曲线呈现明显的强软化型,峰值应力受含水率和干密度影响较大。在最优含水率下全风化红层泥岩填料压实度达到K95时强度满足高速铁路路基基床填料要求,但遇水后强度和刚度均出现了明显的软化现象,将其作为基床浅层填料时必须做好防水措施。低围压下全风化红层泥岩填料刚度先后经历了缓慢减小、迅速下降和基本维持不变3个阶段,含水率和干密度只影响填料的初始刚度和刚度衰减速率,而对填料的残余刚度影响较小。研究结果可为高速铁路全风化红层泥岩基床填料设计提供相关参考依据。

摘要：灰岩崩塌体斜坡在天然状态下的稳定性较高,但剧烈地震作用会造成岩体裂缝扩展,导致斜坡发生破坏。通过大型振动台模型试验,研究强震条件下灰岩崩塌体斜坡的动力响应、破坏模式以及能量传递规律。结果表明:地震作用下灰岩崩塌体斜坡的破坏过程主要分为坡肩节理受拉开裂及顶部岩层剪切错动、垂直节理裂缝扩展及剪切位移增加、阶梯状贯通滑动面形成和岩体失稳滑塌4个阶段,破坏模式符合拉裂-剪切-滑移型破坏;斜坡的加速度响应表现出高程放大效应和趋表效应,0.55倍坡高以下时PGA放大系数近似呈线性增长,而在0.55倍坡高以上时PGA放大系数增长较为迅速;当输入地震波幅值小于0.4g时,PGA放大系数随输入波幅值增加而增加,当幅值超过0.4g后,PGA放大系数会有所降低;边际谱识别显示,边坡损伤在从坡肩位置开始,逐渐向下转移,且坡表损伤程度大于坡体内部;在进行损伤判识时,边际谱的灵敏度要优于PGA放大系数。

摘要：以DZⅢ型扣件系统两种不同类型的弹性垫板为研究对象,通过分析两种弹性垫板在运营状态下引起的实测钢轨空间动力响应特征的不同,研究现有弹性垫板动力学设计参数对钢轨运动的影响。结果表明:现有弹性垫板垂向动刚度仅能用于指导钢轨的垂向动位移设计,采用相同动刚度设计指标的两种弹性垫板实测钢轨垂向位移差别仅0.08 mm,但二者振动加速度的频谱差异较大;横向上,两种垫板实测钢轨扭转位移、振动加速度分别相差58.90%、59.93%,钢轨横向位移在一个转向架通过钢轨测点时的位移变化规律分别为先大后小和先小后大,呈现出明显差别,而现有规范中并无相关指标来进行针对性设计。