王萬崗，吳廣寧，高國強(qiáng)，等

高速鐵路弓網(wǎng)電弧試驗(yàn)系統(tǒng)

王萬崗，吳廣寧，高國強(qiáng)，等

目的：高速動車組通過弓網(wǎng)電接觸獲取電能。隨著動車組運(yùn)行速度的增加，受軌道不平順、接觸網(wǎng)波動以及受電弓弓頭振動等因素的影響，弓網(wǎng)電接觸狀態(tài)嚴(yán)重惡化，使得弓網(wǎng)電弧頻繁發(fā)生，弓網(wǎng)電弧對接觸網(wǎng)導(dǎo)線、受電弓滑板侵蝕劇烈，嚴(yán)重影響受流質(zhì)量，制約動車組速度進(jìn)一步提升，因此有必要對弓網(wǎng)電弧進(jìn)行系統(tǒng)研究。方法：弓網(wǎng)電弧試驗(yàn)系統(tǒng)常采用盤銷式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)模擬的弓網(wǎng)接觸為剛性圓弧點(diǎn)接觸，與實(shí)際線路的柔性平直線接觸存在著差異，為克服上述不足，研制了一套弓網(wǎng)電弧試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠模擬弓網(wǎng)柔性平直線接觸狀態(tài)，滑板“Z”字形運(yùn)動，垂向沉浮運(yùn)動等弓網(wǎng)運(yùn)動狀態(tài)。具體方法是：接觸網(wǎng)導(dǎo)線安裝在主動輪和從動輪的導(dǎo)線槽上，通過電機(jī)控制系統(tǒng)控制電機(jī)運(yùn)動，電機(jī)帶動主動輪運(yùn)動，接觸網(wǎng)導(dǎo)線帶動從動輪運(yùn)動，處于主動輪和從動輪之間的導(dǎo)線始終保持平直運(yùn)動狀態(tài)，這與實(shí)際動車組中的接觸網(wǎng)導(dǎo)線和受電弓滑板在水平方向上的接觸狀態(tài)更為接近，通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可實(shí)現(xiàn)不同機(jī)車速度的模擬；接觸網(wǎng)導(dǎo)線和受電弓滑板除縱向相對高速滑動外，還存在著橫向的“Z”字形滑動。同時由于接觸網(wǎng)導(dǎo)線硬點(diǎn)、列車振動等因素的影響，弓網(wǎng)系統(tǒng)還存在垂向沉浮運(yùn)動。為模擬弓網(wǎng)運(yùn)動關(guān)系，利用伺服控制與滾軸絲杠驅(qū)動相結(jié)合來控制受電弓滑板運(yùn)動。其詳細(xì)結(jié)構(gòu)：縱向（X）位置滾軸絲杠安裝在底座上，形成X滑臺，在絲杠的末端安裝調(diào)節(jié)手柄，以實(shí)現(xiàn)受電弓滑板縱向位置的調(diào)節(jié)。橫向（Z向）的滑臺安裝在X向滑臺上，Z向滑臺的驅(qū)動采用伺服電機(jī)驅(qū)動，垂向（Y向）滑臺安裝在Z向滑臺上，Y向滑臺也采用伺服電機(jī)驅(qū)動，Y向滑臺的上方安裝一個氣缸，氣缸上方安裝絕緣板，絕緣板的上方安裝受電弓滑板。其工作過程為：根據(jù)試驗(yàn)要求，調(diào)節(jié)手柄到合適的位置，伺服控制系統(tǒng)控制伺服電機(jī)運(yùn)動，伺服電機(jī)帶動絲杠轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)在Z方向作“Z”字形運(yùn)動，在垂向（Y）可以模擬弓網(wǎng)縱向沉浮運(yùn)動，通過調(diào)節(jié)氣缸的氣壓，實(shí)現(xiàn)弓網(wǎng)不同接觸壓力模擬。結(jié)果：利用弓網(wǎng)電弧試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行弓網(wǎng)電弧試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著壓力的增加，接觸電阻減小，當(dāng)接觸壓力達(dá)到80 N以上時接觸電阻的降低幅度變緩，弓網(wǎng)接觸壓力在70～80 N時處于拐點(diǎn)位置，在該接觸壓力下有利于受流，該結(jié)論與現(xiàn)行規(guī)范中的結(jié)論相符；弓網(wǎng)燃弧，弓網(wǎng)電弧電壓、電流波形畸變嚴(yán)重，存在直流分量和諧波成份，電弧電流具有明顯的零休現(xiàn)象，電弧電流波形在電弧起弧瞬間存在著明顯的過沖；對比分析了本文所研制的弓網(wǎng)電弧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、傳統(tǒng)盤銷結(jié)構(gòu)電弧試驗(yàn)系統(tǒng)與高速動車組運(yùn)行時弓網(wǎng)電弧圖像，發(fā)現(xiàn)盤銷結(jié)構(gòu)電弧的弧根沿著圓盤邊緣分布，而本文研制的試驗(yàn)系統(tǒng)和高速動車組的電弧弧根卻是沿著接觸網(wǎng)導(dǎo)線，二者相似度更高。結(jié)論：根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況，本文研制了一套弓網(wǎng)電弧試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：（1）接觸導(dǎo)線與受電弓滑板之間為平直、柔性線接觸狀態(tài)，與實(shí)際接觸方式一致；（2）可模擬弓網(wǎng)之間的“Z”字形相對滑動和垂向振動；（3）可以實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)導(dǎo)線張力調(diào)節(jié)，模擬不同張力下的弓網(wǎng)振動狀態(tài)。本文研制的弓網(wǎng)電弧試驗(yàn)系統(tǒng)可以反映實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的弓網(wǎng)電弧，可為弓網(wǎng)電弧研究提供試驗(yàn)基礎(chǔ)。

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào), 2012, 34(4): 22-27

入選年份：2015

高速列車氣動阻力分布特性研究

姚拴寶，郭迪龍，楊國偉，等

摘要：目的：當(dāng)列車運(yùn)行速度達(dá)到300 km/h時，空氣阻力占總阻力的75%以上。列車的頭車、中間車、尾車以及在空調(diào)整流罩、受電弓、車廂連接處、轉(zhuǎn)向架等部位的氣動阻力不同。通過對列車各部分氣動阻力的分解，可為找到減阻途徑提供幫助。本文針對八輛編組的CRH3型動車組實(shí)際外形，利用通用商業(yè)軟件STAR-CCM＋，采用大規(guī)模并行計(jì)算方法，分析了列車各部件對整車氣動阻力的貢獻(xiàn)量。方法：利用通用商業(yè)軟件STAR-CCM＋，采用分區(qū)域劃分正交六面體網(wǎng)格的方法，每輛車為一個區(qū)域，網(wǎng)格量約為2000萬，對車體、轉(zhuǎn)向架、受電弓及尾流區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格加密，總網(wǎng)格量約為1.6億。采用定常雷諾平均有限體積計(jì)算方法數(shù)值求解三維可壓縮N-S方程，湍流模型為k-wSST模型；為控制邊界層的網(wǎng)格數(shù)量并保證計(jì)算精度，在壁面處使用了標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)。列車運(yùn)行速度為350 km/h，進(jìn)口、出口及外場均設(shè)置為遠(yuǎn)場無反射邊界條件，為模擬地面效應(yīng)，將地面設(shè)置為移動地面，移動速度與來流速度相等。依托中國科學(xué)院力學(xué)研究所的計(jì)算平臺進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，使用256個CPU，計(jì)算用時約150 h。結(jié)果：在明線、無側(cè)風(fēng)、車速為350 km/h的運(yùn)行條件下，從列車切片阻力系數(shù)分布可以看出：在頭車、尾車、車廂連接處、受電弓和空調(diào)整流罩及限壓電阻區(qū)域，整體流場分布不均勻，導(dǎo)致壓力波動很大，列車阻力增加，在列車的減阻優(yōu)化過程中，應(yīng)使車身盡量光滑。對于整列車，摩擦阻力占列車總氣動阻力的24.7%，壓差阻力占列車總氣動阻力的75.3%。頭車和尾車氣動阻力占列車總氣動阻力的31.5%，且主要表現(xiàn)為壓差阻力，頭型減阻設(shè)計(jì)成為高速列車氣動設(shè)計(jì)的主要問題之一。轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的氣動阻力占列車總氣動阻力的27.4%，且第一個轉(zhuǎn)向架的氣動阻力遠(yuǎn)大于其它轉(zhuǎn)向架，由于地面效應(yīng)的影響，壓差阻力占轉(zhuǎn)向架氣動總阻力的97.9%。車廂連接處氣動阻力之和占列車總氣動阻力的19.1%，車廂連接處前半部分的氣動阻力系數(shù)遠(yuǎn)小于后半部分的氣動阻力系數(shù)，且前半部分的氣動阻力系數(shù)均為負(fù)值，即為推力，可考慮通過安裝全封閉風(fēng)擋來改善連接處的流場結(jié)構(gòu)?？照{(diào)整流罩氣動阻力占列車總氣動阻力的7.6%，限壓電阻區(qū)域所受氣動阻力占列車總氣動阻力的3.3%，受電弓系統(tǒng)總氣動阻力占列車總氣動阻力的12%。各附屬部件的氣動阻力主要表現(xiàn)為壓差阻力，可考慮通過優(yōu)化導(dǎo)流罩等方式改善該區(qū)域的流場特性，達(dá)到減小壓差阻力的目的。結(jié)論：通過對CRH3型動車組八輛編組外形的數(shù)值計(jì)算，對列車各部位的氣動阻力進(jìn)行了對比分析，得到了各部位的氣動阻力對列車總氣動阻力的貢獻(xiàn)量，分析了各部位區(qū)域的流場特性和引起氣動阻力的主要原因，并對各部位的氣動減阻思路提出了建議。

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào), 2012, 34(7): 18-23

入選年份：2015

數(shù)據(jù)驅(qū)動的高速列車子空間預(yù)測控制

衷路生，顏爭，楊輝，等

摘要：目的：高速鐵路具有速度高、運(yùn)力大、能耗低、污染輕、安全正點(diǎn)等諸多技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，成為世界各國優(yōu)先發(fā)展的綠色交通工具。然而，隨著列車運(yùn)行速度的提高，列車與接觸網(wǎng)、軌道、空氣的相互作用明顯加劇，給高速列車的建模與控制帶來新的挑戰(zhàn)。為了保障高速列車安全、平穩(wěn)運(yùn)行，迫切需要開展適合高速列車有效建模和控制的基礎(chǔ)研究。本文提出數(shù)據(jù)驅(qū)動的高速列車子空間預(yù)測控制方法。方法：借鑒子空間辨識的思想，本文直接利用列車運(yùn)行的觀測數(shù)據(jù)完成高速列車的動力學(xué)建模與子空間預(yù)測控制器設(shè)計(jì)。首先構(gòu)建了基于狀態(tài)框架的高速列車多變量動力學(xué)系統(tǒng)；然后直接由輸入輸出數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)了高速列車的子空間預(yù)報(bào)模型；最后分析高速列車子空間預(yù)測控制器的設(shè)計(jì)方法，并給出相應(yīng)的預(yù)測控制算法。結(jié)果：以京滬高速鐵路運(yùn)營的CHR2-300型高速列車為對象進(jìn)行數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)。編寫數(shù)值程序模擬了該型號高速列車站間的牽引—恒速—惰行—恒速—牽引—恒速—惰行—制動的運(yùn)行工況。分別采用本文的方法、文獻(xiàn)的方法以及有模型子空間方法進(jìn)行350 km/h高速環(huán)境下多目標(biāo)（速度、位移、加速度）控制的對比仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：（1）速度/位移的跟蹤結(jié)果。本文方法得到的速度/位移曲線在高速列車整個運(yùn)行過程幾乎與期望的速度/位移曲線重合，而另外兩種方法在啟動和制動過程存在一定的速度/位移跟蹤誤差。因此，高速列車速度控制的難點(diǎn)在列車啟動和制動過程，這符合高速列車的實(shí)際。（2）加速度跟蹤的結(jié)果。本文的子空間無模型辨識方法在列車整個運(yùn)行過程均能高精度地跟蹤加速度設(shè)定值，能夠滿足旅客對乘坐舒適度的要求，而另外兩種方法的加速度跟蹤存在較大誤差。（3）高速列車的牽引力結(jié)果，本文方法在啟動階段給出的牽引力滿足恒牽引力啟動、恒功率運(yùn)行要求，在各個工況切換階段，牽引力/制動力以一定的傾斜度逐漸變化，而其他兩種方法在工況切換階段的牽引力/制動力變化率較大，因此本文方法得到的牽引力/制動力變化更加緩和，從而滿足乘客舒適性要求。（4）誤差統(tǒng)計(jì)分析。具體的誤差統(tǒng)計(jì)量為速度/位移/加速度的最大值、最小值、均值、方差。本文方法和其余兩種方法的速度跟蹤誤差最大值分別為0.6110、80.4080、27.4171，3種方法的誤差均值依次為0.0033、6.7308、3.9169，3種方法的誤差的方差分別為0.0312、13.9614、8.2506。說明本文方法的速度跟蹤的精度高、誤差波動小。位移/加速度的跟蹤誤差與速度跟蹤誤差的結(jié)果類似。結(jié)論：針對高速列車運(yùn)行過程的強(qiáng)非線性、多變量耦合、強(qiáng)隨機(jī)干擾等復(fù)雜特征，提出了數(shù)據(jù)驅(qū)動的子空間預(yù)測控制方法。在狀態(tài)空間框架下構(gòu)建了高速列車的多輸入多輸出動力學(xué)系統(tǒng)。借鑒子空間辨思想，無需估計(jì)狀態(tài)空間模型具體參數(shù)矩陣，設(shè)計(jì)了高速列車的子空間預(yù)報(bào)模型。然后給出了高速列車子空間預(yù)測控制器的詳細(xì)設(shè)計(jì)方法。最后進(jìn)行了高速列車的牽引—恒速—惰行—恒速—牽引—恒速—惰行—制動的等工況的數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明本文方法的有效性。

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào), 2013, 35(4): 77-83

入選年份：2015

面向我國低密度線路的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)

王劍，靳成銘，蔡伯根，等

摘要：目的：CTCS（Chinese Train Control System）不同等級的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)我國大部分鐵路線路的實(shí)際需求，但其建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)成本難以滿足我國低密度線路的特殊要求。本文結(jié)合ITCS（Incremental Train Control System）在青藏線格拉段的實(shí)際建設(shè)情況，分析了我國低密度線路對列控系統(tǒng)的需求和關(guān)鍵技術(shù)，提出了一種面向我國低密度線路的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)總體方案。方法：我國中西部地區(qū)是低密度線路的主要應(yīng)用區(qū)域，其列控系統(tǒng)在保障行車安全、提高運(yùn)輸效率的基礎(chǔ)上還應(yīng)具備低成本、低維護(hù)、少地面設(shè)備、兼容性、通用性的特點(diǎn)，并且支持跨線運(yùn)營和客運(yùn)貨運(yùn)混合運(yùn)輸。本文提出的面向我國低密度線路的列控系統(tǒng)CTCSLDL（Chinese Train Control System for Low Density Line）技術(shù)方案中，列車定位和列車完整性檢查均有基于衛(wèi)星定位技術(shù)的車載設(shè)備完成，車地信息傳輸采用GSM-R（Global System for Mobile Communications-Railway）無線通信，地面可取消軌道電路、應(yīng)答器、信號機(jī)等軌旁設(shè)備。結(jié)果：CTCS-LDL列控系統(tǒng)地面設(shè)備由無線閉塞中心RBC（Radio Block Center）、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖CBI（Computer Based Interlocking）、CTC（Centralized Traffic Control）、臨時限速服務(wù)器TSRS（Temporary Speed Restriction System）、差分基站、GSM-R等設(shè)備組成。其中，TSRS統(tǒng)一管理整個線路的臨時限速命令，接收來自CTC中心的臨時限速指令，并轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的RBC。RBC通過GSM-R接收列車發(fā)送的定位、軌道占用信息，同時接收聯(lián)鎖進(jìn)路等信息，最終生成行車許可，通過GSM-R將行車許可、線路參數(shù)、臨時限速傳輸給CTCS-LDL車載設(shè)備。RBC還接收管轄范圍內(nèi)車站差分基站發(fā)送的差分改正信息，并將信息轉(zhuǎn)發(fā)給差分基站有效覆蓋范圍內(nèi)的車載接收機(jī)，完成差分定位，提高列車定位精度。CBI只采集/控制站內(nèi)道岔，區(qū)間軌道區(qū)段占用信息由RBC根據(jù)列車所處的區(qū)段判定。CTC保持既有設(shè)置不變。CTCS-LDL車載設(shè)備由列首設(shè)備和列尾裝置組成。列首設(shè)備基于CTCS-3級列控系統(tǒng)車載子系統(tǒng)方案，由核心計(jì)算機(jī)VC（Vital Computer）、列車測速測距單元LDS（Localisation Determination System）/完整性檢查列首設(shè)備HOT（Head of Train）、無線通信管理單元CMU（Communication Management Unit）、列車接口單元TIU（Train Interface Unit）、人機(jī)交互單元DMI（Driver Machine Interface）、司法記錄器JRU（Juridical Recorder Unit）、軌道電路接收器TCR（Track Circuit Reader）、應(yīng)答器傳輸模塊BTM（Balise Transmission Module）、列車運(yùn)行監(jiān)控裝置LKJ組成。列尾裝置具備目前貨車所用列尾設(shè)備的功能，并由非安全設(shè)備上升到安全設(shè)備級別。列車測速測距單元完成列車的連續(xù)定位功能。列車完整性檢查設(shè)備與列尾裝置配合，完成列車完整性檢查，并及時通過CMU發(fā)送到地面，用于RBC計(jì)算移動授權(quán)的依據(jù)。VC根據(jù)地面播發(fā)的移動授權(quán)計(jì)算列車速度曲線，完成列車控制。DMI用于顯示列車狀態(tài)、控制信息給司機(jī)，便于司機(jī)完成駕駛功能。TCR、BTM和LKJ則同既有列控系統(tǒng)相同，主要用于既有線路區(qū)段行車，在新建的CTCS-LDL列控系統(tǒng)線路上，TCR和BTM不參與控車。CTCS-LDL列控系統(tǒng)車載列尾裝置與列首設(shè)備間的無線通信可采用GSM-R方式，450 M作為后備方式。列尾裝置由無線通信管理單元、GNSS/慣性傳感器組合定位模塊、風(fēng)壓檢測模塊組成。其中，風(fēng)壓檢測模塊兼容目前列尾裝置風(fēng)壓查詢、告警等功能，GNSS/慣性傳感器組合定位模塊完成列車尾部絕對位置的確定，并及時將定位信息通過450M/GSM-R無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給HOT，完成列車完整性檢查。結(jié)論：基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組合定位方式是列車定位技術(shù)的發(fā)展趨勢，也是我國CTCS列控系統(tǒng)的發(fā)展方向。本文介紹了國外衛(wèi)星定位技術(shù)在列控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，通過對面向我國低密度線路的列控系統(tǒng)需求和關(guān)鍵技術(shù)分析，提出了一種符合我國低密度線路要求的CTCS-LDL列控系統(tǒng)總體方案。

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào), 2015, 37(12): 46-52

入選年份：2015

基于計(jì)算機(jī)視覺的接觸軌檢測車振動補(bǔ)償方法及應(yīng)用

占棟，于龍，肖建，等

摘要：目的：接觸軌檢測車是進(jìn)行地鐵接觸軌幾何參數(shù)動態(tài)檢測的重要設(shè)備。安裝于檢測車中的傳感器以車輛作為參考基準(zhǔn)，接觸軌幾何參數(shù)測量結(jié)果要求以軌道作為參考基準(zhǔn)，如何將以車體作為測量基準(zhǔn)的動態(tài)檢測結(jié)果歸算到軌道基準(zhǔn)，是車載接觸軌幾何參數(shù)動態(tài)檢測面臨的重要難題。本文利用計(jì)算機(jī)視覺測量技術(shù)，建立接觸軌幾何參數(shù)動態(tài)測量模型，通過車輛多自由度振動測量誤差補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)接觸軌幾何參數(shù)高精度動態(tài)測量。方法：分析不同工況和線路條件下接觸軌檢測車振動特點(diǎn)，研究不同類型振動對接觸軌幾何參數(shù)動態(tài)檢測結(jié)果影響規(guī)律，提出采用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對接觸軌幾何參數(shù)動態(tài)測量誤差進(jìn)行補(bǔ)償。研究多視覺傳感器共面標(biāo)定算法，選擇以車體作為統(tǒng)一基準(zhǔn)進(jìn)行傳感器標(biāo)定，以軌距、軌道延伸和軌面法線方向建立測量基準(zhǔn)，綜合考慮攝像機(jī)鏡頭畸變及傳感器現(xiàn)場安裝環(huán)境，基于非線性成像模型及最小二乘數(shù)值計(jì)算方法，獲取描述測量系統(tǒng)成像模型的參數(shù)矩陣。結(jié)合車輛靜態(tài)初始標(biāo)定及動態(tài)測量特征點(diǎn)在線跟蹤，將以車輛作為測量基準(zhǔn)的檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)一歸算到軌道中心測量基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)接觸軌幾何參數(shù)動態(tài)測量誤差補(bǔ)償。結(jié)果：選取廣州地鐵4號線K20＋100至K20＋400之間300 m平直線路作為試驗(yàn)測試區(qū)間。檢測車以60 km/h速度在該試驗(yàn)區(qū)間運(yùn)行，分別獲取軌高、軌偏值振動補(bǔ)償前、補(bǔ)償后數(shù)據(jù)，同時每隔5 m人工持接觸軌測量尺進(jìn)行復(fù)核。采用隨機(jī)數(shù)據(jù)分析方法，將人工測量數(shù)據(jù)作為數(shù)學(xué)期望，分別計(jì)算振動補(bǔ)償前、補(bǔ)償后接觸軌檢測數(shù)據(jù)與人工實(shí)測數(shù)據(jù)的方差，以人工測量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，通過比較方差大小來評價補(bǔ)償前、補(bǔ)償后測試結(jié)果分別在人工測量值左右波動范圍，進(jìn)而評判檢測精度。由測試結(jié)果可知：（1）未加補(bǔ)償，軌高、軌偏值均值分別與人工實(shí)測均值相差5.8 mm和－7.1 mm；（2）加補(bǔ)償，軌高、軌偏值均值分別與人工測量均值相差0.13 mm和0.3 mm；（3）加補(bǔ)償后軌高和軌偏值與人工測量值基本重合；（4）將人工測量數(shù)據(jù)作為接觸軌真實(shí)值，并將其作為數(shù)學(xué)期望進(jìn)行分析，采用振動補(bǔ)償，檢測數(shù)據(jù)較未加振動補(bǔ)償更接近于真實(shí)值。結(jié)論：以接觸軌作為供電方式的地鐵線路在國內(nèi)已形成一定規(guī)模，要實(shí)現(xiàn)接觸軌定期綜合檢測，人工很難滿足現(xiàn)實(shí)需要。研制精準(zhǔn)的接觸軌幾何參數(shù)動態(tài)測量系統(tǒng)，定期對其進(jìn)行在線檢測，是保證牽引供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要手段。接觸軌動態(tài)測量難點(diǎn)在于車體振動補(bǔ)償，將計(jì)算機(jī)視覺測量技術(shù)應(yīng)用于接觸軌檢測領(lǐng)域，替代傳統(tǒng)補(bǔ)償方式，能夠?qū)壍篮徒佑|軌特征點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確跟蹤和在線測量，同時結(jié)合最小二乘標(biāo)定方法，實(shí)時計(jì)算車體相對于軌道偏移量，能夠有效降低振動對檢測數(shù)據(jù)的影響，提高整個系統(tǒng)測量精度。

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào), 2013, 35(1): 25-30

入選年份：2015

高速道岔關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)研究

王樹國，葛晶，王猛，等

摘要：目的：岔區(qū)軌道剛度合理取值及均勻化技術(shù)、尖軌降低值優(yōu)化技術(shù)、轉(zhuǎn)轍器運(yùn)動學(xué)軌距優(yōu)化技術(shù)、側(cè)線線型設(shè)計(jì)技術(shù)是影響動車組直、側(cè)向過岔平穩(wěn)性的關(guān)鍵技術(shù)，目前該領(lǐng)域文獻(xiàn)多限于理論研究，缺乏試驗(yàn)驗(yàn)證。本文基于鐵科院對各型號道岔進(jìn)行的綜合試驗(yàn)，通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理分析，進(jìn)一步闡述高速道岔關(guān)鍵技術(shù)，為高速道岔結(jié)構(gòu)優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)制定等提供技術(shù)支持。方法：選取位于遂渝、武廣、京津、京滬和鄭西等不同線路的客專線、CN和CZ 3個系列高速道岔，通過動力學(xué)測試的方法，對比分析高速道岔技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。利用測試岔區(qū)不同區(qū)段、不同類型的墊板所在位置的鋼軌垂向位移和軌道剛度，考核不同軌道剛度對道岔鋼軌垂向位移量值的影響及剛度均勻化實(shí)際效果；利用測試輪軌垂直力在尖軌和基本軌上的過渡范圍和過渡比例，考核不同尖軌降低值及制造誤差對輪載過渡和行車平穩(wěn)性影響；利用測試各類安全指標(biāo)的差異，驗(yàn)證軌距加寬對脫軌系數(shù)、輪重減載率及行車平穩(wěn)性的影響；利用測試車體側(cè)向過岔時的水平、垂向加速度，驗(yàn)證道岔側(cè)線線型對行車平穩(wěn)性、穩(wěn)定性的影響。結(jié)果：從高速道岔綜合試驗(yàn)的數(shù)據(jù)中可以看出：（1）為保證旅客乘坐舒適性，必須結(jié)合采用扣件特點(diǎn)選擇合適的岔區(qū)軌道剛度，無砟道岔扣件系統(tǒng)剛度取值合理范圍為15～30 kN/mm。剛度均勻化在理論上可以實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際上受到施工質(zhì)量以及道岔精調(diào)狀態(tài)等因素的影響。（2）尖軌相對于基本軌的降低值決定了輪軌垂直力在尖軌和基本軌間的過渡范圍及過渡比例，并直接影響列車過岔平穩(wěn)性，降低值過大會嚴(yán)重影響道岔平順性及降低行車平穩(wěn)性；合理的降低值設(shè)置應(yīng)使尖軌在軌頭寬10～20 mm范圍內(nèi)開始承受垂直力，在軌頭寬度30～50 mm處完成過渡，承受100%垂直力；在道岔制造中，尖軌降低值誤差應(yīng)嚴(yán)格控制在1 mm以內(nèi)，在維修中應(yīng)關(guān)注降低值對行車平穩(wěn)性帶來的影響。（3）采用運(yùn)動學(xué)軌距優(yōu)化技術(shù)的CN系列道岔和采用尖軌降低值優(yōu)化技術(shù)的客專線系列道岔實(shí)測脫軌系數(shù)、減載率和輪軸橫向力相當(dāng)，證明是否采用運(yùn)動學(xué)軌距優(yōu)化技術(shù)對道岔平順性無顯著影響，客專線道岔不采用運(yùn)動學(xué)軌距優(yōu)化技術(shù)是有試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐的。（4）動車組側(cè)向通過42號和62號道岔的車體水平加速度隨速度的提高呈上升趨勢，實(shí)測最大值小于維修規(guī)則中Ⅲ級限值1.5 m/s2，符合技術(shù)條件的要求，和設(shè)計(jì)預(yù)期一致。結(jié)論：通過對各型號道岔進(jìn)行的綜合試驗(yàn)，可以得到以下結(jié)論：岔區(qū)軌道剛度應(yīng)合理取值，剛度均勻化在理論上可以實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際上受到施工質(zhì)量、道岔精調(diào)狀態(tài)等因素的影響；尖軌降低值通過影響輪載過渡范圍和比例嚴(yán)重影響道岔平順性和行車平穩(wěn)性，應(yīng)嚴(yán)格控制。運(yùn)動學(xué)軌距優(yōu)化技術(shù)對行車平穩(wěn)性和安全性指標(biāo)無明顯改善；客專線42號和62號道岔的側(cè)線線型滿足行車平穩(wěn)性、穩(wěn)定性的要求，實(shí)測加速度值位于維修規(guī)則Ⅱ級和Ⅲ級限值之間。

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào), 2015, 37(1): 77-82

入選年份：2015