高速铁路基础设施研究与应用高速铁路轨道平顺性检测关键理论与技术_PDF下载[127MB-百度云]王平肖杰灵著

本书特色

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本书针对影响高速铁路轨道平顺性的检测与评价的若干关键问题，在总结现有轨道几何状态检测与监测技术、轨道刚度检测方法、无缝线路状态监测理论、无砟轨道病害检测方法和高速道岔状态监测技术的基础上，分析了我国高速铁路轨道平顺性检测与监测方面面临的主要挑战；系统研究了轨道静态不平顺的高效检测理论与方法、轨道不平顺的动力学控制理论及评估技术、轨道宽频动刚度的检测理论与方法、基于模态的无砟道床伤损检测理论与方法、影响高速铁路高平顺性的无缝线路断轨与温度力监测技术，及高速道岔钢轨裂纹监测技术等；提出了加强我国高速铁路轨道平顺性检测、监测与评估的若干建议。

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内容简介

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作者简介

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王平，工学博士，西南交通大学教授,博士生导师。现为高速铁路线路工程教育部重点实验室主任、西南交通大学道路与铁道工程系主任、高速铁路轨道结构理论与安全服役技术四川省科技创新团队带头人。曾获享受国务院政府特殊津贴专家、教育部新世纪人才、四川省学术及技术带头人等称号，并于2014年获得国家杰出青年科学基金。长期从事铁路轨道方面的教学与科研工作，是西南交通大学道路与铁道工程国家级重点学科带头人；获得国家级教学成果奖1项，四川省教学成果奖4项。
王平教授重点研究高速重载轨道结构及轨道动力学、铁路轨道不平顺及动力学、跨区间无缝线路设计理论与方法以及城市轨道交通减振降噪等方向。主持建立了我国高速铁路道岔设计理论体系，领导了我国时速250公里、350公里系列高速铁路道岔的研制；探明了无缝道岔与桥梁等基础间的约束机制与作用规律，解决了高速道岔应用于不同基础结构上的适应性难题；形成了高速铁路轨道平顺性保持技术体系，解决了高铁建设与运营过程中轨道平顺状态诊断与高平顺性长期保持的技术难题。承担国家“863”计划、国家高速铁路基础研究联合基金重点支持项目、国家自然科学基金及铁道部科技开发项目20余项。2016年，作为第一完成人以“高速铁路轨道平顺性保持技术”项目获国家技术发明奖二等奖；曾主持获得四川省、教育部及中国铁道学会科技进步奖一等奖3项。出版专著5本，独著的《高速铁路道岔设计理论与实践》获得了中国图书“三个一百”原创出版工程奖；获国家发明和实用新型专利44项，软件著作权8项；近5年，SCI收录论文共46篇，EI收录论文共167篇。王平，工学博士，西南交通大学教授,博士生导师。现为高速铁路线路工程教育部重点实验室主任、西南交通大学道路与铁道工程系主任、高速铁路轨道结构理论与安全服役技术四川省科技创新团队带头人。曾获享受国务院政府特殊津贴专家、教育部新世纪人才、四川省学术及技术带头人等称号，并于2014年获得国家杰出青年科学基金。长期从事铁路轨道方面的教学与科研工作，是西南交通大学道路与铁道工程国家级重点学科带头人；获得国家级教学成果奖1项，四川省教学成果奖4项。
王平教授重点研究高速重载轨道结构及轨道动力学、铁路轨道不平顺及动力学、跨区间无缝线路设计理论与方法以及城市轨道交通减振降噪等方向。主持建立了我国高速铁路道岔设计理论体系，领导了我国时速250公里、350公里系列高速铁路道岔的研制；探明了无缝道岔与桥梁等基础间的约束机制与作用规律，解决了高速道岔应用于不同基础结构上的适应性难题；形成了高速铁路轨道平顺性保持技术体系，解决了高铁建设与运营过程中轨道平顺状态诊断与高平顺性长期保持的技术难题。承担国家“863”计划、国家高速铁路基础研究联合基金重点支持项目、国家自然科学基金及铁道部科技开发项目20余项。2016年，作为第一完成人以“高速铁路轨道平顺性保持技术”项目获国家技术发明奖二等奖；曾主持获得四川省、教育部及中国铁道学会科技进步奖一等奖3项。出版专著5本，独著的《高速铁路道岔设计理论与实践》获得了中国图书“三个一百”原创出版工程奖；获国家发明和实用新型专利44项，软件著作权8项；近5年，SCI收录论文共46篇，EI收录论文共167篇。
肖杰灵，博士，副教授。西南交通大学土木工程学院道路与铁道工程系任教。长期从事高速、重载及城市轨道交通轨道动力学、轨道结构领域的研究与工程应用，主要研究方向包括铁路无缝线路技术、新型轨道结构研究与应用、工务检测与监测技术等。作为主研人员参与了我国高速道岔理论创新与应用、无砟轨道理论研究与结构再创新等工作。先后主持国家自然科学基金青年基金１项，中国铁路总公司科技开发计划重点项目３项，四川省科技支撑计划项目１项，中铁二院、成都局和太原局等单位科技攻关项目多项；参与包括国家科技重大专项、国家自然科学基金高铁联合基金、中国铁路总公司、中国铁路工程总公司等单位的科学研究与技术攻关项目数10项，为高速、重载、快速及城市轨道交通轨道工程的研究及技术创新提供了大量的咨询与技术支持。合著《高速铁路桥上无缝线路技术》等专著1部，参编《轨道工程》《铁道工程施工及检测技术》等系列教材。发表高水平论文20余篇，获得发明专利５项。曾获教育部科技进步一等奖１项、铁道学会特等奖１项，中国铁路工程总公司奖项若干项。

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第1章绪论11.1中国高速铁路轨道维护检修体系21.2现代轨道几何状态检测与监测技术41.2.1轨道几何状态检测技术的主要分类41.2.2轨道动态不平顺检测技术的发展现状41.2.3轨道静态不平顺检测技术的发展现状71.2.4其他相关检测技术的发展与应用91.2.5轨道状态监测技术的发展与应用121.3高速铁路轨道平顺性检测面临的主要挑战14参考文献16第2章高速铁路轨道静态平顺性检测192.1高速铁路轨道平顺性的精密工程测量与控制192.1.1高速铁路轨道精密工程测量192.1.2轨道空间几何线形控制方法202.2基于中点弦测法反演的轨道不平顺检测212.2.1基于中点弦测法的逆滤波法212.2.2基于中点弦测法反演的轨道不平顺检测理论272.2.3基于高频采样的中点弦测法392.3基于一弦多点弦测法反演的轨道不平顺检测472.3.1一弦N点弦测法的数学模型472.3.2一弦N点弦测系统误差分析532.4基于*优多点弦测法反演的轨道不平顺检测662.4.1*优化问题描述672.4.2优化方案692.4.3一弦N点的单测点弦测法702.4.4*优两点弦测法722.4.5其他多点弦测法752.4.6*优多测点弦测法的优化率802.5惯性导航系统检测822.5.1惯性导航技术简介822.5.2惯性导航系统检测理论822.5.3惯性导航偏移分析862.6相对与绝对结合的高效检测872.6.1轨道不平顺相对测量技术872.6.2轨道不平顺绝对测量技术872.6.3相对与绝对结合的检测技术882.6.4轨检仪的优化研究90参考文献93第3章高速铁路轨道不平顺动力学控制与评估953.1国内外轨道不平顺的评价方法963.1.1轨道局部不平顺评价方法963.1.2轨道整体不平顺评价方法1013.1.3功率谱密度评定轨道平顺状态1083.2轨道不平顺与轮轨系统的频率响应规律1143.2.1车辆轨道空间耦合系统频响分析模型1143.2.2车辆轨道空间耦合系统典型频响规律分析1293.3轨道不平顺的敏感波长分析1423.3.1高低不平顺的敏感波长分布1423.3.2水平不平顺的敏感波长分布1443.3.3轨向不平顺的敏感波长分布1463.3.4轨距不平顺的敏感波长分布1483.4基于动力学的轨道不平顺评价方法1493.4.1轨道不平顺波长权重函数1503.4.2轨道不平顺的重构1643.4.3考虑波长权重的轨道不平顺管理值1933.5应用案例分析1993.5.1轨道不平顺数据样本1993.5.2动力学响应分析2013.5.3峰值管理2033.5.4均值管理206参考文献209第4章轨道宽频动刚度检测2114.1轨道宽频动刚度检测概述2114.1.1结构的静刚度与动刚度2114.1.2结构刚度的计算方法2124.1.3轨道垂向刚度2124.2国内外轨道刚度检测技术现状2144.2.1轨道结构部件刚度的测量2144.2.2轨道整体刚度的测量2224.2.3轨道刚度测量方法分析与比较2354.3轨道结构动力特征2384.3.1轨道结构的动力特性2384.3.2轨道结构动力特性的控制与应用2414.3.3轨道结构系统动力特性仿真2434.3.4轨道结构系统动力特性的参数2444.4轨道结构宽频动刚度计算理论2454.4.1两自由度的轨道动刚度计算模型2454.4.2多自由度的轨道动刚度计算模型2464.4.3有砟轨道结构的宽频动刚度计算2474.5轨道结构宽频动刚度测试方法2504.5.1力锤激励法2504.5.2小车检测法257参考文献263第5章高速铁路无砟轨道伤损检测2655.1无砟轨道伤损及检测技术概述2655.1.1无砟轨道主要伤损类型2655.1.2无砟轨道伤损检测现状2685.2模态法检测无砟轨道伤损2695.2.1基于固有频率的结构伤损检测2695.2.2基于曲率模态的无砟轨道伤损检测2705.2.3基于高斯曲率的无砟轨道伤损检测2775.2.4模态法检测伤损试验2805.3基于冲击回波法识别无砟轨道伤损2825.3.1冲击回波法的检测原理2825.3.2冲击回波法的数值仿真2855.3.3冲击回波法检测伤损试验2915.4无砟轨道伤损检测系统设计2945.4.1系统方案2955.4.2检测系统硬件设备2965.4.3检测系统装置2985.4.4信号处理2995.4.5检测系统识别伤损301参考文献302第6章无缝线路温度力及断轨监测3036.1无缝线路监测及检测技术3046.1.1传统监测方法3046.1.2新型监测方法3056.2无缝线路中钢轨温度力测试3066.2.1双向应变法测试原理及组桥方案3076.2.2钢轨截面温度变化对测量误差的影响3116.2.3基本温度力与附加纵向力的分离研究3156.2.4异包层光纤光栅传感器的室内试验验证3196.2.5现场试验验证3216.3高架站桥上无缝道岔监测系统3226.3.1桥上无砟道岔的状态控制指标3226.3.2桥上无砟道岔敏感区域3236.3.3高速铁路高架站轨道系统状态监测的主要内容3306.3.4主要监测技术3326.3.5高架站无缝道岔监测系统的主要组成3336.3.6监测系统的状态预测、报警和预警335参考文献336第7章高速道岔钢轨裂纹监测3387.1道岔钢轨伤损检测及监测技术3387.1.1钢轨伤损分类3387.1.2国内外道岔监测系统3397.1.3钢轨伤损检测及监测技术3417.2基于声发射技术的道岔钢轨裂纹伤损识别算法3477.2.1经典声发射信号处理算法3477.2.2能量谱比值法3487.2.3基于小波包分析的声发射信号处理3547.2.4基于大数据的声发射信号处理3617.2.5海量数据测试及结果3727.3高速道岔钢轨裂纹监测系统3737.3.1道岔监测系统的主要设计原则3747.3.2道岔监测系统的设计理念3747.3.3系统架构3757.3.4系统组成3757.3.5功能设计3787.3.6室内试验验证3807.3.7信号在钢轨中衰减试验381参考文献382