既有铁路轨道线形及捣固方案优化方法研究

摘要

铁路轨道的高平顺性是列车平稳运行和铁路安全运营的基础，为保持轨道的高平顺性要求，需要定期对轨道进行整正。然而既有铁路有砟轨道在经过长期的运营后，轨道线形参数及其几何形位相对于设计基准已发生较大改变。因此，首先根据既有铁路轨道实测坐标和高程进行平、纵断面线形参数优化重构，以得到与轨道实际线形相吻合的线形参数，然后由优化重构后的线形参数计算轨道点的绝对偏差，并进行轨道线形模拟整正。
　　论文在研究圆曲线半径和缓和曲线长度优化选择的基础上，分析圆曲线半径及缓和曲线长度对曲线段线形优化结果的影响，比较分析TLS和LS的直线段拟合精度。在平面线形优化中，以相邻夹直线的交点坐标、圆曲线半径、缓和曲线长为优化参数，建立TLS直线段优化与直接搜索法曲线段优化相结合的轨道平面线形优化模型。在纵断面线形优化中，以变坡点前后坡度、竖曲线半径为优化参数，建立TLS的前后坡段优化与直接搜索法的竖曲线半径优化相结合的轨道纵断面线形优化模型。实现平、纵断面连续线形参数的优化重构。通过某既有铁路实测数据实验，结果表明采用优化后的轨道平、纵断面线形参数相比于采用原始设计参数，轨道点累积横向偏差减小2.8倍，最大横向偏差减小193mm;累积竖向偏差减小5.9倍，最大竖向偏差减小270mm。
　　最后，使用拉弦法原理实现捣固方案的优化及算法编程，模拟调整结果的10m弦、20m弦合格率为100％，并且可以消除轨道中、长波不平顺性，不考虑捣固误差影响，模拟调整后的TQI值（仅包括左右轨10m弦轨向、高低）由5.89下降为0.84。研制的既有铁路有砟轨道线形优化数据处理软件(OEBR)与某厂家轨道精调软件功能相当，通过人机交互优化后的结果对比，表明采用人机交互优化方式计算的平面调整量减小了22.11％，纵断面调整中避免了落道。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 轨道线形参数优化

1．2．2 轨道平顺性检测技术

1．2．3 大机捣固技术

1．3 研究目标与内容

1．4 论文结构

第2章 既有铁路轨道线形优化原则及平顺性指标

2．1 铁路线路的构成

2．2 缓和曲线长度的优化选择

2．2．1 优化方法分析

2．2．2 缓和曲线长度对拟合精度的影响

2．3 圆曲线半径的优化选择

2．3．1 优化方法分析

2．3．2 圆曲线半径对拟合精度的影响

2．4 轨道几何平顺性指标

2．4．1 轨道不平顺性类型

2．4．2 轨道静态平顺性计算方法

2．5 小结

第3章 既有铁路轨道平面线形优化

3．1 平面线形优化重构

3．2 平面曲线特征点计算

3．3 平面曲线特征分界点的判别

3．4 整体最小二乘的直线段优化

3．4．1 直线段线形优化数学模型

3．4．2 偏距计算及精度评定

3．5 直接搜索法的曲线段优化

3．5．1 曲线段线形重构的数学模型

3．5．2 偏距计算及精度评定

3．6 拉弦法的平面线形整正

3．6．1 平面线形整正原则

3．6．2 拉弦法

3．7 小结

第4章 纵断面线形优化

4．1 纵断面线形优化重构

4．2 纵断面特征点计算

4．3 纵断面优化方法

4．3．1 纵断面优化约束条件

4．3．2 纵断面优化方法

4．4 拉弦法

4．4．1 纵断面线形整正原则

4．4．2 纵断面线形整正

4．5 小结

第5章 线形优化数据处理软件设计

5．1 软件开发平台及运行环境

5．1．1 软件开发平台

5．1．2 软件运行环境

5．2 软件的功能设计及文件结构

5．2．1 软件功能设计

5．2．2 文件结构

5．3 软件数据处理流程

5．4 软件操作演示

5．5 实例分析

5．5．1 线形参数优化结果对比分析

5．5．2 线路整正结果对比分析

5．6 小结

结论与展望

1．主要结论

2．不足与展望

致谢

参考文献