道路与铁道方向开题报告

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1、石家庄铁道大学攻读硕士学位研究生选题报告及论文工作计划研究生学号论文题目重载运输条件下无缝线路钢轨应力状态实时监控技术研究专业道路与铁道工程研究方向高速铁路与公路施工及监测技术指导教师职称教授入学日期2011-9选题报告日期2011-10-311选题的意义7重载铁路有着非常高的效率和效益。在常规铁路充满竞争、投资不足、又需不断提高性能应付各种挑战时，重载铁路蒸蒸日上，以优异的特性为铁路的发展带来新的生机，已成为世界各国铁路运输发展的方向，也是我国加速提高铁路运输能力的主要途径。加快煤运通道建设和既有线扩能改造力度，

2、形成运力强大、组织先进、功能完善的煤炭运输系统是我国《中长期铁路网规划》的重要发展内容之一。要保证重载铁路高效、安全地运营，组成重载铁路系统的各要素必须保持高标准，加之我国特有的高行车密度，这对我国重载铁路技术提出了更高的要求。加快煤运通道建设和既有线扩能改造力度，形成运力强大、组织先进、功能完善的煤炭运输系统是我国《中长期铁路网规划》的重要发展内容之一。要保证重载铁路高效、安全地运营，组成重载铁路系统的各要素必须保持高标准，加之我国特有的高行车密度，这对我国重载铁路技术提出了更高的要求。无缝线路既是轨道结构技术进

3、步的重要标志，也是当今世界高速、重载铁路轨道结构的最佳选择。无缝线路的综合技术经济效果突出，已为世界各国铁路实践所证实。无缝线路可延长钢轨使用寿命，减少养护维修劳力和材料，减少列车运行能耗。同时，铺设无缝线路的附加费用较少。但无缝线路把接头焊接起来，钢轨无法自由伸缩。同时无缝线路长轨条受到扣件阻力和道床阻力的约束，当轨温发生变化时，在长钢轨中就会产生轴向温度力。在轨温上升时，长轨条中产生轴向压力；在轨温下降时，长轨条中产生轴向拉力。这样无缝线路中钢轨受到车辆施加荷载和温度力的共同作用，其应力状态变的更加复杂。当钢轨

4、应力状态不良时，会导致钢轨折断或线路胀轨，这对行车安全造成很大的危害，这对列车编组长、轴重和列车密度大的重载铁路尤为严重。例如，在南非重载铁路上，50%～60%列车延误和安全事故是由钢轨应力状态不良造成的。在重载铁路发达的美国，20%脱轨事故是由无缝线路温度应力引起的断轨和胀轨造成的。因此，为了保证无缝线路安全运行，无缝线路长钢轨中的应力应控制在一定的范围内。在外荷载确定的情况下，无缝线路的温度应力控制是长钢轨中应力控制的一个关键。2国内外研究现状及存在的主要问题在重载运输的情况下，车辆施加的荷载大大增加，钢轨应力

5、状态恶化，这时对钢轨温度应力的控制更加重要。从1999年开始，美国重载铁路公司美国联合太平洋铁路公司利用温度应力监控设备进行无缝线路温度应力的监控，现在已经在重载线路中温差大的地方装了100多个温度应力监控设备。2006年，南非在其重载铁路中实施了“无缝线路纵向应力监控”项目。2007年，巴西开始利用无损检测设备监控无缝线路温度应力；采取温度应力监控后，线路胀轨事故从2007年120起降到2008年的57起。重载铁路发达的澳大利亚在进行钢轨铺设和焊接时，在线路上每隔50m安装一个温度应力监控设备，监控钢轨温度应力，

6、并根据监测数据来确定在夏季时的列车行车速度，保证线路运行安全。随着我国经济的发展，铁路运量显著增加，形成了大轴重、大牵引质量和大运输的重载运输特点。为了有效地预防无缝线路的胀轨事故发生、减少钢轨伤损率，实现适时对断轨和胀轨进行控制，防止引发列车脱轨事故，一些高校和单位进行对此进行了研究。2000年，由苏州工务段与常熟市计量仪器厂联合开发研制的全天候ZWZ智能轨温检测记录装置,可对钢轨温度和大气温度进行连续自动测定记录。72004年，天津大学电子信息工程学院的杨蕾、侯春萍开发了无缝线路轨温实时监测系统。在该系统中，利

7、用单片机对传感器进行远程控制和数据传输，借助串行通信实现人机交互控制。该系统目前已投入使用，通过对轨温的实时测量和数据统计，为轨道监测和维护作业提供了科学的依据。2007年，上海铁路局技术中心的陈国辉、蒋文俊研发了轨温、温度力实时监测网络传输系统。该系统的主要特点是：充分利用中国移动通信平台，运用简单的系统对轨道温度和环境温度的定点定时监测，通过自动无线(短信)传送手段，实现对轨道及环境温度的实时监测与传送。此外，目前各国铁路还广泛开展纵向力测定仪和测定方法的研究，主要有以下几种：（1）直接测量钢轨变形这类方法所采

8、用的仪器有机械变位计、电阻丝变形计等；该类仪器结合无线传输技术能够实现长期的远程监控，并且能够监测到钢轨折断。目前塞利安特公司利用这项技术成功开发了的无线钢轨应力/温度测量仪，能够实现温度应力的无线监控。（2）音响弹性测量法所谓声弹性是指传播于弹性体中的超声波声速，依存于传播路径的应力状态发生微小变化的现象。（3）声音放射法检测因应力改变音频放射情况，通过与