最新刊期

    2024 21 4

      高速铁路技术

    • 钢轨波磨对高速铁路轨道安全构成威胁。为了探究波磨参数与轴箱振动加速度之间的关系,专家建立了刚柔耦合动力学模型,并提出了一种基于VMD-SPWVD的时频分析方法。研究表明,钢轨波磨对轴箱振动加速度有显著影响,而时频分析方法能准确反映二者关系,定位波磨区段并评估其严重程度。这一研究为钢轨波磨检测和铁路安全提供了新的视角和工具。
      和振兴,刘旭麒,王玉魁,封全保,王淑珍
      2024, 21(4): 1275-1285. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231039
      摘要:钢轨波磨是一种常见的高速铁路轨道病害。为了研究钢轨波磨参数与轴箱加速度响应时频特征之间的对应关系,从理论上探索通过轴箱振动加速度识别钢轨波磨的可行性,基于车辆-轨道耦合动力学理论建立了考虑车辆主要部件柔性化的刚柔耦合动力学模型。通过与实测数据的对比,验证了模型的准确性;在研究了钢轨波磨参数与轴箱振动加速度时域信号之间因应关系的基础上提出了一种基于VMD-SPWVD的钢轨波磨时频分析方法,并验证了该方法的有效性。研究结果表明,钢轨波磨会对轴箱振动加速度信号产生较大影响;不同波深和波长下的轴箱振动加速度最大值在时域信号中的位置具有随机性;钢轨波磨参数与轴箱振动加速度均方根之间的规律性较为明显,但其作为一种时域指标无法准确定位波磨区段的位置和严重程度;相较于时域分析方法,本文提出的基于VMD-SPWVD的时频分析方法能有效反映钢轨波磨参数与轴箱振动加速度之间的因应关系,时频分析结果能准确得到钢轨波磨的特征频率且不存在干扰成分,能量幅值与钢轨波磨波深之间呈正相关,该方法可以定位波磨存在的区段并能够体现同一区段不同位置波磨的严重程度。最后采用该方法对实测数据进行分析,进一步验证了本文所述方法通过轴箱振动加速度信号识别钢轨波磨的有效性。  
      关键词:高速铁路;钢轨波磨;轴箱加速度;动力学响应;时频特征   
      167
      |
      37
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181518 false
      发布时间:2024-05-09
    • 依托昌吉赣客专赣州赣江特大桥,研究者深入探索了高速铁路大跨度斜拉桥应用无砟轨道的变形特征与技术方案。通过建立精细化有限元分析模型,成功探明大跨度斜拉桥与无砟轨道一体化体系的变形规律。研究表明,应合理控制斜拉桥主梁节间的局部变形,避免轨道层间脱空离缝。同时,提出了采用橡胶隔离层提高无砟轨道变形适应性的技术方案,显著增强了轨道的缓冲作用与协调性。这一研究成果将为高速铁路大跨度斜拉桥上无砟轨道的推广应用提供坚实的技术支撑。
      郑纬奇,朱志辉,盛兴旺,李的平,郭舜哲
      2024, 21(4): 1286-1297. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230860
      摘要:高速铁路大跨度斜拉桥应用无砟轨道可提高线路平顺性和稳定性,消除线路的潜在限速点,统一轨道类型,减少轨道线路运维成本,是我国高速铁路的重要技术创新。依托世界首座无砟轨道大跨度斜拉桥-昌吉赣客专赣州赣江特大桥,建立大跨度斜拉桥-无砟轨道体系精细化有限元分析模型,探明了大跨度斜拉桥-无砟轨道一体化体系的变形特征,设计并制作了大跨度斜拉桥上无砟轨道变形适应性的等效比例室内试验模型,开展了大跨度斜拉桥上无砟轨道变形适应性理论与试验研究,对比分析了大跨度桥上无砟轨道的不同长度、隔离层类型及布置方式的影响,研究了在各类变形条件下大跨度斜拉桥上无砟轨道的变形跟随性和协调性。研究结果表明:大跨度斜拉桥梁端转角和主梁整体挠曲变形仍可依据现行规范中的中小桥梁相关限值进行控制;应合理控制斜拉桥主梁节间的局部变形,避免桥上无砟轨道层间出现脱空离缝;提出了大跨度斜拉桥上单元式无砟轨道设置橡胶隔离层的技术方案,论证了橡胶隔离层的应用效果,建立了桥上无砟轨道橡胶隔离层的“缓冲作用”理念和轨道层间“隔而不离”的设计目标,显著提高了桥上无砟轨道的变形适应性;本文研究成果可为高速铁路大跨度斜拉桥上无砟轨道的推广应用提供技术支持。  
      关键词:高速铁路;大跨度斜拉桥;无砟轨道;隔离层;变形适应性;试验研究   
      102
      |
      16
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181030 false
      发布时间:2024-05-09
    • 在高速铁路运营领域,面对列车晚点的挑战,研究人员提出了一种创新的解决方案。他们结合深度强化学习与整数规划模型,设计出一种名为DDDQN的列车智能调度调整方法。这一方法能够迅速制定调整方案,以最小化列车晚点时间。通过京张高铁的实际数据进行仿真实验,结果显示DDDQN能显著降低列车晚点时间,同时减少求解时间。这一研究成果为高速铁路系统在应对突发事件时提升应急处置能力和运输组织效率提供了重要的智能化方法。
      吴卫,阴佳腾,陈照森,唐涛
      2024, 21(4): 1298-1308. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230864
      摘要:在高速铁路系统的日常运营中,列车经常受到各种突发事件的干扰而导致晚点,严重影响旅客出行体验。为在短时间内制定出列车运行调整方案并尽可能缩短列车晚点时间,提出一种将深度强化学习与整数规划模型相结合的列车智能调度调整方法(DDDQN)。首先,将线路划分为多个轨道区段相连接的形式,并基于车间作业调度问题,以最小化所有列车总晚点时间为目标,构建描述列车运行过程的整数规划模型。之后,将各列车视为智能体,根据实际运营需求定义了多智能体的状态、动作以及回报函数,并构造了2个深度神经网络以近似值函数。最后,结合上述整数规划模型设计了DDDQN的训练方法,先利用智能体在仿真环境中探索求出问题可行解,并通过2个神经网络之间的“互馈”机制,实现神经网络参数的更新。在此基础上求解整数规划模型,即可在短时间内得到问题最优解。利用京张高铁实际线路数据和运营数据进行仿真实验,通过比较3种不同求解方法在10个不同突发事件场景下得到的列车总晚点时间和求解时间,验证了所提出的DDDQN模型可以在短时间内得到问题的最优解,可降低至多30.43%的列车晚点时间以及至多68.33%的求解时间。DDDQN为提升高速铁路系统在突发事件下的应急处置能力以及运输组织效率提供了一种智能化的方法与参考。  
      关键词:列车智能调度调整;列车晚点时间;深度强化学习;整数规划模型;神经网络   
      788
      |
      18
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181387 false
      发布时间:2024-05-09
    • 京广高铁动卧列车与维修天窗协调优化研究取得进展,采用整数规划方法构建协调优化模型,有效减少天窗分段数量,提升列车服务质量和天窗作业效率,为高铁动卧列车运输组织和维修天窗开设提供参考建议。
      袁博,李海鹰,廖正文
      2024, 21(4): 1309-1319. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231016
      摘要:高速铁路夜间开行的动卧列车会与综合维修天窗在时间和空间上产生冲突。协调行车和天窗对线路通过能力的占用,能够优化铁路运力资源配置,提升列车服务质量和天窗作业效率。对动卧列车等线开行模式与分段矩形天窗的配合进行研究。考虑到车站夜间例行安排的维修施工,将天窗单元分类为“车站天窗”与“区间天窗”,二者组合构成维修调度命令中的天窗分段。采用整数规划方法构建动卧开行日列车运行图和维修天窗协调优化模型,最小化相邻天窗错位时间和列车总旅行时间,以减少天窗分段数量,更利于调度命令传达,作业灵活且安全地实施,同时保证动卧列车开行质量。运用图着色问题推论添加车站到发线能力约束以满足列车可用到发线数量的限制。代入京广高铁动卧列车案例,使用Gurobi实现求解。综合优化的运行图上,车站天窗和区间天窗构成11个天窗分段,比实际少13个,各维修工区管辖区段内的天窗计划更加简化;7对动卧列车的车站到发、区间运行均不与车站天窗、区间天窗冲突;列车的总旅行时间减少了173 min,列车停站次数由82次减少到66次。多组案例讨论了车站天窗、天窗错位、到发线数量等因素对列车等线位置和时间的影响。研究结果为进一步优化高铁动卧列车运输组织和维修天窗开设提供参考建议。  
      关键词:铁路运输;高铁动卧;列车运行图;维修天窗;整数规划   
      857
      |
      24
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181520 false
      发布时间:2024-05-09
    • 论文探讨了轨道列车转向架区域积雪结冰现象,为解决这一关键安全问题,建立了列车转向架积雪结冰风洞,并基于SST k-ω的IDDES湍流模型分析了不同运动边界条件下的流场特性。研究结果显示,静止地面和旋转轮对的边界条件能较好地模拟实际运行状态下的转向架区域流场特性,为后续研究奠定了基础。这一成果为轨道列车安全运行提供了有力支持。
      高广军,张琰,刘操,商雯斐,于尧,王家斌
      2024, 21(4): 1320-1333. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230803
      摘要:轨道列车转向架区域的积雪结冰现象,是关乎列车运行稳定以及行车安全的关键问题。为了解决转向架区域的积雪结冰问题,研建列车转向架积雪结冰风洞以研究原始比例模型转向架区域流场特性。基于SST k-ω的IDDES湍流模型,分析不同运动边界条件下风洞试验段气流流动特性,探索积雪结冰风洞在现有运动边界条件下的流场模拟适应性与差距。通过网格无关性验证和流场校测,验证数值方法能够满足积雪结冰风洞流场的模拟。研究结果表明:静止地面和静止轮对无法近似模拟真实环境下运动地面和旋转轮对的边界条件的流场特性,轨面以上的空间平均速度最高偏大5倍,静止地面和旋转轮对的风洞实际边界与真实边界更接近;静止地面和静止轮对下转向架后侧的空间压强平均负压高于其他工况,车体后端板表面和转向架表面平均负压强偏差较大,静止地面和旋转轮对的表面负压平均偏差9%,转向架轮对表面压强偏差15%;不同工况下的转向架区域的湍流度差别不大,转向架前侧区域的湍流度在静止地面和轮对下整体偏大。综上所述,在不同试验段运动边界条件下,现有积雪结冰风洞中静止地面和旋转轮对边界条件能较好地模拟实际运行状态下的转向架区域流场特性,为后续试验研究转向架区域的流场特性和积雪结冰问题奠定基础。  
      关键词:风洞;转向架;数值仿真;边界条件;IDDES   
      54
      |
      8
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56182024 false
      发布时间:2024-05-09
    • 在高速列车动力学设计领域取得新进展。为解决传统多目标优化方法的问题,专家提出基于博弈论的动力学设计指标分解协调法。通过灵敏度分析建立动力学性能与设计参数间的映射,将冲突关系转化为博弈过程,采用遗传算法和二次规划求解Nash均衡。验证表明,该方法可快速得到与实际设计参数相近的结果,提高设计效率,降低主观性,确保列车稳定性和曲线通过性能。这为高速列车悬挂系统设计和动力学性能优化提供新思路。
      饶坝,马术文,张海柱,黎荣,谷孙权
      2024, 21(4): 1334-1344. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231084
      摘要:为解决传统的高速列车动力学性能多目标优化方法缺乏考虑设计指标之间的相互作用且主观性强、可解释性差、效率低等问题,提出一种基于博弈论的高速列车转向架动力学设计指标分解协调方法。首先,基于灵敏度分析结果建立7个动力学性能设计指标与13个转向架设计参数之间的分解映射,分析了动力学设计指标分解中的冲突关系并提取了冲突要素;然后,将互相冲突的动力学设计指标的分解协调转化为一个博弈过程,确定博弈中的决策结构,构建了博弈主体的效用函数并建立冲突性能的主从博弈协调模型;其次,设计一种基于遗传算法和二次规划联合的Nash均衡求解算法,以Nash均衡作为设计指标分解结果;最后,以高速列车稳定性和曲线通过性能的博弈协调为例验证了博弈协调模型与求解方法的可行性和有效性。研究结果表明:该方法不依赖于人工设置即可快速得到与高速列车实际设计参数相近的结果,并且在该结果下临界速度、脱轨系数、轮重减载率等指标均满足要求。引入博弈论进行动力学性能多目标优化不仅可获得直线稳定性和曲线通过安全性相对均衡的动力学性能,还减少了设计迭代次数,提高了设计效率,且所求取的是数学意义上的Nash均衡,极大地降低了主观性。研究成果可为高速列车悬挂系统设计和动力学性能协调优化提供参考。  
      关键词:高速列车;动力学;设计指标;分解协调;博弈论   
      25
      |
      6
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181108 false
      发布时间:2024-05-09

      智慧交通与物流

    • 铁路车站联锁控制及列车运行三维虚拟仿真系统研究取得新进展。该系统采用面向对象层次分级法,设计车站设备三维模型,实现联锁逻辑控制与人机交互仿真。同时,结合铁路线路逻辑模型,提出面向联锁控制的列车运行虚拟寻路算法和运动驱动算法,支持列车在三维场景下的各种运行功能。通过仿真实例验证,该系统在车站联锁仿真演练与培训学习方面展现出良好应用前景,为铁路车站的安全运行和效率提升提供了有力支持。
      刘浩德,陈峰,杨岳
      2024, 21(4): 1345-1354. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230898
      摘要:联锁控制对铁路车站的调度指挥和列车的有序安全运行起着非常关键的作用。为保证铁路车站联锁控制及列车运行演练的真实性和安全性,提出铁路车站联锁控制及列车运行三维虚拟仿真的总体框架。从铁路车站联锁功能入手,设计车站联锁控制的数据结构、功能逻辑和联锁控制仿真算法,实现了铁路车站联锁的逻辑控制及人机交互仿真。采用面向对象的层次分级法,设计铁路车站设备三维模型的层次结构。通过创建预制体并修改其组件的方式,构建铁路车站列车运行三维虚拟场景模型。结合铁路线路逻辑模型,提出了面向联锁控制的列车运行虚拟寻路算法和列车运动驱动算法,利用该算法进行列车各车辆空间位置和姿态的连续计算,实现了在三维场景下铁路列车的启动,加减速运动,定点停车、换道等功能。在此基础上,在Unity引擎环境下开发了基于三维场景的铁路车站列车运行联锁控制虚拟仿真系统,该系统支持铁路车站联锁控制人机交互仿真,并可在铁路车站三维场景中的不同视角下,以可视化方式观察信号设备状态变化以及列车的动态运行情况。通过给定的站内列车调度计划表,利用所开发的系统进行了铁路车站联锁控制及列车运行三维仿真。仿真实例表明,所采用的方法及技术方案在车站联锁的仿真演练与培训学习方面具有良好的应用前景和实际意义。  
      关键词:铁路车站;列车运行;联锁控制;虚拟仿真;三维场景   
      342
      |
      10
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181673 false
      发布时间:2024-05-09
    • 一项关于高速公路交通拥堵缓解的研究取得重要进展。研究团队针对我国高速公路网络面临的运输压力,提出了考虑OD需求聚类的区域多层公路交通网络混合路径诱导模型。通过聚类分析,将OD对划分为不同类别,并筛选出对拥堵贡献较大的出行群体,为其制定有针对性的路径诱导方案。实验结果显示,该模型在降低总出行成本、减少使用规划路径的出行数以及缩短平均出行时间等方面均表现出色。这一研究成果为缓解高速公路交通拥堵问题提供了新的解决方案,为相关领域的研究和建设奠定了基础。
      王璞,王天浩,阳虎
      2024, 21(4): 1355-1364. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231028
      摘要:随着交通出行需求的快速增长,我国高速公路网络面临的运输压力日渐增加,经常出现严重的交通拥堵现象。为了缓解高速公路交通拥堵,并实施更有针对性的交通管控措施,提出了考虑OD需求聚类的区域多层公路交通网络混合路径诱导模型。首先,利用湖南省高速公路以及国道、省道的地理信息数据构建区域多层公路交通网络。然后,根据OD对间距离和OD交通量的差异,利用K-均值聚类算法对OD对进行聚类分析,将OD对划分为3个不同的类别。最后,应用遗传算法筛选出各类OD对中对拥堵贡献较大的出行群体,并建立有针对性的混合路径诱导模型,对拥堵贡献较大和拥堵贡献较小的出行群体分别应用不同的路径诱导方案。当OD需求扩样系数设置为6时,对OD对聚类可以将总出行成本进一步降低35 186.03 min。在不进行OD对聚类时,使用规划路径的出行总数为79 140,而实施OD对聚类后,使用规划路径的出行总数为70 374。使用诱导路径的出行的平均出行时间由121.47 min下降为85.61 min,极少数出行(3.75%)的时间增加,且增加最大值低于3 min。对多个不同扩样系数进行敏感性分析进一步说明了考虑OD需求聚类的混合路径诱导模型具有良好的拥堵缓解效果。考虑OD需求聚类的区域多层公路交通网络混合路径诱导模型可以用于识别对拥堵贡献较大的关键出行群体,进而制定有针对性的路径诱导策略,在缓解高速公路交通拥堵的同时能够减少对大多数出行者的影响,降低路径诱导策略的实施难度。另外,研究结果还表明:对出行距离较长的出行群体实施路径诱导能够更加有效地缓解区域多层公路交通网络中的交通拥堵。  
      关键词:多层网络;拥堵缓解;聚类分析;混合路径诱导模型;遗传算法   
      27
      |
      6
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181713 false
      发布时间:2024-05-09
    • 一项关于城市地铁与公交融合发展的研究取得了新进展。该研究采用SBM模型和GML指数,全面评价了我国31个城市地铁的运营绩效,揭示了地铁与公交融合发展的重要性。研究发现,城市地铁运营绩效受城市规模、客流强度等因素影响,而城市经济发展、规模发展和私家车竞争等外部因素也对地铁运营绩效产生影响。此外,研究还发现城市地铁运营全要素生产率年均下降2.8%,主要归因于疫情阶段放缓了技术进步。这项研究为提升轨道交通在城市公共交通中的引领作用提供了理论与方法基础。
      方瀚萱,金辉,李再帏,王子鸣
      2024, 21(4): 1365-1378. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230902
      摘要:城市地铁是缓解城市交通拥堵、实现交通结构集约化的重要载体,但建设与运营成本大。特别在城市地铁大规模建设的背景下,公交客流颓势愈显。为此,面向城市地铁与公交的融合发展,在考虑地铁建设对公交客流负面作用的前提下,采用SBM(slacks-based measure)模型系统评价城市地铁的运营绩效。进而在连续时间截面下,通过GML(global Malmquist-Luenberger)指数持续跟踪地铁运营绩效的变化趋势。然后考虑城市经济发展、规模发展和私家车竞争等外部因素,利用Tobit模型分析其对城市地铁运营绩效的影响。基于2018—2021年我国31个城市的面板数据,采用含非期望产出的SBM模型测度各城市各年份的地铁运营绩效,发现规模大、客流强度高的城市地铁运营绩效通常更高;除2020年受疫情影响外,其余年份城市地铁运营综合技术效率和规模效率逐年上升,但纯技术效率逐年下降,对现有投入资源的利用率降低。地铁运营无效的城市主要表现为公交客流下降严重,亟须强化地铁与公交的融合发展。采用GML指数测算相邻年份间各城市地铁运营绩效的动态变化特性,发现我国城市地铁运营全要素生产率年均下降2.8%,主要归因于疫情阶段放缓了技术进步。Tobit模型进一步发现城市建成区面积对城市地铁运营绩效具有显著的正向作用。研究结果可在地铁与公交融合的背景下全面定位城市地铁的发展瓶颈,为提升轨道交通在城市公共交通中的引领及促进作用提供理论与方法基础。  
      关键词:城市地铁;绩效评价;SBM模型;GML指数;Tobit模型   
      35
      |
      7
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181381 false
      发布时间:2024-05-09
    • 一项关于氢燃料电池混合动力有轨电车能量管理策略的研究取得重要进展。研究发现,驾驶员的驾驶风格会直接影响锂电池荷电状态,从而影响整车运行经济性。为提升能量管理策略的适应性,研究团队提出一种结合驾驶员驾驶风格的自适应策略。该策略通过识别不同的道路工况和驾驶风格,实时调整等效因子,实现动力源功率分配最优。仿真分析显示,该策略能有效提高燃油经济性和系统稳定性,为提升有轨电车实际运行中对驾驶风格的适应性提供了有力参考。
      高锋阳,强雅昕,高智山,徐昊,史志龙
      2024, 21(4): 1379-1390. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230944
      摘要:半独立路权运行模式下,氢燃料电池混合动力有轨电车驾驶员的驾驶风格影响锂电池荷电状态,从而对整车运行经济性有较大影响。提出一种结合驾驶员驾驶风格的自适应能量管理策略,以提高能量管理策略对工况和驾驶风格的适应性。首先,考虑不同的道路工况对驾驶员驾驶风格的影响,通过K-均值聚类算法对行驶工况进行识别,将行驶工况分为低速、中速、高速3类;引入冲击度和加速度标准差构建基于模糊逻辑的算法,对驾驶风格进行识别,将驾驶风格分为迟钝型、标准型、激进型3类。其次,建立系统瞬时氢耗量最优的目标函数,在满足约束条件的前提下,引入锂电池荷电状态等效因子修正系数,针对不同驾驶风格调整传统等效氢耗最小策略中相应的等效因子,以实现等效因子随驾驶风格的改变实时变化。最后,将该策略与传统等效氢耗最小策略、庞特里亚金极小值策略进行仿真对比分析,结果表明:该策略能实现3个动力源功率分配最优;锂电池和超级电容荷电状态波动曲线相较于其他2种策略最为平滑;在续驶里程结束时混合动力系统氢耗量为1.39 kg,具有最为优越的燃油经济性;母线电压最大偏移率最小;能使3个动力源平稳出力,具有较强的系统稳定性。研究结果为进一步提高有轨电车实际运行中对驾驶风格的适应性提供参考。  
      关键词:混合动力有轨电车;驾驶风格;工况识别;自适应能量管理策略;功率分配   
      16
      |
      3
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181470 false
      发布时间:2024-05-09
    • 针对突发公共卫生事件下多区域应急资源配置的挑战,研究人员构建了跨区域的患者转运与应急资源协同配置的两阶段优化决策模型。该模型综合考虑了患者动态变化、医院选址、应急物资配送中心选址与分配等关键因素,旨在降低应急物流总成本并减少转运时间。为求解此优化问题,研究团队设计了嵌入模型预测控制方法的改进遗传算法,通过疾病扩散预测、应急决策规划及实施、数据更新与动态调整三个环节的迭代,实现了多周期动态决策。以贵州省为例的实证研究表明,跨区域动态协同应急方案在保持较短转运时间的同时,有效降低了应急成本,提高了资源利用效率。这一研究成果为突发公共卫生事件中多区域协同应急资源配置提供了有力的决策支持。
      龙圣杰,张得志,李双艳,李双琳
      2024, 21(4): 1391-1401. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230993
      摘要:针对突发公共卫生事件下多个受灾地区之间跨区域应急资源配置的现实需求,研究考虑患者转运的跨区域动态协同应急物流选址-分配优化问题,构建跨区域的患者转运与应急资源协同配置两阶段优化决策模型。模型第1阶段优化确定患者动态变化与相应医院数量及其选址,第2阶段优化确定应急物资配送中心选址与应急物资分配。该优化模型同时考虑应急物流总成本(包括设施固定成本与运营成本)与转运时间2个优化目标,且考虑多周期动态变化的实际需求。针对上述优化模型特征,设计嵌入模型预测控制(MPC)方法的改进遗传算法。该算法将每个决策周期分为3个环节:1) 疾病扩散预测环节,即每个周期开始时对疾病发展趋势进行预测;2) 应急决策规划及实施环节,根据规划窗口的预测数据制定并实施应急选址-分配方案;3) 数据更新与动态调整环节,即每个执行周期结束时,根据实际执行数据制定下一个周期决策。3个环节交互进行,相互迭代直到完成整个规划时期。最后,以贵州省跨区域的应急资源协同配置优化为例,验证所提优化模型及其求解算法的有效性。研究发现:与各区域独自应急相比,跨区域动态协同应急方案在转运时间没有明显增加的情况下,能有效降低应急成本,能够高效率地利用应急设施为感染患者提供救治。研究成果为突发公共卫生事件中多区域之间的协同应急资源配置优化提供决策支持。  
      关键词:应急物流;协同应急;患者转运;应急资源;选址-分配;动态调整;案例研究   
      493
      |
      7
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181754 false
      发布时间:2024-05-09
    • 一项关于重载卸车站作业计划的研究取得了重要进展。该研究通过分析重载列车在车站的作业流程,将技术作业过程转化为对股道的占用问题,构建了重载卸车站作业计划模型。为解决这一NP-hard问题,研究团队设计了微进化算法,并引入大规模邻域搜索算法中的损坏和修复思想进行改进。实际案例验证表明,微进化算法在求解质量和时间效率上均优于其他方法,有效缩短了重载列车在站作业时间,提升了重载卸车站作业计划质量。这一研究为计算机自动编制车站作业计划提供了智能决策支持,具有重要的实际应用价值。
      周汉,何世伟,吴艺迪,张哲铭
      2024, 21(4): 1402-1411. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230841
      摘要:重载卸车站是重载运输的重要组成部分,实现车站作业计划自动化编制对于加速列车周转时间、提高重载运输生产效率具有重要意义。重载卸车站由于列车在站作业种类多,车站作业计划编制复杂。为实现计算机自动化编制高效智能的车站作业计划,在分析重载列车在车站作业流程的基础上,将重载列车在站技术作业过程转化为对卸车站内到达线股道、存车线股道、卸煤线股道、清煤线股道、组合线股道的5次占用问题,构建考虑股道运用的重载卸车站作业计划模型。考虑到模型属于NP-hard问题,设计微进化算法进行求解,并在微进化算法基础上引入大规模邻域搜索算法中的损坏和修复思想对算子操作进行改进。以朔黄铁路终端黄骅港站某夜间到达的15列重载列车为实际案例,对提出的模型和算法进行验证。研究结果表明:微进化算法所采用的优势基因结构机制能快速有效解决重载卸车站作业计划编制问题,相较于GUROBI求解器,其求解质量在95%以上且求解时间缩短48.16%,同时相较于遗传算法其求解质量提升5.38%且求解时间缩短27.49%。微进化算法得出的优化计划相较于人工编制计划,重载列车在站总时长缩短了389 min,提升了重载卸车站作业计划质量。研究结果能缩短重载列车在站作业时间,加速重载列车在站中转过程,为计算机自动编制车站作业计划提供智能决策。  
      关键词:重载运输;车站作业计划;股道运用;微进化算法;黄骅港站   
      466
      |
      13
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181029 false
      发布时间:2024-05-09

      轨道与基础

    • 某运营期普速铁路160 km/h速度等级曲线区段出现异常晃车问题。针对此,专家进行了深入研究。他们测量了晃车区段的轮轨廓形,分析了实测车体加速度与轨道几何不平顺数据的时频特征,并建立了车辆-有砟轨道耦合动力学仿真模型。研究发现,异常晃车区段车体横向加速度较大,存在周期性振动,且晃车曲线区段内外股钢轨廓形对称性差,外股钢轨磨耗更严重。此外,当车辆以60 km/h和160 km/h的速度通过曲线时,分别属于严重过超高和欠超高状态,显著影响车辆动力响应。因此,建议采用降速通过的方式减小车辆动力响应,同时改善轮轨匹配关系,以提升车辆曲线通过能力。这一研究为铁路运营安全提供了有力支持。
      高雅,杨飞,尤明熙,陈天然,李威霖
      2024, 21(4): 1412-1423. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230928
      摘要:为分析某运营期普速铁路160 km/h速度等级曲线区段的异常晃车问题,对晃车区段的轮轨廓形进行测量,分析了晃车区段的实测车体加速度与轨道几何不平顺数据的时频特征,进一步建立了车辆-有砟轨道耦合动力学仿真模型,采用试验研究和仿真计算相结合的方式研究了轮轨匹配特性和欠过超高状态对曲线区段车辆横向稳定性的影响。结果表明:异常晃车曲线区段车体横向加速度较大,存在明显周期性振动,车体横向加速度振动空间频率为0.024 m-1,对应波长为42 m;晃车曲线区段内外股钢轨廓形对称性差,外股钢轨轨顶面和轨距角处磨耗更严重,与实测车轮廓形匹配时轮轨接触点在轨顶面上更为集中;与采用LM&CHN60廓形相比,采用实测轮轨廓形通过曲线时的轮对横移量更大,轮对和转向架周期性振动更明显,周期性振动空间频率为0.024 m-1,与异常晃车频率相同;运行速度为60 km/h时的轮轴横向力显著增加,运行速度为160 km/h时的脱轨系数和轮重减载率显著增加;在曲线半径为5 000 m,超高为25 mm条件下,车辆以60 km/h和160 km/h的运行速度通过曲线时分别属于严重过超高和欠超高状态,车体横向加速度振动频率与转向架蛇行运动和车轮蛇行运动频率接近,显著影响了车辆通过曲线时的动力响应;运行速度为120 km/h时曲线区段车辆动力响应整体较小,由此可见适当的欠超高有助于提升车辆曲线通过能力;由于曲线参数的限制,建议优先采用降速通过的方式减小车辆通过该段曲线时的车辆动力响应,同时通过改善轮轨匹配关系进一步提升车辆曲线通过能力。  
      关键词:普速铁路;车体异常晃动;轮轨匹配;未平衡超高;有砟轨道;曲线动力响应   
      24
      |
      12
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56182178 false
      发布时间:2024-05-09
    • 科技新闻播报:一项关于等效锥度非线性特性对车辆系统动力学和磨耗性能影响的研究取得新进展。研究团队通过对轮轨关系的细致推导,提出非线性特性建议指标,用以指导踏面优化设计。研究结果显示,非线性因子值过高或过低均会影响临界速度,且该指标过高对临界速度影响更大。此外,等效锥度非线性特性也影响踏面磨耗发展。综合动力学性能及磨耗性能,研究建议高速列车踏面的非线性因子应取尽可能接近于0的负值。基于这一结论,研究团队对S1002CN踏面进行优化设计,得到优化踏面S1002CN_opt2,其临界速度、横向平稳性和磨耗性能均有所提升。此研究为踏面设计及轮轨关系研究提供了重要参考。
      张笑,池茂儒,谢雨辰,梁树林,蔡吴斌,李奕潇
      2024, 21(4): 1424-1434. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230891
      摘要:为研究等效锥度非线性特性对车辆系统动力学和磨耗性能的影响,提出可以用于踏面优化设计的非线性特性建议指标。通过对轮轨关系进行细致推导,应用踏面逆向设计快速递推算法,得到具有不同等效锥度非线性特性的踏面,对不同踏面的轮轨关系进行分析。建立车辆系统动力学模型和基于Archard理论的磨耗预测模型,对不同非线性特性踏面的临界速度、横向平稳性、磨耗性能进行对比分析。研究结果表明:非线性因子值过高或过低都会导致临界速度下降,但该指标过高对临界速度影响更大,最大降幅可达20%;等效锥度非线性特性还会影响到踏面的磨耗发展,踏面的初始非线性因子越高,名义等效锥度在磨耗过程中的增长越慢,对延长车轮服役周期是有利的。综合动力学性能及磨耗性能,建议高速列车踏面的非线性因子应取尽可能接近于0的负值。在这一结论的指导下,对S1002CN踏面进行优化设计,得到名义等效锥度为0.1,等效锥度非线性因子为0.013(与S1002CN持平)、-0.002的优化踏面S1002CN_opt1、S1002CN_opt2,优化踏面S1002CN_opt2与S1002CN相比临界速度和横向平稳性有所优化,同时磨耗性能也有所提升。S1002CN_opt2与S1002CN_opt1之间的等效锥度非线性关系在动力学性能及磨耗性能中的表现证明以等效锥度非线性因子限值指导踏面进行优化设计的可行性,研究结果可为踏面设计及轮轨关系研究提供参考。  
      关键词:等效锥度非线性;车轮型面逆向设计;车辆系统动力学;轮轨接触关系;车轮磨耗   
      31
      |
      4
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56182094 false
      发布时间:2024-05-09
    • 该论文深入研究了弹性支承块式无砟轨道在列车通过时的力学特性,通过建立精确的力学和几何模型,全面揭示了轨道结构的受力特点。论文还提出了钢轨抗倾翻性能的全参数化计算方法,并通过试验和仿真验证了其准确性。这一研究不仅为无砟轨道的优化设计提供了理论依据,还为列车运行的安全性和平稳性提供了有力保障。
      杜香刚,王继军,王卫东,朱光楠,张爽
      2024, 21(4): 1435-1444. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231100
      摘要:列车通过弹性支承块式无砟轨道时,扣件和弹性支承块的弹性叠加容易使钢轨倾翻角和轨头横移量显著增大,导致动态轨距扩大,进而影响列车运行的安全性和平稳性。综合考虑轮轨激励形式及其载荷作用关系(包括轮轨垂向力的准静态成分、动态成分及其作用位置、轮轨水平力及其作用位置以及钢轨廓形等)、扣件系统力学特性及其几何参数(包括扣件系统的垂向及横向刚度和阻尼以及外形尺寸等)、弹性支承块力学特性及其几何参数(包括弹性支承块的各向刚度、模量、泊松比以及外形尺寸等),建立准确的力学分析模型和几何关系模型,全面清晰地表征了弹性支承块式无砟轨道结构受力特点。基于力矩平衡计算原理,提出弹性支承块式无砟轨道钢轨抗倾翻性能全参数化计算方法,根据单节点实尺模型残余变形试验对理论计算结果进行修正,若考虑消除初始装配间隙影响,支承块间距扩大理论计算值增加0.04 mm加以修正,轨距扩大量应增加0.2 mm加以修正,通过对比分析计算结果、单节点实尺模型试验结果与传统实体有限元模型仿真结果,证明数据吻合度极高。分析与计算结果表明,本文提出的全参数计算方法与单节点实尺模型试验结果、实体有限元模型仿真结果吻合程度良好;利用本文所提出的弹性支承块式无砟轨道钢轨抗倾翻性能全参数化计算方法,可以高效准确地开展多参数敏感性分析;能够为不同运营条件下弹性支承块式无砟轨道结构及其部件优化提供设计依据,并奠定充分的理论基础。  
      关键词:弹性支承块式无砟轨道;钢轨抗倾翻性能;轨距保持能力;实尺模型试验;全参数化计算方法   
      13
      |
      4
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181249 false
      发布时间:2024-05-09
    • 在高速铁路路基累积变形研究方面,专家建立了车致路基累积变形预测模型,包括车辆-轨道-路基耦合时变动力学模型和路基累积变形预测模型。通过循环跳跃的方式,模型能更真实准确地预测路基累积变形及其空间分布规律。研究结果显示,路基累积变形在前期快速发展,后期减缓,且累积变形对系统垂向动力响应有显著影响。这一研究成果为高速铁路路基不均匀累积变形的控制和预测提供了重要技术支撑。
      李正,徐磊,王卫东,杜香刚,余志武,刘鹏飞,曾志平
      2024, 21(4): 1445-1456. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231073
      摘要:高速铁路路基在车辆荷载反复作用下不可避免地产生累积变形,影响铁路轨道-路基结构服役性能和车辆运行品质。为探明高铁路基在循环车辆动载下的累积变形空间分布特性和长期发展规律,建立车致路基累积变形预测模型,其主要由2个子模块组成:1) 基于多体动力学和有限单元法建立的高速铁路车辆-轨道-路基耦合时变动力学模型;2) 基于建立的车辆-轨道-路基动力相互作用模型,引入路基累积变形预测模型,利用循环跳跃的方式预测不同车辆荷载累积次数下路基的累积变形及其空间分布规律。2个模块的交互方面,在每次循环跳跃后,将路基累积变形空间映射至轨道,形成轨面附加几何不平顺,并同步更新迭代系统动力矩阵,建立了车致路基累积变形与系统动力响应之间的关联关系。研究结果表明:本文提出的计算模型可较好地揭示路基土体累积变形在循环车辆动载下的演化规律;采用循环跳跃的方法可更为真实准确地预测路基的累积变形,其计算的路基累积变形最大值为2.606 9 mm,而未采用循环跳跃方法计算出的累积变形最大值则为1.7 mm,低估了34.8%。路基累积变形在前期发展较快,后期由于土体被不断夯实,累积变形的演化呈现减缓趋势,累积变形速率从1次加载0.035 mm减小到1次加载小于10-6 mm;在路基具有初始不均匀变形的区域内,路基累积变形的幅值大于路基没有初始不均匀变形的区域;路基的累积变形对系统的垂向动力响应的影响显著,动力响应表现为增大的趋势;对于系统的横向振动,累积变形的影响较小。本文提出的方法和研究结果可为高速铁路路基不均匀累积变形控制和预测提供技术支撑。  
      关键词:铁道工程;车辆-轨道-路基动力相互作用;路基累积变形;空间几何映射;时变动力系统   
      25
      |
      8
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181031 false
      发布时间:2024-05-09
    • 一项关于周期性堆载体Rayleigh波振动作用波特性的研究取得了重要进展。该研究旨在揭示低频表面波的有效衰减机制,为环境隔振领域提供了新的解决方案。研究中,专家构建了传输模型,确定了合适的堆载几何尺寸,并基于复频散曲线和频域曲线分析了不同影响因素下的振动波作用规律及衰减效果。实验结果显示,周期性堆载体可激发出水平极化共振衰减域和Bragg散射衰减域,且高度和弹性模量是影响伪表面波的重要因素。这一发现为环境隔振领域利用表面波阻块开展减振工作提供了重要启示。
      易利琴,陈晓斌,王业顺,虞洪,金伟涛
      2024, 21(4): 1457-1469. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230912
      摘要:为了揭示周期性堆载体Rayleigh波的振动作用波特性,实现对低频表面波的有效衰减,研究了衰减域内的减振机理及效果。首先,构建传输模型,确定了合适的堆载几何尺寸。其次,基于复频散曲线和频域曲线,分析了堆载高度和弹性模量影响下振动波的作用规律及其衰减效果。最后,开展缩尺扫频试验,调取X、Z方向的加速度数据绘制频域曲线,并与复频散曲线做进一步对比分析,研究了各衰减域减振机理。结果表明:扫频试验结果出现了X、Z方向衰减域不一致的现象,不同方向的衰减域恰好与复频散曲线中的衰减域内作用波型一致,X方向会出现一个低频段衰减域,Z方向会在第2衰减域终止频率时出现衰减减弱趋势;进一步说明周期性堆载体可以激发出水平极化共振衰减域和Bragg散射衰减域;而高度是影响伪表面波的重要因素,表现为高度高,容易在第1衰减域内产生伪表面波,高度低,容易在第2衰减域内产生伪表面波;弹性模量是影响高速伪表面波的重要因素,表现为当其达到混凝土弹性模量单位数量级(10 GPa)时,第3衰减域可能会出现高速伪表面波作用范围,否则,将直接进入SV波和P波耦合作用的凋落波模态。研究结果将进一步启发环境隔振领域利用表面波阻块开展减振工作。  
      关键词:周期性堆载体;Rayleigh波;试验;特性分析;环境减振   
      11
      |
      6
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56182252 false
      发布时间:2024-05-09
    • 新型土工织物排水效率较高,相比传统材料能更高效地排出路基内水分。目前对其排水机理已有研究,但铺设方式对排水效率的影响仍缺乏系统研究。通过砂土中铺设不同方式的土工织物对比试验,发现新型土工织物水平+垂直向上铺设排水效率最大,不仅增加了排水路径,还扩大了排水影响范围,提高了排水效率。研究成果为新型土工织物处治路基病害的设计、施工提供了参考。
      郭一鹏,张雄,聂如松,林闯,陈洁金,张永杰
      2024, 21(4): 1470-1481. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230938
      摘要:新型土工织物是一种排水效率较高的土工材料,相比传统土工织物,能将路基内的水分更高效率、更大程度地排出。目前关于这种新型土工织物的排水机理已有一定研究,但关于其铺设方式对排水效率的影响还缺乏系统研究。鉴于此,基于新型土工织物的编织结构、排水方式和墨水消散试验,通过在砂土中铺设一层土工织物,开展不同铺设方式下的排水对比试验,研究新型土工织物不同铺设方式对排水量、砂土湿润锋,砂土含水率(体积、质量)的影响规律。研究结果表明:新型土工织物水平+垂直向上铺设、新型土工织物水平+垂直向下铺设、传统土工织物水平+垂直向下铺设收集到的水量分别较砂土自由排水多12.23%、10.41%和5.97%;新型土工织物排水效率受铺设方式的影响,新型土工织物水平+垂直向上铺设排水效率最大;新型土工织物水平+垂直向上铺设时,不仅增加了排水路径,还扩大了排水影响范围,使砂土形成一定的湿度差,产生的吸力差能驱使水分迁移,加之新型土工织物的毛细作用,更多的水分被导出;砂土自由排水时,自由水沿孔隙排出,砂土中铺设传统土工织物,虽增加了排水路径,加速了排水效率,但其是憎水材料,在非饱和环境下排水效率低。研究成果可为新型土工织物处治路基病害的设计、施工提供参考。  
      关键词:新型土工织物;铺设方式;排水效率;排水量;湿润锋;含水率   
      18
      |
      5
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181522 false
      发布时间:2024-05-09

      桥梁隧道与结构

    • 本研究关注非对称公铁双幅主梁气动特性受间距影响的规律,以某大跨度公铁双幅斜拉桥为背景进行节段模型风洞试验。试验结果显示,间距对上下游主梁气动特性影响显著,尤其在下游主梁表现明显。间距越大,下游主梁气动特性和绕流方式越接近单幅主梁。此外,不同来流方向下,非对称双幅主梁气动特性和绕流形式存在显著差异。研究成果将为同类非对称双幅桥梁间隙距离设计提供重要参考。
      刘路路,何旭辉,邹云峰,杨甲锋
      2024, 21(4): 1482-1494. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231003
      摘要:为研究间距对非对称公铁双幅主梁气动特性的影响,以某大跨度公铁双幅斜拉桥主梁断面为背景进行节段模型风洞试验,在间距L/Br=0.2~2.0范围内,测试了2种不同来流方向下双幅主梁的气动特性,分析非对称双幅主梁气动力系数、表面风压分布并推断主梁周围绕流特征,明确间距对非对称公铁双幅主梁气动干扰规律的影响规律。结果表明:无论风向角α=0°或α=180°,上游主梁气动力系数、表面风压分布和绕流方式受间距影响程度相对较小,与单幅主梁气动特性和绕流方式相似;但下游主梁气动特性受间距影响较大,且完全不同于单幅主梁,间隙处的绕流形式随间距的增大而发生变化,下游主梁气动力系数、平均风压系数曲线和脉动风压曲线也表现出完全不同的规律;且间距越大,下游主梁气动特性和绕流方式越接近于单幅主梁。公路主梁的流线性相比于铁路主梁更强,这种气动外形差异导致2种来流方向下非对称双幅主梁气动特性和绕流形式不同,间距在L/Br=0.2~2.0范围内,气动干扰对其影响规律也完全不同。如α=0°时,双主梁上表面始终为“单一钝体流态”;但α=180°时,双主梁上表面属于“剪切层附着流态”,间距不同,上游公路主梁尾流附着于下游铁路主梁的位置不同,据此可再细分为2种不同的绕流方式。研究成果可为同类型非对称双幅桥梁间隙距离设计提供参考。  
      关键词:间距效应;双幅桥;公铁平层桥;气动干扰;风压系数;风洞试验   
      40
      |
      4
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181787 false
      发布时间:2024-05-09
    • 最新研究表明,矩形钢管混凝土墩柱在抗震性能上展现出显著优势。与传统圆钢管相比,矩形钢管的惯性矩更大、稳定性更强。通过拟静力试验和ABAQUS有限元分析,研究者发现,端部拉筋和加载方向对矩形钢管混凝土墩柱的抗震性能具有显著影响。研究结果显示,与传统钢管混凝土桥墩相比,拉筋约束钢管混凝土墩柱的抗震性能更优,屈服荷载、水平峰值荷载、累计耗能和弹性刚度分别提高49.3%、42.8%、24.1%和15.1%。此外,强轴加载时的抗震性能也优于弱轴加载。这些发现为进一步优化钢管混凝土墩柱设计提供了重要参考。
      孙浩,吕飞,丁发兴,李彪
      2024, 21(4): 1495-1508. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230936
      摘要:相比圆钢管混凝土墩柱,矩形钢管混凝土墩柱的惯性矩大、稳定性强,但其对填充混凝土的约束较差。为探究端部拉筋和加载方向对矩形钢管混凝土墩柱抗震性能的影响,开展2根方形和2根矩形钢管混凝土墩柱的拟静力试验,分析比较端部拉筋以及加载方向对桥墩的刚度、承载力、耗能、刚度退化以及残余变形的影响规律。并采用ABAQUS有限元软件建立拉筋钢管混凝土桥墩精细三维实体-壳单元模型,有限元模型中混凝土单元引入裂缝,钢材引入韧性损伤以考虑更准确的拉筋钢管混凝土桥墩的抗震性能退化规律。研究结果表明:与传统钢管混凝土桥墩相比,端部拉筋约束钢管混凝土墩柱的屈服荷载、水平峰值荷载、累计耗能和弹性刚度分别提高49.3%、42.8%、24.1%和15.1%,抗震性能优于传统钢管混凝土桥墩。与弱轴加载相比,强轴加载时桥墩的屈服荷载、峰值荷载累积耗能和弹性刚度分别提高了45.1%、44.9%、51.7%和7.1%,表明强轴加载时更易发挥抗震性能。采用有限元软件建立的钢管混凝土桥墩精细三维实体-壳单元模型与试验结果吻合良好,反映了循环荷载下拉筋钢管混凝土桥墩的塑性大变形阶段承载力退化现象和滞回曲线“捏拢”效应。有限元模型计算的裂缝高度位置与试验结果基本一致。研究结果可为进一步优化钢管混凝土墩柱的设计提供参考。  
      关键词:拉筋;钢管混凝土;墩柱;抗震性能;有限元   
      16
      |
      4
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181819 false
      发布时间:2024-05-09
    • 该研究探讨了空孔效应对爆破效果的影响,发现偏位空孔能有效提高爆破质量和降低超欠挖现象。通过数值模拟和现场应用,得出了最优偏位角度设计,为隧道爆破减振及超欠挖控制提供了参考。该成果在爆破工程领域具有重要意义。
      余绍山,王薇,李姚伟奇
      2024, 21(4): 1509-1520. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230931
      摘要:依据已有研究对空孔效应和设置空孔时裂纹扩展规律进行探讨,发现空孔有利于裂纹贯通,对提升爆破效果有一定帮助,但也发现传统的直线型空孔布置会导致裂纹偏向,即在空孔附近转向、偏离原发展路径,影响原设计开挖轮廓。若设置偏位空孔,则可充分利用空孔效应及导向作用以提高开挖质量。对于偏位空孔在爆破中的效应,采用数值模拟研究了不同炮孔间距、空孔偏位角下的裂纹扩展规律和炮孔间贯通情况,探讨了最优偏位角度设计,并根据模拟结果对现场爆破方案进行优化,研究实际应用效果。研究结果表明:偏位空孔对爆生裂纹具有较直线空孔更明显的导向作用,主要表现在爆生裂纹尖端向空孔本身发展或被空孔裂纹引导偏向、最终主裂纹与空孔连通或在空孔范围之外主裂纹相贯通,更利于炮孔主裂纹扩展与贯通;通过提取模拟结果并测量裂纹范围,对于孔间距在60 cm及以下时,适用于周边眼爆破设计的最优偏位角为15°,在此情况下炮孔连线方向形成了与孔心连线相平行的裂纹,能显著提升贯通效果;对于优化后的福厦铁路某隧道爆破施工方案,通过振速监测及超欠挖断面扫描分析,发现周边眼起爆引起的爆破振速降低了超过50%,超欠挖值也由平均25 cm降低至15 cm以内,整体应用效果良好。该项研究可为隧道爆破减振及超欠挖控制研究提供一定参考。  
      关键词:光面爆破;周边眼;偏位空孔;爆破振速;超欠挖控制   
      16
      |
      4
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181284 false
      发布时间:2024-05-09
    • 盾构隧道在下卧地层软硬突变和局部堆载情况下易发生不均匀沉降,引发隧道安全问题。但现有试验难以反映盾构隧道纵向受力变形特性。为此,研究团队创新提出“弹簧+螺栓型”接头模拟方法,制作相似隧道模型进行试验,深入探讨了不同因素导致的差异沉降对盾构隧道的影响机理。研究结果表明,软硬突变地层会导致隧道沉降和横向收敛变形分布不均,局部堆载则对管片弯矩分布有影响。为解决这一问题,建议在硬土侧隧道采用粘钢法提升衬砌横向刚度,软土侧隧道则复紧螺栓并加强接缝防水。这项研究为盾构隧道安全提供了新的解决方案。
      石钰锋,胡梦豪,周宇航,黄大维,黄展军,陈焕然
      2024, 21(4): 1521-1532. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230943
      摘要:盾构隧道在下卧地层软硬突变、局部堆载等因素影响下易产生不均匀沉降,可能诱发管片环间错台、螺栓断裂和接缝渗水等病害,危及隧道安全。然而,现有试验研究在隧道模型上多将纵向接头简化处理,难以反映盾构隧道纵向受力变形特性,对于隧道下卧软硬突变地层等工况的模拟也较为缺乏。为此,提出一种可同时模拟抗拉、抗弯刚度的“弹簧+螺栓型”接头,并以此接头制作可满足纵向力学性能相似的隧道模型,对盾构隧道进行下卧软硬突变、局部堆载等工况下的模型试验,进一步探明不同因素导致的差异沉降对盾构隧道的影响机理,并采用数值模拟验证了试验的可行性。研究结果表明:1) 较单一地层而言,隧道下卧软硬突变时纵向沉降曲线呈现明显的非线性,其隧道沉降及差异沉降最值显著增大,软土侧隧道沉降较硬土侧更为显著,最大沉降、沉降差均出现在突变区软土侧衬砌处;2) 下卧地层突变导致隧道横向收敛变形在纵向上分布不均,使软土侧衬砌收敛变形减小,硬土侧衬砌收敛变形显著增大;3) 局部堆载对管片弯矩分布影响较小,对弯矩最值影响较大;4) 下卧软土区隧道结构内力分布明显变异,隧道衬砌正弯矩区域显著增大,负弯矩区域略有减小,且弯矩最值提升显著。因此针对软硬突变地层,必要时在硬土侧隧道可采用粘钢法等方法提升衬砌横向刚度,以控制其收敛变形;软土侧隧道建议对管片进行螺栓复紧,并加强接缝防水,以减小下卧地层弱化对隧道结构产生的不利影响。  
      关键词:盾构隧道;模型试验;等效刚度;差异沉降;纵向接头   
      18
      |
      11
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181124 false
      发布时间:2024-05-09
    • 在盾构隧道施工中,衬砌管片环端面不平整问题可能导致局部开裂破损,威胁结构安全。针对这一问题,专家利用数值分析平台,模拟了P2型标准块管片在局部脱空条件下的力学响应,揭示了裂缝发展过程和抗剪承载特性。研究发现,裂缝发展从内弧面开始,逐渐扩展至上环端面和外弧面,抗剪承载力约为1120 kN。数值模拟结果与原型试验相吻合,验证了其可靠性。这项研究为盾构隧道衬砌设计与施工提供了重要参考。
      关振长,杨泽龙,宁茂权,刘浩,郑路
      2024, 21(4): 1533-1543. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231017
      摘要:在衬砌管片拼装过程中难免出现环端面不平整(或环缝间垫片局部脱空)的情形,进而在顶推力作用下管片容易产生局部开裂破损,严重时甚至危及衬砌结构安全。鉴于此,以衬砌管片抗剪原型试验为基础,在ABAQUS数值分析平台上建立P2型标准块管片的精细化模型,管片上部设置千斤顶靴板,底部设置垫片并使右侧垫片脱空。在靴板上逐级施加均布荷载,以分析局部脱空情况下衬砌管片在逐级顶推力作用下的力学响应,探讨环端面不平整条件下衬砌管片的裂缝发展过程及抗剪承载特性。数值模拟结果表明:顶推力加载至850 kN,管片脱空端竖向位移达到2 mm,管片内弧面上部出现第1道裂缝,内置钢筋仍处于弹性阶段;加载至1 120 kN,脱空端竖向位移达到6 mm,内弧面上出现2道新裂缝,同时第1道裂缝进一步扩展形成内外贯穿性裂缝,即管片裂缝发展过程大致为内弧面→上环端面→外弧面,且裂缝附近上层纵向钢筋达到屈服强度;考虑到内外贯穿裂缝给衬砌管片带来较大渗漏水隐患,认为P2型标准块管片的抗剪承载力(即屈服荷载)约为1 120 kN。将数值模拟结果与原型试验结果进行对比,二者所得管片裂缝分布与扩展规律大致一致,抗剪承载力基本相符,验证了数值模拟结果的可靠性。研究成果可为盾构隧道的衬砌设计与掘进施工提供参考依据。  
      关键词:盾构隧道;管片抗剪承载特性;环端面不平整;数值模拟;原型试验   
      13
      |
      10
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56182137 false
      发布时间:2024-05-09
    • 一项关于盾尾密封系统油脂逃逸的研究取得重要进展。研究团队成功研制出盾尾刷密封系统油脂逃逸的单元体试验装置,揭示了油脂逃逸规律,并总结了油脂逃逸模式。研究结果显示,油脂逃逸速率受油脂锥入度和压力的影响,分为不逃逸、低速逃逸、快速逃逸三个阶段。研究还建立了油脂逃逸速率与工程中油脂消耗量的对应关系,并提出了油脂腔内外压差控制值。这一成果为盾尾密封性设计及施工提供了基础性指导,有助于减少安全责任事故的发生。
      钟小春,钟建玲,竺维彬,黄威然,何纯豪,孙金鑫
      2024, 21(4): 1544-1553. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230838
      摘要:油脂逃逸导致油脂腔内压力降低,由此诱发的盾尾密封系统漏水、漏浆等安全责任事故屡屡发生。研制盾尾刷密封系统油脂逃逸的单元体试验装置,采用逐级加压将油脂注入盾尾密封系统油脂腔内,每级压力持续420 s,记录不同盾尾间隙及不同油脂锥入度工况下腔内的密封油脂开始逃逸时的油脂注入压力值、以及逃逸后储油装置中密封油脂的稳定损耗速率,最终获得了盾尾密封系统的油脂逃逸规律,并总结了盾尾油脂的逃逸模式。研究结果表明:1) 油脂逃逸速率主要受油脂锥入度和油脂压力的影响,根据油脂逃逸规律变化曲线,油脂逃逸速率可以分为不逃逸、低速逃逸、快速逃逸3个阶段。油脂不逃逸至低速逃逸的油脂压力称为油脂逃逸压力,油脂低速逃逸与快速逃逸之间的油脂压力值为油脂腔内外压差控制值;2) 建立了油脂逃逸速率和工程中油脂消耗量的对应关系,结合工程中每环盾尾油脂允许消耗量可实时判断盾尾刷密封性能;3) 当油脂锥入度小于286.4(1/10 mm),盾构姿态与管片姿态控制良好时(盾尾平均间隙为75 mm),在水土压力及同步注浆压力基础上最大可增加0.3 MPa的油脂压力,提出的油脂腔内外压差控制值可指导实际工程盾尾油脂压力设定最大值;4) 油脂逃逸模式可划分为无逃逸、非均匀逃逸和均匀逃逸3种模式并得出其发生条件。该研究对于指导盾尾密封性的设计及施工有着基础性的意义。  
      关键词:盾尾刷;密封系统;油脂锥入度;盾尾间隙;油脂逃逸   
      14
      |
      10
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181631 false
      发布时间:2024-05-09
    • 地铁车站结构设计领域取得重要突破。专家深入研究了类矩形装配式地铁车站的纵向等效抗弯刚度,通过建立隐式表达式和截面参数分析,揭示了构件长度、圆弧块厚度、曲率半径等因素对车站抗弯性能的影响。同时,引入环缝影响系数λ,拓展了纵向等效连续化模型。研究表明,不同构件长度下截面应力分布状态基本稳定,而截面最大应力受半短轴长b值影响较大。此外,随着λ的增加,纵向等效抗弯刚度有效率η显著降低。这些发现为装配式地铁车站预制构件的结构设计和抗弯承载能力验算提供了重要参考。
      黄林冲,蒋凯,梁禹,张燕丽,丁泽,杜风华
      2024, 21(4): 1554-1566. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230921
      摘要:类矩形装配式地铁车站纵向等效抗弯刚度是衡量其力学行为的重要参数,对于构件结构设计、抗弯承载能力验算具有重要作用。为了分析地铁车站纵向抗弯性能及其影响因素,根据等效连续梁的转角计算公式,得出了纵向等效抗弯刚度(EI)eq及纵向等效抗弯刚度有效率η的隐式表达式。通过截面参数分析,探讨了构件长度对中性轴距离c值、等效抗弯刚度有效率η值、截面最大应力的影响;研究了上下圆弧块厚度、曲率半径、圆心角及半短轴长b值对装配式构件截面上的最大应力的影响规律;为了反映装配式车站环缝实际作用范围,引入了环缝影响系数λ,拓展了类矩形装配式衬砌纵向等效连续化模型。研究结果表明:不同构件长度下截面应力分布状态及η值保持不变,且弯矩方向对其影响较小。在弯矩不变的前提下截面最大应力受半短轴长b值影响较大。当顶板块厚度t1处于0.6~2 m范围时,截面最大拉应力随半短轴长b增加而降低6.8%~9.3%;当底板块厚度t3处于0.6~2 m范围时,随着半短轴长b增加,截面最大压应力降低62.5%~63.6%。随着λ由0增加到1,纵向等效抗弯刚度有效率η由1降低到0.05%且变化趋势逐渐降低,与纵向等效连续化模型计算结论一致。本文研究结论对于装配式地铁车站预制构件结构设计及抗弯承载能力验算可提供有效参考。  
      关键词:类矩形装配式地铁车站;纵向等效连续化模型;中性轴位置;纵向等效抗弯刚度;环缝影响范围   
      12
      |
      6
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56182180 false
      发布时间:2024-05-09

      智能制造与装备

    • 科技新闻播报:城际动车组在横风环境下运行时,会遇到晃动和不稳定的问题。为提升运行安全性与稳定性,专家进行了气动载荷研究。研究发现,横风对列车气动特性有显著影响,头车和尾车受影响最大。同时,长编组列车在相同条件下具有更好的稳定性和舒适性。这为优化列车设计、提高运行安全性提供了科学依据。在城际动车组设计和编组时,应优先考虑较长编组,以确保列车运行的安全与稳定。
      黄尊地,彭程,陈传仰,许振国,周镇斌,伊严严,常宁
      2024, 21(4): 1567-1578. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231055
      摘要:横风是城际动车组运行时产生晃动和不稳定现象的重要原因。为提高城际动车组在横风条件下的运行安全性和稳定性,并找到动车组最优的编组配置,开展城际动车组在横风环境下的气动载荷研究。基于三维、非定常、不可压的DES湍流模型,采用新型城际动车组研究有/无横风环境不同编组长度对列车气动特性的影响,分析城际动车组在高架运行时各节车厢周围流场变化情况,探究城际动车组气动载荷变化规律。研究结果表明:当无横风时,头车和尾车的阻力系数大于中间车,且随着车速的增加头车和尾车的阻力系数基本不变;尾车的升力系数大于头车和中间车,且随着车速的增加头车和尾车的升力系数基本不变。当有横风时,头车的阻力系数反向增大,尾车的阻力系数正向增大,头尾车阻力系数随速度的增大而减小,中间车基本不变;头车升力系数小于尾车和中间车,编组越长,中间车升力系数波动减缓,且随速度的增大而减小。对于侧向力系数,横风使头车侧向力系数最大,中间车次之,尾车最小。编组越长,中间车侧向力系数波动越小;对于倾覆力矩系数,横风使头车倾覆力矩反向最大,中间车次之,尾车最小,随速度的增大而减小。此外,不同编组的城际列车在运行中存在着不同的气动特性,长编组列车在相同条件下具有更好的稳定性和舒适性,且城际动车组车头各种载荷变化波动最大,需要重点关注。研究可为优化列车设计、提高运行安全性和稳定性提供科学依据。在城际动车组设计和编组时,应当优先选择较长编组,以确保列车运行安全和稳定。  
      关键词:横风;不同编组;城际动车组;气动特性;数值仿真   
      15
      |
      3
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181383 false
      发布时间:2024-05-09
    • 在铁路运输高速化和重载化的背景下,传统空气制动系统已无法满足现代重载列车的制动需求。为此,研究者基于嵌入式技术,设计了一套制动信号无线传输通讯系统,旨在解决重载列车制动过程中的问题。该系统硬件以STC8H8K64U为主控芯片,集成了电源、CAN网络、GPRS和LoRa无线网络等模块,并进行了抗干扰处理。软件方面完成了外设驱动、LoRa模块程序设计和通讯协议自定义。测试结果显示,系统各模块功能正常,能有效提升列车制动波速并减小车钩纵向力。这一研究为重载列车制动系统设计提供了新的解决方案。
      梁轩鸣,陈昊苓,张兵
      2024, 21(4): 1579-1590. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230932
      摘要:在铁路运输趋于高速和重载的背景下,重载列车传统空气制动系统仅能适用于单元式重载列车,并且后期维护相对不便,且在制动时会带来过大的车钩纵向力,影响行车安全,因此具有高带宽、低延迟、维护便捷等优点的无线制动系统应运而生。为了解决上述问题,立足于制动系统制动信号的无线传输,基于嵌入式技术设计了一套制动信号无线传输通讯系统。硬件方面,以STC8H8K64U作为主控芯片完成通讯系统的原理图设计,主要包括电源模块、CAN(Controller Area Network,控制器局域网)网络模块、GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线服务技术)模块、无线网络LoRa(Long Range Radio,远距离无线电)模块等,并且对硬件进行抗干扰处理。软件方面,完成STC8的外设驱动程序设计、LoRa无线网络模块的程序设计以及装置与系统之间通讯协议的自定义。基于以上设计,完成通讯系统的调试与测试工作,对无线网络模块LoRa的通讯距离进行测试,通过建立动力学模型和线路试验来对比使用传统空气制动方案制动与使用制动信号无线传输通讯系统制动方案下的制动波速以及车钩纵向力。测试和试验结果表明:系统各模块功能正常,能有效完成与车辆控制装置和远程控制平台之间的数据交互;有行人、树木、建筑等遮挡物时,无线网络模块LoRa的通讯距离为400 m;使用制动信号无线传输通讯系统在列车制动时可有效提升制动波速,减小车钩纵向力。研究结果可为重载列车的制动系统设计提供参考。  
      关键词:重载列车;无线制动;LoRa;嵌入式;制动波速;车钩纵向力   
      13
      |
      8
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181771 false
      发布时间:2024-05-09
    • 一项关于轨道交通直线感应电机牵引驱动系统速度观测器的研究取得了重要进展。针对边端效应和电机参数变化带来的实时性和鲁棒性问题,研究团队提出了一种基于二阶超螺旋滑模的改进模型参考自适应系统速度观测方法。该方法通过设计标准MRAS速度观测器,并基于二阶超螺旋算法进行改进,有效提高了速度观测器的鲁棒性和动态性能。实验结果表明,该方法在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,控制性能满足设计要求。这一研究成果为轨道交通直线感应电机无速度传感器牵引驱动系统的研究提供了有益的借鉴。
      胡海林,陈维金,虞诗焱,丰富,汪涛
      2024, 21(4): 1591-1601. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231060
      摘要:以轨道交通直线感应电机(Linear Induction Motor,LIM)牵引驱动系统速度观测器为研究对象,针对边端效应及电机参数变化导致辨识结果实时性、鲁棒性不足的问题,提出一种基于二阶超螺旋滑模的改进模型参考自适应系统(Model Reference Adaptive System,MRAS)速度观测方法。首先,以计及动态边端效应的初次级电压电流磁链方程为核心,设计直线感应电机标准MRAS速度观测器,降低边端效应对速度辨识性能的影响。然后,进一步分析初级集肤效应和初次级横向错位对标准MRAS速度观测器辨识性能的影响。在此基础上,基于二阶超螺旋算法对MRAS参考模型进行改进,利用主滑模面和辅助滑模面对次级磁链观测的干扰项进行补偿,同时抑制由于滑模算法引入的系统抖振,提高了速度观测器的鲁棒性和动态性能。最后,搭建仿真和硬件在环实验环境进行算法验证。实验结果表明:励磁互感及其他电机参数随边端效应修正因子变化,标准MRAS观测器在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,速度辨识误差明显;改进的MRAS观测器能够实现直线感应电机速度的快速、准确辨识,基于该速度观测器的矢量控制策略,在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,控制性能满足设计要求。研究结果能为轨道交通直线感应电机无速度传感器牵引驱动系统的研究提供一定借鉴。  
      关键词:直线感应电机;无速度传感器;模型参考自适应系统;边端效应;二阶超螺旋滑模算法   
      17
      |
      10
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181959 false
      发布时间:2024-05-09
    • 铁路牵引变电站中软导线-电气设备耦联体系的地震响应预测取得新进展。研究团队提出了一种基于LSTM神经网络与Dropout技术的递归预测方法,建立了相应的理论分析模型,并通过41条地震波数据验证了模型的泛化能力。结果表明,该模型能高效准确预测不同地震波下的设备位移响应,展现出良好的准确性、高效性和泛化能力。这一成果为铁路牵引变电站的抗震设计提供了新的研究思路。
      郭彦颜,陈雅芳,何畅,余玉洁,何紫薇,蒋丽忠
      2024, 21(4): 1602-1612. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231072
      摘要:铁路牵引变电站中,软导线-电气设备耦联体系具有较强的几何非线性。为提升系统分析效率,提出一种改进的软导线-电气设备耦联体系地震响应递归预测方法。基于长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络与Dropout防止过拟合技术搭建了LSTM神经网络预测模型。建立了充分考虑软导线对相邻设备的耦联作用的软导线-电气设备耦联体系理论分析模型。为验证预测模型的泛化能力,筛选出了41条在峰值、频谱和持续时间上具有较大差异的地震波。并按照递归方案,将选取的地震波以及软导线-电气设备耦联体系理论分析模型计算所得的位移响应,进行滑动切片处理,建立模型输入特征与输出响应标签的映射关系。在此基础上,利用该LSTM神经网络预测模型开展了软导线-电气设备耦联体系设备的地震位移响应预测,并采用多个评价指标进行较为全面的模型性能评估。研究结果表明:LSTM递归预测模型具有良好的地震响应预测性能,搭配Dropout技术能够有效防止模型训练过拟合,提高模型适应能力。对于差异较大的地震波数据,均能够快速预测出误差较小、相关度较高的地震响应,具有较好的准确性、高效性与泛化能力。所提方法能够较高效准确地预测任意时刻的软导线-电气设备耦联体系地震响应,为铁路牵引变电站抗震设计提供新的研究思路。  
      关键词:长短期记忆神经网络;电气设备;软导线;耦联体系;地震响应预测   
      26
      |
      9
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181032 false
      发布时间:2024-05-09

      工程经济•工程管理•规划设计

    • 针对山区铁路隧道工程建设的资源环境影响,专家提出了一种新的评估方法。该方法基于“驱动力-状态-响应”模型,构建了评估指标体系,并运用支持向量回归模型进行了定量评估。通过敏感性分析,识别出注浆加固效果和清污分流比例是影响隧道工程资源环境影响的关键因素。此研究不仅为山区铁路隧道工程的绿色设计提供了科学依据,还为类似工程的环境影响评估和优化设计指明了方向。
      闫林君,陈慧鑫,鲍学英,王起才,李亚娟
      2024, 21(4): 1613-1623. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230963
      摘要:山区地质复杂、环境敏感、生态脆弱,致使铁路隧道建设难度大,且在资源节约、环境保护等方面面临较高要求。绿色设计作为绿色建设的先行环节,对减少隧道建设对资源环境的扰动作用,达到资源节约、环境友好的目的起关键引领作用。为定量评估山区铁路隧道工程的资源环境影响效应、衡量隧道设计的绿色程度,提出一种山区铁路隧道工程资源环境影响效应分析方法。首先,基于“驱动力-状态-响应”模型(Driving force-State-Response,DSR),以隧道设计参数为驱动力指标、资源环境状况为状态指标、隧道设计措施为响应指标,构建山区铁路隧道工程资源环境影响效应评估指标体系,并建立各指标分级标准;其次,运用一种具有自学习自调整能力的支持向量回归模型(Support Vector Regression,SVR)对隧道工程的资源环境影响效应进行评估;再次,以驱动力指标和响应指标为分析对象,运用考虑指标间关联关系及叠加效应的敏感性分析法,甄别对隧道工程资源环境影响效应优化具有重要影响的隧道设计因素;最后,以某山区铁路隧道工程为例,得到该隧道工程的资源环境影响效应值为4.715 7,对应等级为较好,表明该隧道工程绿色设计水平较好,资源集约节约利用较合理、环境保护力度较大,可为其他类似工况隧道工程的绿色设计提供借鉴。此外,分析结果显示,注浆加固效果是导致该隧道工程资源环境影响效应变化最敏感的因素,其次为清污分流比例,可着重从这2个方面进行优化设计,以实现隧道工程资源环境影响效应的进一步优化。研究结果验证了本文研究方法的适用性和可操作性,可为山区铁路隧道工程资源环境影响效应评估及明确隧道工程优化设计方向提供科学依据。  
      关键词:山区铁路隧道工程;资源环境影响效应;“驱动力-状态-响应”模型;支持向量回归模型;敏感性分析   
      19
      |
      8
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181219 false
      发布时间:2024-05-09
    • 本研究对地铁站点平均出行距离与多重建成环境之间的关系进行了深入探讨,建立了基于XGBOOST-SHAP的机器学习模型,揭示了两者之间的非线性关系。与传统的地铁客流量特征分析相比,这项研究为理解地铁网络客流流动性提供了更精细的视角。结果表明,距市中心距离、路网密度、土地利用混合度等因素对站点平均出行距离有显著影响。这一发现对交通需求分析、线路容量优化及运营效果评估等具有重要意义,为提升地铁交通便利性、满足各区域出行需求并改善整个地铁系统效率和可持续性提供了数据支撑。
      李培坤,陈旭梅,鲁文博,马嘉欣,刘屹,王昊
      2024, 21(4): 1624-1633. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231070
      摘要:相较于传统地铁客流量特征分析,地铁站点平均出行距离的研究可以更加精细化了解地铁网络客流流动性特征。为探究多重建成环境与站点平均出行距离之间的复杂关系,以西安市地铁系统为研究对象,从土地利用、兴趣点分布、周边交通建成环境、站点自身属性等方面构建11种建成环境指标,建立基于极端梯度提升的XGBOOST-SHAP归因分析架构的可解释性机器学习模型,以揭示两者之间的非线性关系。同时,将该模型拟合回归效果与梯度提升决策树(GBDT)及最小二乘回归(OLS)进行比较,以验证XGBOOST模型在拟合回归效果上的优势。结果表明:XGBOOST模型的R方、平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)值分别为0.75、0.95、1.36,其拟合效果要优于GBDT与OLS模型。站点平均出行距离呈现出明显的环状分布的空间异质性。SHAP归因分析结果表明:距市中心距离特征贡献最大,路网密度、土地利用混合度、公交线路数量以及住宅数量对出行距离的贡献度也相对较高;POI香农熵指数、餐饮服务点对平均出行距离的正负反馈不明显;其余指标对平均出行距离的影响均呈现出正负反馈机制结合的趋势。研究结果对交通需求分析、线路容量优化、运营效果评估等提供了数据支撑,可有效提高地铁交通便利性,满足不同区域的出行需求并改善整个地铁系统的效率和可持续性。  
      关键词:地铁站点;建成环境;出行距离;XGBOOST模型;SHAP归因分析;非线性关系   
      17
      |
      5
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181033 false
      发布时间:2024-05-09
    • 该研究深入探讨了PPP项目中政府的回报机制决策逻辑,通过引入三参照点理论,构建了基于粒子群算法的回报机制决策模型。研究发现政府在PPP项目中的感知价值随目标升高先升后降,呈倒“U”型分布,且感知价值和努力水平随底线升高而升高。当政府底线一定、目标较高时,政府倾向于让渡公共资源给社会资本主体,选择使用者付费或可行性缺口补助模式。此外,政府心理权重值的变化也会影响其决策行为。该研究为PPP项目政府决策提供了新的思路,为维持项目公共性和实现公共价值提供了参考。
      石世英,赵方方,李瑚均,陈辉华,胡晓珂
      2024, 21(4): 1634-1644. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231160
      摘要:回报机制是PPP项目的核心属性,政府作为PPP项目中公共服务合作生产的关键决策主体,其回报机制的决策逻辑关系到PPP项目公共性与经济效率的平衡,这也是直接影响PPP项目成败的关键问题。首先,综合考虑PPP项目公共性、参照点效应和边际效用递减规律,提出研究假设。其次,引入三参照点理论构建PPP项目回报机制决策模型并分析其约束条件。最后,利用粒子群算法对政府在预算约束和底线逻辑情境中如何选择回报机制获取最大效用的决策问题进行案例模拟、情景仿真与方案甄选。研究发现:1) PPP项目中政府感知价值随着目标的升高而先升高后降低,呈倒“U”型分布,感知价值和努力水平随底线升高而升高,最优位置即为公共价值达到最大化。2) 当政府底线一定、目标较高时,政府完全或部分将公共资源让渡给社会资本主体,选择使用者付费或可行性缺口补助模式。3) 当政府心理权重值发生改变时,成功权重越大,在最优目标范围内主体会加大自身的投入程度,选择基于公共价值的冒险行为;当失败权重越大,决策主体会减少自身的投入程度,选择基于公共价值的保底行为。研究立足于公共价值视域并引入三参照点理论,构建了基于粒子群算法的PPP项目回报机制决策模型,为PPP项目政府决策研究提供了新思路,同时也为维持PPP项目公共性和实现公共价值提供了参考。  
      关键词:PPP项目;回报机制;公共价值;三参照点理论;底线思维;粒子群算法   
      14
      |
      4
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181957 false
      发布时间:2024-05-09

      工程诊所•工匠之家

    • 在土木工程领域,针对水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)脱空位置识别的挑战,研究者提出了一种新的无砟轨道模型建模与计算方案。通过非线性弹簧模拟CA砂浆脱空病害,并利用一维卷积神经网络(1D-CNN)进行位置识别,这种方法展现了极高的准确率和效率,准确率超过95%。研究不仅验证了“梁-板-板”模型在无砟轨道仿真模拟中的可行性,还通过数据增强技术提升了深度学习模型的性能。这一成果为无砟轨道结构监测的自动化和智能化发展提供了新的视角和方法。
      陈宪麦,李鑫海,徐磊,邓燚,黄厚龙,邓云强
      2024, 21(4): 1645-1655. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230843
      摘要:为解决水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)脱空位置识别的难题,提出考虑CA砂浆脱空的无砟轨道模型建模与计算方案。首先,基于CRTS I型板式无砟轨道“梁-板-板”建模理论,使用非线性弹簧模拟CA砂浆脱空病害,输入扣件支点反力作为模型的激励,得到监测点位的垂向加速度数据集。其次,通过对数据集缩放、添加噪声的方式进行数据增强,增强数据集的差异,以增强识别模型的泛化性,获得更加准确的识别结果。最后,建立脱空病害的识别方法,搭建一维卷积神经网络(1D-CNN)进行CA砂浆的脱空位置识别,构建准确率、查准率和查全率等评价指标评估识别结果,使用t-SNE降维算法对结果进行可视化。对比其他3种神经网络的表现,探讨1D-CNN应用于CA砂浆脱空位置识别的优势。研究结果表明:“梁-板-板”模型反映了无砟轨道的力学本征,用于CA砂浆脱空问题的仿真模拟是可行的;通过对数据集信号缩放、添加噪声的方式进行数据增强可提高深度学习模型的性能;从深度学习的角度来看,CA砂浆脱空发生在板中造成的危害较小,应重点关注板端CA砂浆脱空的养护与维修问题;1D-CNN相比其他3种模型运算时间短,在CA砂浆脱空位置识别数据集上优势更大,识别准确率可达95%以上。研究结果为进一步提高无砟轨道结构监测的自动化和智能化水平提供参考。  
      关键词:无砟轨道;有限元模型;CA砂浆;深度学习;脱空识别   
      15
      |
      6
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181990 false
      发布时间:2024-05-09
    • 本研究在桥梁断面颤振导数识别领域取得了重要进展。研究团队创新性地提出了让断面进行两次同频异相弯扭耦合简谐运动的方法,推导出了任意非零相位差下的颤振导数识别公式。通过数值验证和Fluent软件结合计算流体动力学技术,验证了该方法的准确性和实用性。研究还发现,不同噪声类型和水平对颤振导数识别结果的影响不同,为实际工程应用提供了重要参考。该方法的应用为大带东桥主梁颤振导数的准确识别奠定了基础,对于类似桥梁的颤振设计具有重要指导意义。
      唐煜,杨源远,华旭刚
      2024, 21(4): 1656-1666. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231061
      摘要:为拓展强迫振动法在桥梁断面颤振导数识别领域中的应用能力,采取让断面做2次同频异相的弯扭耦合简谐运动模式,理论推导出任意非零相位差条件下的桥梁断面颤振导数识别公式。以理想平板的Theodorsen解为气动力数据源,对该方法的识别能力进行数值验证,并在此基础上研究弯扭耦合运动相位差、高斯白噪声、整数倍频有色噪声对平板颤振导数识别结果的影响规律。基于Fluent软件,将该方法与计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术结合,识别得到丹麦大带东桥主梁断面的颤振导数。研究结果表明:当平板气动力不包含噪声时,在任意非零相位差取值条件下,按照该方法识别所得颤振导数结果与理论值完全吻合;当平板气动力含有高斯白噪声时,在考察的3个低水平噪声条件下(5%、10%、15%),颤振导数识别误差与高斯白噪声比例水平、折算风速均成正相关,但不同颤振导数对高斯白噪声敏感程度各异;当平板气动力包含整数倍频有色噪声时,3倍频、4倍频噪声对颤振导数的识别精度影响显著,其他低倍频噪声和超高倍频噪声的影响较小,在8个颤振导数的识别结果中,H2*H4*A2*A4*对倍频有色噪声更敏感。应用该方法结合CFD数值模拟识别得到的大带东桥主梁颤振导数与既有文献结果吻合良好,经计算得到的颤振临界风速也较为接近。研究结果可满足同类桥梁颤振设计的工程计算需求。  
      关键词:桥梁工程;颤振导数识别;强迫振动;弯扭耦合;计算流体动力学   
      41
      |
      4
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181932 false
      发布时间:2024-05-09
    • 针对城市轨道交通中异物侵限的安全隐患,研究人员提出了一种基于激光雷达的目标检测方法。该方法通过设计体素特征聚合模块和三重特征融合模块,有效提取和融合点云特征和三维结构信息,提高了目标的检测精度。实验结果显示,该方法在KITTI数据集上的平均检测精度达到88.21%,且具备较高的实时性。这一研究成果为城市轨道交通安全运营和人民生命财产安全提供了有力保障。
      蒋伟,梁奕,肖睿,徐秋然,王志伟,曲伟强
      2024, 21(4): 1667-1676. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231030
      摘要:随着城市轨道交通规模的日益扩大,异物侵限已成为城市轨道交通安全的重大隐患,基于人工智能方法开展城市轨道交通异物检测成为研究热点。相对于传统视觉相机,激光雷达具有光照不敏感、测距精度高、可远距离探测等优点,更适用于城市轨道交通场景下的安全监控和检测。面对海量的稀疏点云数据,现有基于激光雷达的目标检测方法会因三维结构信息损失产生漏检、误检问题。针对以上不足,提出一种基于结构密度感知的单阶段目标检测方法(Structure Density Aware Single-Stage Object Detector,SDA-SSD)。设计体素特征聚合模块提取三维结构信息,通过三重特征融合模块将点云特征和三维结构信息融合,改善因提取高层语义而导致空间特征质量下降的问题,提升目标的检测能力。设计体素密度值用于度量样本的稀疏程度,基于体素密度值校正分类置信度,改善目标定位和分类精度不一致的问题。实验结果表明:所提算法在KITTI数据集汽车类别的平均检测精度为88.21%,检测速度为21 FPS,相较于基准网络SECOND,平均检测精度提高了2.36个百分点,检测速度提高了13%,具有较高的识别率和实时性。在城市轨道交通实际场景对所提算法进行了验证,算法在复杂场景下具有良好的检测效果,能准确识别到列车前方目标障碍物,具备较高的有效性和可行性。研究成果为城市轨道交通安全营运和人民生命财产安全提供了保障。  
      关键词:智能交通;激光雷达;三维目标检测;深度学习;稀疏卷积   
      14
      |
      7
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181172 false
      发布时间:2024-05-09
    • 轨道车辆收缩管在冲击载荷及过盈配合下的吸能特性研究取得重要进展。研究团队通过试验与有限元模型相结合的方法,深入探讨了过盈配合对吸能能力的影响,并成功推导出相关理论模型。采用多目标优化算法优化了收缩管结构参数,有效提高了吸能能力,降低了碰撞初始峰值力。研究成果为轨道车辆安全性能的提升提供了有力支持,为吸能结构研究开辟了新方向。
      许平,杨雨晖,阳程星,邢杰,姚曙光,邹帆
      2024, 21(4): 1677-1689. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230638
      摘要:轨道车辆收缩管在轴向冲击载荷及过盈配合下的吸能特性是吸能结构研究中的重要课题,其吸能过程依靠收缩管与锥形衬套之间的摩擦做工及收缩管的塑性变形实现,过盈配合通过影响收缩管与衬套间的接触力提高收缩管的能量耗散。为提高收缩管的吸能特性,研究过盈配合对吸能能力的影响,采用试验与有限元模型相结合的方法,基于多目标优化算法获取包括过盈量在内的收缩管最优结构参数。进行空心轴与轴套过盈静压试验,验证接触力理论公式的正确性;利用台车冲击试验研究收缩管碰撞过程中的吸能特性,构建有限元模型进行验证;推导过盈配合条件下收缩管接触表面压力的理论模型;使用全因子和Hammersley设计方法对过盈配合工况下收缩管结构参数进行研究,包括厚度(T)、过盈量(Intf)、锥角长边(αx)和收缩比(Ratio)。基于此,利用移动最小二乘法(MLSM)构建峰值力(PCF)、比吸能(SEA)和平均力(MCF)的近似模型。主效应分析表明,收缩比对PCF、SEA和MCF的影响最为显著。以获取最小PCF、最大SEA以及MCF最接近设计要求650 kN为优化目标,进行全局响应面(GRSM)优化,获得最优结构配置,与初始设计相比,SEA提高28.54%,PCF降低12.37%。代理模型最优解得出的MCF与有限元模型误差为2.01%,证明构建的代理模型具有较高的精度,可用于优化计算。优化后的结构有效提高了收缩管的吸能能力,降低了碰撞的初始峰值力。  
      关键词:收缩管;过盈配合;耐撞性设计;结构参数分析;多目标优化   
      12
      |
      4
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181671 false
      发布时间:2024-05-09
    • 针对铁道车辆铆接缺陷检测问题,专家提出了一种基于改进DETR的机器人铆接缺陷检测方法。通过优化特征提取网络、引入注意力机制和改进回归损失函数等方式,显著提高了检测精度和速度。实验结果显示,改进模型在铆接缺陷检测中表现出色,平均检测精度mAP达到97.12%,检测速度FPS为25.4帧/s,优于其他主流检测模型。这一研究为铁道车辆铆接质量的实时在线检测提供了有效手段,对保障车辆安全稳定运行具有重要意义。
      李宗刚,宋秋凡,杜亚江,陈引娟
      2024, 21(4): 1690-1700. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230976
      摘要:铆接作为铁道车辆结构件的主要连接方式,合格的铆接质量是车辆安全稳定运行的重要保证。针对现有铆接缺陷检测方法存在检测精度低、检测点位少、检测智能化水平不高等问题,提出一种基于改进DETR的机器人铆接缺陷检测方法。首先,搭建铆接缺陷检测系统,依次采集工件尺寸大、铆钉尺寸小工况下的铆接缺陷图像。其次,为了增强DETR模型在小目标中的图像特征提取能力和检测性能,以EfficientNet作为DETR中的主干特征提取网络,并将3-D权重注意力机制SimAM引入EfficientNet网络,从而有效保留图像特征层的镦头形态信息和铆点区域的空间信息。然后,在颈部网络中引入加权双向特征金字塔模块,以EfficientNet网络的输出作为特征融合模块的输入对各尺度特征信息进行聚合,增大不同铆接缺陷的类间差异。最后,利用Smooth L1和DIoU的线性组合改进原模型预测网络的回归损失函数,提高模型的检测精度和收敛速度。结果表明,改进模型表现出较高的检测性能,对于铆接缺陷的平均检测精度mAP为97.12%,检测速度FPS为25.4帧/s,与Faster RCNN、YOLOX等其他主流检测模型相比,在检测精度和检测速度方面均具有较大优势。研究结果能够满足实际工况中大型铆接件的小尺寸铆钉铆接缺陷实时在线检测的需求,为视觉检测技术在铆接工艺中的应用提供一定的参考价值。  
      关键词:铆接缺陷检测;DETR;EfficientNet;3-D注意力机制;多尺度加权特征融合   
      26
      |
      9
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><XML><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 56181385 false
      发布时间:2024-05-09
    0