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期刊简介

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主编：余志武

执行主编：蒋学东

ISSN：1672-7029

CN：43-1423/U

主管单位：教育部

主办单位：中南大学

出版周期：月刊

编辑部电话：0731-82656536

编辑部邮箱：jrse@csu.edu.cn

编辑部地址：湖南省长沙市韶山南路22号中南大学天心校区

出版单位：中南大学出版社

出版单位官网：csup.csu.edu.cn

出版单位联系方式：0731-88879816

出版单位办公地址：湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号中南大学

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Volume 23 期 8，2026 2026年第23卷第8期

  • 高速铁路技术

    赫浩天, 姚拴宝, 陈大伟, 曹军, 卫梦杰, 刘峰

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251552
    摘要：高速列车作为新型轨道交通方式，为国民经济注入了强劲动力。然而，因我国多山的地貌特征，铁路延伸伴随隧道数量显著增加。其中，列车突入隧道时，“活塞效应”产生初始压缩波，其传播至隧道出口时会向外辐射出微气压波。随着列车速度提升，微气压波幅值逐渐增大。为尽可能地减小其对环境造成的危害，设置洞口缓冲结构是缓解该问题的有效工程手段。本文系统梳理了近年来相关的研究工作，阐述了列车入隧初始压缩波的产生、演化、辐射机理，以及压缩波陡化和衰减的判别标准。总结了洞口缓冲结构在不同构型下的作用规律，发现开孔型、斜切型、断面扩大型、喇叭型及组合型5种缓冲结构均能通过降低出口压缩波压力梯度进而有效抑制微气压波，但其对压缩波幅值的缓解效果有限，并基于现有研究成果归纳了洞口缓冲结构相应的结构特征参数。此外，结合国内外学者针对车隧气动载荷的新型缓解思路，初步发现隧道洞口与内部的协同缓解方案有望进一步提升洞口缓冲结构的作用潜力，尤其适用于高速磁浮列车通过长大隧道时微气压波幅值的缓解。本文工作为高速列车隧道洞口缓冲结构的设计研究提供了重要参考，旨在进一步推动符合未来趋势的高速铁路隧道微气压波抑制技术发展，以保障高速列车的乘坐舒适性、行车稳定性、环境友好性。  
    关键词：高速铁路;高速列车;铁路隧道;缓冲结构;微气压波   
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    更新时间：2026-09-04

    张小安, 杨曼曼, 徐磊, 刘虎兵, 何中伟, 翁蕴晗

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251687
    摘要：随着高速铁路列车运营速度的不断提升以及运营频次的不断增加，沿线声环境质量控制面临着极大的挑战，其中在线路两侧安装声屏障是车致振动噪声控制最为行之有效的方式。由于声学超材料声子晶体在隔声领域具有显著的优势，基于声子晶体设计的新型声屏障可有效提升声屏障的声学性能，能够满足新时代高速铁路沿线声环境质量控制需求。然而当列车通过时，振动能量的传递同样会导致声屏障发生振动，进而影响其服役性能以及降噪效能。因此，针对高速铁路声屏障有必要系统研究其自身的车致振动问题。为此，首先建立了高速铁路桥上既有直立式声屏障车致振动预测模型，并通过现场动力学测试数据验证了上述理论模型的准确性；在此基础上重新构建桥上新型声子晶体声屏障车致振动预测模型，系统研究了新型声子晶体声屏障的车致振动特性。研究结果表明，新型声子晶体声屏障的水平横向振动始终强于其垂向振动；较之于既有直立式声屏障的车致振动，新型声子晶体声屏障在外壳位置的时域垂向振动峰值降低了36.77%，并且其垂向主振频段从0～120 Hz减小为0～90 Hz；新型声子晶体声屏障晶胞的高度对其振动有显著影响，建议采用高度较低的晶胞设计多组单元板形式的新型声子晶体声屏障，其在降低车致振动特性方面具有显著的优势。  
    关键词：高速铁路;高架线路;声屏障;声子晶体;车致振动   
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    更新时间：2026-09-04

    胡启洲, 张鑫, 雷爱国, 吴翊凯

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251613
    摘要：为探究不同运行高度对应风环境下高速列车的运行风险，选取高速列车为研究对象并模拟高速列车不同运行高度下的风速变化。首先，从受电弓、列车和高速铁路基础设施角度依次系统地分析风对高速列车运行的影响机理。其次，确定考虑平均风和脉动风的自然风模型，在此基础上分析平均风速和摩擦速度与运行高度的关系，同时确定脉动风的模拟方法与对应流程，并结合大风环境下的列车限速标准设计了高速列车风速监测预警系统。最后，结合确定的基本参数开展风速模拟实验及相应的分析，一方面以5 m高度为例依次探究风速和功率谱的变化并分析系统的预警作用；另一方面在5 m的基础上以10 m为间隔确定5种运行高度，依次探究5种高度下的风速和功率谱的变化，同时进一步探究5种运行高度的风速平均值、风速最大值与风速最小值的变化。结果表明：同一高速列车运行高度下的风速整体上呈连续的波动变化，其中，5 m高度的风速主要集中于17 m/s至34 m/s；不同高速列车运行高度下的风速随着运行高度的增长整体上逐步增大。研究结果在改善不同运行高度下风对高速列车运行风险的影响方面具有一定的理论参考价值，同时为铁路运营部门进一步开发高速列车安全预警系统提供了一定的思路。  
    关键词：高速列车;运行高度;安全;风速;预警模型   
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    更新时间：2026-09-04

    李志平, 郑珺, 李明明, 田梦瑶, 何仕诚

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251662
    摘要：超导电动悬浮(electrodynamic suspension, EDS)列车凭借车载超导磁体产生的稳态强磁场能实现大间隙稳定运行，但强磁场对乘车人员构成安全威胁，促使磁屏蔽结构的应用成为必要。现有研究对磁屏蔽结构的设计多聚焦于车厢内磁场安全限值与轻量化要求，尚未探究其对车辆动力学性能的影响。为系统地揭示超导电动悬浮系统中电磁兼容与动力学的内在关联，本文构建了包含磁屏蔽结构的磁-电-力多物理场耦合的列车-轨道动力学模型，定量分析磁屏蔽结构质量对车辆动力学行为的作用机制。在磁屏蔽结构研究方面，本文提出一种轻量优化的双层磁屏蔽方案。经优化设计，单悬架对应磁屏蔽结构质量降至753.6 kg，为日本同类报道质量的81.53%，有效实现了轻量化目标。同时，基于Matlab/Simulink-Simpack联合仿真平台，分别建立基于牛顿定律的数学模型与三维动态仿真模型，从时域、频域双维度对比分析添加磁屏蔽结构前后车辆动力学性能的变化规律。研究结果显示，磁屏蔽结构的引入显著劣化车辆动力学特性。超导磁体悬浮高度升高，俯仰角增大；car2车厢垂向加速度峰值提升40.2%，均方根值增加17.1%，垂向平稳性指标恶化3.7%。在振动频率特性上，1 Hz附近低频振动与100 Hz以上高频振动均出现不同程度恶化。此外，车辆垂向振动响应随运行速度增加呈现显著变化，由低速时的振动衰减状态逐渐转变为高速下的振动增强趋势。本研究为超导电动悬浮列车的电磁兼容设计与动力学协同优化提供了重要理论依据。  
    关键词：超导电动磁浮;电磁兼容;轻量化设计;振动特性;机电耦合   
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    更新时间：2026-09-04

    左承成, 匡洋

    DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20251609
    摘要：为了解决高速铁路无线监测传感器中电缆供电维护困难、电池寿命有限等问题，提出一种基于电磁感应的磁场能量俘获装置，用于收集钢轨牵引回流产生的交变磁场能，实现传感器自供电。为兼顾运营安全与轨底安装空间约束，该装置创新性地安装在轨道板侧而非钢轨底部，有效降低了对高速列车运行安全的潜在影响。其核心结构为硅钢片叠层工字型磁芯，硅钢叠片化可有效降低涡流损耗进而提高输出功率，线圈绕制于磁芯中间的连接杆上以增强磁通汇聚能力。电路上，引入串联调谐电容实现俘能器的近纯电阻工作，以优化负载电阻匹配，实现装置的输出功率最大化。为验证装置性能，基于COMSOL建立了包含空气域、钢轨和俘能器的有限元模型，计算磁通分布、等效电阻与电感，并将俘能器等效为电压源引入电路模型以预测装置的输出功率。最后，研制原型机并搭建试验平台，在不同调谐电容、钢轨电流与负载电阻的工况下进行了输出功率测试。结果表明，在最优负载电阻与调谐电容条件下，当钢轨电流为300 A时，仿真和试验得到的最大平均输出功率分别为96.1 mW和95.2 mW，二者高度一致，验证了模型的准确性与设计的合理性。研究结果表明，该装置具备稳定可靠的功率输出能力，为高速铁路监测系统实现自供能提供了一种可行方案。  
    关键词：磁场;能量俘获装置;高速铁路;轨道;自供能   
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    更新时间：2026-09-04
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    卢倩, 蒲一雄, 姚苏恒, 蔡清清, 王子龙

    2026: 1-13. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20260972
    摘要：为解决列车转向架传动系统多部件耦合故障诊断中，系统检测、部件定位和故障分类等多层级诊断结果之间一致性不足，影响故障识别与维修决策的问题，构建一种基于结构化标签一致性的故障诊断框架（taxonomy-consistent fault detection and classification，TC-FDC）。该框架利用结构化标签中各部件状态字段与不同诊断层级之间的确定性映射关系，使系统检测、部件定位和故障分类均由同一标签概率分布统一解析。首先，以公开BJTU-RAO列车转向架数据集为对象，从24通道振动、电流、转速和声强信号中逐通道提取均值、标准差、均方根、峰峰值和绝对均值5类时域统计量，并结合快速傅里叶变换（fast Fourier transform，FFT）提取6个近似等宽频带的归一化能量，构成264维时频联合特征。其次，将电机、齿轮箱、左轴箱和右轴箱的状态组合编码为完整51类结构化标签，并采用直接Softmax分类器学习标签概率分布。最后，在输出阶段，利用硬一致性解码（hard taxonomy-consistent decoding，Hard-TC）将同一结构化预测标签解析为系统级故障检测、部件级异常定位和细粒度故障分类结果，并通过软一致性概率投影（soft taxonomy-consistent probability projection，Soft-TC）由完整标签概率分布获得系统和部件状态置信度，使各层级诊断结果均由同一结构化标签体系解析得到。在样本组级跨转速留出协议下，TC-FDC在完整51类任务中的系统检测平衡准确率、部件定位一致率、细粒度分类准确率和宏平均F1值分别达到0.958、0.882、0.793和0.785。加入FFT频带能量后，细粒度分类准确率由0.590提高至0.793，宏平均F1值由0.578提高至0.785。扰动分析表明，振动组缺失对性能影响最明显；当信噪比降至30 dB及以下时，细粒度分类准确率和宏平均F1值下降明显。研究结果表明，在预定义的51类闭集范围内，结构化标签一致性解析有助于提高检测、定位和分类结果之间的语义一致性，可为列车转向架部件状态映射、故障识别和维修决策提供统一的结构化诊断依据，也为标签能够显式分解为部件状态字段的多部件故障诊断问题提供可解释的实现思路。  
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    2026-09-21

    高锋阳, 陈湛江, 张政昊, 徐淑芬, 岳文瀚

    2026: 1-16. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20261073
    摘要：为拓宽永磁同步电机的运行速度范围并降低其振动噪声，提出一种非对称分块混合磁路双可变磁通记忆电机拓扑。该拓扑在转子内部引入椭圆形磁障与C形磁障结构，采用钕铁硼与铝镍钴混合永磁体构建可调磁路，并结合Halbach充磁方式增强气隙磁场聚磁能力，实现主磁通与漏磁通的协同调节，提升电机磁场调控及振动噪声抑制能力。首先，建立全速域电流矢量控制模型与等效磁路解析模型，分析运行速域与调磁比之间的关系并分析其调磁特性。其次，结合有限元仿真与响应面法建立多目标优化代理模型，引入多目标极光优化算法，对电机电磁性能、机械振动特性及声学响应开展多物理场协同优化。最后，对优化前后电机的电磁性能、振动特性及噪声水平进行全面对比分析，并通过定子模态试验验证结构有限元模型的准确性与可靠性。结果表明，与普通双U型分块结构电机相比，所提拓扑的调速范围提高85.5%，输出转矩提高16.8%，转矩脉动降低13.2%，同时有效削弱主要径向电磁力谐波分量，改善电磁激振源特性；在避免结构共振的基础上，机壳振动加速度峰值最大降低86.0%，噪声声压级降低17.6%，显著提升了电机高速运行过程中的振动噪声控制能力。研究结果为记忆电机的拓扑优化、磁路设计以及电机系统的安全、稳定和低噪声运行提供理论依据与工程参考。  
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    2026-09-21

    邹云峰, 郭吉平, 潘忠岳, 张祖军

    2026: 1-18. DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20260732
    摘要：为揭示水流冲刷作用对钢筋混凝土拱桥全寿命周期抗震可靠度的时变影响规律，基于全寿命性能评估理论，提出一种融合冲刷效应的抗震可靠度时变分析方法。首先，采用基于蒙特卡洛模拟的概率分析方法量化墩台冲刷深度的时变不确定性，建立考虑环境侵蚀与地震作用协同效应的全寿命抗震可靠度评估模型；其次，通过构建地震危险性–易损性耦合评估框架，引入极值Ⅲ型分布描述地震烈度的概率特征，并基于非线性时程分析建立概率地震需求模型，进而推导不同服役年限下结构系统的地震易损性函数；最后，以一座典型库区跨河钢筋混凝土拱桥为工程案例，系统分析冲刷作用下结构系统抗震可靠度的演化机制，揭示服役年限、冲刷深度与地震动强度对结构失效概率的综合影响。结果表明：桥梁地震易损性超越概率随服役年限增加呈先快后慢的增长趋势；冲刷作用未改变易损性曲线形态，但显著提高相同地震动强度下的超越概率；低烈度地震下，服役年限对地震风险影响不显著，而当烈度升至某一临界值后，超越概率随服役时间增加而上升，增幅逐渐减缓；结构抗震可靠度随服役年限增加持续下降，且考虑冲刷与不考虑冲刷的可靠度差值不断扩大，体现冲刷对结构抗震性能的累积损伤效应；随破坏等级提高，该差值逐渐减小，服役100年时，轻微破坏至完全破坏状态下可靠度差值依次为0.75、0.69、0.61、0.57。研究成果可为多灾害耦合作用下钢筋混凝土拱桥全寿命抗震设计与维护策略优化提供一定理论依据，建议在桥梁抗震设计中充分考虑冲刷作用的时变特性，采用基于全寿命周期的性能评估方法替代传统单一时间断面设计。  
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    2026-09-21

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