为研究高速列车经过钢管混凝土系杆拱桥时对吊杆造成的疲劳损伤，依托广西钦州钦江大桥为背景开展现场动载试验，对桥梁模态、位移、加速度和动应力进行测试；利用有限元软件ANSYS建立桥梁模型，通过对比实测频率、振型来验证桥梁有限元模型的正确性；将桥梁模型与多体动力学软件SIMPACK建立的CRH2列车模型结合，实现车-桥耦合并进行联合仿真，通过将相同工况下的模拟计算结果与实测结果对比，验证车-桥耦合振动系统的可靠性，并在此基础上依据Palmgren-Miner线性疲劳损伤准则，研究不同行车速度和轨道平顺度对吊杆的疲劳损伤. 结果表明：联合仿真计算效率高，其计算结果可靠；系杆拱桥短吊杆相较于长吊杆，对不同车速、轨道平顺度造成的耦合振动更为敏感，列车以190 km/h过桥时对1# 吊杆的疲劳损伤为7# 吊杆的3.5倍；吊杆疲劳损伤度随着车速的增加呈波浪式递增趋势，且存在接近桥梁固有频率下的临界速度；桥梁轨道平顺度的优化与恶化成倍影响着吊杆的疲劳损伤.

混合配筋预应力混凝土（PRC）管桩受预应力控制水平、混合配筋等因素影响，实际抗弯承载力与理论设计值存在偏差，致使其服役过程中存在桩身破坏或性能退化等潜在风险. 为研究PRC管桩实际抗弯承载性能表现，开展不同预应力水平、混合配筋情况下PRC管桩抗弯载荷试验研究. 荷载试验采用单调连续加载方式，记录不同PRC管桩桩身弯矩-挠度曲线，确定其抗弯载荷变化规律，最终对试验所得数据与现行标准中相关弯矩承载力理论计算值进行对比验证. 研究结果表明：混合配筋方式提高了桩身承载力及延性，初始预应力张拉控制比例越高，试件的弹性变形段越长、开裂弯矩越大、裂缝出现延后，初始预应力为0.5倍张拉力时试件的延性最好，弯曲变形延性大于10，最大挠度超过54 mm，裂缝宽度为1.05～1.50 mm；PC钢棒和螺纹钢同时张拉的构件变形相对趋缓，延性和韧性更好；非预应力钢棒参与预应力贡献时，极限弯矩提高约2.5%，弹性阶段结束时的开裂挠度更大；不同预应力PRC桩开裂弯矩实测值为设计理论值的1.25～1.50倍，极限弯矩实测值为理论值的0.96～1.07倍.

油气悬架具有缓冲减振、车身姿态调整等功能，其结构复杂、压力冲击大、耐磨性与密封性要求高，优良的悬架油缸结构、油气悬架系统及控制方法是决定车辆行驶性能的重要条件. 首先，从悬架结构、工作特性与控制方式等方面系统阐述了油气悬架的构成型式，归纳总结油气悬架的分类与原理；然后，基于悬架可控制性角度，从油气悬架的结构设计与优化、数学建模、控制算法与策略等方面论述油气悬架技术，分析现有结构的特点与不足得出：被动悬架结构简单、技术成熟，但缺乏自适应性；半主动悬架能耗小、成本较低、响应快、可靠性高，但自适应性有限；主动悬架性能优良，但能耗大、成本高、系统结构与控制策略复杂. 最后，总结与展望3种悬架的发展现状和研究方向，为车辆油气悬架设计与控制方法的深入研究和发展提供参考.

对于压缩感知算法，其测量矩阵与稀疏基之间的相关性往往决定了信号恢复精度. 为提升大规模通信场景下压缩感知算法重构信号的性能，基于矩阵分解与等角紧框架理论对测量矩阵进行改进. 首先，基于测量矩阵和稀疏基构造字典矩阵，并进一步构造Gram矩阵，利用特征值分解降低Gram矩阵的平均相关性；然后，基于等角紧框架理论与梯度缩减理论，通过使Gram矩阵逼近等角紧框架矩阵来减小Gram矩阵非主对角线元素的最大值，从而降低测量矩阵与稀疏基之间的最大相关性；最后，以正交匹配追踪（orthogonal matching pursuit， OMP）为重构算法进行仿真验证. 仿真结果表明：相比于优化前，矩阵相关系数降低40%～50%；在信道估计与活跃用户检测中，本文在较高稀疏度下的算法错误估计数比其他优化算法降低50%以上，信道估计的均方误差相比其他矩阵提升3 dB，误码率性能提升2 dB.

为优化有砟道床的劣化评估与养护维修，针对道砟颗粒破碎过程及破碎机理的研究具有重要价值. 通过对单个道砟颗粒进行单轴压碎实验，确定破坏所需的等效应力，依据道砟颗粒的破碎过程和加载力对其受载变形行为进行分析；通过激光光栅扫描道砟颗粒的几何外形，使用最小外接矩形法对其进行规定，同时，采用刚性块进行道砟颗粒填充，并与传统球颗粒填充方式作对比，分析了使用刚性块所构造道砟颗粒的破碎过程以及道砟颗粒内部微裂纹萌生情况；此外，研究不同几何外形道砟颗粒的离散元接触参数，采用遗传算法优化的神经网络模型（GA-BP）预测不同等效粒径道砟颗粒对应的黏结强度. 研究结果表明：在离散元中，道砟颗粒的黏结强度随着等效粒径的增加而增加， 当等效粒径为[25，39)、[39，48)、 [48，56)、[56，64)、[64，80) mm时，对应的平均黏结强度分别为151.85、159.45、166.71、175.29、185.29 MPa.

为研究剪跨比和混凝土强度对高强方钢管混凝土试件抗剪性能的影响，共设计16个高强方钢管混凝土试件. 通过试验获得试件的破坏模式和剪力-位移曲线，对比剪跨比、核心混凝土强度等参数对破坏模式、剪力-位移曲线、剪力-剪应变曲线、抗剪强度和刚度的影响. 研究结果表明：与普通钢管混凝土试件一致，剪跨比是控制高强方钢管混凝土试件破坏模式的主要参数，当剪跨比为0.2或0.5时，发生剪切破坏；当剪跨比为0.8或1.0时，发生弯剪破坏；采用超高性能混凝土填充高强方钢管（剪跨比为1.0），试件的变形能力降低61.4%，抗剪强度和刚度分别提高了38.9%和85.7%，且有效延缓钢管局部屈曲和降低试件的破坏程度；核心混凝土主斜裂缝产生的倾角随剪跨比增大而减小，但不受混凝土强度影响. 本文抗剪强度试验值/抗剪强度计算值 (V_exp/V_u) 的均值为0.97，方差为0.03，精度高，离散性小，认为该公式可较准确地预测高强钢管混凝土的抗剪强度.

为研究共轨喷油器各喷孔喷油规律，根据动量法研发了多孔喷油器喷油规律测量装置；在不同的负荷工况下，使用研发的装置测量喷油器各喷孔的喷油量差异性，并与商业单次喷射仪EMI 2的测量结果进行对比；在不同的喷油压力下，针对单一喷孔进行喷孔喷油稳定性研究. 研究结果表明：在低喷油压力下，喷油量波动率随着喷油脉宽的增加而降低，整体上喷油量波动率为10%～20%，此时针阀无法完全打开，针阀-针阀座之间燃油的不稳定流动会造成较大的喷油量波动；在高喷油压力下，针阀更容易达到最大升程，喷孔参数间的不一致性是导致喷孔喷油量波动的关键因素，在0.5～2.0 ms的喷油脉宽范围内，喷油量波动率处于5%之内，远小于相同条件低喷油压力下的喷孔喷油量波动率，针阀无法达到最大升程是导致共轨喷油器喷油不稳定性的主要原因.

岩石强度是衡量岩石稳定性和安全性的关键参数，而高效准确地预测岩石强度可以有效指导隧道的开挖和支护工作. 本文收集分析源于不同设备的数字钻进参数和岩石力学性质相关数据，基于钻进过程中的能量传递分析建立数字钻进参数与单轴抗压强度的定量关系；采用机器学习方法建立基于钻进参数的岩石强度预测模型，选择BP神经网络、随机森林、卷积神经网络和长短期记忆网络4种算法比较不同算法的预测效果，最终确定最优模型. 结果显示：相对于理论公式和其他3种机器学习算法，BP神经网络算法在岩石强度预测中表现优秀，其预测结果的均方根误差为5.794，平均绝对误差为4.129，相关系数为0.9749.

为有效评估在使用过程中LS-FA-211001吸力锚的可靠性水平，考虑外部载荷的累积效应，建立循环载荷作用下的时变可靠性模型；结合LS-FA-211001吸力锚的不确定性量化数据，对其展开时变可靠性分析；利用蒙特卡罗模拟（MCS）方法对吸力锚可靠度进行验证. 结果表明：在可靠度要求95%以上的条件下，LS-FA-211001吸力锚的寿命即使在恶劣勘探点也能达到100次；同时，在循环载荷不同作用次数下，本文建立的吸力锚时变可靠性模型与MCS方法评估出的可靠度结果相比，误差不超过2.15%，验证了本文方法的有效性.

为研究典型应力-剪胀关系对常见岩土材料力学响应的预测效果，构建适合岩石材料的应力-剪胀关系，提升本构模型的准确性，本文结合试验数据对典型应力-剪胀关系展开对比分析，并构建适用于岩石的应力剪胀关系模型. 首先，基于热动力学框架和能量守恒方程，梳理出3种典型的应力-剪胀关系模型，并将多种岩土材料的应力-剪胀数据与典型应力-剪胀关系进行对比；随后，以Rowe剪胀关系模型为基本框架，考虑多种因素影响，提出适用于岩石的改进Rowe应力-剪胀关系模型，分析了其对试验数据的拟合效果，并对比所提模型和变剪胀角模型对加载过程剪胀角演化的模拟效果；最后，将修正Rowe剪胀关系与修正剑桥模型耦合，与经典的修正剑桥模型的模拟结果和试验数据进行对比校验. 研究结果表明：由于黏聚力的影响，基于纯摩擦假设推导的经典应力-剪胀关系无法准确描述含黏聚力岩土材料的应力-剪胀响应；修正Rowe剪胀关系模型可以有效反映岩石的应力-剪胀响应，并能模拟数据中的“回旋勾”现象；本文提出的应力-剪胀关系模型不仅形式简洁，且参数数量较变剪胀角模型少；应用所提修正Rowe剪胀关系模型可以提升本构模型在变形预测方面的准确性.

超导电动悬浮列车设计速度达到600 km/h，车体附近流动加剧，受到的气动荷载也急剧增加. 为研究超导电动悬浮列车气动荷载作用下车辆的悬浮状态，基于有限元方法，采用SST k-ω湍流模型计算并分析某型磁浮列车明线工况下气动特性；并基于气动特性提出一种分部件提取气动荷载及加载方式，可以更为真实地反映气动荷载作用下的动力学响应. 磁浮列车气动特性结果表明：U型轨道较大程度限制车体附近流动，尾涡在U型轨内部需要较长距离耗散；磁浮列车悬浮架与轨道间横向间隙变化使得悬浮架底部出现负压，以600 km/h速度为例，整体提取头车及中间车为升力，尾车则为下压力；分部件提取三车体均为升力，且升力幅值头车>尾车>中间车，悬浮架受到下压力且一位及四位悬浮架压力幅值大于二位及三位悬浮架；2种提取方式的气动荷载合力相同，但分部件提取时，仅车体气动升力幅值达到整体提取方式的约5倍. 气动荷载作用下车辆动力学结果表明：气动荷载对悬浮架位移影响较为有限，最大高度变化量不超过7 mm，且不同加载方式下几乎无差异；2种加载方式对动力学影响的区别主要反映于空簧受力变化量，分部件加载方式下空簧力最大为整体加载方式空簧力的2.86倍.

为评估磁悬浮流体机械设计的合理性和运行的可靠性，应用API617标准对其振动和稳定性进行分析. 首先，对API617标准中关于磁悬浮流体机械的相关规范和要求进行介绍；然后，以一台磁悬浮风机为研究对象，基于API617标准开展转子动力学分析、闭环传递函数测试、振动分析、稳定性评估等工作. 结果表明：各项指标均满足API617标准要求，转子运行转速与临界转速之间的分离裕度为69.7%和53.8%，设计合理；磁悬浮转子系统建模准确，可用于预测转子的动力学行为；径向磁悬浮轴承系统灵敏度传递函数峰值均处于等级A范围内，轴向磁悬浮轴承处于等级B范围内，满足长期稳定运行要求；运行转速范围内转子振动小于10 μm，远小于振动极限要求.

全球气候变化日益剧烈，极端强降水、高温、低温以及干旱等极端气候事件对现有交通基础设施的运行性能造成影响，甚至导致严重损坏. 与此同时，随着交通强国战略的深入实施，大量新的交通基础设施在恶劣环境中被建设，新建设施的功能性、耐久性和维护管理面临前所未有的挑战. 极端气候荷载变化迅速且难以预测，常常伴随多种灾害的耦合效应，使得交通基础设施在其作用下的破坏机理极为复杂. 为确保极端气候条件下交通基础设施的安全和效能，在国内外极端气候及多灾害耦合研究的基础上，系统梳理了极端气候的时空演变、多灾害耦合作用的研究历程以及多重灾害对工程结构的影响机理. 在此基础上，明确了极端气候影响的特性，并提出交通基础设施在设计、施工和维护阶段的防灾减灾设计原则. 同时，综合总结了在极端气候条件下交通基础设施的多灾害风险评估方法，并对未来的研究方向进行展望，指出利用人工智能和机器学习技术进行极端气候灾害的快速预测和评估，以及在全寿命周期内分析交通基础设施系统性能的变化将成为重要的发展趋势. 为桥梁、道路和隧道等交通基础设施在极端气候条件下的抗灾设计、性能评估和韧性提升提供了宝贵的参考.

针对横向力不足、模型不确定和时变扰动环境下永磁电动悬浮汽车横向运动控制问题，提出一种改进非线性模型预测横向跟踪控制方法(NMPC-ESO-EKF)以实现车辆横向精准控制. 首先，提出通过偏转磁轮来补偿系统横向力的横向运行模式，以此建立横向非线性动力学模型；然后，建立含有约束条件的NMPC控制器，并构造扩张状态观测器(ESO)来观测系统内外扰动以补偿控制输入，同时引入扩展卡尔曼滤波器(EKF)消除传感器测量噪声对ESO观扰的影响；最后，搭建联合仿真平台和实验平台进行仿真与实验验证. 研究结果表明：永磁电动悬浮汽车在横向运行模式下，能有效实现左右横移运动；相较于PID-EKF控制，在定常数参考信号下，NMPC-ESO-EKF超调量降低98.90%，系统调节时间缩短47.78%；在方波参考信号下，系统平均超调量和平均跟踪误差分别降低了93.77%和36.13%；施加扰动后，系统横向位移波动幅值减小34.51%，恢复时间缩短42.08%，横向控制精度与抗扰能力大幅提升，为永磁电动悬浮汽车横向控制研究提供一定参考.

为研究钢结构桥梁涂装层的力学本构模型，以长效型涂装体系为试验对象对其分别进行单轴拉伸试验，得出面漆、中间漆、底漆和复合涂层的应力-应变曲线；通过无量纲化处理获得长效型涂装体系上升段本构方程的统一表达形式，并针对每种漆膜适用条件给出相应的本构方程. 研究结果表明：1） H06-X环氧富锌底漆（含锌量80%）和长效型复合涂层的应力-应变曲线分为弹塑型阶段、应变强化阶段和破坏阶段；H06-C2环氧厚浆云母氧化铁中间漆的应力-应变曲线分为应变强化阶段和破坏阶段；E01-JY氟碳面漆的应力-应变曲线分为近似线弹性阶段和破坏阶段. 2） 依据应力-应变曲线得出了底漆、中间漆、面漆和复合涂层的弹性模量、泊松比、剪切模量、单轴拉伸强度、拉伸断裂应变等力学性能特征参数；底漆的单轴拉伸强度最强，中间漆次之，面漆最差；面漆的变形性能最佳，中间漆次之，底漆最差.

川西北地区千枚岩土石混合体分布广泛，在降雨条件下开挖边坡极易大面积失稳，对该地区交通工程施工和运营安全构成了重要威胁. 土石混合体渗透特性显著影响开挖边坡稳定性，而扁平状千枚岩块的空间定向性是影响千枚岩土石混合体渗透性的关键因素. 本文基于千枚岩岩块的空间定向特征，采用自行研发的大型渗透仪开展不同含石量、岩块粒径等条件下的千枚岩土石混合体渗透特性试验，研究含石量、岩块粒径对此类混合体渗透性的影响. 结果表明：当含石量从0%增至35%时，土石混合体渗透系数降低49.28%，临界和破坏水力梯度分别升高159.38%和54.17%，难以发生管涌破坏现象；当岩块粒径从20～40 mm增至60～80 mm时，其渗透系数增大34.62%，临界和破坏水力梯度分别降低23.15%和10.3%，更易发生管涌破坏等现象；可为川西北地区千枚岩土石混合体的水力特性评价及开挖边坡稳定性分析提供参考.

为研究高温对砂岩物理力学性能劣化的影响，本文开展不同温度热处理砂岩的单轴压缩试验. 首先，分析力学强度和破断模式，获得砂岩宏观力学参数的劣化特征；其次，研究不同温度对砂岩能量演化机制及弹性能耗比的影响；最后，基于温度和荷载损伤因子，采用分段函数方法构建考虑裂纹闭合阶段的热-力耦合损伤本构模型. 研究结果表明：随着温度的增加，砂岩峰值强度和弹性模量先增加后减小，在200 ℃时达到最大值；破断模式由倾斜剪切破坏向“Y”型共轭拉-剪混合破坏转变，脆-延性转变的临界温度阈值为400 ℃；根据耗散能演化特征将整个变形破裂过程划分为裂纹闭合阶段、弹性阶段、宏观裂纹扩展阶段和峰后阶段；弹性能耗比（K）的拐点可作为砂岩由弹性向塑性转变的突变点；模型尺寸参数（m）随温度升高先上升后下降，形状参数（n）逐渐降低，该参数也能反映砂岩的强度和塑性特征，理论模型与室内试验结果吻合度较高，说明本模型能够反演热-力耦合下砂岩损伤演化全过程.

为减小可动心轨辙叉心轨/翼轨密贴区域不足位移、降低心轨牵引点转换力、提高辙叉直向平顺性，提出可动心轨辙叉的设计参数和关键部件优化设计方法. 以18号可动心辙叉最小轮缘槽宽度为优化目标，基于既有结构尺寸和有限元方法建立心轨转换计算模型，并采用逐次逼近法优化心轨转换位移曲线的设计方法；在满足辙叉直、侧向不同形位公差条件下，提出第2牵引点动程为50.7 mm的优化设计方案和直向开通状态下辙叉关键部件的结构设计方法. 研究表明：心轨计算转换位移与设计转换位移最大偏差为6.64 mm，位于弹性可弯中心；最小轮缘宽度计算值（90.7 mm）与实测平均值（90.9 mm）差异较小，满足车辆安全通过要求；第2牵引点动程较既有辙叉减小8.3 mm，减小了第2牵引点转换力.

为研究Taylor-Couette环隙流场波状涡涡间的波动变化情况，采用大涡模拟（LES）方法对Taylor-Couette波状涡流场进行瞬态数值模拟，并从二维和三维的角度对环隙间波状涡流场进行分析. 结果表明：波状涡流场中二维环隙子午面速度矢量场存在周期性波动变化特征，在周期始末时刻速度矢量场基本保持一致；涡交界位置处的轴向速度方向在不断发生周期性变化，径向和切向速度方向保持不变；涡对间各向速度值均大于涡对内的涡间，主流液体传递主要发生在外向流的涡对间；另一方面，三维波状涡流场涡旋周期波动现象明显，也具有周期特征，各工况（10、20、30、40 r/min）的周期分别为12.94、6.80、1.93、1.49 s；随着旋转雷诺数增大，涡旋波动幅度大幅减小，波动周期也缩短；环隙间主流液体在涡间的周期性流动带动流体微团在环隙间绕内筒做螺旋偶合涡旋转运动.

在带时间窗的电动货车路径规划问题（EVRPTW）中，电动货车（EV）在前往充电站充电时可能需要排队. 为研究不同充电站配置方案对车辆路径和系统性能的影响，首先构建排队模型，刻画充电站中的排队现象；在EVRPTW基础上，综合考虑电量和流量约束，建立路径优化模型，并将充电站排队模型嵌入其中；优化目标包括最小化车辆耗电成本、司机工资、时间窗惩罚成本、充电桩总成本；为求解该模型，提出一种结合节约里程（C-W）和改进大邻域搜索（LNS）的混合启发式算法，其中，充电站的系统性能指标采用递归算法获得. 18组实验结果表明：同步增加充电桩数量可将车辆单次充电的平均排队时间控制在1～5 min，并有效减少2.6%～21.0%的总成本；增加充电站数量可缩短排队时间，但会增加整体路径总成本；当客户时间窗较短或服务时间较长时，充电桩数量变化对时间窗满足的影响更为显著.

针对当前刚性接触网-受电弓系统有限元模型仿真速度慢、计算时间成本高的问题，对采用三维接触算法的弓网仿真方法与流程进行改进. 首先，采用中心差分思想，将求解弓网接触副相对运动速度时需迭代计算的方程转换为可直接计算的显式方程；然后，将刚性接触网在静平衡处进行线性化处理，以避免刚度矩阵组装耗时，并加快刚性网内力计算；其次，对弓网接触状态进行惰性判断以减少计算量；最后，对本文所提快速仿真方法在不同情况下的计算效率与精度进行分析. 研究结果表明：在30跨8 m跨距的刚性接触网-受电弓仿真算例中，快速仿真方法相比标准仿真方法节省97.67%的仿真时间，且接触力结果最大偏差仅为0.48%；随着模型规模的增大，其节省的时间迅速增加，计算效率优势愈发显著，同时接触力结果偏差均小于1.0%；随着运行速度的提高，所节省的时间占比基本不变，接触力结果偏差略有增大趋势，在230 km/h以下的速度工况中，接触力标准差偏差均小于1.0%.

某石油化工泵分别采用Cr合金密封环和YG-6硬质合金密封环，在300～400 ℃与浸渍石墨密封环配副，发现Cr合金密封环长期服役仍能保持良好的密封性能，而硬质合金密封环运行一段时间后发生气体泄漏. 为探究2种合金密封环服役性能差异的缘由，对失效密封环进行表面形貌、化学成分与力学性能表征，分析失效机制. 研究结果表明：Cr合金密封环材质为含Cr的马氏体钢，未作表面强化处理，表面硬度和弹性模量分别为（629.8±14.2） HV30和（244.7±17.4） GPa，与浸渍石墨配副接触区出现以轻微犁削效应为主的环形磨斑，磨损表面粗糙度显著降低；硬质合金密封环表面硬度和弹性模量分别为（1 475.3±60.1） HV30和（815.3±57.2） GPa，密封环表面残余应力高，存在氧化腐蚀诱导的材料脆化，配副接触区无明显磨损，但出现氧化开裂导致的块状缺损；Cr合金密封环表面的低刚度和高粗糙度导致其配副接触区发生磨粒磨损，但磨损表面存在打磨抛光行为，与浸渍石墨配副仍能保持良好的密封性能，而YG-6硬质合金密封环表面高残余应力和高温服役环境诱导的材料氧化脆化，导致配副接触区发生开裂破坏，密封失效.

外部压力对锂金属电池的性能起着至关重要的作用. 为研究锂金属电池在不同压力条件下宏观电池性能表现和微观锂沉积特性，首先通过加压试验及电子显微镜扫描验证施加外部压力有助于改善锂金属负极表面形貌，为揭示其作用机理，并将非线性相场模型与力模型耦合，分析微观不用压力条件对锂的沉积形貌及内部应力分布的影响. 研究结果表明：在没有外部压力作用时，锂金属电池对外膨胀加速了锂枝晶的持续生长，导致容量快速衰退；模拟数据显示，随着外部压力的逐渐增大，锂枝晶的主轴长度由2.04 μm降低到1.1 μm，宽高比由0.32提升至0.79，这种光滑粗壮的形貌演变显著降低锂枝晶的比表面积，但同时也增加了力学不稳定性. 本文所提供的在不同外部压力下锂枝晶的相图，为锂金属电池压力管理设计提供理论支持.

针对高速电机和飞轮储能系统等对空间利用率要求较高的场合，提出一种新型异极径向混合磁轴承(Heteropolar radial hybrid magnetic bearing，HRHMB). 首先，建立该磁轴承的等效磁路模型，通过解析磁场得出其电流刚度、位移刚度及电磁力，并通过有限元仿真验证其有效性；然后，在相同约束条件下与传统偏置磁轴承进行对比，分析磁轴承的刚度特性和空间利用率；最后，通过有限元仿真研究新型磁轴承径向两自由度间的电磁力耦合，并与传统磁轴承进行对比. 研究结果表明：在相同承载力等约束条件下，该新型磁轴承的体积仅为传统磁轴承的0.87倍，其电磁力在控制电流和转子位移影响下的相对误差值为6.5%，而传统磁轴承的电磁力相对误差为13.6%，表明新型磁轴承径向两自由度的电磁力耦合小于传统磁轴承，解耦效果良好.

为优化T型加固斜材构件的加固方案，通过理论分析、试验研究和有限元分析研究构件的结构和材料参数对加固后承载力的影响. 首先，基于组合梁理论，建立T型加固截面的理论模型，进而分析T型加固的抗弯刚度提高程度；其次，进行单面连接角钢T型加固的偏心受压静力试验；最后，通过有限元模型分析长细比、宽厚比和材料强度对夹具数目选择的影响. 研究结果表明：T型加固的抗弯刚度提高程度随着荷载的增大而减小；夹具数目减小会导致垂直于构件变形方向的相对滑移；针对试验构件，夹具数目越多承载力越大，最大加固效果为100.4%；针对斜材的T型加固方案，长细比低于150时选用2个夹具即可，反之，则需要3个夹具；宽厚比和材料强度不会对夹具的选择造成影响.

为保持藏羌民居片石墙原有风貌的基础上提高其抗震性能，提出采用钢筋骨架系统约束藏羌民居片石墙的构造方法. 首先，选中理县一典型石木结构的墙体为原型，并设计1/2缩尺的普通片石墙体W-1和加入钢筋骨架系统的墙体W-2；其次，对两面墙体进行对比拟静力试验，研究两者的破坏形态、滞回性能、耗能能力和变形能力；最后，通过ABAQUS有限元数值模拟得到两面墙体的骨架曲线和滞回曲线，并与试验结果进行对比分析. 结果表明：墙体在低周往复荷载作用下的破坏过程具有明显的受力阶段、裂缝萌生及扩展阶段和破坏阶段；相比于普通片石墙体，加入钢筋骨架系统的片石墙体的极限承载力、耗能性能和破坏位移分别提升了225%、183%、67%，开裂和损伤程度明显减小；数值模拟与试验得到的骨架曲线趋势相近且形状均为“S”形，滞回曲线形状不同，但W-2墙体滞回环面积均大于W-1墙体；数值模拟得到W-1墙体、W-2墙体的极限荷载分别为21.62 KN和78.04 KN，与试验测得极限荷载的相对误差均低于20%.

轮轨匹配对轨道车辆动力学性能有着重要影响，针对现行标准JM₃车轮型面与国内不同类型钢轨廓形匹配时等效锥度差异过大，以及在大轨底坡条件下匹配打磨钢轨时因等效锥度过低而引发机车晃车的问题，本文以减小车轮型面在不同轨底坡条件下与CN60型和CN60N型2种钢轨匹配对应的等效锥度离散度为优化目标，采用圆弧、直线组合的车轮型面描述方法，应用NSGA-Ⅱ遗传算法优化滚动圆附近两段圆弧圆心横向位置参数，对JM₃型面进行优化，并对优化前后的车轮型面进行轮轨接触特性和机车动力学性能仿真对比分析. 结果表明：优化型面在与上述钢轨匹配时，轮对3 mm横移量处的名义等效锥度均在0.1左右，显著降低原JM₃踏面等效锥度离散度，提高了车轮型面对不同钢轨廓形和线路条件的适应性；同时，优化后的型面对应机车蛇行稳定性、横向平稳性、曲线通过性能和磨耗性能指标较原型面均得到提升，消除了特定线路机车的低频晃车现象.

为探究级联失效所造成的航路网络脆弱性变化规律，基于不同攻击方式的级联失效过程对航路网络脆弱性进行分析. 首先，结合航路网络超容运行实际，提取非失效状态节点的过载运行、节点失效的概率性和节点所经负载的可分流性3个特点，构建航路网络级联失效模型和不同攻击方式的级联失效过程；然后，从航路点运行能力损失角度提出航路网络级脆弱性指标以及与级联失效模型相结合的脆弱性分析方法；最后，以民航华东区域为实例，分析航路网络脆弱性与所建模型参数的关联性，探究不同参数条件下航路网络脆弱性指标的变化规律，并设计了3种攻击实验. 研究表明：各航路点运行能力随着负载流量的超容范围增加而提升，航路网络脆弱性随之降低；航路网络对选择性攻击方式较为敏感，尤其是基于介数的攻击.

为在繁忙终端区实施连续下降运行并估算其二氧化碳减排成效，提出一种基于数据驱动和最优控制理论相结合的连续下降运行4D轨迹预测方法. 首先，通过近邻传播轨迹聚类方法对典型进场水平路径进行识别；然后，以典型进场水平路径为依据，分别以最小时间和最小燃油为目标，建立垂直剖面连续下降运行多阶段最优控制模型，并提出一种基于遗传算法的最优控制模型求解新方法—连续下降运算遗传算法（genetic algorithm for continuous descent operations，GACDO）；最后，利用终端区实际轨迹数据，开展典型进场水平路径识别和连续下降运行模式下的4D轨迹预测与减排收益比较实验. 结果表明：该方法能获得理想的连续下降运行4D轨迹；以最小时间为优化目标时，平均运行时间和二氧化碳排放分别减少26%和8%；以最小油耗为优化目标时，运行时间和二氧化碳排放分别减少17%和20%.

我国土地利用类型复杂，为解决依靠单一遥感图像或POI（point of interest）数据而难以准确识别城市土地利用类型的困境，提出一种遥感图像和POI数据相结合的精细识别方法. 首先，为精细识别城市地块功能，选取500 m栅格为研究单位；其次，提取POI数据并生成各类土地利用的核密度分布图，对遥感、POI图像数据进行数据预处理、数据切分、数据增强以提取有效信息；最后，将POI核密度分布图和高分遥感影像数据融合，以现状土地利用数据为标签，构建UNet++网络对城市地块分类，并运用CA算法对模型参数进行优化. 以深圳市为实例开展实验，并在罗湖区和南山区进行迁移验证，结果表明：融合POI数据的城市土地利用精确识别模型平均精度为70.6%，比仅使用遥感数据识别模型精度高6.7%；使用CA算法后，模型精度提高1.5%；对模型进行迁移验证，模型平均精度为72.6%，表明模型具有较高的稳健性；此外，POI数据弥补了遥感影像仅涉及光谱、纹理和地物结构物理属性的不足，能较好识别商服用地、公共管理与公共服务用地，相较于单一数据识别模型精度分别高了7.5%、6.0%.

轮轨作用力是评估轨道车辆运行品质的关键指标，为实现对轨道车辆轮轨垂向力的在线监测，提出一种基于平方根容积卡尔曼滤波（SRCKF）算法的识别方法. 以考虑悬挂元件非线性的车辆-轨道垂向耦合动力学模型为例，建立包含轮轨垂向力和车辆部件状态变量的非线性过程函数，将车体、构架和轮对垂向加速度作为观测量，基于SRCKF算法递推识别轮轨垂向力；在此基础上，建立整车动力学模型及其对应的17自由度轮轨垂向力估计模型，对车辆在实际不平顺激扰下的左右侧轮轨垂向力进行识别. 仿真结果表明：所提方法识别垂向车辆模型在随机不平顺、钢轨波磨不平顺和钢轨焊缝不平顺作用下的轮轨垂向力时，轮轨垂向力识别值在时域和频域同仿真值均有较高的吻合度，相关系数分别为0.988、0.999和0.969；在识别整车模型的轮轨垂向力时，左、右侧轮轨垂向力的相关系数最低分别为0.747和0.720，左、右侧轮轨垂向力之和的相关系数为0.999.

为解决梯级枢纽联合通航调度中船闸运行规则不统一、船舶调度不同步等问题，以船舶综合通航效率、待闸成本和碳排放为决策目标，构建考虑船舶优先级的多维非线性规划（MDNP）模型；然后，拟用改进的回溯多目标模拟退火算法（IBMOSA）对MDNP进行求解，提出梯级枢纽联合调度的优化方案；最后，以“三峡-葛洲坝”梯级枢纽为例，验证MDNP模型与IBMOSA的有效性与可靠性. 结果表明：MDNP模型能够有效兼顾船舶通航效率和公平性，且IBMOSA具有较好的收敛性和全局性；通过编制协同排闸计划，对各船闸闸次安排进行合理布局，可规避梯级船闸的倒闸现象，减少船舶整体过坝时间；与原始调度方案相比，联合调度方案对3个决策目标的优化效率均接近40%，梯级枢纽通航拥堵缓解率约为16%，有效化解了梯级枢纽间的通航矛盾，提升了三峡水域的整体通航效益.

为研究高频注入响应电角度相移对磁浮列车低速控制精度的影响，考虑控制延时与采样延时对角度偏差滞后的约束关系，提出一种无传感估计角度偏差最小化寻优的补偿方法. 首先，建立高速磁浮长定子同步电机零低速高频方波信号注入模型，利用估计-实际-延时坐标系变换理论，构建高频响应电流模型；其次，通过分析大功率电传动系统中系统延时对角度偏差的影响，重构含估计角度相移偏差的高频响应电流模型；然后，设计离散化的估计角度偏差目标函数，提出采用考虑梯度变化的二分法在线计算系统延时与角度偏差；最后，通过磁浮电机低速试验平台验证算法. 试验结果表明：本文提出的考虑相移滞后补偿方法与未经补偿的无传感控制相比，当给定电流为20、21、22 A时，估计角度误差分别减小73.3%，70.4%和72.1%；当速度环给定速度为0.8、0.9、1 m/s时，估计角度误差分别减小67.9%、70.5%、75.5%，速度跟踪误差平均减小50%.

为研究地铁小半径曲线段梯形轨枕轨道上内轨波磨的形成机理，基于饱和轮轨蠕滑力引发的摩擦自激振动导致钢轨波磨的理论，建立导向轮对-梯形轨枕轨道系统有限元模型，模型中采用实体单元对扣件系统进行建模；应用复特征值分析和瞬时动态分析分别求解轮轨系统的运动稳定性和时域动态响应；研究了缓冲减振垫参数和梯形轨枕结构对轮轨系统摩擦自激振动的影响. 研究结果表明：饱和轮轨蠕滑力引发的频率为150 Hz的摩擦自激振动是小半径曲线段梯形轨枕轨道上内轨波磨的成因，预测得到的波磨波长约为69 mm，与实测结果很接近；参数敏感性分析表明，增大侧向缓冲垫阻尼及铺设横向钢管间距为1.25 m的梯形轨枕可以在一定程度上抑制梯形轨枕轨道上的钢轨波磨.

山区交通落石事件频发且具有突发性和随机性，基于概率的防护结构可靠性设计是降低灾害风险的必要和有效手段，然而，作为设计基本参数的落石尺寸设计值的确定方法还不明确，使得可靠性设计不能有效进行. 介绍基于泊松-广义帕累托分布（GPD）复合模型的落石尺寸-重现期预测方法，结合宝成铁路白—上段落石记录数据，进行GPD阈值选取，并分析记录中缺失的最大、最小落石尺寸对阈值选取和对预测结果的影响；与地震作用标准值超越概率对应，提出以“小落石不坏、中落石可修、大落石不塌”三水准设防为标准的落石尺寸设计值确定方法. 研究表明：记录中缺失的最大落石尺寸对阈值选取影响小，但对落石尺寸预测结果影响大，与重现期对应的落石尺寸预测值随设定的最大落石尺寸呈指数型增大趋势，而记录的最小落石尺寸对阈值选取和预测结果的影响都较小；以宝成铁路白—上段落石记录数据为例，根据选取出的合理阈值，设定不同最大落石尺寸值，利用本文方法，预测得到宝成铁路白—上段50、100、1000及10000年重现期落石尺寸区间范围，计算得到50、100年设计基准期三水准设防标准对应的落石尺寸标准值即设计值，可为类似工程设计提供参考.

在无传感器控制宽调速范围内，传统super-twisting二阶滑模观测器算法在永磁同步电机中存在转子位置估计误差随速度变化而发生抖动的问题. 为减小转子位置估计误差并提升电机调速控制性能，本文基于双曲函数提出一种改进的滑模观测器，并设计定子电阻的在线辨识方案，同时开发扰动电压观测器以在线估计逆变器非线性引起的失真电压；最后，通过电机硬件在环实验测试进行验证. 测试结果表明：位置估计误差减小7.6%，速度估计精度提高5.8%.

为满足隧道内5G通信需求并提高轨旁天线利用率，提出一种基于超材料的双频轨旁天线，该天线具有同时支持列车自动控制系统和民用5G无线通信的能力. 首先，根据5G通信部署方案设计小型化双频轨旁天线，并使用有限元法模拟其在小型化前后的电磁特性，评估对隧道内电磁环境及其他辐射源的影响；其次，构建包含躯干、颅骨、大脑、心脏等重要组织的轻量化人体模型，以对比仿真传统单频轨旁天线和小型化双频轨旁天线的辐射对人体组织比吸收率（specific absorption rate, SAR）的影响. 研究结果表明：与传统单频轨旁天线相对，小型化双频轨旁天线工作在2.45 GHz和3.40 GHz频段的体积分别减小40%和20%，其周围隧道空间电场分别降低2.09%和6.57%以上，漏泄同轴电缆上的感应电场强度分别减小19.67%和32.41%，天线小型化后降低了对周围辐射源的影响，提高隧道内轨旁天线的电磁兼容性；小型化双频天线使人体躯干、颅骨、大脑、心脏的SAR值分别降低19.76%、46.60%、55.62%、55.28%以上，显著减小了天线对轨旁工作人员的辐射影响.

针对磁悬浮铣削电主轴在切削加工过程中，因切屑不断进入、离开刀具容屑槽导致系统质量大小和分布不断变化，进而引起系统动力学特性的非线性变化问题. 首先，依据金属连续切削原理求得单个切屑质量，并结合连续梁振动理论，应用有限单元法建立“磁悬浮轴承-电主轴-刀具-切屑”时变质量系统的动力学模型；然后，采用龙格库塔法对系统的运动微分方程进行求解，分析切屑从进入到离开容屑槽的整个过程，切屑质量变化对系统固有频率、振型的影响规律；进而探索由时变切屑质量所引起的旋转惯性载荷、陀螺力矩、切削力、磁悬浮轴承电磁力等激励下的系统振动响应规律；最后，利用MATLAB软件对系统进行仿真求解. 结果表明：切屑质量从0增大到2.08 × 10⁻⁵ kg时，系统前三阶临界转速分别下降约2.3、0.7、0.3 r/min，可知时变切屑质量对系统固有特性影响较小；旋转惯性载荷对系统的动态响应有较大影响，尤其是对切削加工点，使切削点的径向振动响应和角向振动响应的幅值出现0～9.7 × 10⁻⁷ m和0～2.5 × 10⁻⁵ rad不等的增大，还使加工点处径向振动和角向振动平衡位置的偏移距离分别增加约5.1 × 10⁻⁷ m和9.3 × 10⁻⁶ rad.

相较传统轮轨交通方式，磁浮列车具有速度快、噪音小、平稳性高、维护成本低等不可替代的优势，为构建便捷顺畅的城市交通系统提供一种理想方案. 为实现磁浮列车在复杂扰动环境下的精准速度运行控制，提出一种参数自整定的自抗扰控制(ADRC)方法. 首先，通过受力分析建立磁浮列车纵向动力学模型，用于描述运行控制过程中的非线性迟滞特性；将模型不确定参数及外部扰动等因素归纳为扩张状态，设计三阶扩张状态观测器实时观测扩张状态，并基于李雅普诺夫稳定性定理对观测器的收敛性条件进行分析；针对传统ADRC控制参数多、调参困难的问题，引入多种群遗传算法(MPGA)实现参数自适应优化和调整；最后，利用磁浮列车现场运行采集的数据开展仿真实验，结果表明：相较传统ADRC，MPGA-ADRC在速度控制精度方面提升22.7%，跟踪平稳性提升25.6%，表明所提出的方法能够有效提升磁浮列车运行的稳定性和乘坐舒适性.

纵连板式无砟轨道在路桥过渡段区域力学行为复杂，且上拱病害频繁，以路桥过渡段 П 型端刺无砟轨道为研究对象，建立轨道-桥梁-端刺-路基一体化有限元模型，并引入双线性内聚力模型模拟板间及层间黏结关系，分析路桥过渡段纵连轨道板在不同温度荷载和端刺位移下的纵向力分布规律，并研究端刺应力敏感区域，即过渡段与支承层结合部的轨道板纵向应力特征以及结合部挤压变形与上拱变形的关系. 研究结果表明：在主端刺及过渡板与支承层结合部的轨道板纵向压应力水平最高，极端正温梯下的最大值为19.91 MPa，摩擦板及桥梁段较小，与端刺各结构组成的限位能力相对应；随着路基材料劣化脱空等病害发展，其纵向抵抗和层间摩阻不断降低，导致端刺纵向变形不断增加，端刺区轨道板的纵向应力降低，结合部支承层的纵向应力增加，当纵向变形达到6 mm时，结合部支承层的纵向压应力达到18.55 MPa，结构的压碎风险极高；结合部位的挤压上拱显著影响轨道结构板间和层间黏结状态，增加上拱病害的风险；研究成果可进一步优化和整治纵连板式无砟轨道过渡段病害，保障高铁安全平稳运行提供参考.

为实现赤泥基胶凝材料在道路工程中的安全应用，研究赤泥基稳定碎石基层在冻融循环作用下力学性能与质量的变化规律，采用工业CT扫描、扫描式电子显微镜与能谱仪（SEM-EDS）等方式探究冻融温度与次数对力学性能和质量损失的作用机制. 研究表明：20～−20 ℃、28 d条件下胶凝材料5%掺量最大质量损失率为1.85%；5%和6%赤泥基胶凝材料掺量下稳定碎石质量损失率变化幅度高于掺量7%和8%掺量下的变化幅度，且随着冻融循环次数的增加，质量损失率不断增加；通过工业CT与SEM-EDS微观分析，随着冻融循环次数增加，稳定碎石孔隙率增大，养生28 d、6%掺量稳定碎石经历20次冻融循环后，孔隙率增长1.53%，内部裂缝损伤增多并不断积累，呈现由少变多、由窄变宽的变化规律；研究结果对交通工程绿色建设和赤泥大宗量利用具有积极推动作用.

竖向刚度对保证高速磁浮列车在桥上行车安全和乘坐舒适性具有重要意义，是桥梁的重要设计指标之一. 以某3跨连续梁为研究对象，调整截面惯性矩改变桥梁竖向刚度，在不同车速、额定悬浮间隙及温度作用下进行磁浮列车-桥耦合振动分析，讨论桥梁动力系数、车体加速度和悬浮间隙动态变化量随桥梁竖向刚度调整系数的变化规律. 结果表明：刚度调整系数下降至0.75，桥梁动力系数迅速增加，车体竖向加速度相较于悬浮间隙动态变化量对桥梁竖向刚度变化更敏感；车速越大、考虑降温变形时，桥梁竖向动力响应越大，轨道不平顺和额定悬浮间隙对动力系数影响不明显；车速越大、额定悬浮间隙越小，考虑轨道不平顺和降温变形影响时，相同车辆动力响应大小对应的桥梁竖向刚度调整系数越大.

为实现非线性动力系统的非线性气动力辨识和非线性颤振计算，提出一种基于神经网络方法和运动方程数值求解方法的自编码器模型. 以5∶1矩形断面为研究对象，通过节段模型自由振动风洞试验，详细测试系统非线性阻尼的振幅依存性和非线性颤振稳态振幅响应，明确该断面在不同折算风速下稳态振幅的唯一性；基于试验数据对所提出的自编码器模型进行训练，获取精准描述与位移和速度相关的非线性气动力编码器模型，实现不同动力参数下5∶1矩形断面非线性颤振运动时程分析. 研究结果表明：所提出的自编码器模型能够仅依赖自由振动风洞试验而无需测力或测压试验，即可精确辨识包含奇数次高次谐波分量的非线性气动力时程；能够精确复现不同初始条件下断面非线性颤振运动时程和不同折算风速下的稳态振幅响应，扭转稳态振幅最大误差不超过5%，平均误差为1.15%；具有较高的拓展性，可为后续相关研究提供参考.

针对动车组电缆终端绝缘现有检测手段复杂，易受到现场噪声干扰，检测效率不高的问题，提出一种基于电场强度的电缆终端绝缘状态检测新方法. 首先，制备不同长度的预制气隙缺陷动车组电缆终端；其次，获取预制气隙缺陷电缆终端样本的高频脉冲电流信号；最后，利用电场传感器测量不同缺陷长度的电缆终端电场强度值. 研究结果表明：通过缺陷电缆终端高频脉冲电流峰值信号以及电场强度特征，可将电缆终端缺陷发展划分为S₁、S₂、S₃ 3个阶段；缺陷越大，电缆终端沿面电场强度四分位差、平均值、方差和离散系数越大，当界面缺陷由20%l增加到100%l （l为高压电缆终端内部第1层应控管长度）时，电场强度四分位差斜率由0.126增加到0.671，电场强度方差指前因子和偏移量绝对值分别增加约81.3%和80.66%.

针对城市基坑开挖过程中邻近道路沉降开裂问题，基于Winkler理论，将研究对象从一维结构扩展到二维结构. 首先，建立道路在基坑开挖引起沉降场下的计算模型，推导出道路挠曲变形控制方程；其次，采用两阶段分析方法，考虑基坑开挖深度、宽长比、支护刚度以及坑底以上软土层厚度等因素，给出基坑开挖引起沉降场修正公式和地表最大沉降预测方法；接着，将沉降场代入道路挠曲变形控制方程，通过有限差分法求解四阶非线性偏微分方程；最后，通过工程实例对上述关于基坑开挖条件下道路计算分析模型进行验证. 现场监测数据与理论解、数值模拟结果比较发现：道路沉降的误差分别为15%和8.3%，均在合理范围内，确定本文所提出的基坑开挖条件下道路计算分析模型的可靠性.

为准确评估长短腿输电塔整体安全水平，依托某500 kV输电线路工程，建立长短腿输电塔精细化数值模型，根据《架空输电线路杆塔结构设计技术规程》（DL/T 5486—2020）以及数值分析结果，给出长短腿输电塔不同失效模式下的功能函数，并结合等价极值事件原理加以等价描述；随后，基于低偏差序列方法生成随机样本点，计算样本响应并获得等价功能函数统计矩；最后，通过改进最大熵法计算长短腿输电塔整体可靠指标. 分析结果表明：本文方法所计算的长短腿输电塔整体可靠指标的相对误差和计算成本分别为Monte Carlo法（MCS）的0.46%和0.05%；单一失效模式下得到的长短腿输电塔可靠指标较整体可靠指标偏低，建议采用整体可靠指标衡量长短腿输电塔的安全水平；塔腿级差和长短腿输电塔整体可靠指标成反比，16 m级差工况下的长短腿输电塔整体可靠指标较等长腿降低了15.72%，设计时应避免级差过大的情况.

为实现山区铁路“路基-环境”高质量协调发展，提出一种“路基-环境”耦合优化调控方法. 首先，对于铁路“路基-环境”相容共生进行定义，构建绿色要素指标体系，并结合耦合魔方游戏模型明晰耦合调控框架；其次，利用耦合协调度模型、施压承载模型及各关键要素间的函数关系共同构建“路基-环境”调控优化目标函数及约束条件，将路基工程绿色关键要素作为主控变量，采取智能优化算法(CSA)进行求解，得到相容共生状态下的各主控变量最优解；最后，以某山区铁路路基为例进行实证分析. 结果表明：当各主控变量路堑开挖尺寸、路堤填筑尺寸、支挡结构设计、支挡结构布设、工程防护结构设计、边坡工程防护布设、植物防护结构设计、边坡植物防护布设、生态声屏障结构设计、生态声屏障布设依次分别优化36.83%，43.14%，49.93%，68.91%，69.98%，68.91%，23.42%，68.91%，19.64%，19.60%比例时，可以实现铁路“路基-环境”从初级协调状态向中级协调状态的演化，研究结果验证了构建的“路基-环境”调控优化模型的合理性以及CSA算法求最优解的有效性，为实现山区铁路路基工程绿色化建设提供了科学参考.

为研究冻融循环作用下硫酸盐渍土热-质迁移规律及结构损伤机理，以河西走廊盐渍土为研究对象，在无压补给条件下进行冻融循环试验，并借助核磁共振和SEM（Scanning Electron Microscope）试验分析冻融循环前、后硫酸盐渍土的孔隙结构损伤机理. 研究表明：冻融循环作用下硫酸盐渍土内温度传递存在“深度效应”和“时间滞后效应”，时差约为5 h；冻结深度前期不断向下发展，后期逐渐趋于平稳，最大冻深为8.54 cm；溶液补给量随温度降低而增大，升高而减小；冻融循环240 h后水、盐含量在冻结区增大，非冻结区基本不变；盐渍土盐冻胀变形随温度变化呈周期性盐冻胀-融溶沉规律发展，且存在位移滞后温度效应；盐渍土经历一系列反复“冻结-冷凝-结晶-融化-溶解”过程后，中孔隙和大孔隙明显增多，并形成贯通的裂隙，土体结构由冻融前的片层状结构转变为絮状结构.

针对机载锂电池失效识别等样本不平衡的应用场景，支持向量机（support vector machine，SVM）算法存在分离超平面偏移问题，提出分段惩罚参数支持向量机（segmented penalty parameters support vector machine，SPP-SVM）算法. SPP-SVM在训练过程中将样本分段，根据各段内样本的识别误差，自动调整其惩罚参数，从而抑制超平面偏移；基于容量增量分析和灰色关联分析等方法提取并筛选特征，进而基于SPP-SVM算法建立锂电池失效识别模型；以NASA锂电池数据集和加州大学欧文分校（University of California Irvine，UCI）数据集为对象，开展对比实验. 研究结果表明：与结合寻优算法的SVM相比，SPP-SVM算法识别性能更好，在不平衡程度较大的锂电池数据上，F1值提升了11.7%；在锂电池数据集和UCI数据集上的训练耗时降低了10倍以上；证明在样本不平衡情况下，使用SPP-SVM算法能够有效抑制分离超平面偏移，提升识别效果.

高效的铁路工程地理地质知识服务是支撑数字孪生铁路多尺度多专业智能应用的重要基础. 为提高数字孪生铁路 “区域-工程-施工面”多尺度应用中的查询检索完整性和协同耦合分析能力，构建地理地质知识动态分布的元网络模型，设计以铁路多专业用户、业务部门、知识关联关系、多尺度应用场景为节点的知识库分布网络体系；实现分布优化的元网络打击算法，基于度中心度指标计算节点重要性，通过扰动分布关系网络分析分布影响力，计算节点的影响范围并得到知识库的分布优化结构；以某铁路特大桥工程的数字孪生铁路知识库管理及应用为实验场景，采用本文方法对已有知识库分布结构进行优化. 实验结果表明，在处理工程尺度和区域尺度的知识检索任务时，分布优化方法提高了查询检索结果的数量，缩短了查询检索时间，并提高了结果的匹配度.

为克服超前导洞用于软岩隧道围岩大变形控制时存在的局限性，深入分析软岩大变形特征及其存在的问题，提出基于“超前应力释放 + 环向（滞后）注浆 + 加长锚杆”的变形控制方式. 首先，借助软岩峰后刚度与强度统一劣化模型与统一强度准则得到超前导洞及正洞围岩的弹塑性解；然后，利用FLAC3D有限差分软件实现软岩峰后刚度与强度统一劣化模型的本构开发，得到超前导洞及正洞围岩的变形及应力分布；最后，对软化模量、注浆参数、超前导洞半径和两掌子面间距等影响因素进行分析. 研究结果表明：超前导洞可以有效释放围岩挤压变形，岩体松动破碎是造成释放层及正洞围岩变形过大、稳定性下降的主要原因，环形（滞后）注浆可以有效控制扩挖过程中的围岩松动变形，并改善围岩应力分布，提高围岩承载能力；软化模量取值越大时超前导洞围岩变形越大，注浆参数取值越大时正洞围岩变形越小，增大超前导洞开挖半径、增加两掌子面间距（超前导洞及正洞）均可使初始地应力释放更加充分.

变压器绝缘水平和健康状态对电网的安全稳定至关重要，为研究750 kV变压器内部存在放电故障时，箱体外采集的可听声信号中可能混杂有电晕声、鸟鸣等其他干扰信号的工程实际问题，提出一种基于稀疏表示理论（SBSS）与卷积神经网络（CNN）的750 kV变压器与尖板放电混叠信号的声纹识别方法. 首先，采集武胜750 kV变电站变压器正常运行声信号作为背景声，构建针-板放电模型得到放电声信号和现场常见干扰声作为前景声，通过添加不同信噪比的前景声到背景声中构造混叠声信号；然后，利用基于稀疏表示理论的盲分离算法实现目标前景声纹图谱和冗余背景声纹图谱的分离；最后，对CNN模型超参数进行优化，以提高模型对分离后的各类前景声纹谱图的分类性能. 研究结果表明：通过盲源分离算法可以剔除冗余背景声干扰，使神经网络聚焦于前景声的分类识别；本文方法可实现混叠声信号中前景声纹的分离，分离后，CNN、支持向量机（SVM）和反向传播神经网络（BPNN）的识别准确率分别提高7.6%、17.2%和14.3%.

为研究多车道排水沥青路面在极限降雨强度下的水膜厚度变化规律，基于排水沥青路面渗流特性，在室内铺筑了多车道排水沥青路面足尺试验段，测量不同降雨强度下路表水膜厚度，分析水膜厚度随降雨强度和路面排水路径长度等影响因素的变化规律，构建强降雨下排水沥青路面水膜厚度预估模型，并在广西南宁绕城高速对预估模型进行现场验证；基于水膜厚度预估模型，提出排水沥青路面不出现水膜的极限降雨强度. 研究结果表明：排水沥青路面表面的实测水膜厚度随着路面排水路径变长而增加，且随降雨强度增大而急速增加，在雨量不大的中小雨阶段，在距道路中心3 m范围内不会出现水膜；水膜厚度随降雨量、排水路径长度增大而增大，而随路面厚度、坡度和空隙率增加而减小；在排水路径长度不超过2 m时，排水沥青路面可承受特大暴雨而不会出现水膜，当排水路径长度超过10 m后，降雨强度达到大雨等级会形成路表水膜.

为研究黄土场地地铁车站的地震易损性，以黄土地区某典型两层三跨地铁车站结构为例，基于黏弹性边界的地震动输入方法对该地铁车站结构进行增量动力分析（IDA），对37个地震动强度指标的有效性、实用性和效益性进行综合评价，选出适合该场地条件和车站结构断面形式的地震动强度指标，并采用双参数对数正态分布模型建立该地铁车站结构的地震易损性曲线和破坏状态概率曲线，以此得到该地铁车站结构在某一强度地震作用下各性能水准的超越概率和发生不同破坏状态的概率. 结果表明：加速度、速度相关型指标更适合作为地震动强度指标来预测地下结构的地震响应，位移相关型以及比值型指标不宜作为地震动强度指标；多遇地震作用下车站结构发生破坏的概率较小，设防地震作用下车站结构以轻微破坏为主，罕遇地震作用下车站结构以轻微破坏和中等破坏为主. 研究可为黄土地层基于性能的地铁车站的抗震设计提供参考.

为解决铁路站场接触网点云噪声分布不规律及语义分割难度大的问题，提出一种智能提取方法，以增强接触网异常检测能力. 首先，对站场接触网场景数据进行深入分析，构建导线及钢轨顶面点云提取的知识框架；其次，考虑站场接触网点云空间特征，设计站场关键要素点云的分割与融合滤波方法；然后，建立站场接触网强空间语义约束规则，提出知识引导的导线特征智能精细提取方法；基于此，采用WHU-TLS等站场点云数据集，搭建实验平台并开展实验分析，实验结果表明：在部分点云缺失以及噪声干扰等复杂环境下，本文方法易于操作且自动化程度高，相比传统导线特征提取方法耗时最少，100 m范围内站场接触网导线特征提取的平均精度达到±5 mm，能够有效支撑铁路站场接触网几何特征的智能检测.

震后迅速获取同震滑坡分布及灾情评估对于应急救援和重建工作至关重要，采用IDNPM（InSAR data-newmark physical fusion driver model）方法对2023年12月18日甘肃积石山地震引发的滑坡进行快速评估，以期迅速精准掌握滑坡灾害的宏观分布. 首先，通过时序SBAS-InSAR揭示该地区有着严重的冲沟发育和溯源侵蚀现象，这些地质特征为滑坡提供了有利的孕育环境；其次，运用IDNPM方法对积石山地震进行滑坡快速评估，预测出赵木川村、塔沙坡村、大河家镇等地的陡峭斜坡及沟壑两侧为地震诱发滑坡的高风险区域；最后，综合实地考察、数值模拟及卫星识别技术，验证该模型在实际应用中的可靠性. 结果表明：全区共有2.657%的高风险区，需要重点关注此类区域；对已发生崩滑的坡体紧急清理和加固，对于未发生滑移的区域，应采取监测和评估措施，以防范可能发生的震后次生滑坡事件；研究成果可为受灾区的灾后应急救援和恢复重建工作提供有力的数据支撑.

第5代移动通信技术（5G）具有连接速率高与系统容量大等优势，是编组站通信系统向未来演进的重要支撑，为解决所涉及天线参数规划技术面临计算量大、效率和准确性难以兼顾的难题，基于CloudRT射线跟踪平台仿真场景信号覆盖情况，综合考虑通信基站天线角度选取及功率优化问题，提出一种基于机器学习算法的规划方法. 首先，基于重叠复杂度和聚类算法对天线角度参数聚类，并对聚类结果进行评估；其次，根据天线增益与角度的关系设计优化算法，简化天线角度参数组合的筛选过程；最后，在遗传算法中引入模拟退火算子求解最优功率组合，以江村编组站为场景进行验证. 研究结果表明：本文方法所得总功率比遍历算法高5.6 dB，所用时间为遍历算法的13.5%，同时实现了准确性和高效性，有望应用到未来高铁和编组站的5G系统中.

在基于有限元模型的桥梁健康监测中，贝叶斯模型修正技术通常被用于量化有限元模型中重要参数的不确定性，以解决模型修正中由于测量误差、建模误差、计算误差等造成的非唯一解问题. 为解决由于大量调用有限元模拟运算，导致修正效率低下的问题，基于自适应嵌套抽样（ANS）算法，提出一种贝叶斯模型修正方法. 该方法利用模态参数构建概率目标函数，并采用 ANS 算法对其进行逼近，ANS 保留了嵌套抽样（NS）的性质，通过逐层缩小抽样范围，使得样本最终逼近最优参数；通过逐层近似，将高维积分问题转化为简单的一维积分问题，简化了证据值和后验概率密度值的计算过程；在此基础上，ANS 算法在迭代过程中通过自适应地调整样本数量，减少对有限元模型的调用；最后，对一座人行桁架桥进行了贝叶斯有限元模型修正试验. 结果表明：在相同算法参数设置下，ANS 算法相比传统 NS 算法降低了约 84% 的有限元模拟调用次数，节省了约 86% 计算时间，并能获得同等精度的不确定性修正结果.

针对主动磁悬浮轴承转子位置控制中系统响应速度慢、抗干扰能力弱等问题，本文提出将非奇异快速终端滑模函数与改进超螺旋趋近律相结合的位置控制方法，以获得快速、精确的动态响应控制效果. 由于系统内扰和外扰的存在，需要对滑模趋近律增加常值切换增益以保证系统的强鲁棒性，但会使得系统抖振进一步变大，本文通过采用非线性扩张状态观测器对干扰进行实时观测并动态补偿，折衷了抖振与抗干扰性之间的矛盾；通过李雅普诺夫稳定性理论证明了所提方法的稳定性，并对提出的控制方法进行仿真与实验验证. 研究结果表明：与传统的滑模控制器相比，所设计的控制器具有更快的响应速度和更强的抖振抑制能力，转子达到目标位置的时间缩短了56.4%，系统动态性能得到改善；控制电流的平均值减小了68.5%，系统抑制抖振的能力增强，即算法具有较强的鲁棒性.

跨海桥梁大型预制钢沉井的定位下放施工面临着海洋复杂环境中极端波浪和水流的巨大威胁，深入研究波流作用下钢沉井定位下放过程中的动力特性，对钢沉井的定位准确性、下放稳定性及施工安全性具有重要意义. 基于LS-DYNA有限元程序构建波流作用下三维全尺寸钢沉井流固耦合模型，通过与Stokes二阶波浪解析解和已有水槽耦合实验结果进行对比，验证该三维流固耦合模型的准确性；使用已验证模型探究波浪参数、水流参数、锚缆布置形式以及结构下放位置等对钢沉井定位下放过程中所受的波流荷载和动力特性影响规律. 研究结果表明：所提出的锚缆布置形式可以有效降低钢沉井结构在不同波流作用下的位移和倾角，最大倾角不超过2°；相较于水流单独作用，波流共同作用对钢沉井造成的最大水平力、水平位移和倾角至少分别增加了约86.34%、25.15%和112.96%；随着钢沉井淹没深度的增加，钢沉井所受最大水平力和水平位移分别增大了约41.90%和50.62%，钢沉井的最大倾角却减小了约31.06%；在钢沉井定位下放研究中，应充分考虑结构在不同下放深度时所受的波流荷载和位移等的影响，为分析钢沉井下放过程中的稳定性提供可靠的理论基础.

为提高装配式桥墩的受力性能和耐久性，提出采用现浇纤维增强水泥基复合材料（ECC）和预制榫卯混合连接的装配式桥墩，开展不同设计参数（凹槽深度和现浇ECC层厚度）的桥墩拟静力试验，建立经试验验证的ABAQUS有限元模型；同时进行拓展参数分析，在其基础上进行理论推导，提出混合连接装配式RC （reinforced concrete）桥墩的骨架曲线特征值计算方法和恢复力模型. 结果表明：3根桥墩试件破坏模式均为压弯破坏，各试件的ECC现浇段均未发生破坏；凹槽深度、现浇ECC段高度的变化对桥墩的延性系数、极限位移的影响较为显著；理论分析计算结果与有限元分析结果吻合良好，除峰值位移外，各公式计算值与有限元计算值之比均在0.85～1.14，计算结果可靠；混合连接装配式桥墩恢复力模型计算的滞回曲线与试验曲线吻合较好，可用于桥墩弹塑性计算.

为进一步研究工程地震动场地效应的影响，基于水平垂直谱比法（HVSR）、线性反演法2种经验方法对四川强震区地震动场地效应进行对比分析. 首先，依据震级、台站、震中距离等因素挑选出汶川地震余震中由17个强震动台站捕获的233组强震动波形；其次，基于龙门山地区铰链三段式衰减模型，采用线性反演法估计S波的品质因子Q_s，同时应用旋转HVSR、多向HVSR 2种方法解释了地震波传播中方位角对HVSR场地效应的影响机制；最后，分析了线性反演法与HVSR法计算的场地效应产生差异性的原因，在此基础上提出了改进的HVSR法以提高场地效应评估的准确性. 研究结果发现：该区域S波的品质因子与频率相关，且在0.4～20.0 Hz内近似等于199.2f ^0.8 （f为频率）；HVSR的结果具有优势方向，随着方位角的改变，场地效应会在某一角度突然增大，与场地土层的各向异性有关；竖向地震动的放大，即场地土层、工程基岩或中深部硬岩层耦合形成的竖向场地效应，是HVSR法与线性反演法产生差异的主要原因.

高寒动车组服役环境长期受温度的影响，车辆悬挂元件参数和轨下参数具有很强的季节变化特性，为了探究高寒动车组中橡胶元件温变特性对运行性能的影响，本文建立高寒动车组多体动力学模型，分析不同温度下的车辆动力学特性；利用Jendel磨耗模型探究不同温度下的车轮磨耗特性；基于疲劳预测模型提出车轮表面疲劳因子. 结果表明：温度变化会改变悬挂参数的刚度和阻尼值，随着温度降低，悬挂参数刚度增大；低温状态下，动车组动力学性能整体下降，随着温度降低车辆磨耗都会增大，当运行20万里程后，−40 ℃下车轮的磨耗深度最大，较20 ℃ 时增大6.2%；随着温度降低，表面接触疲劳指数也逐渐增大，温度分别为20、−20、−40 ℃时，车轮表面疲劳因子分别为6.4648×10⁻⁴，6.6150×10⁻⁴，6.7885×10⁻⁴；温变特性对高寒动车组悬挂参数有较大影响，低温下整体动力学性能下降，磨耗增大，车轮表面疲劳增大.

矿用自卸车主要用于小型矿山运输，常在道路条件恶劣、超载严重等工况下工作. 油气悬架因其刚度和阻尼的非线性特性，能较好适应外载荷激励变化，在大型工程车辆中广泛应用. 以徐工生产的XDR80t型矿用自卸车为研究对象，针对采集到的轮胎质心加速度以及车身加速度数据，利用频域积分的方法求解活塞杆相对位移量数据. 采用AMESim仿真平台建立机液联合仿真模型，研究了不同悬架结构参数下车身振动特性的变化趋势. 研究发现：阻尼孔直径对于车身振动状态影响较为明显. 当阻尼孔直径由8 mm变化至14 mm时，加速度峰值减小约49.27%，均方根值RMS减少约49.42%，但相应的俯仰角却呈增加趋势；随着缸径/杆径由180/150 mm增加至200/170 mm，加速度峰值和RMS分别降低16.84%与18.62%；当预充压力从1.50 MPa增加至2.25 MPa时，加速度峰值及RMS均方根值分别减小27.67%及27.49%，俯仰角也减小.

针对难以精确选取具有代表性的超高维随机相位角问题，采用方幂好格子点法生成代表性轨道不平顺样本，并将该样本作用于车-桥系统，得到轮轨力的均值与标准差；然后，通过对比虚拟激励法、确定性时程法和蒙特卡洛法的计算结果来探究该方法的计算精度与计算效率；最后，采用线性与非线性轮轨接触关系研究考虑列车日运营量的脱轨系数阈值. 以和谐号通过桥梁为例，计算结果表明：与蒙特卡洛法相比，采用方幂好格子点法生成不同方向的轨道不平顺样本之间的均匀性较好；方幂好格子点法求得的随机动力响应的概率特征参数与其他方法相比，具有较高的计算精度，其计算效率较蒙特卡洛法提高了近5倍；分别采用线性与非线性轮轨接触关系时所得的脱轨系数阈值相差达4.68%，方幂好格子点法具有较广泛适用性.

为揭示杆件初弯曲对弦支穹顶结构稳定承载力的影响规律，以多段直梁法模拟杆件初弯曲，采用随机缺陷模态法引入不同形状及幅值的杆件初弯曲，对弦支穹顶结构进行非线性屈曲分析；引入整体缺陷与杆件初弯曲，考察2种缺陷的共同施加对结构稳定性能的影响. 结果表明：仅考虑杆件初弯曲时，弦支穹顶结构的稳定承载力系数平均值显著降低（最大降幅为33.84%），该结构对杆件初弯曲较为敏感；相比于正弦全波，以正弦半波为初弯曲形状来引入杆件初弯曲，对结构的稳定性更为不利；相比于理想结构，同时考虑整体缺陷与杆件初弯曲时，结构的稳定承载力系数进一步降低（最大降幅为44.80%），但其降幅小于两者分别引入的降幅之和，2种缺陷的同时施加，对结构的稳定承载力存在耦合影响，一定程度上削弱了两者单独引入时的不利影响.

为研究寒区遭受冻融作用的石膏质岩石的细观和微观孔隙结构损伤特性，以硬石膏岩为研究对象，基于核磁共振试验，获得硬石膏岩在冻融循环作用下的孔隙度、孔径和孔喉分布特征；结合分形理论，推导岩石孔径和孔喉分形维数的计算式，探讨冻融循环作用对硬石膏岩孔隙结构分形维数的影响规律；建立不同孔隙结构及孔隙分形维数与孔隙度之间的关系，并指出对孔隙度影响程度较大的孔隙结构类型. 结果表明：冻融循环作用下,硬石膏岩的孔径呈“三峰”型分布，随着冻融次数增加，硬石膏岩微孔(孔径r ≤ 0.100 μm)、PT-Ⅰ (r∈(0，0.100] μm)孔喉、孔隙分形维数(${{D}}_{\text{P}}$)和孔喉分形维数(${{D}}_{\text{PT}}$)呈指数型递减，而中孔(r∈(0.100，1.000) μm)、大孔(r≥1.000 μm)、PT-Ⅱ (r∈(0.100，4.000] μm)孔喉和孔隙度则呈指数型递增，规模较大的孔隙、规模较小的孔喉以及孔喉分形维数对硬石膏岩孔隙度的影响程度较大.

为结合施工场景动态性强、遮挡严重、人员衣着相似等特点，实现对施工现场人员持续的位置信息感知，提出一种基于计算机视觉的施工现场人员信息智能感知算法. 首先，利用基于深度学习的目标检测算法实现人员的初步感知；其次，以行人重识别的视角提出一种数据关联方法，通过深度特征匹配实现目标ID分配，采用基于重排序的距离度量优化相似度度量结果，再利用缓冲机制和特征动态更新机制对匹配结果进行后处理，减少施工场景难点带来的错误匹配；然后，利用图像透视变换获取与ID对应的2D坐标信息及运动信息，为生产力分析提供基础数据；最后，利用所采集的包含不同施工阶段的图像构建标准测试视频，并对方法进行测试. 研究表明：在不同场景下，算法平均IDF1（ID的F1得分）和多目标追踪准确度（multiple object tracking accuracy，MOTA）分别为85.4%和75.4%，所提出的重排序方法、匹配后处理机制有效地提升了追踪精度，相比去除这些优化机制后的算法，IDF1和MOTA平均分别提升了52.8%和3.8%.

钢轨打磨发生在钢轨打磨车行驶过程中，会受到钢轨打磨车动力学性能的影响. 钢轨打磨一般设置为恒功率打磨，涉及到砂轮钢轨接触关系、砂轮钢轨磨削关系、液压系统、控制系统等，是一个机电液耦合过程. 在考虑机电液耦合的钢轨打磨过程中，基于车辆轨道耦合动力学，建立机电液耦合的钢轨打磨整体模型，包含车辆轨道耦合动力学子模型、砂轮钢轨接触子模型、磨削子模型、液压系统子模型；通过与已有的实验数据对比，对该钢轨打磨模型进行验证. 研究结果表明：车辆轨道动力学模型验证时，脱轨系数最大误差为11.11%，轮重减载率最大误差为7.69%，轮轴横向力最大误差为11.68%；液压控制模型验证时，在0.7 Hz与1.7 Hz波磨下，无杆腔压力偏差率分别为−2.96%～2.92%、−0.32%～1.38%，无杆腔流量偏差率为−24.11%～0、−48.72%～0；磨削模型验证时，整体趋势一致，最大偏差点处偏差量为0.036 mm；以上偏差均在可接受范围内，此模型能应用于实际的钢轨打磨研究中.

灾害易发性评估通常是基于灾害空间分布特征进行概率建模，然而灾害本身存在空间异质性. 本文以汶马高速汶川至理县段沿线崩滑灾害为例，为解决灾害的空间异质性问题，利用K-mean算法将研究区灾害威胁对象（人员、财产）及危险程度（损毁房屋面积、损毁道路长度）进行空间聚类并赋予研究区不同聚类属性；从水文、地质、地貌条件等方面综合选取坡度、高程、坡向、曲率、地表切割度、河型弯曲系数、距构造带距离、岸坡坡体结构和地层岩性9个因子，将样本划分为70%的训练数据、30%的测试数据，对比K-RF模型与传统RF模型在易发性评估中的性能，以期为高速公路的运营安全及灾害防治提供理论支撑. 结果表明：K-RF模型极高易发区共包含82.95%灾害点，相较于单一RF模型取得了更好的评价结果（AUC值提高5.4%）；采用聚类的方法解决灾害空间异质性是可行的，但本文局限性在于未能从灾害本身反映灾害空间异质性，耦合模型结果本质上是易发性和易损性的综合反映.

为探明超高性能混凝土（UHPC）键齿接缝的抗剪承载力及其计算方法，以接缝类型、侧压应力为参数开展5个UHPC键齿接缝和1个UHPC平接缝的足尺模型试验，研究UHPC接缝试件的破坏模式和抗剪承载力变化规律；基于混凝土剪压强度准则，采用八面体应力公式推导UHPC键齿接缝的抗剪承载力计算公式，并与试验结果进行对比验证；通过收集62个UHPC键齿接缝的已有试验数据，对本文所提的计算公式进行精度分析. 研究结果表明：UHPC键齿接缝因键齿根部出现竖向贯通主裂缝而破坏，具有明显的脆性特征；在相同侧压应力下，胶接缝试件的极限荷载比干接缝大21.3%，当侧压应力由3 MPa增大至12 MPa时，胶接缝试件的极限荷载增大了26.9%；本文计算公式可较准确地预测UHPC键齿接缝的抗剪承载力，且离散性较低，计算结果总体偏保守，其中本文5个键齿接缝试件的平均绝对误差为11%，62个已有试件的平均绝对误差为21%.

为研究弓网系统摩擦自激振动对碳滑板与接触线之间接触损耗的影响，基于摩擦自激振动理论，建立地铁刚柔过渡段处受电弓-接触网系统有限元模型，并利用复特征值分析方法研究不同弓网参数对该系统摩擦自激振动的影响. 分析结果显示：弓网系统由摩擦自激振动引起接触线波磨产生的主频为399.61 Hz；当摩擦系数大于或等于0.11时，受电弓-接触网系统出现不稳定振动，且摩擦系数越大，该系统出现不稳定振动的趋势越强；法向接触力、碳滑板与接触线的接触位置以及弓头弹簧刚度对弓网系统摩擦自激振动的产生有很大影响；摩擦系数低于0.11并且选择合适的法向接触力或调整弓头弹簧刚度可以抑制甚至消除弓网系统的摩擦自激振动，进而减少弓/网间摩擦引起的接触损耗.

为分析高层建筑上外伸肋板的抗风工作机理，利用大涡模拟（LES）评估大气边界层来流下水平肋板对高层建筑的流场和风荷载的影响，对比不同类型水平肋板的抗风效果. 结果表明：水平肋板明显抑制了侧风面分离涡的形成，并拉长了尾涡；肋板会显著抑制建筑附近的竖向流，并在其附近诱导形成局部旋涡，最终导致近壁流动形式明显变化；流场的变化会影响风压分布和风荷载，水平肋板使建筑表面平均风压系数沿高度呈“之”字形分布，水平板明显降低侧壁面上平均和脉动风压，最大降幅分别约为20%和17%；对总荷载而言，水平肋板对平均阻力无明显影响，但能明显降低建筑上的脉动升力，最大降幅为27%；肋板的布置形式对气动特性的影响有明显差异，连续水平板通过改变近壁流、涡结构来影响风压分布和风荷载，而间隔水平板对风荷载的影响相对较弱.

为探究非对称渗流边界条件下小净距隧道渗流-应力场特征及衬砌结构的安全性，以深圳莲塘隧道为工程背景，开展小净距隧道渗流模型实验，并结合模型试验与相似模拟的方法，分析单侧水源条件下小净距隧道围岩渗流水压力分布规律，并揭示不同补水距离条件下渗流场的演化规律和衬砌的安全性. 结果表明：在单侧水源条件下，小净距隧道围岩渗流场呈现出显著的非对称分布，从补水边界到另一侧水位面呈非线性降低，在隧道附近的围岩中水压力在水平方向呈非对称的“W”形分布；围岩渗流场的非对称分布导致了左右洞水压力、排水量和安全系数的非对称；与远离水源的隧道相比，靠近水源的隧道平均水压力和排水量分别增大10.4%和5.5%，安全系数减小3.0%，并且水压力的非对称性更显著；从施工期到运营期，围岩和衬砌水压力分布的非对称性有小幅度增大；随着补水距离的增大，衬砌水压力线性减小，安全系数增大，水压力非对称系数增大；研究结果可为富水地区非对称渗流边界隧道的施工和运营提供一定的参考.

为探究地震下大型高墩渡槽止水的性能表现，基于流固耦合方法建立渡槽结构有限元模型，模拟动力效应下渡槽-水体的非线性耦合行为，通过引入止水变形失效阈值，重现槽跨间止水的失效过程，模拟止水失效后槽内水体的外溢；依托某实际高墩渡槽结构，通过非线性动力分析得到渡槽的宏细观地震响应，包括槽墩应变、支座位移、止水损伤等，揭示不同支座类型、减隔震装置对渡槽抗震性能的影响. 研究结果表明：在罕遇地震下，槽墩、槽身不会发生显著材料损伤，地震下渡槽结构安全具有保障；但设计地震下，渡槽止水即发生失效，无法保障渡槽震后保持正常引水功能；加入钢阻尼器可有效控制槽跨的变形，保障设计地震下渡槽止水不发生破坏，但罕遇地震下止水不可避免发生破坏，强震下的槽跨变形控制依然面临着挑战.

为研究新型X形轨枕道床承载力和横向阻力特性，开展X形轨枕与Ⅲ型轨枕道床刚度和横向阻力的缩尺模型试验，通过离散元法建立有砟轨道三维模型，并从细观上对比分析2种轨枕道床的竖向荷载传递机制及横向阻力. 研究结果表明：在最大竖向荷载时，X形轨枕道床的竖向位移（刚度）相较于Ⅲ型轨枕降低了约26.3%（提高了约46.6%）；与Ⅲ型轨枕相比，X形轨枕的横向极限阻力提高了约22.4%，有效提高了轨道横向稳定性； X形轨枕与枕间道砟的接触面积和应力均明显增加，轨枕接触力沿X形4个夹角范围扩散，使得枕间道砟充分参与分担荷载；由于X形轨枕的叉形结构能够提升枕间道砟的参与，使得道床刚度和横向阻力分别提升约29.2%和31.6%，与试验结论较接近.

为解决竖井全断面掘进机类“W”型刀盘滚刀布局困难的问题，基于离散元法研究滚刀安装排布参数对滚刀破岩效果的影响规律，通过粒子群优化算法得到滚刀整体布局优化方案. 首先，分别建立掌子面凹陷区域处和锥面处滚刀组协同破岩的二维离散元模型；然后，研究不同布刀间距的凹陷区域处滚刀组协同破岩效果，揭示锥面处滚刀刀间距及安装倾角对岩石破碎情况、滚刀载荷和破岩效率的影响规律，以破岩比能为指标得到合理的锥面处滚刀刀间距和安装倾角；最后，分析确定星型布局方式是适合异型刀盘上滚刀的布局方式，并利用粒子群算法优化滚刀布局方案. 研究结果表明：千枚岩地层中凹陷区域处应该缩小滚刀组的布刀间距；锥面处异型刀盘的滚刀采用垂直锥面安装方式时，岩石破碎效率更高；滚刀布局优化后的异型刀盘径向载荷减小24.07%，刀盘合力矩减少40.83%. 研究成果可为竖井工程中异型刀盘的滚刀布局提供参考.

动车组制动盘在长期服役过程中会形成复杂的残余应力，进而使盘体在拆解后形成不可回复的翘曲变形，为探究残余应力与翘曲变形对制动盘后续维修和重复利用可行性的影响，首先，通过测试动车组轮装铸钢制动盘材料不同温度下的拉伸应力-应变数据，构建了对应的材料Ramberg-Osgood本构模型，在有限元软件中建立制动盘循环对称三维瞬态仿真模型；其次，针对列车不同制动初速度、不同平均减速度等制动工况，采用间接耦合方法分析了制动盘表层与心部残余应力的形成与平衡过程，研究了制动盘结构约束释放后的翘曲变形量变化，采用分段函数与多项式拟合了制动盘变形量与制动能量、热输入功率的函数关系；最后，通过对服役后的制动盘进行翘曲变形量测量与X射线残余应力测试，对比分析了对应仿真条件时制动盘摩擦面残余应力分布规律，发现仿真结果与实测数据具有较好的数据和趋势一致性. 研究表明：制动盘翘曲变形量与制动能量、制动减速度呈正相关关系，制动工况越严苛制动盘翘曲变形量越大；仿真与实测均表明高残余拉应力位于摩擦面中部螺栓孔附近，且制动工况越严苛高残余拉应力值越大.

为研究地铁小半径曲线轨道上e型弹条异常断裂的原因，通过长期跟踪和测量成都地铁X号线钢轨波磨的发展情况，并基于摩擦自激振动理论，建立轮对-轨道-扣件系统的全实体单元有限元模型；采用隐式动态分析方法和谐响应分析方法，研究短波长波磨、长波长波磨对e型弹条振动疲劳寿命的影响. 研究表明：这2种类型的钢轨波磨都会导致地铁e型弹条振动疲劳寿命减小；波磨幅值越大，导致弹条的振动疲劳寿命越小；钢轨波磨不仅能够引起e型弹条产生与钢轨波磨“同频”的受迫振动，还容易激发弹条产生该频率的倍频振动；对于短波长波磨而言，由于2倍频的存在，在相同波深幅值的短波长波磨影响下，25 mm 和40 mm波长的钢轨波磨最容易导致e型弹条产生振动疲劳断裂；波长为120 mm的长波长波磨的波深幅值较大时，激发出的6倍频振动导致弹条的振动疲劳寿命急剧减小；由于振动强度的减弱，波长为240 mm的长波长波磨对弹条振动疲劳寿命的影响有限.

为研究高原地区铺设无缝道岔的可行性与高原气候环境对跨区间无缝线路稳定性的影响，探讨了不同气候、不同海拔和不同结构型式道岔实现无缝化时，铺设锁定轨温差对无缝道岔力学特性的影响. 首先，基于高原铁路自然地理环境与线路运营条件，选取青藏线升级改造过程中实现无缝化的典型道岔作为研究对象；其次，结合不同结构形式下的道岔关键传力部件力学特性开展室内参数测试，掌握高原气候低温环境对扣件、道床等阻力的影响；最后，构建考虑多场耦合和塑性阻力的无缝道岔计算模型，揭示铺设轨温差与无缝道岔受力变形的关系. 研究结果表明：当线路所处温差越大，铺设锁定轨温差引起的基本轨温度附加力增加速率从4.5 kN/℃（达琼果站）增加到6 kN/℃（唐古拉北站）；无缝道岔与相邻线路或相邻道岔间的铺设锁定轨温差对无缝道岔受力与变形影响较大，而线路轨节/道岔轨节铺设锁定轨温差引起的横向位移增加速率从0.010 mm/℃（达琼果站）增加到0.011 mm/℃（唐古拉北站），左右轨与直侧轨铺设轨温差对道岔失稳影响较小；考虑到高原道岔涉及多股钢轨锁定，易造成锁定轨温差相差较大，为提高安全冗余，铺设锁定轨温差应控制在±3 ℃，相邻轨节锁定轨温差不超过5 ℃.

为了研究汽车声学包设计参数对其多性能目标的影响，首先，改进了传统的深度信念网络（DBNs）方法，并提出SVR-DBNs （support vector regression- deep belief networks）模型，提升了模型映射的准确度；其次，从车辆噪声传递关系与层级目标分解角度出发，提出了一种多层级目标预测与分析方法；最后，将所提方法应用于具体车型的前围声学包性能、重量与成本多目标预测与优化分析. 研究结果表明：SVR-DBNs方法对前围声学包性能、重量与成本目标预测准确度均在0.975以上，优于传统的反向传播神经网络（BPNN）、SVR与DBNs模型；基于SVR-DBNs模型的优化结果与实测结果接近，两者加权目标相对误差为1.09%（平均传递损失（MTL）、重量和成本相对误差绝对值分别为1.44%、1.04%与0.71%），优化后的实测结果较前围声学包原始状态性能、重量和成本分别提升了5.51%、9.01%与4.40%.

随着正弦干扰频率的提高，扩张状态观测器（extended state observer，ESO）的性能会下降，为提高磁悬浮转子系统中ESO的干扰抑制能力，首先，建立单自由度磁悬浮轴承转子系统数学模型；其次，设计ESO并分析其干扰抑制效果下降的原因；在此基础上，提出一种模型辅助扩张状态观测器(model assisted extended state observer, MESO)以改进带宽配置方式，提高干扰抑制效果；然后，在频域内分析基于MESO的自抗扰控制器的稳定性；最后，通过仿真与试验验证了所提出观测器的有效性. 研究结果表明：带宽的增加会放大系统噪声的影响，使系统的控制电压增加；随着干扰频率的提高，MESO对高频正弦干扰的抑制效果会下降，但仍可以降低转子的模态振幅；对50 Hz旋转频率下的转子分别施加频率为10 Hz、振幅为2 mm的基础简谐干扰与1g的基础冲击干扰， 相比ESO，MESO控制下的转子位移分别降低了16.3%与22.6%，控制电压降低了约14%.