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2016年  第29卷  第3期

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西南交通大学120周年校庆论文专辑(下)——2016年第3期
高移动无线通信抗多普勒效应技术研究进展
范平志, 周维曦
2016, 29(3): 405-417. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.001
摘要(819)
摘要:
车辆高速移动所产生的多普勒效应,对于高铁等高移动场景下的宽带无线通信具有极大的危害性,严重影响无线通信系统的可靠性和容量.本文系统地讨论了3类抗多普勒效应应对技术,即多普勒规划、多普勒补偿和多普勒利用,给出了作者在多普勒利用方面的最新研究进展:对于多普勒规划,主要通过系统初始设计在一定程度上降低多普勒效应的危害;对于多普勒补偿,必须准确估计多普勒频偏从而进行补偿或抵消,以大幅减小多普勒效应的影响;对于多普勒利用,应设法运用多普勒效应,化废为宝,挖掘时变信道提供的潜在多普勒分集增益.
高速铁路牵引供电系统安全风险评估研究综述
何正友, 冯玎, 林圣, 孙小军
2016, 29(3): 418-429. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.002
摘要(530)
摘要:
为降低高速铁路牵引供电系统安全风险整体水平,实现高速铁路全寿命周期内的安全可靠运行,对高速铁路牵引供电系统安全风险评估研究进行了综述分析.将牵引供电系统风险因素的来源归纳为设备性能衰退、服役环境和人为维修活动3方面进行论述,总结了国内外电力系统和牵引供电系统风险评估的研究现状.在高速铁路快速发展的背景下,分析提出了牵引供电系统安全风险评估面临的数据信息不完备性与不确定性、服役环境复杂性、故障诊断与维修模式不足等问题与挑战.在此基础上对高速铁路牵引供电系统风险评估研究方向进行展望,未来应重点研究数据获取、评估模型、风险融合和风险应用4个方面内容.
燃料电池混合动力有轨电车动力系统设计
陈维荣, 卜庆元, 刘志祥, 李奇, 孙帮成, 李明
2016, 29(3): 430-436. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.003
摘要(631)
摘要:
基于氢能的燃料电池混合动力有轨电车是现代有轨电车的研究热点.结合有轨电车的总体性能需求,对燃料电池混合动力有轨电车进行了系统设计,给出了燃料电池/超级电容混合动力系统的总体方案与拓扑结构,进行了混合动力系统配置和有轨电车牵引性能计算.结果表明,所配置的混合动力系统的输出功率分配可以很好地满足列车在0~35 km/h速度时加速度为1.2 m/s2、最高车速70 km/h的动力性能要求.研制的混合动力系统样机在有轨电车模拟运行工况进行了试验,在试验过程中可以实现多套系统能量的分配管理.
大功率PEMFC空气系统电流跟随分段PID控制方法研究
刘志祥, 李伦, 韩喆, 潘俊刚, 丁一
2016, 29(3): 437-445. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.004
摘要(509)
摘要:
为优化大功率燃料电池系统空压机控制效果,基于离心式空压机系统模型,提出了大功率质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)空气供给系统的电流跟随分段PID控制方法.该方法以离心式空压机响应特性为基础,以实际工作电流为跟随目标,在动态响应与稳态控制阶段采用不同的PID参数进行闭环控制,并进行了模拟仿真研究.最后,在实验室已有的150 kW燃料电池系统基础上的实验验证,模拟仿真与实验验证结果表明,仿真模型计算误差控制在5%以内,准确的反映了离心式空压机与空气供给系统的特性,所提出的大功率PEMFC空气供给系统的电流跟随分段PID控制方法不仅能够满足PEMFC电堆稳态控制要求,同时将动态响应时间缩短至3 s以内,控制效果良好.
无线电能传输技术及其在轨道交通中研究进展
麦瑞坤, 李勇, 何正友, 杨鸣凯, 陆立文, 刘野然, 陈阳, 林天仁, 徐丹露
2016, 29(3): 446-461. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.005
摘要(801)
摘要:
用新型无线电能传输技术(wireless power transfer, WPT)为轨道交通供电能够降低牵引供电系统维护成本,提高安全性,是未来重点发展的新型牵引供电技术之一.首先阐述了辐射式、电场耦合式及电磁耦合式三种主要WPT技术的特点,并重点介绍了电磁耦合式WPT技术在轨道交通中应用原理.回顾了国内、外轨道交通WPT技术的研究现状,指出大功率高频逆变器、分段供电技术、电磁耦合机构设计、系统优化和控制、谐振频率稳定控制是WPT技术在轨道交通应用中的几大关键技术及关键问题,并对以上关键技术的现有研究成果进行了总结和分析.分析表明,当前对轨道交通WPT技术的研究应集中在研制大功率高频谐振逆变电源、分段供电技术及系统优化方面,对轨道交通WPT技术传输功率及效率的提高、系统稳定性的提升及工程应用可行性具有重要意义.
T-S模糊控制综述与展望
肖建, 赵涛
2016, 29(3): 462-474. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.006
摘要(877)
摘要:
T-S模糊控制可以处理复杂非线性系统,并已成功地应用于许多工业领域.分别从模型建立、稳定性分析、控制器设计等方面,概述了一型T-S模糊控制和区间二型T-S模糊控制的研究现状,对一型T-S模糊系统、一型T-S模糊多项式系统及区间二型T-S模糊系统分析和设计中的保守性问题进行了全面的分析.探讨了松弛变量法、参数依赖李雅普诺夫法、隶属函数形状依赖法的原理,及其在降低模糊反馈控制器保守性方面的应用.对一型T-S模糊系统的建模、区间二型T-S模糊系统的参数依赖李雅普诺夫设计法等进行了展望.一型T-S模糊多项式系统的输出反馈控制、区间二型T-S模糊时滞系统、区间二型T-S模糊系统的鲁棒控制和模型化简,以及利用硬件实现相关算法,并将提出的方法应用到工程实际,是T-S模糊控制未来的研究方向.
谐振式单开关多路输出Boost LED驱动电源
许建平, 杨琦, 刘雪山
2016, 29(3): 475-486. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.007
摘要(432)
摘要:
提出了一种谐振式单开关多路输出Boost LED驱动电源及其控制电路,分析了其工作原理及特性.该多路输出Boost LED驱动电源只需要使用1个开关管,1个谐振电感和2n-1个谐振电容就能实现2n路输出的恒流控制,具有变换器电路结构与控制简单、体积小、效率高以及成本低的特点.利用谐振电容的充放电平衡原理,仅需控制其中任意一条输出支路电流,即可实现2n路输出支路的恒流及均流控制;此外,该多路恒流输出LED驱动电源具有固有的短路保护特性,任何一条输出支路短路不会影响其它输出支路的稳态电流.最后,搭建了一台48 W的四路恒流输出实验样机,验证了理论分析的正确性.
牵引变压器绕组温升与油流的关联性
周利军, 李锦平, 杨杨, 江俊飞, 王路伽, 王东阳
2016, 29(3): 487-494. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.008
摘要(534)
摘要:
为明确牵引负荷下绕组温升与油流速度动态变化的相互跟随性,构建了牵引变压器温升试验平台,模拟各种负荷下绕组和铁心的生热及油流循环过程,并同步测量油温、绕组热点温度以及散热器油流速度.在此基础上,建立了对应的数值计算模型,仿真求解其温度场与油流场.研究结果表明:稳态时油流速度与绕组热点温度基本呈线性关系;阶跃负荷时油流速度有一个冲击回落的过程,油流速度冲击峰值受负荷作用时间和负载系数大小影响,达到峰值时间比绕组热点温度达到峰值迟10 min;连续冲击负荷下,冲击负荷之前的温度与流速只影响绕组热点温度的绝对值,对铜油温差基本无影响.
高速铁路接触网研究进展
刘志刚, 宋洋, 韩烨, 汪宏睿, 张静, 韩志伟
2016, 29(3): 495-518. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.009
摘要(687)
摘要:
接触网与受电弓之间动态性能是影响列车运行的重要因素之一,高速铁路中接触网的不良状态直接影响牵引供电系统对动车组的供电安全.论文系统地讨论了高速铁路接触网研究的4个方面,即接触网的初始平衡态求解、接触网动力学建模、接触网非接触检测和接触网静态动态评估,并给出了目前高速铁路接触网研究的最新进展:针对接触网的初始平衡态求解精度不高的问题,通过引入多目标约束的结构找形方法和非线性有限元过程进行求解;在接触网动力学建模方面,考虑环境风对接触网影响的问题,通过环境风模拟和风洞实验获得气动力系数,建立沿线风场进行接触网风振特性分析;对于接触网非接触检测算法的精度不高问题,基于深度学习理论的检测技术和实时图像检测算法是今后发展方向;针对目前接触网动态评估方法缺乏的问题,现代谱估计、时频分析和大数据技术及其融合将是今后接触网评估的重要手段.
自主CAE平台及计算力学软件研发新进展
冯志强, 刘建涛, 彭磊, 周洋靖, 宁坡, 汪波
2016, 29(3): 519-524. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.010
摘要(593)
摘要:
数值模拟是求解复杂工程问题强有力的工具.科学计算程序的一大需求在于复杂及可变数据结构的存储、提取和处理能力.对于用户而言,不仅需要强大的求解器,还需要良好的图形交互界面,因此,开发具有通用性和开放性的CAE软件平台和友好的用户界面势在必行.本文在介绍CAE软件平台OmtDesk的基础上,采用C++语言和面向对象软件开发技术,建立了高效CAE平台,解决了CAD模型与计算力学平台接口、网格生成、大型数据存储、快速求解算法等关键问题;同时基于Qt+OpenGL技术,开发了跨系统的友好图形用户界面;最后,以固体力学数值模拟为例,基于该平台和用户界面,开发了计算固体力学专用软件.由此可见,本文提出的软件设计理念是有效的,实现的CAE平台已经拥有了强大的功能.
高速铁路建设对我国铁路运输的影响
彭其渊, 李建光, 杨宇翔, 文超
2016, 29(2): 525-533. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.011
摘要(633)
摘要:
高速铁路在我国的大规模建设并投入运营,在提升铁路路网规模与质量、缓解运输能力紧张、提高铁路运输服务质量等方面均取得了显著效果.通过全面总结高速铁路建设运营对铁路网络结构与规模、运输服务能力、快速客货运网络、现代化综合客运枢纽建设等方面的提升效果,系统阐述了高速铁路建设对运输组织模式、列车运行图编制理论、夜间列车运输组织方法、动车组运用、高速铁路调度指挥体系理论与方法构建等行车组织方法创新的推动作用,以及对我国基础设施建设技术和动车组制造及控制技术等铁路建设与装备水平持续提升的促进作用,揭示了高速铁路建设对我国国民经济持续快速发展的重要支撑作用,为实施我国一带一路和高铁走出去国家战略提供了理论支撑.
交通流随机行为的研究进展
张继业, 郑伟范
2016, 29(3): 534-545. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.012
摘要(501)
摘要:
随着人口和车辆的不断增加,道路发展难以满足车辆交通的需要,交通拥塞等问题日益严重.由于交通流的动态、随机、非线性、多行为主体等特征,进一步增加了交通流问题的复杂性.交通流随机行为的研究对于理解交通流的内在演化规律、管理和控制交通流具有重要作用.目前在该领域的研究已经形成了相应理论体系,建立了系列模型,并不断在实际交通中应用.本文对交通流随机行为相关的研究进行了总结,讨论了随机相互作用无关的模型如微观跟驰模型、宏观流体力学模型、介观气体动理论模型、元胞自动机模型、随机过程模型,随机相互作用相关的模型如势强度相关模型,加权顾前势模型等.通过对目前研究现状的总结和分析,对未来交通流随机影响因素及随机动力学的建模与分析进行了展望.
出行主体的相对危险暴露量研究综述
江欣国, 章国鹏, 柏伟, 夏亮
2016, 29(3): 546-552. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.013
摘要(490)
摘要:
道路交通安全已经成为社会发展面临的一个严峻问题.传统的交通安全研究通常以车辆行驶里程作为危险暴露量指标,缺少系统的原始事故数据处理流程及必要的理论假设检验工作,且理论假设的验证方法仍不完善.同时非驾驶相关行为或交通罚单被广泛应用于事故责任分配,其准确性也有待检验.使用相对危险暴露量理论和方法从微观层面鉴定出行主体事故倾向性能够准确反映事故发生环境的时空变动性和事故主体的差异性.未来相对危险暴露量理论在数据处理方面,应制定规范的事故数据处理流程,通过统计学手段揭示事故数据的内在问题,然后采用相应的数据预处理方案;事故定责方面,可引入权重的概念确定其显著性因子,通过责任分配模型来确定各出行主体的事故责任;在理论假设的检验方面,确定该理论的使用准则和应用前景.
基于手机运动传感器数据的交通流拥挤识别
肖峰, 涂雯雯, 陈冬
2016, 29(3): 553-562. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.014
摘要(547)
摘要:
准确的交通流状态识别是智能交通管理与控制的基础.通过所开发的手机端软件从手机中提取车辆的加速度与角加速度数据,在研究了其统计特征后,发现该数据可反应周围车辆对目标车辆运行环境的影响,从而与交通流状态的变化有着密切关系.利用支持向量机学习算法,以加速度与角加速度统计参数作为输入变量识别断面交通流状态.实验结果识别精度最高达到92%,表明加速度和角加速度指标可作为交通流状态的表征参数.该研究采用Lasso模型和最小角回归算法对输入参数进行变量选择,在降低计算成本的同时保证了良好的识别效果.
基于变权的物流资源公平分配方法
张锦, 曾倩, 陈义友
2016, 29(3): 563-570. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.015
摘要(463)
摘要:
针对物流资源分配,研究了常权和变权形式下个体权重与产出效率对分配的影响,变权可以增加资源量较少个体的权重,实现兼顾公平的目的.提出了一种新的物流资源公平分配方法,该方法通过确定状态变权形式、个体效用和常权构造变权函数,计算个体变权值并比较所有分配可行解的加权总效用,得到最优分配结果.通过刻画效率损失和公平损失选择变权参数,可实现效率最优、最大最小公平以及其它不同程度的公平.以应急物资分配问题为例说明了方法的应用过程并验证了有效性,分析了变权参数对权重、效率和公平的影响.
心血管介入器械表面修饰新策略血管内皮细胞生长微环境的原位仿生构建
黄楠, 李敬安, 魏来, 李世琪, 苏红, 吕先锋, 陈俊英, 杨苹
2016, 29(2): 571-584. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.016
摘要(471)
摘要:
血管支架等心血管介入医疗器械植入人体后的血栓形成和再狭窄等问题长期以来一直是临床上亟待解决的难题.目前研究显示,损伤部位血管内皮功能性重建能显著降低再狭窄比率,避免血栓的形成,而该过程与内皮细胞所处的周细胞环境、底层组织拓扑结构和细胞外基质等微环境密切相关.本文系统讨论了以上3种要素对血管内皮功能性重建的影响,并给出了作者在材料表面内皮细胞生长微环境的原位仿生构建方向的最新研究进展:对于周细胞环境,主要通过调控平滑肌细胞为收缩型表型,进而促进内皮细胞功能性因子释放; 对于底层拓扑结构,可在材料表面制备微/纳图形进行仿生构建,进而调控内皮形态和分布呈体内生理状态;对于细胞外基质,可通过细胞脱附技术获得或将细胞外基质成分接枝在材料表面,赋予材料良好的生物相容性.
建筑相变储能技术研究现状与发展
袁艳平, 向波, 曹晓玲, 张楠, 孙亮亮
2016, 29(2): 585-598. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.03.017
摘要(824)
摘要:
作为一项重要的建筑节能技术,相变储能技术可解决建筑能源供求在时间、空间和强度上不匹配的矛盾.综述了建筑储能相变材料的制备与导热性能增强、相变单元传热特性及传热强化、建筑相变储能系统的研发与应用,总结了材料研发、系统性能评估、系统应用技术开发等3个方面的不足,指出了未来研究重点,即开发性能稳定且蓄放热能力强的相变材料、有效预测多物理过程和多相态储能系统的动态性能和实现无人工干预条件下储能系统的自主有效运行等.

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