• ISSN 0258-2724
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2017年  第30卷  第6期

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论文
无砟轨道温度简便计算及极端天气影响分析
刘学毅, 李佳莉, 康维新, 刘笑凯, 杨荣山
2017, 30(6): 1037-1045,1060. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.001
摘要(558)
摘要:
为了研究无砟轨道的温度特性，分析道床板与环境的换热机理，开展了无砟轨道温度监测试验.运用频谱方法，研究了气象因素与道床板温度间的关系；基于热力学原理和试验研究，反演道床板材料热工参数，建立了道床板温度的简便计算方法，并对其计算精度进行评价；探讨了太阳辐射、风、大气温度等对道床板温度的影响，分析了极端天气下道床板的温度特性.研究结果表明：本文方法能够有效计算无砟轨道道床板温度，误差在0.4~3.0℃之间，具有较高精度和实用性；道床板导温系数宜取为0.004 3 m2/h；平均气温和太阳辐射主要决定整体温度，气温振幅对温度梯度有较大影响；风力等级达到4级以上时，板面温度近似为等效气温；极端天气下，道床板下表面温度可能达到50℃，温度梯度达到110℃/m.
胶粘道床横向阻力特性试验和离散元分析
肖宏, 令行
2017, 30(6): 1046-1054. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.002
摘要(532)
摘要:
为揭示胶粘道床横向阻力的工作机理，在高速铁路胶粘道床路段进行了横向阻力现场试验.分析了胶粘道床横向阻力的变化特征；利用离散元软件PFC3D（particle flow code in 3 dimensions）建立了胶粘道床三维模型，对胶粘道床内部接触力、应力进行了统计分析.研究结果表明：用胶状态下胶粘道床横向阻力值是有砟道床规范值的4.6倍，横向阻力提升显著；胶粘道床在提升横向阻力的同时，轨枕-道砟接触点压力值最大为1.2 KN，平均值为112.48 N，道砟仍处于良好的受力状态；道床全断面粘结时应保证枕下26 cm范围道砟胶喷涂的充分和均匀，以确保道床粘结效果的发挥；胶粘道床不同位置对横向阻力的分担比相对于有砟道床变化明显，胶粘道床枕侧承担63%、枕底承担24%、砟肩承担13%.
清洗后的劣化道砟直剪力学特性分析
井国庆, 黄红梅, 常锦秀, 强伟乐
2017, 30(6): 1055-1060. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.003
摘要(597)
摘要:
为探究劣化道砟力学特性及其循环利用机理，分别针对清洗后掺加不同比例新道砟的劣化道砟，结合洛杉矶磨耗试验仪和应变控制式直剪仪，开展了不同比例新旧道砟混合体的直剪试验，探讨了不同垂压（50、100、200 kPa）下不同比例新旧道砟混合体应力应变特征.研究结果表明：劣化道砟抗剪强度随新道砟含量增多而增大，如100 kPa垂压下，新道砟含量为50%和100%的样本抗剪强度分别为143.4 kPa和176.7 kPa，比劣化道砟抗剪强度分别提高了24.0%和52.9%；劣化道砟剪胀现象随新道砟含量增多而越不明显，如100 kPa垂压下，新道砟含量为50%和100%的样本最大剪胀量分别为9.842 mm和7.969 mm，比劣化道砟最大剪胀量分别降低了25.8%和39.9%；清洗后劣化道砟力学性能与新道砟差别较小，在一定条件下可与新道砟混合重复使用.
拉-剪应力场下全熔透十字型焊接节点疲劳寿命评估
卫星, 揭志羽
2017, 30(6): 1061-1067. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.004
摘要(535)
摘要:
为研究全熔透十字型焊接节点在拉-剪应力场反复作用下的疲劳损伤累积规律及疲劳寿命预测方法，选择不同倾角（0°、15°、30°、45°）全熔透承载焊缝十字形焊接节点，构建不同比例的拉-剪应力场.利用ANSYS建立有限元模型，对不同倾角下全熔透十字形焊接节点的应力分布状态及应力集中系数进行比较分析.完成4组12个比例加载时正应力和剪应力共同作用下的焊接节点疲劳试验.基于名义应力分别采用等效应力法、相互作用方程法和双参数临界面法，对全熔透十字形焊接节点疲劳寿命进行评估，并与试验结果进行对比分析.研究结果表明，应力比大于0.5时，按国际焊接学会方法及Eurocode方法得到的疲劳寿命偏大，主拉应力法得到的疲劳寿命仅为试验结果的1/3，双参数临界面法和等效应力法得到的疲劳寿命与疲劳实验结果吻合较好.
波浪作用下跨海大桥列车走行性研究
房忱, 李永乐, 向活跃
2017, 30(6): 1068-1074. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.005
摘要(460)
摘要:
针对平潭海峡大桥所处海洋环境复杂恶劣、波浪会影响列车的安全性和舒适性问题，基于车-桥耦合动力仿真方法，利用自主研发的桥梁有限元软件BANSYS（bridge analysis system），分析了极端波浪荷载作用下车辆和桥梁的动力响应，讨论了波浪荷载重现期、车速、水深和桥墩刚度等因素的影响.研究结果表明：波浪荷载对车桥系统的响应影响显著，当波浪荷载重现期为50 a时，桥梁跨中横向位移超限；当波浪荷载较大时，波浪对列车走行性起主要控制作用，当波浪荷载较小时，车桥系统的动力响应对车速较为敏感；低桩承台方案可有效降低波浪荷载作用下桥梁和车辆的动力响应；桥墩基础采用常用的不同标号的混凝土对行车安全性和舒适性影响较小，车辆最大横向加速度相对变化幅值最高达3%.
高温作用后混凝土损伤动态本构模型研究
王飞, 钱永久, 许金余, 李志武
2017, 30(6): 1075-1081. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.006
摘要(565)
摘要:
为解决高温对混凝土损伤问题，基于混凝土非线性粘弹性本构模型理论及损伤力学有关理论，建立了包含材料参数、动态模量等9个参数的混凝土损伤型动态本构模型，考虑到高温对混凝土动态力学性能影响显著，将高温损伤内化到对本构模型元件材料参数的影响，并根据实验所得数据，拟合得到模型在各温度下的材料参数值；将模型预测应力-应变曲线与实验所得应力应变曲线比较，结果表明：两者的峰值应力误差在5%以内；峰值应变误差在9%以内；弹性模量误差在7%以内，曲线总体拟合相似度在0.93以上，该模型能较好模拟经受高温作用后的混凝土冲击力学特性.
空间预应力钢束精细化有限元建模方法
伍彦斌, 黄方林
2017, 30(6): 1082-1087. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.007
摘要(582)
摘要:
为了建立同时包含平弯和竖弯的空间曲线预应力钢束连续平滑模型，在有限元分析中考虑空间预应力钢束的各项力学效应，提出了基于相贯线的空间预应力钢束精细化建模方法，确定了钢束、孔道与梁体三者之间的节点对应连接方式，并给出了相应的建模程序.首先采用辅助实体相贯的方法，建立了空间预应力钢束的连续平滑几何模型；然后沿该空间曲线建立孔道实体，并与混凝土主梁进行布尔运算，实现钢束、孔道与梁体三者之间的节点对应连接.以贵州红水河特大桥钢-混结合段的建模与分析为例，计算结果表明：与传统的约束方程法相比，采用本文方法计算得到的梁体最大局部压应力降低26.3%，应力集中现象明显改善；钢束有效应力分布平顺、无波动，更符合实际情况.
大跨度高速铁路劲性骨架混凝土拱桥模型试验研究
张双洋, 赵人达, 贾毅, 王永宝, 谢海清
2017, 30(6): 1088-1096. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.008
摘要(572)
摘要:
沪昆高铁北盘江特大桥为主跨445 m的劲性骨架钢筋混凝土拱桥，桥面拟铺设无砟轨道，设计时速350 km/h，因此，对桥梁的受力和变形性能提出了很高的要求.为了验证实桥施工过程中的安全性和劲性骨架外包混凝土施工方法的合理性，对全桥进行了1：7.5的缩尺模型试验研究，对模型的加载方法、控制截面和测点的布置进行了探讨，并将模型的试验结果与计算结果进行对比，全面了解该桥在施工过程中及成桥状态下的受力行为，研究结果表明：劲性骨架施工过程中，钢管最大应力250 MPa，位于1/2截面上弦杆处；主拱圈C60外包混凝土最大压应力为17 MPa，位于1/2截面边箱底板处；主拱圈最大位移为68 mm，出现在1/2截面附近；应力和位移均满足与原桥的应力等效和几何相似关系，模型试验结果均满足原桥施工过程中应力和变形的要求.
落石冲击下无回填土拱形明洞结构可靠度设计
王玉锁, 徐铭, 王涛, 王志龙, 何俊男, 周良
2017, 30(6): 1097-1103. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.009
摘要(562)
摘要:
为完善拱形明洞结构可靠性设计方法，利用模型试验、数值模拟及理论分析等，结合现场实际，开展了落石冲击下无回填土拱形明洞破坏特征及失效模式、极限承载力、落石冲击荷载及极限状态表达式等的研究.首先，根据落石冲击下无回填土拱形明洞结构失效破坏特征，将结构局部失效范围部分简化为四边固支方形钢筋混凝土板结构，利用塑性极限原理按刚塑性板进行准静态极限荷载计算，得到结构极限承载力即抗力；其次，将离散元颗粒流数值模拟方法得到的落石冲击力最大峰值作为钢筋混凝土板顶部落石冲击力，通过回归分析，得到用落石重力势能的幂函数表示的落石冲击荷载表达式；再次，将得到的结构抗力与落石冲击荷载联立得到极限状态方程，利用MABLAB软件编程求得结构可靠指标，通过与目标可靠指标的比较，进行结构可靠度设计与优化；最后，利用所建立的结构可靠度设计方法，对某客专双线拱形明洞设计进行了可靠度检算.研究结果表明：当落石高度为5~15 m、落石重量为1~2 kN时，原设计明洞结构可靠指标可达到4.2；当将原设计的C35混凝土调整为C40，钢筋由HRB335调整为HRB500后，落石高度为5~20 m、落石重量为1~2 kN范围时的结构可靠指标可达到5.4以上.
加卸载对盾构隧道材料损伤和结构特性的影响
卢岱岳, 徐国文, 王士民
2017, 30(6): 1104-1112. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.010
摘要(550)
摘要:
为研究加卸载对盾构隧道结构受力和材料损伤状态的影响，基于混凝土塑性损伤本构、非线性接触理论和Python二次开发，用全周单向受压弹簧模拟地层反力，建立二维管片-接缝不连续模型和三维精细化管片-接缝不连续模型，模拟不同土质中（固结黏性土、硬质黏性土、中等程度黏性）盾构隧道上方不同加卸载水平下的结构变形、材料内力以及材料损伤变化规律，并讨论了螺栓异常工作对结构的影响，得到了不同土质中径向相对位移、接头张开量、材料应力和混凝土损伤因子关于加卸载量的关系曲线，及接头张开量、螺栓应力水平分别在预紧力损失和锈蚀深度两种异常状态的变化曲线.研究结果表明：从结构变形宏观指标给出了3种土质条件下加卸载的荷载安全值分别为510、340 kPa和170 kPa；从材料应力水平及损伤程度给出了加卸载的荷载安全值分别为340、170 kPa和170 kPa；螺栓预紧力损失对结构的影响主要受拱顶接头张开量控制，螺栓锈蚀对结构的影响主要受螺栓应力水平控制，且锈蚀深度的安全限值为6 mm.
不同场地沉管隧道振动台模型试验研究
程新俊, 景立平, 崔杰, 李永强, 董瑞
2017, 30(6): 1113-1120. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.011
摘要(511)
摘要:
为了研究不同场地条件下沉管隧道的地震反应规律和抗震性能，对干砂、饱和砂土以及水下饱和砂土三种场地条件下沉管隧道体系进行缩尺比为1：30的振动台模型试验.试验结果表明：当输入加速度峰值为0.1g的小震时，三组场地中的土层加速度均保持放大趋势，饱和砂土没有出现液化状态；当输入幅值为0.2g和0.4g时，干砂场地中的土层加速度继续增大，饱和砂土发生液化，表层土体加速度呈现衰减现象；在输入加速度峰值为0.4g时，3组试验的中间管段较端部管段加速度减小百分比最大分别可达11.1%、7.6%和9.4%，柔性接头表现出一定的减震效果；饱和砂土与水下饱和砂土中的土体孔压发展规律基本一致；3组场地中均是隧道底板与中墙角点处的应变较大，是抗震的薄弱部位.
饱和软土二维-三维列车振动响应对比分析
黄强, 叶斌, 黄宏伟, 张冬梅, 张锋
2017, 30(6): 1121-1129. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.012
摘要(519)
摘要:
针对岩土工程中常用二维模型等效三维模型进行数值计算的方法，对列车运行引起的二维和三维动力响应进行了分析.根据钢轨-扣件-隧道-地基纵向模型得到作用于隧道道床上的振动荷载，基于循环流动本构模型和土-水完全耦合理论，计算了列车平均时速下饱和软土层二维和三维的振动响应规律.研究结果表明：两种模型的地表振动加速度、位移以及隧道周围超孔隙水压力在横截面内规律基本相似但数值相差较大；二维-三维地表加速度比和位移比最大值分别可达9倍和6倍，加速度振级相差可达15 dB；隧道周围的二维-三维超孔压比在1.5~3.5之间，单次振动超孔压累积值可达4.36 kPa和1.69 kPa，且在隧道竖轴左右45°及135°位置处超孔压力累积最为明显；振动荷载形式、纵向土层振动、固结速度是造成饱和土软土二维-三维列车振动响应差异的主要原因.
考虑桩身自重影响的楔型桩屈曲稳定性分析
李传勋, 刘晓钊, 吴文兵
2017, 30(6): 1130-1138. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.013
摘要(519)
摘要:
为了研究桩身特性对楔形桩稳定屈曲性状的影响，基于考虑桩身自重的桩-土体系尖点突变模型，对楔形桩的第一类稳定问题进行了分析；通过确定桩-土体系的势函数和分岔集方程，建立桩-土体系的尖点突变模型并导出桩-土体系失稳条件，得到了楔形桩的屈曲临界荷载；应用能量法原理及瑞利-里兹法计算楔形桩的屈曲临界荷载，验证突变理论计算结果的可靠性；通过算例分析了楔形桩的桩身自重和楔形桩桩径变化对屈曲临界荷载的影响.研究结果表明：当桩身埋置率从0增加到0.4时，考虑桩身自重后楔形桩和等截面桩的临界荷载减小值与不考虑桩身自重下临界荷载的比值分别减小了42.82%和75.27%；其他条件相同时，楔形桩的楔形锥角越大，稳定性越好；当无量纲桩长趋于0时，桩顶自由、桩端嵌固和桩端铰接条件下楔形桩稳定计算长度分别趋于0和无穷大.
板式无砟轨道轨面变形与路基沉降的映射关系
郭宇, 高建敏, 孙宇, 翟婉明
2017, 30(6): 1139-1147,1215. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.014
摘要(561)
摘要:
为研究路基沉降对板式轨道轨面几何变形的影响，基于无拉力Winkler地基叠合梁理论，针对纵连式、单元式两种板式轨道，提出了考虑板底脱空的路基沉降与轨面变形间静态映射关系的计算方法，并对由不同沉降型式引起的两种轨道轨面变形特征及变化规律进行了对比分析.结果表明：纵连板式轨道对基础变形的适应力较单元板式轨道欠佳，底座板与路基间易形成大范围脱空；自重效应下沉降引起的两种轨道轨面变形随基础沉降量的增大差异加剧，且对路基沉降波长极为敏感，当沉降波长达到20 m后，轨下板底脱空现象明显缓解，轨面几何不平顺基本可与路基变形保持一致；路基折角型沉降对轨面平顺性的影响相对平缓，错台型沉降不仅使轨面剧烈弯折，还会导致板底严重脱空，10 mm差异沉降即可引发轨道与路基结构间约8 mm的空吊，给列车运营质量和轨道结构疲劳特性均造成不利影响.
竹-混凝土组合梁的受弯性能
魏洋, 周梦倩, 纪雪微, 端茂军, 李国芬
2017, 30(6): 1148-1155. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.015
摘要(545)
摘要:
为了研究竹-混凝土组合梁的组合效率及剪力连接件的影响，进行了3根竹-混凝土组合梁和1根对比竹梁的试验，组合梁的剪力连接件形式分别为销栓型、凹槽型和凹槽-销栓型.研究结果表明：销栓型连接件竹-混凝土组合梁发生底面竹纤维受拉断裂的破坏，凹槽型组合梁和凹槽-销栓型组合梁发生凹槽底部水平位置处竹材的纵向剪切破坏；与竹梁相比，竹-混凝土组合梁在跨中挠度为跨度1/250时的荷载提高了3.18~3.74倍，等效截面刚度为刚性连接组合梁截面刚度的70%；凹槽型连接件和凹槽-销栓型连接件的组合梁，界面滑移小于1.2 mm，荷载挠度曲线呈线性，连接件表现出刚性连接性能.
脉冲型地震动作用下尼泊尔砖木遗产建筑易损性分析
潘毅, 王晓玥, 许浒, 谢丹
2017, 30(6): 1156-1163. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.016
摘要(518)
摘要:
为研究近断层脉冲型地震对尼泊尔砖木结构遗产建筑抗震性能的影响，以一栋2层的砖木结构遗产建筑为例，采用等效框架方法，以地面峰值加速度作为地震动强度指标和层间位移角作为结构损伤指标对其进行动力增量分析，确定了结构极限破坏状态，并分别对结构在脉冲型和非脉冲型地震作用下的易损性曲线进行了比较.研究结果表明：砖木遗产建筑在正常使用、生命安全和防止倒塌3种不同极限状态下对应的层间位移角分别为0.06%、0.32%和0.44%；该类建筑在遭遇地震时有较高的概率达到正常使用极限状态，但其超越生命安全和防止倒塌极限状态的概率相对较低；当达到或超过生命安全状态之后，较小的地面峰值加速度增量就可能导致砖木遗产建筑达到防止倒塌状态；与非脉冲型地震动下的结构响应相比，脉冲型地震动下达到正常使用、生命安全和防止倒塌3个极限状态的概率分别高出18.9%、14.3%和12.6%，在震后修复和加固中应对近断层脉冲型地震动的激励特征予以充分考虑.
约束砌体结构试验研究及延性影响分析
苏启旺, 许子宜, 宋吉荣, 李勇志, 吴昊
2017, 30(6): 1164-1172. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.017
摘要(536)
摘要:
为探讨砌体结构的破坏特性及延性影响，设计和制作1：2缩尺结构模型进行了拟静力试验，研究了多次往复循环静力作用下结构的受力特点、构造柱受力钢筋应变发展及骨架曲线特征；采用数值分析技术对模型试验结果进行了对比，验证了数值计算参数设置的合理性；定量分析了结构楼层数、楼层内构造柱数量、楼层内墙体数量以及楼层高度等变化与位移延性系数变化之间的关系，给出了定量的函数表达式.研究结果表明：构造柱-圈梁能够与墙体发生相同的变形机制，能共同约束和限制墙体变形及裂缝发展，结构展现明显的延性特征；增加墙体数量可提高砌体结构抗侧承载力，但不能增大结构位移延性；增加构造柱数量可显著增大结构位移延性，当构造柱含量增加1倍时，位移延性系数可增加3倍.
受火冷却后钢管混凝土叠合短柱的轴压力学性能
项凯, 潘雁翀, 赵璧, 王国辉
2017, 30(6): 1173-1181. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.018
摘要(476)
摘要:
为掌握受火冷却后钢管混凝土叠合短柱的轴压破坏机理和力学性能，基于试验研究和有限元模拟，分析了叠合短柱的破坏模式、轴压极限承载力和轴向刚度.考虑截面形状、钢管尺寸和长细比3个参数的变化，完成了8根叠合短柱在ISO-834升温曲线作用下的受火试验和受火冷却后的轴压承载力试验，并采用ABAQUS进行了非线性有限元模拟.研究结果表明：与钢筋混凝土短柱相似，受火冷却后叠合短柱的破坏模式为受压破坏；与常温时相比，受火180 min冷却后，叠合短柱的轴压极限承载力下降27.4%~38.2%，轴向刚度下降61.4%~69.0%；当受火时间和钢管尺寸均相同时，钢管外部钢筋混凝土结构层增大1.53倍厚度，受火冷却后圆形叠合短柱的轴压承载力和轴向刚度降幅分别下降8.4%和1.3%，方形叠合短柱的轴压承载力和轴向刚度降幅分别下降5.8%和4.1%；与模拟值相比，提出的简化计算方法计算的轴压极限承载力偏差的平均值和标准差分别为4.9%和5.3，计算的轴向刚度偏差的平均值和标准差分别为13.8%和9.8.
基于时频域特征分析的列车轴承缺陷实时检测
永远, 黄小霞, 唐媛恬
2017, 30(6): 1182-1187. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.019
摘要(483)
摘要:
为对列车轴承状态的实时监测和缺陷的快速诊断，提出了一种基于时频域特征分析的检测方法.该方法结合时域特征分析和基于小波变换的共振解调法，建立包括传感器数据采集模块、异音诊断模块、数据存储和输出模块的列车轴承缺陷实时检测系统.利用该系统分别对正常轴承、内圈缺陷轴承以及滚子缺陷轴承进行了现场测试.结果表明：时域特征分析可初步诊断出轴承是否存在缺陷；基于小波变换的共振解调方法提取列车轴承其内圈缺陷频率为35 Hz，滚子缺陷频率为23 Hz，验证了该实时检测系统的稳定性和可靠性.
高寒雨雪气候下高速动车组盘片摩擦副摩擦性能
钱坤才, 吴射章, 乔青锋, 陈鑫, 王泽华
2017, 30(6): 1188-1192. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.020
摘要(572)
摘要:
为了提高高速动车组在低温潮湿气候条件下的运行安全性，模拟-15~20℃雨雪环境，试验研究了高速列车制动系统的摩擦磨损性能以及制动盘表面划伤、制动力衰退等现象产生的原因.研究结果表明：在高寒雨雪环境下，制动副摩擦因数随着制动压力增加而增大；外来硬质点对摩擦因数的影响与制动初速度有关，当制动初速度低于160 km/h时，摩擦因数随着制动初速度提高而增大，当制动初速度大于等于160 km/h时影响不明显；夹钳被冰雪所覆盖冻结，影响夹钳缓解复位，使制动盘和闸片间隙变小，制动盘与闸片易产生接触碰撞，夹在盘片之间外来硬质点不易排出，加剧制动盘表面划伤；采用每隔7 min进行间隙式1 min低压力连续制动，可以清除制动盘表面冰膜，并能防止整个夹钳被冰雪所覆盖而冻结.
基于网络客流传播的轨道交通关键站点识别
胡映月, 陈峰, 陈培文, 王子甲
2017, 30(6): 1193-1200,1215. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.021
摘要(526)
摘要:
为了更为真实的反映城市轨道交通网络的实际运营情况，在复杂网络理论基础上，进一步考虑客流因素的影响，提高网络中关键站点识别的准确性，通过分析站区间断面客流来源，根据普通站和换乘站的客流运输功能特征，分别构建了客流传播模型，对历史刷卡数据配流统计标定模型参数，并结合复杂网络的度与介数提出了4个关键站点识别指标.以某市轨道交通网络为例，利用刷卡数据对某工作日早高峰时段进行了全网动态客流演示并展示关键车站.研究结果表明：关键线路为1号线与10号线，南站、西二旗、天通苑附近乘客滞留严重，客流负荷强度大的车站更易受到大客流的冲击；本文所构建的客流传播模型可动态显示全网各区间等级及滞留车站的变化，并能综合真实客流、线路运输能力以及线网结构三方面的指标识别关键站点，可更有效地为轨道交通网络安全管理提供参考.
生物炭对去除生物滞留池氨氮及雨水持留的影响
田婧, 刘丹
2017, 30(6): 1201-1207. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.022
摘要(472)
摘要:
为了加强对城市雨水的处理，提出了将生物炭添加于生物滞留池填料土，以黄松木为原料，在550℃条件下制备生物炭，分析生物炭对生物滞留池填料土的理化性质和雨水中氨氮吸附能力的影响；测量了对照填料土和添加了4%生物炭的改良填料土在-15 300~0 cm H2O土壤水吸力范围的水分特征曲线；采用圆盘入渗仪和DISC软件测算了田间生物滞留池对照和改良填料土的导水率.研究结果表明，生物炭的施用提高了酸性填料土的pH值，降低填料土容重达7%，增加总孔隙率约28%，增大阳离子交换量达33%；施用生物炭后，填料土对氨氮的去除率从-26%~28%提高到50%~90%；生物炭的施用使填料土有效水含量从0.016 cm3/m-3提高到0.063 cm3/m-3，饱和导水率增大了1.5倍；生物炭可从水质和水量两方面提高生物滞留池对城市雨水中氨氮的去除，并有助于城市雨洪控制.
基于应变响应测量弓网接触力的新方法
谭梦颖, 邹栋, 李瑞平, 李艳, 周宁, 梅桂明, 张卫华, 黄冠华
2017, 30(6): 1208-1215. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.023
摘要(585)
摘要:
弓网动态接触力是评估弓网受流质量、接触网状态和滑板磨耗情况、诊断接触网局部缺陷的关键参数。考虑现有接触力检测方法存在的不足与缺陷，提出了一种基于光纤应变传感器测定接触力的方法.首先对受电弓弓头进行结构简化，分析了弓头集中力与应变响应的关系，建立了新的弓网接触力计算模型；其次，基于弓网混合模拟实验台进行了静态实验，验证了响应关系线性假设并对滑板等效刚度和等效长度进行标定，以及多组动态加载实验验证测量方法的有效性，并借助仿真进一步验证其高频工况的可靠性；最后，对惯性力修正前后的接触力测量结果与实际接触力进行了对比实验.研究结果表明：惯性力对接触力的贡献随频率的增加而增大，不考虑惯性力情况下，10Hz时接触力最小值和最大值的测量误差分别达26.57%和11.13%，已不可忽视；修正后接触力测量值与实际值能较好的吻合，最小值和最大值的测量误差降为3.12%和1.54%，测量误差小.
时延受限的无线传感网中移动式能量补充
蒋文贤, 缪海星, 王田, 王成, 赖永炫, 梁俊斌
2017, 30(6): 1216-1223. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.024
摘要(473)
摘要:
为了延长无线传感网的生存期，基于可充电的移动设备，研究设计了一种无线传感网中移动式能量补充的方法，移动节点可以在为传感器节点补充能量的同时收集数据.首先，通过将无线传感器网络监测区域分割为大小相同的子区域，该子区域内的节点组成一个簇；其次，以一个簇内的总能量为计算依据，设计移动节点的路径生成算法以确定能量高效的移动路线；最后，使用10种不同的随机网络拓扑图进行了仿真实验，以节点移动速度和时延为限制条件分别得到了对比数据.结果表明，本文提出的算法与NJNP（nearest-job-next with preemption）算法相比在时延相同的条件下（800 s），生存期提升了6 000 s左右，在节点速度5 m/s条件下生存期提升了将近14 000 s.证明本文所提方法有效地提高了充电效率，延长了网络的生存期，可用于大规模的无线传感器网络.
利用逻辑演绎求解SAT问题的启发式完全算法
陈青山, 徐扬, 何星星
2017, 30(6): 1224-1232. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.025
摘要(444)
摘要:
为解决可满足性（satisfiability problem，SAT）问题求解过程中分支决策效率不高的问题，提出了一种基于逻辑演绎分组（logical deduction group，LDG）的启发式完全算法.该算法通过选择剩余未满足子句参与逻辑演绎，得到一组局部可满足赋值序列，并引导求解器优先搜索赋值序列所在解空间；对于可满足问题，可以通过迭代调用演绎过程，将局部可满足解成组地扩充为全局可满足解，对于不可满足问题，如果演绎结果出现空子句，则可以直接判定.采用SAT国际竞赛的实例，与具有代表性的指数级变元状态独立下降和（exponential variable state independent decaying sum，EVSIDS）变量决策算法进行了对比测试，结果表明：在求解总问题数方面，LDG比EVSIDS多出42个；在求解速度方面，LDG对可满足问题的求解时间相较EVSIDS平均减少了22.8%，对不可满足问题的求解时间平均减少了17.8%，总平均时间减少了20.1%.
列车定位单元ODO故障分析及HMM的应用研究
臧钰, 上官伟, 张军政, 蔡伯根, 王化深
2017, 30(6): 1233-1240. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.06.026
摘要(541)
摘要:
列车运行过程中车轮会出现打滑抱死等现象，导致ODO（odometers）呈现功能故障状态，针对这一问题，进行了列车定位单元ODO故障分析及HMM（hidden Markov models）的应用研究.首先利用神经网络方法对ODO故障状态进行诊断；然后，引入基于HMM的故障诊断方法，从模式识别角度出发，建立ODO隐藏的故障状态模型，通过输入观测序列与分类器中的HMM匹配，得出ODO的故障诊断结果；最后，通过遗传算法对HMM中的参数训练部分进行改进.实例分析结果表明：利用神经网络进行故障诊断的故障识别率为33.3%，基于HMM的故障诊断方法对于正常和故障状态的诊断精度可达100%，总体诊断精度可达95%，利用遗传算法进行参数改进后经仿真对比表明：在训练速度上遗传算法可以较快到达稳态，训练精度提高了86%；在高噪声背景下用神经网络方法实现故障诊断具有明显缺陷，利用遗传算法可以改进B-W（Baum-Welch）算法易陷入局部最优的缺陷，基于HMM的故障诊断方法相较于神经网络方法有更高的准确性.

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