西南交通大学学报

高速铁路半封闭式声屏障降噪效果测试与分析

李小珍, 赵秋晨, 张迅, 杨得旺

2018, 53(4): 661-669, 755. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.001

摘要(576)

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PDF 3857KB(386)

摘要:
当前半封闭式声屏障逐渐在高速铁路工程中得到了应用，但其在运营状态下的实际降噪效果研究还极其有限.为此，以沪昆客专杭长段半封闭式声屏障为工程背景，分别在声屏障内、外表面，以及封闭侧和敞开侧不同距离处布置测点，监测高速列车通过时的噪声，并对场点的声压级频谱、声场分布、衰减规律、隔声量和插入损失等声学特性进行讨论.结果表明：多重反射造成的混响效应使得半封闭式声屏障内表面的噪声有所增大；距封闭侧线路中心7.5 m处，高位测点比低位测点声压级大，而其他位置不同高度测点在垂向的指向性不明显.半封闭式声屏障的隔声量随频率增加而增大，在1 000 Hz处最大约26 dB；距轨道中心线7.5 m和25 m处的插入损失均值为16.5 dB（A）和15.5 dB（A）.

波形顶板-UHPC组合桥面板优化设计

张清华, 程震宇, 廖贵星, 卜一之, 李乔

2018, 53(4): 670-678. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.002

摘要(515)

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PDF 4276KB(120)

摘要:
为解决正交异性钢桥面板的疲劳问题，从其根本原因和提高其抗疲劳性能的基本途径出发，提出一种新型波形顶板-UHPC（超高性能混凝土）组合桥面板结构体系.确定影响新型桥面板受力特性的主要参数及其合理取值范围，使用基于BP（back propagation）神经网络的优化设计模型对结构进行优化设计，就所优化的结构尺寸进行疲劳性能测试.研究结果表明：该结构能大幅减少桥面板结构中的几何构型不连续部位数量和焊缝数量，显著提高顶板局部刚度；波形钢板高度、顶部和底部水平段宽度是结构受力性能的重要影响参数；基于BP神经网络的优化设计模型适用于该类桥面板结构的优化设计，最大误差为4.4%；新的结构体系具有良好的疲劳性能，疲劳寿命超过200 a，为正交异性钢桥面板的疲劳问题提供了较好的综合解决方案.

铁路大跨T形刚构桥车桥耦合振动与动力性能

勾红叶, 石晓宇, 周文, 康锐

2018, 53(4): 679-686. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.003

摘要(549)

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PDF 1683KB(154)

摘要:
为探究铁路大跨T形刚构桥车桥耦合振动特性与动力性能，以宜万铁路马水河大桥为工程背景，建立桥梁空间杆系有限元模型以及包含31个自由度的车辆模型，进行车桥耦合振动计算分析.通过动载试验测试桥梁的自振特性，并测试列车以不同速度通过桥跨和以一定速度在特定位置制动时桥跨结构的动应变、动位移以及加速度等动力响应.依据动载试验与车桥耦合振动计算综合分析马水河大桥的动力性能.研究结果表明：车桥耦合振动计算结果与实测结果吻合较好，桥梁结构动力响应满足规范限值，该桥具有良好的横向、竖向刚度与动力性能；实测桥跨结构及墩顶动力系数最大值为1.08，桥梁结构受行车及制动的动力作用不明显；列车的动力响应随车速的提高而增大，但均满足规范限值，具有良好的安全性与平稳性.

不同攻角下扁平箱梁颤振机理

李志国, 王骑, 伍波, 廖海黎

2018, 53(4): 687-695, 755. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.004

摘要(534)

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PDF 3136KB(122)

摘要:
静风效应产生的附加风攻角对大跨度桥梁的颤振性能有着重要的影响，因此研究不同风攻角下主梁的颤振机理有重要意义.以扁平箱梁为研究对象，基于不同攻角下的颤振导数，采用双模态耦合解法掌握了颤振性能，继而通过分析气动阻尼、相位差和气动力幅值的变化研究了颤振机理.研究结果表明：在0°和3°攻角下，非耦合气动力为扁平箱梁断面提供了较大的正阻尼，颤振临界风速较高；在5°攻角下，非耦合气动力产生的正阻尼显著减小，使得耦合气动力产生的负阻尼迅速增加，导致颤振临界风速显著降低；耦合运动相位角增大是大攻角下气动负阻尼增加的主要原因，耦合气动力振幅则对颤振风速没有影响；此颤振机理表明大攻角下扁平箱梁颤振性能的弱化是由耦合效应增大引起，而非扭转运动产生的气动负阻尼引起.

基于失效概率法的桥梁地震风险评估

韩兴, 崔圣爱, 崔恩旗, 苏姣, 祝兵

2018, 53(4): 696-703. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.005

摘要(547)

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PDF 1308KB(151)

摘要:
为了研究地震破坏下高速铁路连续梁桥发生破坏的可能性，根据地震风险性（risk）为地震危险性（hazard）与易损性（fragility）乘积的定义，基于失效概率法，对高速铁路连续梁桥地震风险评估方法进行了分析.通过条带法建立桥梁地震需求模型，基于可靠度函数获得桥梁地震易损性曲线，拟合得到桥梁易损性概率密度函数；根据桥址处地震危险性资料，推导桥址处地震加速度概率密度函数；通过地震加速度概率密度函数与桥梁结构易损性概率密度函数的数值积分，实现桥梁地震风险概率评估.以一座（32+48+32）m高速铁路连续梁桥为例系统演绎了失效概率法桥梁风险评估的实现过程.研究结果表明：当地震危险性资料缺乏或不足时可以通过地震烈度分布函数及其与地震峰值加速度之间的换算关系，推导和完善地震危险性分析资料；对于高速铁路（32+48+32）m连续梁桥100年设计期间内发生轻微损伤的概率为5.16%，发生中等损伤的概率为4.46%，桥梁受到轻微损伤和中等损伤风险概率接近，几乎不可能发生严重损伤和完全破坏.

三维水流作用下哑铃型围堰周围海床局部冲刷

段伦良, 王少华, 张启博, 郑东生

2018, 53(4): 704-711. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.006

摘要(454)

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PDF 3739KB(98)

摘要:
为研究跨海桥梁施工过程中围堰周围海床的局部冲刷深度与冲刷坑形态，运用有限差分软件Flow-3D建立了水流作用下哑铃型围堰周围海床冲刷的三维数值模型.对新建模型的精度进行了验证，基于此模型研究了哑铃型围堰周围的流场特征及吃水深度、流速对围堰周围海床局部冲刷深度的影响.研究结果表明：受围堰与钢护筒影响，围堰周围流场特征比较紊乱；随着吃水深度与流速的增加，哑铃型围堰周围海床的冲刷深度逐渐增大，当吃水深度为12.88 m，流速大小为4 m/s时，围堰周围最大冲刷深度接近8 m，然而与流速相比，吃水深度对哑铃型围堰周围海床冲刷深度的影响相对较小，围堰吃水深度由6.88 m增加到15.88 m时，最大冲刷深度增加不超过25%；最大冲刷深度发生在靠近围堰中心线的钢护筒附近；冲刷坑平面形态与围堰形状类似，围堰周围海床冲刷范围受流速影响较大，而受围堰吃水深度影响较小.

宽幅流线型箱梁涡振性能及制振措施研究

李明, 孙延国, 李明水, 伍波

2018, 53(4): 712-719. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.007

摘要(549)

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PDF 1514KB(69)

摘要:
为了抑制宽幅流线型箱梁涡激振动，以青山长江大桥（大跨度宽幅流线型钢箱梁斜拉桥）为背景，通过1：50节段模型风洞试验，在低阻尼条件下研究了主梁的涡振性能以及不同气动措施包括风嘴、检修车轨道、导流板、抑振板和检修道栏杆对涡振性能的影响.结果表明：采用外形较锐的风嘴可改善主梁的气动性能；通过改变检修车轨道位置、轨道支架高度及在其两侧设置导流板对抑制涡振效果不明显；在防撞栏杆后按隔五封一方式布置抑振板，可以使竖向涡振振幅降低45%；高透风率的圆形截面检修道栏杆可显著改善主梁的涡振性能，使涡振振幅降低63%，并且该措施不会影响桥梁美观性、便于工程应用.通过1：27大比例尺节段模型风洞试验，对高透风率圆形截面检修道栏杆的抑振措施进行了验证，结果表明该措施可有效抑制宽幅流线型箱梁涡振.

桥梁结构钢裂纹塑性区的研究及应用

渠昱, 顾安邦, 曾勇, 杜柏松

2018, 53(4): 720-726. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.008

摘要(461)

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PDF 1606KB(167)

摘要:
为了研究裂纹塑性对裂纹扩展的影响，利用工程简化算法、应力函数法、扩展有限元法对桥梁钢裂尖塑性区的尺寸和形状分别进行了计算；由于平面应力和平面应变情况下尾迹场循环塑性的特性不同，利用不连续扩展有限元对两种情况下尾迹场的循环塑性和塑性累积进行了模拟分析，探讨了裂尖塑性区、循环塑性区的形成和尾迹场产生压应力的机理.研究结果表明：裂尖塑性区尺寸与应力水平（名义应力与屈服极限的比值）的平方成正比，当应力水平大于0.4时，裂尖塑性区尺寸需要考虑应力水平的影响；裂尖塑性区的形状以蝶形向前伸展，使裂纹尾迹场免受裂尖高应力场的拉伸作用，有利于裂纹闭合；裂尖塑性区存在材料的逆向流动，在循环塑性区裂纹表面的塑性累积产生压应力效应有利于裂纹提前闭合，这种塑性诱发的裂纹提前闭合对研究变幅加载、过载引起的裂纹扩展滞后有重要意义.

框架优化型Ⅲc轨枕道床横向阻力试验研究

井国庆, 付豪, 贾文利, 姚力, 林红松

2018, 53(4): 727-732. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.009

摘要(455)

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PDF 3066KB(84)

摘要:
为对标准Ⅲc型轨枕进行外形优化及揭示轨枕优化前后道床横向阻力特性，针对Ⅲc型轨枕特定部位增设混凝土加宽（加厚）块，形成3种框架式轨枕，结合道床横向阻力测试实验，分析对比不同道床断面形式下（砟肩宽度300 mm堆高0 m；砟肩宽度500 mm堆高0 m；砟肩宽度500 mm堆高150 m）各框架轨枕与标准Ⅲc型轨枕道床横向阻力数值.研究结果表明：在不同道床断面型式下，各型框架轨枕均能有效增大道床横向阻力，相较于标准Ⅲc型轨枕，A型框架轨枕（轨枕承轨台双翼缘型）可提升道床横向阻力37.8%~50.8%，B型框架轨枕（枕中截面十字型）可提升道床横向阻力25.5%~41.0%，C型框架轨枕（轨枕承轨台下底部加厚型）可提升道床横向阻力13.3%~23.0%.

基于经验模态分解的轨道不平顺时频特征分析

杨友涛, 刘国祥

2018, 53(4): 733-740. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.010

摘要(443)

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PDF 1934KB(102)

摘要:
高速铁路轨道不平顺测量值是由许多不同频率、不同幅值的单分量信号叠加而成的复杂随机过程.为分析轨道不平顺在空间域和频率域的分布特性，利用希尔伯特-黄变换方法提取轨道不平顺在时-频域的能量分布，为从幅值和波长两个方面综合评价轨道几何状态提供一种新的分析方法.首先，利用多元经验模态分解基于数据驱动的滤波特性，将轨道不平顺数据同时分解为不同尺度下的幅值-频率调制的多元本征模态函数；然后，通过希尔伯特变换计算各尺度下本征模态函数的瞬时频率，分析各层本征模态函数的频率和能量分布特征.通过对轨道检查车的实测轨道不平顺数据解算与分析表明：轨道不平顺的频率分布呈现出近似二进滤波特性，并且每个尺度下的频率带宽较窄；多元经验模态分解尺度图能确定轨道不平顺在各尺度下的能量分布及对应的波长特征；样本轨道不平顺数据中，轨距和水平不平顺的能量主要分布在中长波波段，轨向和高低的能量主要集中在空间波长4~36 m范围；扭曲的能量分布在波长为4.9 m和7.6 m的两个尺度内.

高速铁路磨耗车轮与60N钢轨静态接触分析

马晓川, 王平, 王健, 徐井芒

2018, 53(4): 741-747. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.011

摘要(483)

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PDF 2073KB(120)

摘要:
随着车辆的运行，车轮踏面会出现不同程度的磨耗，为研究磨耗状态下车轮与钢轨之间的静态匹配性能，利用轮轨接触几何关系和非赫兹滚动接触理论，计算不同磨耗程度的车轮对轮轨接触几何参数和接触力学特性的影响，并与CHN60钢轨的计算结果进行对比.分析结果表明：轮对横移小于4 mm时，车轮磨耗程度越大，车轮上接触点的横向分布宽度越大，60N钢轨的接触点横向分布宽度明显小于CHN60钢轨，对提高车辆运行稳定性有利；车轮磨耗程度越大，轮轨磨耗指数越大，60N钢轨的轮轨磨耗指数较小，有利于轮轨廓形的保持能力.车轮磨耗程度越大，位于表面滚动接触疲劳区的范围越大，相比CHN60钢轨，60N钢轨位于表面滚动接触疲劳区的情况较少，相同条件下，能够减少轮轨滚动接触疲劳伤损的发生.

山体滑坡灾害险情的水上交通管制模式

程志友, 王平义, 杨成渝, 王仕贤, 郑捷, 李亚玲

2018, 53(4): 748-755. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.012

摘要(417)

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PDF 775KB(75)

摘要:
为了保障船舶航行安全和维护航道通航效率，以大中规模剧动式岩土混合体滑坡及其涌浪为对象，在大量案例统计资料、物理模型实验、文献查阅及实地调研资料等基础上，根据滑坡变形破坏阶段和环境外力诱发因素研判山体滑坡发生概率，根据滑坡破坏变形阶段、滑坡涌浪规模、环境外力诱发因素、通航环境限制条件研判山体滑坡灾害的海事综合风险；根据其海事风险演变特征，提出以交通管制形式和限航等级为要素的水上交通管制模式，交通管制形式依据山体滑坡灾害发生概率确定，限航等级依据山体滑坡灾害综合海事风险而确定.研究结果表明：当山体滑坡灾害发生概率为0.6、山体滑坡灾害综合海事风险分别取值1.80和2.25时，应分别实施戒备性通航和限定通航形式的限制性通航；当山体滑坡灾害发生概率为0.72、综合海事风险分别取值2.16和2.70时，应分别实施限定船舶对象与限定通航时间相结合的限制性通航和禁航.

复杂空间形态边坡的稳定性分析

武小菲, 杨涛, 武琨璐, 李辉, 艾扬, 申少华, 王鹰

2018, 53(4): 756-761. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.013

摘要(494)

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PDF 3085KB(134)

摘要:
为合理评价复杂空间形态边坡的稳定性，基于边坡的三维点安全系数，利用三维数值模拟，提出了边坡稳定性的三步点安全系数计算方法.首先，采用强度折减法降低边坡体的抗剪强度指标，使边坡处于临界状态或者大变形状态，计算边坡临界状态的位移场；其次，设置实际的边坡岩土体物理力学参数，计算当前状态应力场；最后，综合临界状态位移场和当前状态应力场，计算边坡的点安全系数.将此方法应用于贵州贞丰煤电厂运煤道路高边坡工程，计算结果表明：未加固边坡的整体安全系数虽大于设计值1.35，但坡脚局部稳定性系数小于设计值；按照点安全系数分布规律对该高边坡的下部两级边坡采用锚杆加固，确定坡脚锚杆加固的范围为下部两级边坡，锚杆加固深度为坡面以下8 m，锚杆间距为2.0 m，锚杆直径为25 mm，锚杆加固后，边坡的局部稳定性得到显著改善，坡体点安全系数均大于1.35.

牵引式滑坡渐进形成历程试验研究

孙立娟, 杨涛, 成启航, 吴丁丁

2018, 53(4): 762-771. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.014

摘要(457)

HTML全文 (210)

PDF 10484KB(99)

摘要:
为深入研究牵引式滑坡渐进失稳机理，研发了能够模拟滑坡体分段失稳滑动的试验装置.装置主体由若干渗透盒组成，能够构成各种几何形状的分段式滑面；通过向不同分段组合的渗透盒注水，可使滑带分阶段饱水软化，滑带土抗剪强度降低，引发滑体分级失稳滑动，从而实现牵引式滑坡渐进破坏过程的模拟.共设计12种试验方案，模拟了不同几何特性的滑面和坡面线以及多种坡体材料；从前至后分段软化滑带，形成分级失稳滑块，观测滑坡体变形特征及后缘破裂面形态.研究结果表明：各级失稳滑带分别对应1条主裂缝，滑体性质和坡面形态对滑坡体破坏趋势影响较大，两段线坡面形态的坡体变形最为显著；后缘面破裂倾角一般为陡倾角，其中77.42%的倾角值集中在58°~88°范围内，失稳的第1级滑带越短或坡面形态和滑面形态越陡，后缘面破裂倾角越大.

煤矿斜井管片衬砌与可压缩层联合支护的效果

齐春, 何川, 封坤, 肖明清

2018, 53(4): 772-781. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.015

摘要(391)

HTML全文 (154)

PDF 9015KB(101)

摘要:
为研究盾构斜井管片衬砌与可压缩层联合支护体系中可压缩层参数对管片衬砌力学性能的影响，以神华新街台格庙矿区主斜井工程为依托，建立考虑管片衬砌与可压缩层之间接触效应和管片整环刚度折减效应的数值计算模型，分析有无可压缩层、不同可压缩层刚度及厚度等因素下管片衬砌内力和变形的分布规律和变化情况；采用相似模型试验对上述问题进行了进一步研究，并对有无可压缩层时管片的极限承载力和破坏形式进行了探讨.研究结果表明：可压缩层刚度越大，管片所受围岩压力越大且分布越不均匀，同时使得管片弯矩减小，轴力增大，当可压缩层模量与围岩模量之比在0.1~0.5之间变化时更为明显；随着可压缩层厚度的增大，管片所受围岩压力依次按不均匀、均匀、不均匀的趋势变化，当可压缩层厚度与管片厚度之比为1.7时围岩压力最小，管片轴力则随可压缩层厚度的增大而减小；可压缩层存在与否对管片变形影响甚微，通过自身的挤密吸收围岩压力且促使应力重分布，从而减小并均匀化传递至管片上的荷载，使得管片内力随外荷载的增长更平缓，量值更小且分布更均匀，并使管片的极限承载力提高了40%；有无可压缩层时管片破坏均经历椭变、椭变加剧、裂缝出现和扩展、失稳破坏的过程，且有可压缩层时管片的破坏更严重.

剪跨比不大于2.0的RC剪力墙力-位移全过程计算

陈晓磊, 傅剑平, 甘金凤, 薛峰

2018, 53(4): 782-790, 805. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.016

摘要(423)

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PDF 1755KB(61)

摘要:
为实现以剪切为主的（剪跨比不大于2.0）钢筋混凝土剪力墙力-位移全过程计算，在拉压杆模型基础上通过合理化假定提出了考虑变形协调的改进拉压杆模型.模型由对角斜向混凝土压杆、混凝土次斜压杆、混凝土次生斜压杆、水平拉杆、竖向拉杆及墙肢分布筋拉杆等组成，定量确定了模型中对角斜压杆及次斜压杆变形与墙端位移间的关系，建立了各杆件之间的变形协调条件、物理方程和平衡方程等计算式.此外应用该模型分析了轴压比，剪跨比及墙肢分布配筋率三种参数对剪力墙力-位移骨架曲线的影响.研究结果表明：与6片剪力墙试验结果对比，该模型能够较好地模拟剪跨比不大于2.0、以剪切受力特征为主的钢筋混凝土剪力墙力-位移骨架曲线；当轴压比由0.1依次增至0.5时，峰值承载力最大增量为27%；剪跨比由1.0依次增至2.0时，峰值承载力最大减少30%；分布配筋率由0.25%依次增至0.55%时，峰值承载力最大增量为6%；相比于其余两个参数，配筋率对墙肢承载能力的影响最小.

基于社会力的驾驶员换道决策行为建模

杨达, 苏刚, 吴丹红, 熊明强, 蒲云

2018, 53(4): 791-797. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.017

摘要(387)

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PDF 802KB(149)

摘要:
为建立更加简单的换道决策模型和考虑换道车辆和目标车道车辆间的相互作用，在换道效用和安全间隙选择的传统方法基础上，将社会力跟驰模型与换道模型相结合，提出了一种基于社会力的驾驶员主动换道决策行为模型.首先，以社会力模型中跟驰力作为各车道运行效用函数，构建换道目标车道选择效用模型；其次，考虑换道过程车辆纵向安全性，利用跟驰力搭建换道车辆和目标车道车辆间相互作用效用模型以对安全间隙选择进行约束；最后，对所建立的模型利用NGSIM（next generation simulation）数据和MATLAB遗传算法工具箱中genetic algorithm函数对多车道下驾驶员换道决策行为（不换道、向右换道、向左换道）进行标定和验证.研究结果表明：基于社会力的主动换道决策模型能够很好地识别出驾驶员的换道决策行为，最优参数在标定数据中对不换道、向右换道、向左换道的识别率分别达到了93.44%、93.14%和90.77%，验证数据中换道决策行为识别率分别达到了86.16%、80.00%和80.27%；标定和验证的单个识别率都在80.00%以上，整体识别率分别达到92.66%和83.28%.

基于三角模糊数的高铁天窗施工实施效果评价

张强锋, 吕红霞, 杨宇翔

2018, 53(4): 798-805. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.018

摘要(376)

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PDF 940KB(63)

摘要:
为提升高速铁路施工维修水平，减少列车运行延误，对施工计划的具体内容进行效果评价，能找出检修内容的薄弱环节，从而保证高铁设施设备质量状态及列车安全稳定的运行.以实际施工计划数据为基础，对现场施工计划进行影响因子提取，建立基于供电、控制设备、车站及线路及信号及通信设备等重点检修项目内容的评价体系；引入三角模糊数和模糊评价模型，建立施工项目内容的重要度判别矩阵，判断各因子在天窗施工计划中受到重视的程度；分析实际列车延误数据，提取合并与设备故障相关的延误致因，并证明了合并后因子间的独立性；以施工计划实施后仍产生的各类型设备故障及其导致的延误列车数为指标，评价施工计划项目实施效果；最后，以某铁路局实际天窗施工计划内容、列车延误数据为实例.研究结果表明：施工维修项目重视度与设备故障导致的列车运行延误数量、晚点程度成反比；对控制设备和供电设备的检修较为薄弱，这类设备的故障是列车运行延误和晚点多发源.

高速道岔尖轨点云的复合拼接及数据处理优化

王培俊, 吕东旭, 陈鹏

2018, 53(4): 806-812, 849. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.019

摘要(402)

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PDF 1815KB(61)

摘要:
为实现高速铁路尖轨磨耗的高效检测，结合高速尖轨的检测需求及其几何特征，提出了基于距离编码器的复合拼接方法.该方法将距离信息融合到点云拼接中，提高了检测系统的自动化程度.在计算点特征直方图（point feature histograms，PFH）的过程中，引入OpenCL（open computing language）异构加速模型调整点云的数据结构，发挥GPU的并行处理优势获得了更快的数据处理速度.利用实际尖轨开展磨耗检测实验，证明了针对高速尖轨的结构光检测系统有效可行.经过点云拼接和点云扫描数据处理的优化，系统的整体检测效率获得了70%左右的提升.

厂修、段修合一动车段的工艺设计研究

汤友富

2018, 53(4): 813-819. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.020

摘要(356)

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PDF 2838KB(79)

摘要:
传统列车运行达到一定的走行公里或年限后，机车和车辆需从各铁路局分别送到机车、车辆制造工厂进行（大）厂修，待修机车车辆在铁路局与机车车辆制造工厂之间往返过程中有占用铁路通过能力、干扰正线运营、检修周期长的弊病，动车组价格昂贵要求停修时间尽量缩短，因此需要研究设计厂修、段修合一的动车组检修基地即动车段.动车段的工艺设计要求兼容不同类型动车组检修，且动车段检修效率要高.为了解决上述问题，研究了厂修、段修合一的动车段总平面布局方案和段址方案，以及CRH2型、CRH3型动车组三级修（段修）的地坑式架车机方案，并研究了四、五级修快速完成1节车检修的流水检修方案.根据研究设计的方案，实现了厂修、段修房屋组合；使CRH2型、CRH3型动车组三级修（段修）地坑式架车机的架车单元在17.375~17.500 m范围连续可调，实现了CRH2型、CRH3型三级修兼容，一条检修线检修两组8辆编组的动车组，又能检修16辆固定编组动车组；并实现了四、五级修每80 min完成1节车检修，各检修工位工序专业化检修，避免了各检修专业组间交叉作业，保证车体部件组装工位环境清洁，提高了检修效率和质量.

脉冲干扰复数域Cohen-Grossberg神经网络的稳定性

徐晓惠, 徐全, 施继忠, 张继业, 陈子龙

2018, 53(4): 820-828. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.021

摘要(342)

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摘要:
为了分析脉冲干扰因素对复数域神经网络的影响，研究了一类具有脉冲干扰的变时滞复数域Cohen-Grossberg神经网络的平衡点的动态行为.在假定放大函数、自反馈函数以及激活函数定义在复数域的情况下，首先，利用M矩阵和同胚映射的相关原理，分析了该系统平衡点的存在性和唯一性；其次，利用向量Lyapunov函数法以及数学归纳法，研究了该系统平衡点的全局模指数稳定性，并建立的稳定性判据；最后，通过两个数值仿真算例验证了所得结论的实用性和正确性.仿真结果显示系统状态在0.5 s便可收敛到平衡状态.研究结果表明：时滞和脉冲干扰强度越大、放大函数越小，则神经元状态的指数收敛速度越慢.

头/盘接触状态下润滑剂迁移行为研究

潘登, 唐正强, 郝秀红

2018, 53(4): 829-834. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.022

摘要(319)

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PDF 1185KB(38)

摘要:
为了提高磁头飞行稳定性，增加硬盘使用寿命，基于分子动力学方法建立了磁头磁盘接触状态下的润滑剂迁移模型.根据硬盘工作时磁头磁盘的相对移动速度及磁头在盘片表面飞行时高、低压区域压力差的范围，采用所建立模型分析了相对移动速度及高、低压区域压力差对润滑剂迁移及在盘片表面分布的影响；此外，通过调节模型中单个润滑剂分子的粒子数得到不同长度的润滑剂分子碎片，并分析润滑剂分子碎片对润滑剂迁移的影响。研究结果表明：磁头磁盘之间的润滑剂转移随着相对移动速度及高、低压区域之间压力差的增大而增大.润滑剂转移量在单位压力及单位速度下的增长率分别约为38.8%和6.7%；润滑剂分子碎片对磁头磁盘之间的润滑剂转移影响很小；润滑剂在盘片表面堆积的高度随着磁头磁盘相对移动速度的增加而降低；高、低压区压力差的变化对润滑剂在盘片表面堆积的高度没有影响.

基于卡尔曼滤波的快时变稀疏信道估计新技术

袁伟娜, 王嘉璇

2018, 53(4): 835-841. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.023

摘要(421)

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PDF 676KB(66)

摘要:
针对高铁以及山区环境下正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）通信系统的信道估计问题，提出一种基于卡尔曼滤波的快时变稀疏信道估计方法.该方法基于快时变信道的基扩展模型（basic expansion model，BEM），应用压缩感知（compressed sensing，CS）理论进行稀疏时延估计，并应用卡尔曼滤波（Kalman filter，KF）技术对BEM系数进行估计，进而获得信道增益.仿真结果表明，在相同信噪比（signal to noise ratio，SNR）条件下，随着归一化多普勒频移（frequency-normalized Doppler shift，FND）增大，新方法的信道估计均方差（mean square error，MSE）性能优于传统方法，如当SNR为20 dB，FND为0.1时，新方法较传统方法性能提升了4 dB，表明对信道时变性具有更优的鲁棒性；在相同的多普勒频移条件下，随着SNR增加，各方法的均方差均有所改善，新方法改善更明显，如当FND为0.2时，在信道估计均方差为0.06的条件下，新方法较传统方法获得了6 dB的信噪比增益，表明对抗信道噪声能力更强.

基于SVDD的道岔故障检测和健康评估方法

钟志旺, 陈建译, 唐涛, 徐田华, 王峰

2018, 53(4): 842-849. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.024

摘要(430)

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PDF 1050KB(74)

摘要:
为更加精准地提高现场道岔维护质量，减少设备故障，提出了基于支持向量描述（support vector domain description，SVDD）的道岔转换故障检测和健康指标评估方法.首先，通过对道岔设备的动作机理分析，将道岔功率曲线分为3个动作过程：解锁过程，转换过程，锁闭过程，每一过程分别提取道岔功率曲线相应的特征参数；然后，在此特征空间上，设计了基于SVDD的道岔故障检测算法和健康评估算法，从而实现对道岔设备的健康管理；最后，利用道岔系统数学模型仿真数据和现场采集的道岔真实监测数据，对提出的算法有效性进行验证.实验表明，用本文提出的健康指标检测道岔故障和评估道岔健康状态的准确率达95%以上，对现场道岔维护有很大指导意义.

初始挠度缺陷圆柱形扁壳颤振临界动压研究

范晨光, 杨翊仁

2018, 53(4): 850-856, 864. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.025

摘要(332)

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PDF 936KB(61)

摘要:
为研究初始挠度缺陷对圆柱形扁壳气动弹性系统颤振临界动压的影响，将初始挠度引入圆柱形扁壳气动弹性方程，采用微分求积法进行离散，运用特征值方法分析了线性系统在超声速轴向流中的颤振临界动压.研究结果表明，初始挠度缺陷会显著影响颤振临界动压.在本文计算参数下，当初始挠度周向半波数等于1时，颤振临界动压参数与初始挠度缺陷因子成比例关系；当周向半波数小于4时，随着初始挠度缺陷因子的增加，系统颤振临界动压大都呈现减小趋势；对于小曲率情况，当周向半波数大于4时，初始挠度缺陷因子的增加带来的颤振临界动压变化并不显著；对于大曲率情况，当周向半波数大于4时，随着初始挠度缺陷因子的增加系统颤振临界动压显著减小；初始挠度的形式会影响产生耦合模态颤振的周向半波数.

用于云存储数据服务器的I/O请求调度算法

李宇

2018, 53(4): 857-864. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.026

摘要(396)

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PDF 1503KB(73)

摘要:
在云存储系统的体系架构中，当前对数据服务器守护进程的I/O请求调度采用先来先服务（first in first out）策略，这种调度策略没有考虑不同类型I/O请求的时效性要求，容易造成时效性要求高的I/O请求因被阻塞而无法得到及时处理，从而降低整个系统的服务质量.为解决该问题，本文提出一种用于云存储数据服务器的I/O请求调度算法.该算法首先对来自客户端的I/O请求进行分类，并赋予不同的优先级；然后以合适的时长作为周期、以分时间片的方式对不同优先级的I/O请求进行周期性的调度.分布式文件系统仿真实验结果表明，该算法在重负载情况下对实时请求的响应速度提高了20%，同时也兼顾了低优先级请求的响应性能.

地铁客室乘坐设备人机功能尺寸设计

魏峰, 徐伯初, 支锦亦, 董石羽

2018, 53(4): 865-872. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.027

摘要(410)

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PDF 3608KB(96)

摘要:
为探讨乘客身材特征对地铁客室中乘坐设备功能尺寸设计的影响，运用人机工程学以人为中心的实验和相关分析法展开研究.围绕人的生理结构、心理尺度和乘坐设备的功能属性等因素，结合压力分布实验、虚拟仿真技术和主观评价分析，对人与地铁座椅和扶手之间的功能尺寸配置关系进行了测试与分析.研究结果表明：座椅腰靠纵向外凸圆弧的曲率半径为186 mm、座垫横向内凹圆弧的曲率半径为785 mm时更贴近人体坐姿的生理曲度和满足乘坐的舒适性要求；扶手的吊环高度设置在1 710 mm、横杆高度设置在1 860 mm时能够分别保障不同身材的乘客的使用需求，并能满足适用性、安全性和通行性之间的平衡.

基于改进FUKF的燃气轮机性能退化诊断

曾力, 龙伟, 李炎炎

2018, 53(4): 873-878. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.04.028

摘要(449)

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PDF 792KB(71)

摘要:
针对燃气轮机使用过程中由于工作状态突变导致轮机性能估计困难的问题，提出基于残差相似性的渐消无迹卡尔曼滤波（fading unscented Kalman filter with residual similarity，FUKF-RS）算法，实现燃气轮机健康参数的估计.首先，在普通渐消无迹卡尔曼滤波（fading unscented Kalman filter，FUKF）框架下，构造燃气轮机健康参数估值算法，在测量值估计更新过程中，乘以渐消因子来调节前后时刻的权重，通过强制残差正交来估计渐消因子；然后，利用前后估值时刻残差向量的余弦值表征残差阵的相似度，根据其相似度的大小关系确定残差阵的比例；最后，用该比例值代替算法中的遗忘因子，计算残差阵，实现求解的量化取值.研究结果表明：在燃气轮机状态突变条件下，FUKF-RS算法具有突变状态跟踪能力，参数估值精度比FUKF算法提高了3%左右，普通UKF（unscented Kalman filter，UKF）则不具突变状态跟踪能力；在部件性能缓慢变化时，参数的估计曲线比普通FUKF更平滑，估计精度提高了2%左右.

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2018年第31卷第4期

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