西南交通大学学报

局部阴影光伏发电系统中基于改进PSO的MPPT控制

陈维荣, 王伟颖, 郑义斌, 郑永康, 李奇

2018, 53(6): 1095-1101, 1129. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.001

摘要(534)

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摘要:
光伏发电系统在局部阴影条件下，传统的最大功率点跟踪算法（maximum power point tracking，MPPT）容易陷入局部寻优，无法跟踪到全局最大功率点. 针对这一问题，本文提出了一种基于自适应学习因子粒子群算法的最大功率跟踪方法. 该方法在普通粒子群算法的基础上不断改变学习因子和权重系数，以提高算法收敛的速度和精度. 将其应用于局部阴影条件下的光伏发电系统最大功率点跟踪中，并在RT-LAB实时仿真平台中以两个接受不同光照强度的光伏阵列为例进行实时仿真验证. 仿真结果表明，两峰情况下本文所提出的自适应学习因子粒子群算法能够在0.298 s左右跟踪到全局最大功率点，普通粒子群算法需要约0.615 s，而扰动观察法陷入了局部最大功率点，本文所提算法能够有效提高系统的收敛速度和精度并且适用于多峰情况. 最后设置仿真算例验证本算法适用于光照突变的情况.

城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性评估

林圣, 林晓鸿, 冯玎

2018, 53(6): 1102-1109. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.002

摘要(537)

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摘要:
为了掌握城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性，寻找继电保护系统薄弱环节，为故障排查提供指导，进行城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性评估研究. 首先针对城市轨道交通牵引变电所继电保护系统特点，确定可靠性指标；其次根据系统构成及其故障模式，建立继电保护装置故障树模型以及不同配置方案的保护系统故障树模型；最后考虑微机自检功能，基于马尔科夫理论及蒙特卡洛方法，仿真计算城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性指标. 研究结果表明：方法能够获取丰富的可靠性指标，进行牵引变电所继电保护可靠性评估，从而识别系统薄弱环节；自检率为0.9时，继电保护装置误动故障概率占装置故障概率比例高出拒动故障17.93%，装置误动及拒动自检成功率分别为86.09%与74.37%，保护装置可用度为99.88%；后备保护能够降低保护系统拒动概率，但由其误动造成的保护系统误动占比30%～50%，因此，在选用保护配置时需要考虑保护误动风险影响.

单三相组合式同相供电系统的负序影响研究

王平祥

2018, 53(6): 1110-1116. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.003

摘要(581)

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摘要:
负序是我国电气化铁路牵引供电系统中存在的主要电能质量问题之一，为研究单三相组合式同相供电系统负序的影响情况，介绍了单三相组合式同相供电系统结构及特点，采用通用方法分别计算了异相供电系统和单三相组合式同相供电系统下牵引负荷产生的负序电流，并对比分析了单三相组合式同相供电系统和异相供电系统中列车处于牵引或再生制动状态下负序影响情况，计算结果表明，单三相组合式同相供电系统平衡变压器绕组容量利用率比YNvd平衡变压器高，其容量利用率最小为85.7%.

污秽绝缘子安装并联间隙的雷电击穿特性分析

廖一帆, 胡传良, 唐军, 杨帆, 陈智豪, 周宇, 陆展辉

2018, 53(6): 1117-1122. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.004

摘要(456)

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摘要:
为了分析不同盐密值下污秽绝缘子并联间隙的雷电冲击击穿特性，以SC-210瓷横担绝缘子为例进行雷电冲击试验，通过对比清洁和污秽绝缘子的电场仿真结果，对试验时多次发生沿绝缘子表面闪络的现象进行了分析. 试验和分析表明：安装并联间隙的SC-210瓷横担，其雷电冲击击穿电压U_50%随盐密值增加而降低，更容易趋于饱和；污秽绝缘子与防雷间隙的雷电冲击伏秒特性曲线逐渐相交，试验时多次发生沿绝缘子表面闪络的现象. 研究结果建议在进行并联间隙与绝缘子串的绝缘配合整定时，应考虑绝缘子表面污秽对闪络/击穿部位的影响.

多半径误差修正自适应布谷鸟优化DV-HOP定位算法

余修武, 胡沐芳, 刘永, 郭倩

2018, 53(6): 1123-1129. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.005

摘要(549)

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PDF 966KB(34)

摘要:
针对WSN节点定位中非测距DV-HOP算法存在较大定位误差，提出了一种多通信半径误差修正自适应布谷鸟优化DV-HOP定位算法（MEACS-D）. 采用锚节点多通信半径广播消息，在跳数计数时将跳数小数化，以减小跳数长短不一造成的误差；再用虚拟相交圆几何方法计算1跳内节点与锚节的距离；通过在未知节点选择平均跳距时，加入各个锚节点权重进行计算来减少平均跳距误差；另引入可自适应搜索步长的布谷鸟算法代替极大似然估计法来定位节点坐标，以提高定位精度. 通过仿真，在不同锚节点、通信半径、总节点条件下MEACS-D算法较DV-HOP算法和原布谷鸟DV-HOP算法（CS-D）算法定位误差平均下降39.7%、10.6%，证明MEACS-D算法能有效减少定位误差.

铁路通信网络安全的分析测试与可信防御研究

李赛飞, 闫连山, 李洪赭, 郭伟, 张卫军, 刘清涛

2018, 53(6): 1130-1136, 1149. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.006

摘要(631)

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PDF 843KB(50)

摘要:
为了保障我国铁路通信系统的网络安全，提出了一种基于可信计算和软件定义网络（software-defined networking，SDN）相结合的铁路通信网安全体系架构. 首先，从我国铁路通信系统网络整体架构出发，采用故障树分析方法，以“恶意人员造成铁路业务中断”为故障树的顶事件，对系统所面临的网络安全风险进行分析；其次，进行了仿真测试，根据测试结果拟合了一个恶意人员针对铁路通信系统的威胁场景. 通过仿真测试结果和分析表明，本文所提出的架构可以更好地应对大规模、针对性强的网络攻击行为，从而保障和提高我国高速铁路通信网络安全.

基于自适应阈值和连通域的隧道裂缝提取

罗佳, 刘大刚

2018, 53(6): 1137-1141, 1149. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.007

摘要(475)

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PDF 939KB(32)

摘要:
为了解决传统人工隧道裂缝检测存在诸如效率低、主观性大、安全性差等弊端，利用裂缝具有方向性和连续性等特征，提出了一种基于自适应阈值和连通域标记的隧道裂缝提取方法. 首先，根据裂缝的方向性特征，设计了一种阿拉伯数字算法（Algorithmic）对裂缝进行粗提取，其中对于该算法公式中的阈值选取进行了自适应阈值化，利用改进的阈值迭代法完成系统自动获取最佳阈值，无需人工干预；然后，根据裂缝的连续性特征，采用数学形态中的连通域标记法对裂缝进行细提取，其中通过控制连通域面积大小，实现裂缝粗提取后的去噪处理，通过膨胀和腐蚀操作实现裂缝粗提取后的修复处理；最后，选取了共计165张不同类型的裂缝图像作为实验样本，在MATLAB上进行仿真实验. 从实验数据可以看出，自适应阈值和连通域标记的提取方法其提取精度可高达94.2%，平均运行时间仅35.4 s，误识率和拒识率已控制在2.7%和1.1%，相较于传统的图像处理方法有着显著的提高，充分展现出良好的应用前景.

基于混沌系统和DNA编码的量子图像加密算法

张健, 霍达

2018, 53(6): 1142-1149. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.008

摘要(532)

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PDF 984KB(40)

摘要:
为了确保量子信息的安全，结合混沌系统和DNA编码理论，提出了一种基于混沌系统和DNA编码的量子图像加密算法. 首先将图像进行量子编码；然后利用Logistic混沌产生幺正矩阵对量子图像进行置乱；再利用Lorenz混沌产生自然DNA矩阵并且动态选择DNA加法操作进行DNA运算，计算后得到幺正矩阵对量子图像再次加密；最后对量子图像进行测量得到经典密文图像. 通过仿真实验和直方图、相关性、NPCR （number of pixel change rate）像素改变率等指标分析，结果表明加密后的图像灰度分布均匀，各灰度级均分布于在1 000左右，相邻像素相关性更低，相关系数平均值0.002，NPCR像素改变率为99.6%，加密效果好且具有良好的安全性.

优化端元提取方法的高光谱混合像元分解

黄作维, 张岁丰, 张陶新

2018, 53(6): 1150-1156, 1172. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.009

摘要(491)

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PDF 815KB(17)

摘要:
高光谱图像的混合像元分解将原始图像分解为多种纯净地物及相应的丰度，端元提取是混合像元分解的关键技术. 针对传统算法计算速度慢、搜索范围较大的特点，基于改进的ICA （independent component analysis）算法以及优化的候选端元判断方法，提出了一种优化的混合像元分解方法. 首先使用改进的算法优化端元提取方法；然后利用相邻像素的光谱特征和空间特征信息，结合并行算法对候选端元进行优化；最后利用真实的高光谱数据对该方法的性能进行了验证. 验证结果表明：该方法能有效提高端元提取精度，降低复杂度，与经典的端元提取算法N-FINDER相比，准确度提高了3.55%，解混后得到的地物分类精度有了明显改善（总体分类精度提高了2.88%）.

基于均匀化方法的无缝线路过渡段多尺度建模

郭一诗, 余祖俊, 史红梅, 朱力强

2018, 53(6): 1157-1165. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.010

摘要(488)

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PDF 1161KB(15)

摘要:
为分析无缝线路过渡段的钢轨应力分布问题，提出了针对路桥过渡段及周围延伸线路的多尺度建模方法. 针对过渡段两端的桥梁和路基所具有的周期性延伸的特点，采用渐进均匀化方法计算周期性结构的宏观等效性能，建立过渡段周围区段的宏观尺度模型. 对于过渡段内部，则采用小尺度建立包含关键细节的局部精细化模型. 不同尺度的局部模型之间按变形状态一致的原则建立边界耦合条件，构成完整的长线路模型. 两端线路的宏观均匀化模型为过渡段的局部状态分析提供完整的边界条件，同时通过对整体线路分层求解，避免了常规有限元模型的高维矩阵运算. 仿真试验表明：采用均匀化方法的多尺度模型比传统有限元模型的计算规模更小，因此求解速度更快；模型结果与京沪高速铁路宿州东站新汴河大桥过渡段的现场实测结果变化趋势一致，在主端刺、桥台支座处的轨道变形与实测数据的相关系数达到0.8.

人-结构竖向相互作用两类简化模型分析

操礼林, 曹栋, 于国军

2018, 53(6): 1166-1172. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.011

摘要(438)

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PDF 1133KB(27)

摘要:
基于质量-刚度-阻尼（mass-spring-damper，MSD）和质量-刚度-阻尼-附加质量（mass-spring-damper-rigid mass，MMSD）两类简化分析模型，采用正则化结构振型函数建立简化的人-结构竖向相互作用动力方程. 针对具有非比例阻尼特性的动力方程，采用状态空间法求解耦合系统瞬时频率和阻尼比，讨论两种耦合动力方程的区别以及结构在人行荷载作用下频率和阻尼比的变化规律，分析人-结构耦合状态下结构加速度响应的差异. 结果表明：考虑人-结构竖向相互作用时，两类动力方程的结构阻尼比显著增大，结构瞬时频率略有减小，瞬时阻尼比峰值平均提高31.67%，瞬时频率峰值平均仅减小0.29%；结构人致振动分析时应考虑人-结构竖向相互作用；MSD和MMSD两种模型分析情况下，结构动力响应差异很小，均方根加速度值的差异仅为0.34%.

基于直接刚度法的三段刚度压杆非线性分析

张俊星, 许晶, 王宏志

2018, 53(6): 1173-1178, 1186. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.012

摘要(521)

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PDF 590KB(28)

摘要:
为分析考虑二阶效应的分段刚度压杆内力及位移，根据位移控制方程，建立了变刚度压杆位移和转角方程；根据杆端位移边界条件和变刚度截面处连续条件，得到了位移系数；根据压杆内力方程，建立了以矩阵形式表达的刚度平衡方程，变换得到了变刚度压杆刚度矩阵模型. 将本模型用于分段刚度压杆分岔失稳临界荷载计算，并与解析解、插值形函数单元模型结果进行对比与分析，验证了模型的精度和效率. 结果表明：采用插值形函数法计算压杆临界荷载时，若只划分一个单元，其计算结果与理论解的相对误差最高可达43.24%，随着划分单元数量增加，相对误差降为0.023%；采用基于直接刚度法得到的变刚度压杆单元刚度矩阵计算压杆临界荷载时，只需划分一个单元，即可保证计算结果与理论解一致，该矩阵可用于压杆的非线性分析中，得到压杆内力及位移的精确解.

基于壁面射流的下击暴流非稳态风场大涡模拟

钟永力, 晏致涛, 王灵芝, 游溢

2018, 53(6): 1179-1186. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.013

摘要(568)

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PDF 1604KB(23)

摘要:
为研究边界层风洞中下击暴流大缩尺比试验的可行性，基于冲击射流和壁面射流模型，采用大涡模拟方法，分析了静止和移动下击暴流的风场特性；通过与Wood模型、Oseguera模型、Victory模型以及经典壁面射流实验对比，验证了采用冲击射流和壁面射流模型在模拟稳态下击暴流出流段的一致性和有效性；在壁面射流模型入口处引入3种速度函数，模拟了下击暴流非稳态风速时程. 研究结果表明：与冲击射流一样，无协同流壁面射流能够有效地模拟静止下击暴流的稳态出流段；当冲击射流平移速度为出流速度的15%时，其最大水平风速较静止冲击射流增大了15.8%；协同流速度为射流速度的19.2%时，其最大风速较无协同流壁面射流增大了16.9%，带协同流壁面射流能够有效地模拟移动下击暴流；提出的速度入口函数模型作为壁面射流入流条件，能够较为真实地模拟出Andrews AFB下击暴流非稳态风场.

钢套管再生混凝土加固柱轴压试验

何岸, 蔡健, 陈庆军, 薛华, 左志亮, 汤序霖, 黎凯宇

2018, 53(6): 1187-1194, 1204. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.014

摘要(517)

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PDF 1113KB(20)

摘要:
为实现建筑业节能减排的目标，提出了钢套管再生混凝土加固柱的新加固方法，对1个未加固柱、12个钢套管再生混凝土加固柱以及2个钢管混凝土柱进行轴压试验，并对试件的承载力和变形特点进行分析，并讨论了该加固柱的承载力计算方法.研究结果表明：加固后试件的承载力提高2.19～3.98倍，且加固柱的刚度、延性均比原柱有明显提高；钢套管再生混凝土加固柱的承载力为钢套管普通混凝土加固柱承载力的91.8%～97.0%；当填充再生混凝土强度由27.0 MPa增加到32.9 MPa时，加固柱的承载力仅提高2.67%；对于再生粗骨料取代率为50%的试件，当钢套管厚度由1.81 mm增加到3.84 mm和5.84 mm时，承载力分别提高了34.0%和77.8%；考虑原柱初始应力后，试件峰值应变减小47.1%～59.3%；钢套管加固柱与钢管混凝土柱具有类似的受力性能.采用不同规范计算试件的承载力，结果表明EC4规范公式的计算精度最高，稳定性最佳.

LRB-DSB三维隔震系统的隔震效果分析

郭阳照, 潘毅, 吴体, 李静文, 王子超

2018, 53(6): 1195-1204. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.015

摘要(469)

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PDF 1699KB(37)

摘要:
为研究叠层橡胶支座-碟形弹簧支座（LRB-DSB）串联组合式三维隔震系统的隔震效果，对LRB-DSB三维隔震系统之构成、原理和设计理论进行综合分析；结合算例，运用整体结构法对基于LRB-DSB的三维隔震结构、基于LRB的水平隔震结构和非隔震结构的动力特性及其在三维地震激励下的动力响应进行对比. 结果表明：LRB-DSB三维隔震系统的竖向刚度较LRB水平隔震系统适当降低，基于LRB-DSB的三维隔震结构的竖向自振周期可较基于LRB的水平隔震结构和非隔震结构延长1.2倍；基于LRB-DSB的三维隔震结构在水平向和竖向均能起到良好的隔震效果，弥补了基于LRB的隔震结构仅能起到水平隔震效能的不足.

泡沫混凝土气孔结构数学表征及其分析

李方贤, 余其俊, 罗云峰, 韦江雄

2018, 53(6): 1205-1210. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.016

摘要(522)

HTML全文 (174)

PDF 739KB(21)

摘要:
为分析泡沫混凝土孔结构表征参数之间的关系和气孔结构特点，建立了紧密堆积模型和非紧密堆积模型，基于不同的理论模型推导了孔结构主要参数包括孔隙率、气孔内表面积、气孔壁厚度的计算公式，分析各参数之间的关系；通过实测泡沫混凝土的孔结构参数，验证了计算公式的可行性，并将计算公式应用于泡沫混凝土孔结构特征分析. 研究结果表明：当容重等级小于1 000 kg/m³时，泡沫混凝土形成的气孔结构为紧密堆积型结构，气孔壁厚计算结果与统计结果偏差在12%以内，验证了紧密堆积型结构计算公式的可行性；当容重等级大于或等于1 000 kg/m³时，泡沫混凝土形成的气孔结构为非紧密堆积型结构，气孔壁厚计算结果与统计结果偏差在3%以内，验证了非紧密堆积型结构计算公式的可行性；在相同容重下，气孔壁厚度随气孔直径的增大而增大，随孔隙率的增大而减小；1 m³泡沫混凝土的气孔内表面积可达到3 000 m²以上，气孔壁厚可低至60 μm以下，泡沫混凝土具有多孔薄壁、小体积物料与大体积的气孔空气共存于一体、小体积物料以巨大的面积暴露在气孔的气体之中的结构特征.

多量程土压力盒标定工装及试验研究

尹紫红, 赵丰年, 高雪, 蒋良潍, 苏谦

2018, 53(6): 1211-1219. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.017

摘要(427)

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PDF 1123KB(20)

摘要:
为了精确获取土压力测试数据，总结了土压力盒标定工装研究现状，指出了现有标定工装存在通用性问题. 针对多量程土压力盒标定，采用ABAQUS有限元软件建立了仿真模型，研究了承压板、标定桶的尺寸对土压力盒承压面受力的影响，基于提取的数据进行合理性分析，确定了标定试验工装的参数及尺寸，并采用重新装砂、单次加卸载和不扰动砂、重复完全加卸载两种方案分别对量程为0.3、0.6、1.0、2.0 MPa的土压力盒进行了标定对比试验. 结果表明：试验数据相关系数R²大于0.90，线性关联性较强，且试验组、对照组K值重复性较好，本次制定的工装可靠，试验数据正确合理，能够很好地标定多量程土压力盒；从重复加载、滞回性上分析，不扰动砂、重复完全加卸载方案数据相对稳定，建议该方案作为标定试验方案；砂标K₁值小于厂标K₂值，电阻应变式土压力盒在使用之前均要结合工程实际环境重新进行标定试验，以使参数更精确.

海相黏土静力触探锥形因子影响因素研究

邱敏, 姚爱国, 邓国庆, 王闫超

2018, 53(6): 1220-1226. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.018

摘要(413)

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PDF 1156KB(18)

摘要:
为了研究土体刚度指数、应变软化和应变速率对海相黏土锥形因子的影响，利用有限元方法模拟了圆锥在黏土中的静力贯入，并采用任意拉格朗日-欧拉网格划分技术控制锥尖土体在大应变条件下的网格质量，讨论了稳定状态下传统小应变分析与大应变分析之间的差异性以及土体刚度指数对锥形因子与塑性区扩展的影响；引入土体应变软化参数和应变速率依赖性控制参数，分析了应变软化（灵敏度）和应变速率对锥形因子的影响，并建立了考虑土体刚度指数、应变软化和应变速率影响的锥形因子表达式. 结果表明：传统小应变分析会大大低估土体承载力，大应变极限承载力随着贯入深度的增大而增大，并在12D（D为探头外径）深度处达到稳定状态；锥形因子与塑性区均随着刚度指数的增大而增大，锥尖附近塑性区的径向扩张更接近于球形孔扩张；土体灵敏度随着应变软化参数的减小而增大，锥形因子出现小幅度减小；随着应变速率控制参数的增大，锥形因子出现大幅增加，但增量与灵敏度无关；锥形因子表达式量化了刚度指数、应变软化和应变速率对海相黏土的影响，有助于利用静力触探技术更准确的评价海相黏土抗剪强度.

基于桩网路堤简化分析方法的参数研究

刘飞成, 张建经, 闫世杰, 曹礼聪, 吴祚菊

2018, 53(6): 1227-1236. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.019

摘要(400)

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摘要:
为研究桩网路堤各影响参数对其传力机制与变形特性的影响，通过理论推导得出了桩网路堤简化分析方法，采用该方法对桩网路堤进行参数分析. 首先，综合考虑路堤填土土拱效应、地基支承作用和土工格栅效应，采用抛物线方程描述土工格栅变形，推导得到了针对正方形布桩型式的桩网路堤的分析方法；其次，通过与现场试验和目前主流设计方法对比分析，验证了本文计算方法结果可靠、计算过程简便；最后，采用该理论方法针对路堤高度、土工格栅刚度、地基软土厚度、软土模量对格栅张力、地基最大沉降和应力集中比的影响规律进行系统分析，在此基础上，引入非重复性二次方差分析对各参数的影响程度进行了量化对比. 研究结果表明：格栅张力与路堤填高、格栅刚度、地基软土厚度成正相关关系，与软土模量成负相关关系；地基沉降与路堤高度、软土厚度成正相关关系，与格栅刚度、地基软土模量成负相关关系；应力集中比与路堤高度、格栅刚度、地基软土厚度成正相关关系，与地基软土模量成负相关关系；降低地基软土厚度和增大软土模量是保证土工格栅正常工作情况下尽可能增大应力集中比的有效手段；缩小桩间距或采用大桩帽，其优化效果好于提高格栅抗拉刚度.

高地应力层状软岩隧道大变形预测分级研究

陈子全, 何川, 吴迪, 代聪, 杨文波, 徐国文

2018, 53(6): 1237-1244. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.020

摘要(692)

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PDF 1586KB(74)

摘要:
为探明高地应力层状软岩隧道的非对称变形破坏规律及其支护结构的非对称受力特性，结合碳质千枚岩力学特性与变形破坏机制的各向异性特性，对层状软岩隧道围岩的非对称变形破坏特征进行了分析. 在93座典型高地应力层状软岩隧道变形数据的基础上，系统性地分析了隧道拱顶沉降、水平收敛、最大变形量与地应力、岩体抗压强度、隧道埋深之间的关系. 研究结果表明：高地应力层状软岩隧道的变形量与最大地应力、岩体抗压强度、埋深的分布较为离散，在一定地应力、岩体强度或埋深条件下，隧道变形量既存在于高值区间，也存在于低值区间；隧道变形量随地应力的增大、岩体强度的降低、埋深的升高逐渐向高值区间靠拢，高地应力层状软岩隧道大变形是高地应力、软弱围岩、层理弱面耦合作用的结果；基于隧道最大变形量与隧道强度应力比的幂指数变化规律，提出了高地应力层状软岩隧道的大变形预测分级指标.

基于施工隧道压入式通风方式结构设置优化

乔力伟

2018, 53(6): 1245-1252, 1277. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.021

摘要(427)

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摘要:
针对钻爆法施工隧道中压入通风方式造成的隧道内空气质量差、排尘久等缺点，在传统通风方式的基础上进行结构优化改进，形成抽出式风幕通风方式. 以吴家岭二级水电站新建I号、II号引水隧道为试验隧道，对两种通风方式条件下隧道内风速及游离SiO₂粉尘扩散特点进行现场监测与对比分析，并应用有限元Ansys-CFD软件对游离SiO₂粉尘浓度场演化特征进行了模拟分析. 研究结果表明：在抽出式风幕通风条件下通风35 min后，施工作业区内游离SiO₂粉尘浓度即可达标，洞身区只存在少量极低浓度SiO₂粉尘，作业区内SiO₂粉尘浓度最大净化率较压入式通风方式提高了25.93%，隧体内施工环境大为改善.

基于改进Canny算法的道路标线自动识别及定位

罗文婷, 李中轶, 李林, 甘宏, 郭建钢

2018, 53(6): 1253-1260. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.022

摘要(533)

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摘要:
在自动化道路病害检测过程中，检测车的横向偏移会导致路面病害横向定位的误差，通过边缘检测算法对标线进行自动识别及定位，可消除病害横向定位的误差. 但传统Canny边缘检测算法存在对标线边缘识别不全，噪声、伪边缘较多的问题. 因此本文对Canny算法进行改进：采用维纳滤波替代高斯滤波以滤除噪声；利用OTSU法自适应地选取图像阈值；提出划定准偏区域以滤除路面干扰并提高边缘完整识别率. 研究结果表明：与其他边缘检测算法相比，该算法检测出的边缘像素总数分布在900～2 000，与标准值1 352较为符合，8连通域数与边缘像素总数、4连通域数的比值分别分布在0～0.04和0～0.29，在抑制噪声、剔除伪边缘及路面干扰、边缘识别连续性和单一边缘响应方面实际应用效果较好；人工法验证结果表明该算法定位标线结果与实际值的吻合度高达99%，可在同步采集的3D激光图像上进行路面病害横向定位.

高速铁路初始晚点致因-影响列车数分布模型

文超, 李忠灿, 黄平, 汤轶雄, 蒋朝哲, 高磊

2018, 53(6): 1261-1269. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.023

摘要(424)

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摘要:
为了研究高速铁路列车晚点严重程度，基于统计建模方法建立了高速铁路列车初始晚点不同致因情况下影响列车数的分布模型. 首先基于中国铁路广州局集团有限公司的高速铁路列车运行实绩，以2014年至2015年高速列车初始晚点影响列车数为建模数据，比选了5类备选模型对初始晚点影响列车数分布曲线的拟合优度；其次运用R语言估计了模型参数并建立了初始晚点致因-影响列车数分布的逆模型；最后对模型可行性进行了卡方检验，并运用2016年高速列车运行实绩数据进行Kolmogorov-Smirnov双样本检验. 研究结果表明：每类致因的逆模型精度都能够通过0.05的显著性水平检验，所建立的分布模型与校验数据是同分布，模型预测结果对初始晚点原因的实际影响列车数匹配度在97%以上.

可复用物流资源调度多情景规划模型

任建伟, 陈春花, 章雪岩

2018, 53(6): 1270-1277. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.024

摘要(478)

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摘要:
针对极端不确定情况下同时调度多种类型、多种型号可复用物流资源调度优化问题，用情景规划方法研究了可复用物流资源调度多情景规划模型. 首先分析了可复用物流资源的特征和基于共用系统的可复用物流资源调度流程；其次考虑了资源可替代和不可替代两种情况，构建了可复用物流资源调度多情景规划模型，并将客户对资源的需求量、待回收资源的数量等因素分成了确定和极端不确定两部分；最后通过算例分析验证了模型的有效性，并基于研究成果提供了构建中欧班列可复用物流资源共用系统的方案. 研究结果表明：应用可复用物流资源调度多情景规划模型可获得较为满意的需求满足率和回收满足率；算例考虑的两种情况下，多情景规划模型比确定模型期望总成本可分别降低1.7%和5.7%.

基于多目标优化的物流服务组合研究

张菲, 张锦

2018, 53(6): 1278-1285, 1307. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.025

摘要(440)

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摘要:
为了发展铁路货运组织改革提出的门到门的全程物流服务，达到更及时有效地响应货运客户日益多样化、个性化的物流需求的目的. 针对物流服务的特点，构建物流Web服务组合模型，采用Web服务组合技术将物流服务提供商提供的物流服务进行实时、动态的组合，并将组合问题转化为求解多目标优化问题，提出了改进的NSGA-Ⅱ （non-dominated sorting in genetic algorithm-Ⅱ）算法. 首先考虑了物流业务流程中物流服务的逻辑关系以及由于物流服务提供商联盟而产生的物流服务联合关系，设计了隐含逻辑关系和联合关系的染色体编码方式和遗传因子；其次，将实际铁路物流服务中客户的QoS （quality of service）属性需求作为组合服务的目标函数的惩罚函数，有效避免组合服务重计划问题，促使染色体向满足约束的方向进化；最后对算法进行实验仿真，结果表明算法解决物流服务组合问题的有效性与可行性，某次实际铁路物流服务选择的具体服务与组合服务的QoS属性都符合客户要求，组合服务从三个目标角度来看都是非劣的，而在物流任务与候选服务增加的情况下，算法运行时间满足实际需要. 并且较于NSGA-Ⅱ算法，考虑了物流服务提供商的联盟需求，得到满足客户物流服务需求的Pareto解在Pareto解集中所占比例达到100%，即得到了质量更优的物流服务组合方案.

外骨骼助力负重中下肢肌肉收缩与协作机制

李怀仙, 程文明, 刘放, 张铭奎, 杨春梅

2018, 53(6): 1286-1294. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.026

摘要(390)

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摘要:
为了评估助力外骨骼人机交互性能，探索更优的外骨骼人机结构和人机协调控制策略，通过实验评估了9名健康男性在常规负重和外骨骼助力负重行走中，下肢肌肉平均活动、肌肉成对收缩指标和肌肉整体协调机制的特征与变化. 实验结果表明：外骨骼助力增加了肌肉平均活动，尤其是踝关节跖屈肌腓骨长肌，显示了当前外骨骼在踝关节/脚部位的人机界面设计存在缺陷；降低了成对肌肉的平均收缩指标，增大了肌肉收缩范围；肌肉模块化协作复杂度相似，解释方差水平值分别为95%和96%，但常规负重下的模块仅能描述外骨骼助力时83%～91%的肌电变量，这表明人体在外骨骼助力下不会单一地依赖中心控制和模块控制来协调肌肉活动，而是采取灵活且有规律的神经肌肉调节机制；肌间协作权重和肌肉激活尺度系数呈完全不同的形态，采取了与常规步态下完全不同的控制策略；进一步设计踝关节/脚人机交互界面，参考助力下神经肌肉调节机制规律来设计人机交互策略，将提高外骨骼人机可用性和人机交互性能.

高速列车铝合金超声波法残余应力检测误差分析

李明高, 孙海荣, 苟国庆, 于金朋

2018, 53(6): 1295-1300. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.027

摘要(402)

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摘要:
为了研究超声波残余应力检测技术在高速列车关键部位残余应力检测时，不同误差对测试数据的的影响，以A5083及6005A为研究对象，研究了其织构各向异性与超声传播时间的关系，并分析了频率对测试深度应力系数的影响. 结果表明：在平行与垂直材料轧制方向，A5083材料声波传播在拉压应力状态下应力系数差别相对较小，偏差约为4.26%；6005A材料在拉压应力状态下应力系数差别相对偏大，拉应力和压应力拟合的应力系数偏差率约为13.12%，均需单独标定；不同频率声波探头测试的深度不同，所标定的应力系数值差别较大，焊缝区域在拉压应力状态下应力系数变化最为明显，最大变化率为30.69%，热影响区和母材的变化率分别为14.03%和9.66%.

热处理对增材制造贝氏体钢组织及性能的影响

符友恒, 王桂兰, 殷爽, 张海鸥, 龙作虹

2018, 53(6): 1301-1307. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.028

摘要(509)

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摘要:
针对金属电弧增材制造过程热循环在线控制困难，导致成形组织不均、力学性能低下的问题，以辙叉用贝氏体钢为成形材料，研究了不同整体后热处理工艺对其电弧增材制造试样组织及性能的影响，并对热处理工艺进行了优化.研究结果表明：去应力退火后的电弧增材制造试样力学性能较差，且存在各向异性，经290 ℃等温淬火与280 ℃回火处理后，试样微观组织由回火索氏体转变为下贝氏体+回火马氏体，抗拉强度提升39%，屈服强度提升61%，断后延伸率提升29%，冲击韧性提升17%，硬度提升20%，且各向异性特征大大缓解，材料组织趋于均匀.

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2018年第31卷第6期

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