西南交通大学学报

数字单周期电流控制在电磁悬浮系统中的应用

蒋启龙, 梁达, 阎枫

2019, 54(1): 1-8, 22. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170771

摘要(499)

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摘要:
在串级控制的电磁悬浮系统中，电流环的响应速度和精度对整个悬浮控制起着至关重要的作用. 为了加快悬浮系统电流环的响应速度以及减小跟随误差，基于TMS320F28335设计了EMS （electromagnetic suspension system）的数字单周期控制（digital one-cycle control，D-OCC）电流控制器. 以悬浮斩波器为研究对象，建立起D-OCC的数学模型，对额定悬浮工作点处斩波器电流的D-OCC算法进行了详细推导；通过Simulink平台对算法进行仿真验证，并将D-OCC的电流环投入到实际悬浮系统中进行悬浮实验. 实验结果表明：对频率为5 Hz，幅值为3 A的方波信号进行跟随时，传统PID控制在方波上升沿和下降沿均存在一定的超调，且稳定后存在不小于20 mA的跟随误差，D-OCC在调节过程中不存在超调，且稳定后没有跟随误差，说明D-OCC算法能够实现对指令电流快速、准确跟随；采用电流环D-OCC的悬浮系统起浮过程需要约0.4 s的调整时间，并且悬浮稳定后可以克服50%荷载扰动和1.5 mm气隙扰动，说明该方法可以实现系统稳定悬浮，且具有较强的鲁棒性能.

有砟道床梯形轨枕横向阻力试验与构成分析

井国庆, 贾文利, 强伟乐, 卢炜

2019, 54(1): 9-13. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170481

摘要(544)

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摘要:
梯形轨枕具有稳定性好、振动小的优点，并能减弱传递给轨道的动荷载，使得梯形轨枕在高速铁路、重载铁路、城市轨道交通中均有较好表现，但是其横向阻力一直未进行系统试验研究. 本文研究了不同砟肩宽度（200、300、400、500 mm）梯型轨枕道床横向阻力，分析了阻力构成，并与Ⅲc型轨枕对比. 结果表明，在砟肩宽度均为500 mm道床上，平肩式梯形轨枕与平肩式及砟肩堆高150 mm、Ⅲc型轨枕相比，阻力分别提升了约55%、14%，并且，平肩式道床砟肩宽度由200 mm增加至500 mm过程中，梯形轨枕道床横向阻力无明显增长，其横向阻力主要由3部分构成，其中轨枕底面与道床摩擦提供约34%，枕心部位提供约47%，轨枕端部提供约19%. 试验表明，采用梯形轨枕，可选用较小截面尺寸的道床，从而大幅节约建设用地及道砟用量.

不同模式低地板车辆动力学及车轮磨耗分析

李金城, 丁军君, 吴朋朋, 杨阳, 李芾

2019, 54(1): 14-22. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170757

摘要(484)

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摘要:
为降低70%低地板有轨电车的车轮磨耗，分析了刚性轮对与独立旋转车轮的导向机理，建立了拖车采用传统刚性轮对与拖车采用独立旋转车轮的两种车辆模型，计算了两种车辆模型在不同工况下的动力学性能，并根据Archard磨耗模型对比分析了两种模式下的车轮磨耗情况. 计算结果表明：车辆直线运行时，拖车采用刚性轮对的车辆稳定性及横向平稳性较好，车轮磨耗位置居中且磨耗量小于独立旋转车轮；车辆运行于大半径曲线时采用刚性轮对的车辆曲线通过评价指标较好，磨耗量较独立旋转车轮小；随着曲线半径的减小，采用刚性轮对的车辆曲线通过性能迅速恶化而采用独立旋转车轮的车辆各指标变化幅度较小，在半径为100 m及以下的曲线时，采用独立旋转车轮的车辆曲线性能更优且车轮磨耗小于刚性轮对，特别在曲线半径为25 m时，独立旋转车轮磨耗量仅为刚性轮对的60%左右，拖车采用刚性轮对的车辆在直线及大半径曲线时性能较优，拖车采用独立旋转车轮的车辆更适用于小半径曲线.

撞击荷载作用下盾构隧道接头螺栓失效及参数分析

晏启祥, 李彬嘉, 陈行, 张伟列, 邓志鑫

2019, 54(1): 23-31, 38. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20160637

摘要(535)

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摘要:
为了研究高速列车脱轨撞击盾构隧道时接头螺栓参数对螺栓失效和管片的影响. 基于ABAQUS有限元软件，建立了盾构隧道管片衬砌分块拼装式模型，利用时速200 km/h列车12.5° 斜向撞击荷载曲线，通过设置接触面单元和具有抗拉、抗剪、抗弯3种刚度组合的连接单元，近似模拟了盾构隧道接缝混凝土接触效应和螺栓连接效应，开展了不同螺栓直径和不同螺栓强度级别下管片接头螺栓的失效研究. 研究结果表明：在列车撞击荷载作用下，接头螺栓主要发生拉伸失效和剪切失效两种失效状态，失效后螺栓拉力和剪力降低为0，并且螺栓失效一般是相对列车行进方向相继出现的；拉伸失效通常出现在被撞块后端纵向螺栓，而被撞块环向螺栓和前端纵向螺栓一般发生剪切失效；各螺栓发生失效的时间随着接头螺栓强度级别的提高或螺栓直径的增大有所延后；不同螺栓参数下被撞块管片位移极大值均在6 cm左右，提高接头螺栓的强度级别和增大螺栓直径，将减小被撞块管片最终位移较大值区域面积以及最终位移极大值的数值，但管片最终位移极大值数值的减幅在10%以内，说明改变螺栓参数无法明显减小管片最终位移.

高岩温隧道初期支护应力场及安全性研究

唐兴华, 王明年, 童建军, 董从宇, 张冲

2019, 54(1): 32-38. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20150958

摘要(528)

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摘要:
为评价高岩温隧道施工过程中初期支护的安全性，研究了高岩温隧道初期支护温度场、应力场的施工期特征和演变规律. 首先通过热-应力耦合三维数值模拟和现场测试，研究了不同原始围岩温度场中，高岩温隧道开挖过程中初期支护温度场的变化规律；其次考虑围岩荷载和温度荷载共同作用，分析了高岩温隧道开挖过程中初期支护应力场的变化规律；最后基于初期支护应力值，评价了高岩温隧道初期支护的安全性. 研究结果表明：受施工通风影响，初期支护温度在隧道开挖后急剧降低，约5 d后基本与洞内气温一致；受施工工序影响，初期支护最大拉应力先增后减，最大压应力持续增加；随着围岩初始温度增大，在不同施工步序中，初期支护的最大拉应力和最大压应力均增大；初期支护安全性由喷射混凝土抗拉强度控制，当围岩初始温度大于60℃时，C25喷射混凝土将发生拉裂破坏.

落石冲击下拱形明洞结构受力的模型试验研究

唐建辉, 王玉锁, 谢强, 潘润东, 陈铖, 郭晓晗, 李茂茹, 周晓军

2019, 54(1): 39-47. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180429

摘要(536)

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摘要:
为研究落石冲击下拱形明洞结构的受力特点，通过改变落石质量及回填土厚度，利用1∶30缩尺模型试验分析了结构落石冲击所在断面不同部位的横向应变、轴力及弯矩等内力响应最大峰值的大小及分布特征，对各内力最大峰值随回填土厚度的变化趋势进行了分析，最后利用结构变形、弯矩及轴力图，对落石冲击下有回填土拱形明洞结构受力模式进行了总结. 研究结果表明：拱顶部位力学响应最显著，拱肩次之，拱腰及仰拱最小；结构受力形态可描述为拱顶部位轴向受拉、拱肩及以下部位为轴向受压的力学模式；与静力学分析隧道或明洞衬砌结构的荷载-结构模式不同，现行隧道设计规范中按素混凝土偏心受压构件对拱顶结构进行安全检算的方法并不适用于落石冲击工况；回填土厚度的增大有利于结构拱顶、拱肩及仰拱结构的受力，但对拱腰部位影响复杂，在设计时需结合落石规模、边墙形式及回填方式等进行具体分析.

地下工程裂隙型涌水超前注浆治理方法

刘人太, 郑卓, 李术才, 张庆松

2019, 54(1): 48-54. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170551

摘要(488)

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摘要:
针对地下工程裂隙型涌水超前注浆问题，通过钻探获取裂隙频率信息，并采用分段压水试验的方法，对围岩的渗透系数进行了测定；采用数理统计方法对所测数据进行分析，获得其统计规律；借助于涌水量计算理论，依据设计时确定的涌水量容许值，计算得到了所需封堵裂隙宽度的最小值，为注浆材料的选择提供依据;根据所选注浆材料分析了浆液扩散规律并确定了注浆方法与注浆参数；采用流动维度理论对注浆过程中PQT曲线进行了分析，并通过开挖检验对注浆封堵效果进行了评估. 研究结果表明：拱顶与侧壁无明显渗水，涌水量小于0.01 m³/h，达到了渗漏水控制标准以及注浆封堵的目标；实际开挖后的涌水量比预测值低50%，误差在合理范围内.

岩质边坡物理模型试验相似材料研究

张彦君, 年廷凯, 王亮, 唐军

2019, 54(1): 55-60, 72. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20160366

摘要(513)

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摘要:
岩质边坡物理模型试验中相似材料的选取与制作，通常只是考虑密度、粘聚力、内摩擦角和弹性模量参数在数值上的相似关系，并未考虑相似材料是否能够再现复杂应力条件下岩石的强度和变形特性. 为了解决这一问题，通过统计分析汶川地震所诱发滑坡的地层岩性，选取其中常见的石英岩和砂岩作为沉积岩原型；确定相似材料制备的主要控制指标以及试样成型方法，并分别采用两种常用的地质模型相似材料制备方法，在实验室制备其三轴压缩试验标准试样；开展两种相似材料标准试样的三轴压缩试验，研究其在不同围压条件下的应力应变特性与破坏模式. 试验结果表明：不同围压条件下，实验室制备的两种相似材料标准试样在剪切破坏之前的应力应变曲线变化规律同实际的岩石原型相符，表现为线弹性关系；相似材料标准试样所受围压与其单轴抗压强度的比值不同的情况下，试样剪切破坏时所受偏应力与其单轴抗压强度的比值与实际岩石原型三轴试验中的比值相近，但相似材料试样的破坏应变均小于实际岩石原型的破坏应变.

大光包滑坡不连续地质特征及其工程地质意义

崔圣华, 裴向军, 黄润秋, 张伟锋, 梁玉飞

2019, 54(1): 61-72. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20160480

摘要(792)

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摘要:
大光包滑坡是2008年汶川地震触发的最大规模滑坡，也是世界上百年罕见的大型滑坡，引起国内外学者持续争论和广泛研究. 本文为研究地质构造对大光包滑坡影响，基于现场照片、遥感图及岩体结构面产状数据，首先开展大光包滑坡断壁、滑带及滑坡堆积体不连续地质特征调查，进而分析该不连续地质特征成因，进一步讨论强地震动、不连续地质界面组合及地下水对大光包滑坡启动影响. 研究结果表明：震前随大水闸背斜构造演化发育的断层、层间错动带及优势岩体结构面等不连续地质结构控制了大光包滑坡边界的形成和滑体堆积过程；汶川强震为这些不连续地质结构破坏提供了动力条件；地下水伴随着强震过程不连续地质界面贯通促使了大光包滑坡快速启动.

重塑黄土的湿化变形规律及细观结构演化特性

郭楠, 陈正汉, 杨校辉, 周勇, 肖文成

2019, 54(1): 73-81, 90. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20160736

摘要(588)

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摘要:
为了研究填土在三轴浸水过程中的湿化变形规律及其细观结构演化特性，用改进的非饱和土CT-三轴仪对延安新区的重塑Q₂黄土做了3组共17个偏压固结浸水试验. 在三轴浸水过程中对试样的两个断面进行了多次CT扫描，得到了固结和湿化过程中土样的宏观变形以及土样内部细观结构演化的CT图像和相应的CT数据，基于CT数定义了土的结构性参数和结构演化变量. 研究结果表明：干密度、净围压、基质吸力和偏应力均对试样的湿化变形特性有显著影响；提高干密度可有效减小湿化变形量和降低湿剪破坏的风险（干密度1.52、1.69 g/cm³的试样浸水过程中体应变分别为–0.58%～4.66%、–0.58%～2.43%，干密度1.79 g/cm³的试样体应变为0.019%）；湿化过程中试样越来越密实，试样的CT数均增大；浸水初期，试样原有结构发生破坏，CT数变化较剧烈，均能达到总变化量的60%；同时干密度、净围压、基质吸力、偏应力及含水率对土的结构性参数和结构演化变量有显著影响. 研究成果对填土工程的设计具有重要参考价值，为建立非饱和重塑黄土的结构损伤演化方程与结构性模型提供了科学依据.

干模式下颗粒粘滑震动试验研究

崔德山, 陈琼, 项伟, 刘清秉, 王菁莪, 黄伟

2019, 54(1): 82-90. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20160615

摘要(522)

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PDF 1850KB(4)

摘要:
为了研究浅源地震的诱发机制，基于室内三轴试验，对颗粒材料的粘滑震动特性进行了分析. 采用颗粒直径为0.6～0.8 mm的玻璃珠，在围压为30、60、100、200、400 kPa和600 kPa的条件下，以0.02 mm/min的轴向应变速率，开展干燥、密实玻璃珠的固结不排水三轴压缩试验，结果表明：试样偏应力主震和偏应力应变间距随着围压的增大而增大；除了初始压密阶段外，体变-应变曲线中所有体积的突然收缩均与粘滑震动有关；在30、60、100 kPa围压条件下，围压-应变曲线中出现较多尖而窄的波峰和波谷；在200、400 kPa和600 kPa围压条件下，围压-应变曲线中只有尖而窄的波谷；玻璃珠类颗粒材料发生粘滑震动过程中既有静摩擦也有转动摩擦；颗粒之间应力链的连续变形和破坏是引起颗粒粘滑震动的根本原因.

釆动破裂N₂红土渗透性试验研究

王启庆, 李文平, 裴亚兵, 吕城成

2019, 54(1): 91-96. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20160611

摘要(512)

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摘要:
N₂红土层是我国西北干旱-半干旱矿区广泛存在的、对保水采煤起关键作用的隔水层，为了研究釆动破裂N₂红土水土相互作用渗透性变化规律，在分析N₂红土矿物成分及膨胀性的基础上，采用自制的水土相互作用突水过程试验装置，定量化地研究了不同釆动破裂宽度N₂红土水土相互作用突水演化过程. 研究结果表明：N₂红土的黏土矿物中亲水性矿物蒙脱石（含量达36%）、伊利石/蒙脱石混层（含量达18%）含量高，亲水性强，具有较强的膨胀性；釆动破裂N₂红土水土相互作用的初期裂缝周边松散颗粒堆积、裂缝边缘溃塌较为剧烈，裂缝闭合量较大，突水试验100 min中前15 min裂缝闭合量约占总闭合量的60%；突水量的变化可分为典型的3个阶段，即初期水量快速下降阶段、中期水量缓慢下降阶段和后期水量稳定阶段，裂缝宽度越大，突水稳定时间越长；釆动破裂N₂红土水土相互作用渗透性与时间呈负指数关系.

基于空间效应的弃渣场边坡稳定性方法探讨

孙朝燚, 陈从新, 郑允, 鲁祖德, 邓洋洋

2019, 54(1): 97-105. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170607

摘要(571)

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摘要:
弃渣场常见于基础设施的建设过程中，影响其边坡稳定的因素众多，其中坡面凹凸形态、滑体端部效应以及坡体走向等空间效应因素对边坡稳定性的影响尤为显著. 为了研究坡体走向对边坡稳定性的影响，针对走向为折线形（弃渣场上下区域走向存在夹角）的某核电厂弃渣场，探讨了其边坡稳定性分析方法. 通过现场地质调查和区域划分，借助ANSYS建立三维模型，利用FLAC^3D强度折减法分析稳定性和潜在破坏机制，以此研究弃渣场走向夹角对其潜在破坏机制的影响，最后提出考虑走向夹角因素的不平衡推力法，并展开走向夹角和边坡倾角对弃渣场边坡稳定性影响的分析. 研究结果表明：走向夹角影响弃渣场边坡应力场的分布形式和力的传递能力，走向夹角越大其稳定性越好，走向夹角超过60° 时边坡安全系数明显提高；坡顶区域倾角越大，坡脚区域倾角越小时，其安全系数提升幅度随走向夹角的增大而显著提高. 研究成果可为类似折线形走向边坡的稳定性分析和治理设计提供参考.

基于验证模型的枕梁疲劳寿命预测虚拟实验

胡杰鑫, 谢里阳, 喻海洋, 刘龙玺, 尹伟, 胡智勇

2019, 54(1): 106-112. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20160536

摘要(465)

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摘要:
为了研究地铁车辆枕梁服役安全性问题，考虑到大量疲劳实验耗时长且成本高，利用虚拟实验方法对枕梁结构疲劳寿命进行评估，根据EN12663-1标准设计枕梁静力实验，获得枕梁表面特征点的应力值和位移值；然后对枕梁进行有限元建模并仿真，对比静力实验结果，调整后获得与枕梁实际结构相符的有限元模型；最后利用Monte Carlo方法，进行地铁车辆枕梁在恒幅载荷与变幅载荷作用下的虚拟疲劳实验. 研究结果表明：在标准规定的恒幅载荷作用下，该地铁车辆枕梁寿命大于1 000万次载荷循环的可靠度约为0.73；在变幅载荷作用下，寿命大于1 000万次载荷作用的可靠度约为0.81；因此，该地铁车辆枕梁完全满足设计与使用要求.

非平稳地震作用下高墩桥梁体间隙需求分析

李兰平, 卜一之, 贾宏宇, 张明, 李晰

2019, 54(1): 113-120. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180039

摘要(442)

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PDF 886KB(10)

摘要:
为了研究非平稳地震作用下高墩桥梁体防撞间隙需求，基于随机振动理论及虚拟激励法，对不同烈度下场地条件对非平稳间隙需求的影响进行了分析. 首先，建立了非平稳地震作用下相邻梁体相对位移需求与烈度间的数学关系；其次，基于理论计算的梁体间最大相对位移，确定碰撞间隙宽度需求以达到防止梁体间发生碰撞的目的；最后，以某大跨度连续刚构-连续梁体系为实际工程算例，研究了非平稳地震作用下桥梁结构在一致场地和非一致场地（实际场地）条件下的碰撞间隙需求量，且获得了不同烈度下非平稳碰撞间隙需求谱. 研究结果表明：非平稳地震作用下，硬土场地条件时，相对位移时变均方差的峰值最小，实际场地条件最大，约为硬土场地的4倍；实际场地条件的各烈度下非平稳碰撞间隙宽度需求均值比软土场地、中土场地和硬土场地分别大36%、69%和73%，均方差分别大45%、74%和78%；平稳地震激励比非平稳地震激励时碰撞间隙需求量大20%～30%.

山区单悬臂廊桥结构抖振响应及等效风荷载

苏益, 李明水, 杨阳, 段青松

2019, 54(1): 121-128. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170647

摘要(477)

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PDF 1298KB(10)

摘要:
为研究山区风环境下悬挑式人行桥梁抖振响应及风荷载，以某单悬臂观景廊桥为背景，通过风洞试验对结构的静力三分力系数以及不同风参数下的抖振响应进行了测量，并将结构横桥向最大等效风荷载规范计算值与试验值进行比较. 结果表明：山体地形对结构三分力系数及抖振响应影响较大，二者最大值均未出现在常规风向角；结构抖振响应随风速的增大而增大，受小幅风攻角的影响较小；横向抖振响应受一定程度紊流度变化的影响不敏感，但竖向及扭转响应整体随紊流度的增加呈明显增大趋势，在紊流度增大约40%的情况下二者均增大15%左右；竖向抖振响应随紊流积分尺度的增大（增幅约20%）而增大，增幅在9%左右，但积分尺度对横向抖振响应几乎无影响，对扭转响应的影响随风攻角的不同有较大差异，随着积分尺度的增大，3° 攻角下扭转响应增幅约为8%，0° 攻角其受积分尺度的变化影响较小；相比横桥向最大等效风荷载试验值，利用桥梁规范计算的结果偏于保守，静阵风系数的取值有待修正.

无粘结预应力CFRP板加固受损钢梁疲劳试验研究

叶华文, 李新舜, 帅淳, 曲浩博, 徐勋, 卫星

2019, 54(1): 129-136. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180297

摘要(513)

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PDF 1203KB(15)

摘要:
老旧钢桥在长期运营过程中容易疲劳开裂，严重影响桥梁结构安全，为改善受损钢梁构件的疲劳性能，采用大比例疲劳模型试验对无粘结预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）板加固受损钢梁进行研究，基于Paris公式提出疲劳强度-寿命（S-N）曲线的确定方法，并分析不同预应力水平对受损钢梁寿命影响. 对不同预应力水平CFRP板加固的双缺口受损钢梁在循环荷载下进行疲劳试验，结果表明：施加预应力可降低裂纹扩展速率和受损钢梁残余挠度超过40%，最少可延长受损钢梁的疲劳寿命3倍；最高预应力水平所加固的受损钢梁，其疲劳寿命最少提高了8倍，且预应力CFRP板加固后缺口钢梁疲劳强度等级由51 MPa提高到75 MPa. 理论预测结果与试验结果符合较好，可作为推荐方法.

基于风致响应的高层建筑等效静力荷载研究

林拥军, 林池锬, 刘先明, 张晶, 宋吉荣

2019, 54(1): 137-144, 188. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170654

摘要(455)

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PDF 907KB(6)

摘要:
为研究风荷载作用下高层建筑动力响应对其顺风向等效静力风荷载的影响，基于结构风致响应动力学理论、脉动风速功率谱密度函数与相干函数的维纳辛钦关系及脉动风速准定常关系，采用随机振动振型分解方法对高层建筑的风致响应进行了研究. 首先，对高层建筑的平均风响应、背景风响应和共振风响应进行了理论分析，并推导出了沿结构高度分布的高层建筑顺风向等效静力风荷载理论计算公式；其次，通过对理论公式中各参数对计算结果的影响进行分析，提出了便于实际应用的高层建筑顺风向等效静力风荷载简化计算方法；最后，设计了4个典型高层建筑算例模型，并与阵风荷载因子法（gust load factor method，GLF）和惯性风荷载法（inertial wind load method，IWL ）进行对比，研究了本文方法的可靠性和有效性. 研究结果表明：当结构高度小于250 m时，3种方法所计算出的分布风力、剪力响应和弯矩响应偏差要大一些，GLF法计算结果最大，IWL法的计算结果最小，本文方法介于二者之间；当结构高度大于350 m时，分布风力的偏差在15%以内，对于剪力响应和弯矩响应的偏差在10%以内；本文方法与IWL法在剪力响应方面的差异率在–1%～18%之间，与GLF法的差异率在–12%～5%之间；本文方法与IWL法在弯矩响应方面的差异率在–6%～10%之间，与GLF法的差异率在–16%～5%之间.

一种新型单层网壳节点的力学性能研究

蔡健, 王永琦, 陈庆军, 姜正荣, 钱泉, 左志亮

2019, 54(1): 145-153. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170575

摘要(465)

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摘要:
针对空间网壳结构提出了一种适用于矩形杆件的新型焊接端板节点. 为研究该节点的力学性能，制作了一个1∶2的缩尺模型进行静载试验研究，试验得到了节点荷载-应变曲线、荷载-位移曲线及破坏模式，结果表明节点应力水平较低，构造合理；在对有限元分析结果进行验证之后，分析了节点变形、破坏形态、应力应变分布及传力机理随节点端板厚度t₂与杆件壁厚t₁之比、水平夹角α、平面外角度β的变化规律，分析结果表明，该节点形式有较高的承载能力，其中水平夹角α对节点极限承载力影响较大，且在60° 前后影响作用不同；最后，基于有限元分析结果提出了该类型节点的极限承载力计算公式，可供设计参考.

具有柔性衬里的压力脉动衰减器滤波特性

杨帆, 邓斌, 王宇强, 李志伟

2019, 54(1): 154-159. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170438

摘要(471)

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摘要:
为了改善传统扩张室压力脉动衰减器脉动衰减性能，提出了一种敷设聚氨酯衬里的改进型脉动衰减器. 根据衰减器分布参数与集中参数特性，研究该改进型结构滤波特性. 首先通过一维解析法构建传统扩张室分布参数模型，获得的理论插入损失与实验测量结果吻合良好，证明了该方法用于脉动衰减器建模的可行性；之后利用该一维解析法构建改进型脉动衰减器直通穿孔管段分布参数模型，敷设聚氨酯衬里的阻性部分则构建集中参数模型，最后研究了衬里材料成分、穿孔率以及穿孔直径对衰减器滤波特性的影响. 研究结果表明：在500 Hz频带范围内，液体静压力稳定在2.76、4.14、4.83 MPa时，老化聚氨酯衬里能显著改善脉动衰减器的插入损失；无论聚氨酯材料老化处理与否，不同液体静压力均对插入损失产生影响；穿孔率和穿孔直径对其插入损失影响较小.

地铁车辆辅助变流器的气动噪声研究

丁杰, 张平, 刘海涛, 李华, 赵清良, 王永胜

2019, 54(1): 160-167. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170187

摘要(409)

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摘要:
为了解决地铁车辆辅助变流器噪声超标1.5 dB（A）的问题，基于数值模拟和噪声测试相结合的方法，对辅助变流器的气动噪声特性进行了分析. 首先通过大涡模拟计算辅助变流器的气动噪声源，然后基于声类比法计算气动噪声源在流道和外部空间的声传播，最后分析风机与流道的涡流和噪声分布云图，对比各测点声压级频谱仿真和试验结果的变化趋势. 研究结果表明：在距离出风口0.4 m处仿真和试验的峰值频率均为290 Hz，量值仅相差5%，说明仿真方法正确可行；风机进口速度不均匀度过大、风机叶片涡流过多是导致风机噪声过大的原因；通过在风机进口增加方形整流网，改善了风机进口速度不均匀度，减少了风机叶片涡流，实现相同测点总声压级降低2.5 dB（A）.

好氧生物反应器填埋场的渗滤液回灌量研究

邱忠平, 李明星, 刘洋, 唐建, 王文灿, 华建军, 孟涛, 汤国雄

2019, 54(1): 168-172. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180478

摘要(467)

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摘要:
为了研究渗滤液回灌量对好氧填埋场稳定化进程的影响，通过模拟实验，探讨了不同回灌量时，好氧填埋场固相垃圾与渗滤液特性的变化趋势，填埋周期为122 d. 结果表明，不同的渗滤液回灌下各反应器中填埋垃圾的含水率始终保持在70%左右；填埋过程中，回灌量为20%的反应器填埋垃圾中总有机质含量、（半纤维素 + 纤维素）/木质素比（Q）值与沉降量变化速度最快，至填埋结束时，总有机质含量与Q值较其他反应器低8.9%～14.6%和9.9%～16.9%，沉降量较其他反应器提高了6.6%～13.3%；在20%回灌量下，整个填埋周期填埋场所产渗滤液中的还原性有机物的量较10%、15%、30%和全回灌分别低9.8%、12.5%、17.8%和14.9%，氨氮在52 d，即降至25 mg/L，达到GB 16889—2008所规定的垃圾填埋场渗滤液氨氮排放浓度值，较其他反应器提前7～21 d.

基于双路神经网络融合模型的高速公路雾天检测

项煜, 丛德铭, 张洋, 袁飞

2019, 54(1): 173-179. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180205

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摘要:
高速公路天气状况实时监察对于高速行车安全具备重要意义，然而气象检测只能对大范围区域的气象情况进行预报，不能满足高速行车各个路段气象情况实时检测的需求. 为此，提出一种基于双路神经网络融合模型的高速公路雾天检测算法. 该算法基于双路深度神经网络融合模型，提取雾天图像的可视深度图以及暗通道图像两种视觉特征，并利用深度神经网络进行建模，获得初步分类结果；然后，再利用均值融合层进行分数融合. 为了全面评测该算法的性能，构建了一个覆盖多个省份高速公路的视频监控雾天数据集（express way fog detection dataset，EWFD），该数据集能够全面涵盖国内高速公路的天气情况，并在该数据集上做了全面的分析对比实验. 实验结果显示，本文所提出的双路神经网络融合模型的雾天监测算法取得了93.7%的准确率，与国际前沿的检测分类算法101层残差网络（ResNet-101）相比，本文提出的算法准确率提高了10%以上.

带偏好的交叉航路角度优化模型

戴福青, 庞笔照, 赵元棣

2019, 54(1): 180-188. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170798

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摘要:
为揭示交叉航路结构对空中交通影响的内部机理，有效打通航路节点运行瓶颈，研究了航路交叉角度优化问题. 首先，在分析航班飞行时间和航班油耗与航路基本相交结构角度关系的基础上，构建了交叉航路角度结构；其次，基于交叉航路交通量分布特征，建立了飞行时间和油耗偏好的交叉航路角度优化模型；最后，选取典型交叉航路进行了模型验证. 研究结果表明：航班飞行时间和油耗存在线性负相关关系；单一考虑时间优化时，航班总运行成本增加0.54%，仅考虑油耗优化时，总成本减少2.89%；无偏好优化时，航班总运行成本减少3.82%；考虑偏好时，在时间权重系数等于0.4处取得极小值，此时总运行成本降低5.26%，且空域内油耗密度、飞行冲突次数和管制员工作负荷3个指标的均值分别降低20.41%、56.12%、46.24%；优化后构型对原始空域结构的平均角度扰动为11.88%.

疲劳预警分级提示下的驾驶行为响应特征

胥川, 郭启明, 王雪松

2019, 54(1): 189-195. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180254

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摘要:
确定疲劳预警提示时机是车载疲劳预警提示技术中的关键和难点，通过驾驶员对预警提示的驾驶行为响应特征来判断提示时机的合理性是解决该问题的新思路. 通过开展在疲劳分级预警提示环境下的驾驶模拟试验，采集驾驶员眼动（眼闭合时间比例）和车道偏移（车道偏移标准差、车道偏移均值、车道越线面积）指标，并通过成对Wilcoxon signed-rank检验，分析不同等级预警提示前后15 s时间内关键驾驶行为指标的差异. 研究结果表明：在设定的疲劳分级规则下，一般疲劳预警提示后，车道偏移标准差均值显著下降0.129 1，车道越线面积均值显著下降8.574 4；在严重疲劳预警提示后，眼闭合时间比例显著下降0.044 9，但车道偏移标准差和车道越线面积均未发生显著改变，驾驶员应该尽快停车休息.

基于FDTD接口方法的ZPW-2000轨道电路暂态分析

王梓丞, 郭进, 张亚东, 苏丽娜, 孙宁先, 陈名宝

2019, 54(1): 196-201, 218. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180020

摘要(472)

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摘要:
轨道电路在列车驶入/出清时存在暂态过程，可以利用接收端信号的暂态突变对轨道电路的状态进行判断. 时域有限差分（finite-difference，time-domain，FDTD）方法是求解传输线的常用数值解法，但ZPW-2000轨道电路结构比一般轨道电路更加复杂，直接采用FDTD法并不适用. 基于此，提出了一种基于FDTD和ATP-EMTP（alternative transients program-electromagnetic transients program）接口模型的ZPW-2000轨道电路暂态分析方法. 该方法将整个模块分为传输线与集中参数网络两个部分，其中，传输线采用FDTD求解，集中参数网络在ATP-EMTP中计算，两个部分用受控电流源关联. 对ZPW-2000轨道电路的仿真结果表明：道床电阻和分路电阻对接收端信号幅值有较大的影响，当道床电阻降至0.6 Ω•km时接收端电压从2.0 V下降到0.5 V左右，当分路电阻增至0.2 Ω时接收端残压达到了1.0 V左右，此时若仅采用门限比对的方法难以区分轨道电路的状态；然而，在列车驶入/出清的瞬间，接收端信号存在暂态突变，可根据突变特性实现轨道电路分路态的检测.

一种高效的移动云服务环境下隐私保护认证协议

熊玲, 彭代渊, 彭图, 梁宏斌

2019, 54(1): 202-210. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170596

摘要(371)

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摘要:
为了解决移动云服务环境的互相认证和隐私保护问题，设计了一种改进的移动云服务环境下隐私保护认证协议.该协议结合基于身份的签密技术和多服务器认证技术，保证用户只需注册一次，就可以访问多个移动云服务提供者，同时认证过程不需要可信第三方参与；该协议在移动终端未使用计算复杂度高的双线性对运算和映射到域上的hash运算，其计算效率显著提高. 通过理论分析和实验结果可知：该协议与目前已有的同类协议相比，在移动端的计算时间为45.242 s，其计算效率约为已有同类协议的2倍；具有用户匿名和不可追踪等安全性质；能够抵抗错误口令登录、更改攻击.

复杂网络的重叠社区发现并行算法

滕飞, 戴荣杰, 任晓春

2019, 54(1): 211-218. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20160478

摘要(515)

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PDF 706KB(25)

摘要:
随着网络规模的快速增长，传统社区发现算法难以处理大规模网络数据和满足复杂网络的可扩展分析需求. 本文提出一种适用于大规模复杂网络的重叠社区发现算法PHLink. 该算法根据复杂网络的无标度特性将节点建立连边的原因进行分析和归类，用以识别网络中具有重叠性的社区结构，并采用MapReduce计算框架对网络进行分割和冗余存储，减弱了图计算的耦合性，解决了社区发现算法的分布式计算问题. 通过真实网络测试，PHLink算法可以大幅度降低边计算的复杂度，对于无标度特性明显的复杂网络提取0.1%的枢纽节点即可节省94%以上的计算量，较传统算法具有较高的稳定性和准确性，并且在Hadoop平台有良好的加速性和伸缩性，可以处理千万级连边规模的大规模复杂网络.

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2019年第54卷第1期

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