西南交通大学学报

基于拟合平纵断面的铁路特大桥梁线路平顺性评估

王平, 高天赐, 汪鑫, 杨翠平, 王源

2020, 55(2): 231-237, 272. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180295

摘要(718)

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摘要:
合理评价大跨度桥梁挠曲变形是保障桥上铁路行车平稳和舒适的基本前提. 针对当前大跨度桥梁挠曲变形重要评价指标挠跨比的不足，如忽略了挠曲变形对线路平纵断面的影响，本文基于桥梁挠曲变形曲线的规律以及铁路线路线型的特点，采用最小二乘法分别在平纵断面上将桥梁的挠曲变形曲线拟合成线路的标准线型，并依据铁路线路设计规范对其进行评价. 结合国内某特大桥的工程实例，研究发现：在考虑系统振动的最不利荷载工况下，该特大桥的最小竖曲线和平面曲线半径分别为29.3 km和54 km，符合规范要求；设置垂向预拱可以在一定程度上抵消桥梁竖向挠曲，有利于保持轨道结构的平顺性；本方法能从桥上线路平顺性的角度对桥梁的挠曲变形进行合理评价，可用于指导大跨度桥梁设计以保障铁路行车安全.

双缆悬索桥的静力特性及其关键影响因素

张清华, 张莹, 程震宇, 康纪平, 何婧

2020, 55(2): 238-246. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170908

摘要(670)

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摘要:
双缆悬索桥体系是一种适用于大跨度多塔悬索桥的结构体系，为了对该类悬索桥体系的受力特性开展深入研究，基于有限元方法对其静力特性以及关键设计参数的影响效应进行对比分析. 首先以一座典型的单缆多塔悬索桥为参照，选定双缆多塔悬索桥的关键设计参数，建立两类多塔悬索桥的有限元模型；其次基于所建立的有限元模型，对比分析两类多塔悬索桥体系的竖向刚度差异；最后研究双缆悬索桥体系，边主跨比、中塔刚度、恒载分配比和矢跨比等关键设计参数对于中塔塔顶主缆总的不平衡力、中塔塔顶最大纵向位移以及主梁跨中最大挠度的影响效应. 研究结果表明：相比单缆多塔悬索桥，双缆多塔悬索桥能够有效提高结构的竖向刚度，同时大幅减小中塔塔顶主缆总的不平衡力；减小边主跨比对双缆结构体系竖向刚度和塔顶主缆总的不平衡力的影响较小；增大中塔刚度可以显著提高双缆结构体系的竖向刚度，但是中塔塔顶主缆总的不平衡力有较大幅度的增加；恒载分配比例取为1.0～2.0时，双缆结构体系的中塔塔顶位移及主梁跨中挠度较小；减小顶缆矢高或者增大底缆矢高均可以显著提高双缆结构体系的竖向刚度，有效减小主梁跨中挠度和中塔塔顶位移.

自激气动力有理函数系数的直接识别算法

伍波, 王骑, 廖海黎, 李郁林

2020, 55(2): 247-255. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180593

摘要(591)

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摘要:
有理函数系数识别是基于气动力有理函数逼近的桥梁颤振计算的前提条件. 有理函数滞后项的数量对其系数的识别结果影响较大，现有方法中一般仅考虑单滞后项的有理函数系数识别，易造成气动力描述上的失真，进而导致桥梁颤振计算结果不准确. 基于正弦信号的自激气动力在时域上与有理函数对等的原则，采用最小二乘拟合方法，提出了一种可计入多个滞后项的有理函数系数的直接识别算法. 以薄平板模型为对象，利用强迫振动风洞试验获得了自激气动力，采用该算法直接识别了计入不同滞后项的有理函数系数，并分析了滞后项数量对气动力重构精度影响以及对颤振临界风速计算精度的影响.通过自由振动颤振试验获得了实际的颤振风速，进而与采用识别出的有理函数计算的颤振风速进行对比，结果表明：颤振临界风速的试验值与计算值吻合较好，从而验证了本文所提识别算法的准确性；与现有的有理函数系数识别方法相比，本文提出的识别方法兼顾了效率和精度，可广泛用于实际桥梁断面自激气动力有理函数系数的识别中.

导热系数对寒区隧道温度场时空分布的影响

孙克国, 李思, 许炜萍, 肖支飞, 李昊波, 徐雨平

2020, 55(2): 256-264, 289. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180530

摘要(800)

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摘要:
寒区隧道温度场对其抗防冻设计至关重要，围岩和支护结构的导热系数对温度场时空分布具有显著影响. 以寒区公路运营隧道为计算模型，采用理论推导、现场实测、数值仿真等方法对寒区隧道温度场的时空分布受导热系数的影响规律进行了研究. 研究结果表明：在任意时间点，变温圈内各点的温度均随支护结构导热系数的增大而降低，且支护导热系数越大，同位置处的温度降低速率越小；在任意时间点，支护温度随围岩导热系数的增大而升高，围岩温度随其导热系数的变化呈现分区性；可将围岩变温圈分为Ⅰ区和Ⅱ区：Ⅰ区内的各点温度随围岩导热系数的增大而升高；Ⅱ区内的各点温度随围岩导热系数的增大而降低；时间越长，Ⅰ区和Ⅱ区分界线的斜率和截距越大. 研究成果可为寒区隧道的抗防冻设计及选线提供借鉴和参考.

基于复变函数理论的非圆形隧道解析解

李岩松, 陈寿根

2020, 55(2): 265-272. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180243

摘要(620)

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摘要:
为了得到考虑衬砌支护的非圆形隧道衬砌和围岩应力及变形的解析解，基于复变函数理论提出了一种求解考虑衬砌的非圆形隧道衬砌和围岩应力及变形的方法. 首先，为了克服非圆形隧道断面几何形状和考虑衬砌支护造成的计算困难问题，引入了保角变换，通过采取最优化解法确定映射函数中的各项系数，得到映射函数；其次，采用幂级数复变函数法克服隧道衬砌带来的多连通域问题，确定应力函数中的各项系数，建立方程求解；最后，通过Flac有限差分软件进行数值模拟证明解析解的正确性. 研究发现：弹性范围内解析解与Flac有限差分软件计算得到的应力、位移解有较好的吻合性，表明弹性解析法的结果是可靠、合理的；深埋条件下，弹性解析法无需根据埋深、工况建立计算模型，只需明确边界条件和映射函数就可计算非圆形隧道应力、位移，弹性解析法克服了计算软件在计算中由于网格划分尺寸等问题造成计算结果不精确、计算慢等问题，为非圆形隧道开挖问题提出了一种快速、准确的弹性计算方法.

道床板钢筋锈蚀的细观力学影响

苏成光, 刘丹, 赵坪锐, 刘学毅

2020, 55(2): 273-281, 289. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190321

摘要(609)

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摘要:
为探究钢筋锈蚀对双块式无砟轨道道床板混凝土的影响，建立了道床板混凝土细观尺度力学模型，研究了钢筋锈蚀时不同钢筋直径、间距、保护层厚度的道床板受力性能及损伤破坏模式，分析了列车荷载和温度荷载对锈胀钢筋混凝土道床板力学性能的影响. 研究结果表明：钢筋锈蚀引起的道床板开裂模式主要与钢筋保护层厚度有关，与钢筋直径和间距关系小；道床板内部裂缝贯通时的锈胀位移随着钢筋间距的增大而增大，当保护层厚度为60 mm，钢筋间距为120 mm时，61.2 μm的钢筋锈胀位移就会引起道床板内部裂缝贯通；列车荷载对锈蚀后的道床板损伤影响小，且会使道床板受力趋于均匀；整体降温30 ℃和负温度梯度荷载均会使锈胀道床板拉伸损伤进一步明显增大，在道床板水平及垂向产生贯通裂缝；整体升温30 ℃和正温度梯度荷载作用对锈胀道床板损伤影响小.

磁浮列车静悬浮车轨耦合振动对比分析

汪科任, 罗世辉, 马卫华, 陈晓昊, 邹瑞明

2020, 55(2): 282-289. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170891

摘要(615)

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摘要:
为研究二系悬挂中置与端置的两种三悬浮架低速磁浮列车的车轨耦合振动特性，依据牛顿第二定律建立了其垂向车轨耦合动力学模型. 首先通过动力学方程分别分析了两种磁浮列车车体和悬浮架之间的耦合关系，然后研究了两种磁浮列车悬浮架均存在0.09° 的初始角位移时的动力学特性，最后研究了两种磁浮列车中二系悬挂对悬浮架作功的差异. 研究结果表明：与二系悬挂端置的磁浮列车相比，二系悬挂中置的磁浮列车，车体与悬浮架之间的耦合关系更少；当两种磁浮列车悬浮架均存在0.09° 的初始角位移时，采用二系悬挂中置的磁浮列车与采用二系悬挂端置的磁浮列车相比，前者具有更小的车体位移、车体垂向振动加速度、轨道梁振动位移和悬浮间隙波动；以上4个参数前者最大值分别为0.005 mm、0.004 m/s²、0.004 mm和0.005 mm；而后者最大值分别为0.023 mm、0.02 m/s²、0.021 mm和0.02 mm；与二系悬挂端置的磁浮列车相比，二系悬挂中置的磁浮列车，其二系空气弹簧对悬浮架作功更小，仅为前者的50%.

高速列车噪声源声功率与速度的函数关系

朱自未, 李牧皛, 成功, 圣小珍

2020, 55(2): 290-298. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180023

摘要(803)

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摘要:
为了解决既有对数经验公式无法拟合高速列车显著声源贡献率与速度的函数关系这一问题，使用轮辐声阵列进行高速列车车外声源识别试验；根据显著声源位置对列车表面进行区域划分，量化分析显著声源区域的声功率级和声功率贡献率与速度之间的关系；在既有对数经验公式的基础上，根据不同种类噪声声功率随速度的变化特性，建立新的拟合公式；结合列车噪声测试数据对新的拟合公式进行验证. 研究结果表明：列车以350 km/h运行时，下部区域对列车总辐射噪声的贡献率占70%以上，升弓区域对局部区域声功率的影响最显著，超过50%；随着速度的增长，下部区域的贡献率逐渐减小，弓网区域逐渐增大，显著声源区域的贡献率变化先快后慢，最后趋于稳定；利用新的拟合方法得出，列车声源区域的声功率级和声功率贡献率与速度的拟合度基本都在0.9以上.

不同洞口位置节能砌块隐形密框墙体抗震性能

李升才, 林强, 郭霖

2020, 55(2): 299-309. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180793

摘要(612)

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PDF 1234KB(15)

摘要:
为了研究节能砌块隐形密框复合墙体的破坏形态及滞回性能、刚度退化、延性和耗能能力等抗震性能，以门洞位置为变化参数，设计制作了6个缩尺比例为1/2的墙体试件，进行了低周往复加载试验. 首先，通过对比、总结的方法，得出了试件的破坏形态并分析了其滞回性能；其次，采用切线刚度计算方法，对比分析了各试件刚度退化规律；然后，通过图解法确定屈服位移，并利用公式计算位移延性系数，从而分析判断各试件的延性性能；最后，采用等效粘滞阻尼系数的计算方法研究试件的耗能能力. 研究结果表明：在低周往复加载下，配筋合适的开洞复合墙体往往会发生剪压破坏，其破坏过程可分为弹性、弹塑性和破坏3个阶段；墙体试件的滞回曲线形状较为饱满，能表现出开洞的墙体会有良好抗震性能；中开洞墙体其骨架曲线下降段更为平缓，比偏开洞墙体的抗震性能更好；开洞位置越接近墙体的中间部位，墙体在弹塑性阶段刚度的有利贡献就越大，其变形能力也会越强；6个试件的延性系数均大于3，满足抗震规范要求，开洞位置越接近墙体中间的试件延性越好，其等效粘滞阻尼系数也越大，其耗能性能也越好；确定了墙体在不同性能目标时的变形容许值，为设计该类墙体提供理论基础.

LM-CDBN超高层变形预测模型的构建与应用

邱冬炜, 王彤, 段明旭, 罗德安, 王来阳

2020, 55(2): 310-316. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180293

摘要(644)

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摘要:
为提高超高层建筑变形预测精度，对附有条件的深度信念网络（conditional deep belief network，CDBN）模型中权值及阈值调整方法进行了改进，使用LM （Levenberg-Marquardt）算法作为新的模型定权机制，构建了LM-CDBN网络模型；将构建的LM-CDBN超高层变形预测模型应用于一座298 m超高层建筑中；然后用训练误差、预测值拟合度、预测结果稳定性组成的综合评价体系对模型进行了评价；最后，将LM-CDBN模型分别与深度信念模型（deep belief network，DBN）、极限学习机（extreme learning machine，ELM）、基于无迹卡尔曼滤波的支持回归向量机（unscented Kalman filter-support vector regression，UKF-SVR）进行了预测结果对比. 结果表明：在超高层建筑的变形预测中，相比DBN、ELM和UKF-SVR，LM-CDBN预测精度分别提升了32%、55%及24%，模型的信息提取稳定性及处理时变系统非线性问题的泛化能力得到了提高.

拉索式电涡流阻尼器力学模型及性能试验研究

薛松涛, 班鑫磊, 谢丽宇, 余必龙

2020, 55(2): 317-322. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170802

摘要(792)

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PDF 1499KB(22)

摘要:
提出一种新型的拉索式旋转电涡流减震系统，该系统由惯容器、弹簧和阻尼单元组成. 为验证该减震系统的减震机理，建立了装配阻尼器的单层框架力学模型，分别进行了单层框架、导体盘为5 mm铜板、10 mm铜板、5 mm铁板、5 mm铜板与5 mm铁板复合时的惯容器和不同材质的导体盘在10、20、30、40 mm气隙下带电涡流阻尼器的振动测试，以分析导体盘与永磁体间的气隙大小、导体盘材质和导体盘厚度对阻尼器附加阻尼比的影响. 试验结果表明：在铜板后附加铁板，阻尼增加至铜板的1.9倍、铁板的1.4倍，可最大化增加阻尼；气隙是影响电涡流阻尼的关键因素，当气隙增大时，阻尼比会迅速减小，调节气隙大小是改变结构附加阻尼比最有效和最容易的方法；阻尼器提供的阻尼比最大可达15.40%，证实了该阻尼器具有较强的耗能能力.

使用超强材料的高恢复混凝土柱的抗震试验研究

邵家邦, 赵华, 赵世春, 孙玉平

2020, 55(2): 323-331. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180453

摘要(564)

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摘要:
最近发生的强震表明，传统的延性结构在超过设计水准强震作用下会产生过大的残余变形而导致结构难以修复. 为保证结构在大变形阶段具有正刚性和较小残余变形，采用低黏结高强度的钢绞线用来代替混凝土柱中的纵向普通钢筋. 为了验证方法的有效性，以钢绞线的布置数量和混凝土的约束方式作为试验变量，对5根缩尺比例为1/3、横截面为250 mm × 250 mm、净高为1 000 mm、剪跨比为2.0和轴压比为0.25的高强混凝土方柱进行拟静力试验. 试验结果表明：低黏高强的钢绞线作为柱纵筋可使混凝土柱的水平承载力在层间位移角达3.5%之前持续保持上升趋势，同时可以有效减少柱的残余变形，并使残余层间位移角控制在相应峰值层间位移角的1/5以下；碳纤维布外包混凝土柱可防止保护层混凝土剥落，进一步减小柱在经历大变形后的残余变形.

钢管混凝土风电塔架插板式节点的力学行为分析

闻洋, 蔡俊青, 陈明俊

2020, 55(2): 332-342. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180273

摘要(704)

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PDF 1161KB(10)

摘要:
为了掌握格构式钢管混凝土风电塔架插板式节点的受力性能，进行了4个插板式节点缩尺模型的静力试验，并在此基础上采用ABAQUS进行参数扩展的有限元非线性分析；通过节点板厚度和球柱高度的变化，对节点的节点板等效应力分布、锥台区等效应力分布等性能指标进行了分析. 研究结果表明：插板式节点的破坏形态可分为节点板屈曲破坏模式、包裹体滑移破坏模式和球柱剪切破坏模式，分别取决于节点板厚度、包裹体握裹力和球柱高度；节点板为节点的薄弱部位，随着节点板厚度和球柱高度的变化，其高应力区均集中在节点板下部与球柱相交处；假定腹杆不发生屈曲破坏，在球柱高度相同时，当节点板厚度n ≤ 12 mm时，节点承载力随着n的增大而增加，当n > 12 mm时，随着n的增大，节点承载力增长幅度明显放缓；在节点板厚度相同时，当球柱高度h ≤ 90 mm时，节点承载力随着h的增大而增加，当h > 90 mm时，随着h的增大，节点承载力增长幅度明显放缓；此类节点在实际工程设计使用时节点板厚度n ≤ 12 mm较为合理、球柱高度h ≤ 90 mm较为合理.

铸造缺陷对铸钢节点钢结构力学性能的影响

闫华东, 宫维佳, 靳慧

2020, 55(2): 343-349, 371. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180081

摘要(635)

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PDF 867KB(8)

摘要:
为了研究铸钢件中铸造缺陷的等级大小、位置分布对其静力性能、疲劳性能的影响，通过Solidworks软件建立了包含铸钢节点的钢桁架结构的实体模型，根据已有研究成果确定了铸钢节点上缺陷的尺寸与位置；对带有不同铸造缺陷的桁架结构进行静力加载，通过分析结构的应力分布、位移分布情况确定铸造缺陷对其静力强度、静力刚度的影响；对带有不同铸造缺陷的桁架结构进行等幅疲劳加载，通过铸钢节点的修正应力疲劳寿命（S-N）曲线求得模型的局部疲劳寿命，明确铸造缺陷对结构疲劳性能的影响. 研究结果表明：当铸钢节点的不同位置含有相同大小的铸造缺陷时，不同模型的应力极值最大相差11.7%，不同模型的疲劳寿命相差两个数量级；当铸钢节点的同一位置含有不同大小的铸造缺陷时，不同模型的应力极值最大相差1.7%，不同模型的疲劳寿命相差一个数量级；以上两种情况对结构整体和局部的位移分布均没有明显影响；当铸钢节点中铸造缺陷的分布发生变化时，不同模型间应力极值的变化率为8.8%，不同模型的疲劳性能均劣于只包含单个铸造缺陷的模型.

基于气泡模型的自由曲面网格生成和调控

王奇胜, 高博青, 吴慧

2020, 55(2): 350-356. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180210

摘要(542)

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PDF 1253KB(9)

摘要:
为了在自由曲面上生成形状规整、大小可控的三角形网格，提出一种基于气泡运动模型的网格自动生成方法. 将适量的网格点布置在离散化的曲面上，并模拟为弹性气泡. 引入气泡间的相互作用力和曲面对气泡的吸附力，得到各气泡的运动控制方程. 采用数值方法近似求解气泡系统的平衡状态. 将平衡后的气泡中心用曲面Delaunay法连接成曲面上的三角形网格. 在气泡模型中，通过相对半径函数控制各气泡的相对大小，进而实现对网格大小的调控. 通过在相对半径函数中考虑气泡中心到特定点或线的距离、参考线或曲面的曲率等因素的影响，生成网格大小与曲面特征相适应的三角形网格. 6个算例结果表明，该方法生成的网格形状规整、疏密有致，其形状质量指标都高于0.97；该方法为网格结构的设计提供了参考.

行车荷载作用下路面结构动位移响应分析

张献民, 孔伟斌, 刘小兰

2020, 55(2): 357-363. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170137

摘要(542)

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PDF 998KB(30)

摘要:
为研究行车荷载作用下路面结构动位移响应规律，基于弹性层状体系理论建立路面结构有限元模型，将车辆随机动荷载作用在有限元模型上，通过改变路面结构层厚度与模量，研究了路面结构测试区竖向动位移变化规律，建立了测试区动位移峰值与路面结构层参数的数学模型，进一步揭示了路面结构动态响应问题. 计算结果表明：路面结构测试区动位移峰值随土基模量的增大而减少；土基模量对测试区动位移峰值影响最为敏感，两者的数学模型近似呈对数关系，测试区动位移峰与面层厚度和基层厚度近似呈线性关系，与底基层厚度近似呈对数关系；不同的面层模量、基层模量和底基层模量对应的测试区动位移曲线几乎重合，因此不是影响测试区动位移的主要影响因素. 研究结果为路面承载力检测提供了依据.

兰新客运专线动车组车轮多边形磨耗的机理

赵晓男, 陈光雄, 康熙, 朱琪, 张胜, 吕金洲

2020, 55(2): 364-371. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190027

摘要(746)

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PDF 3214KB(26)

摘要:
由于兰新客运专线的线路复杂环境，动车组车轮多边形磨耗现象严峻，加大了列车运行过程中的轮轨作用力，影响了乘客舒适性，给高速列车的安全运行造成极大威胁. 为解决上述问题，基于长期跟踪客运专线获得的车轮多边形磨耗规律以及摩擦自激理论的观点，建立了轮对-钢轨-轨道板摩擦耦合自激振动模型，通过复特征值分析方法来研究车轮多边形磨耗的形成原因及其发展规律. 研究结果表明，在直线线路上，轮轨间蠕滑力饱和引起的摩擦自激振动易导致车轮第15～16阶多边形磨耗；在制动系统和轮轨系统耦合的情况下，动力轮对和非动力轮对对应的不稳定振动频率分别容易引起第23～24阶和第22～23阶车轮多边形磨耗；轮轨之间的黏着系数变大可能是导致冬春季车轮多边形发展速度较夏季快的重要原因.

确定性纹理表面特征高度对皮肤摩擦感知的影响

刘陶峰, 李一员, 李炜, 周仲荣

2020, 55(2): 372-378. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180038

摘要(587)

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PDF 1167KB(12)

摘要:
为了揭示人体触觉感知的基本机理和规律，首先通过机械物理学中的摩擦磨损分析，研究了确定性纹理表面特征高度对指尖皮肤摩擦行为的影响；其次通过心理学测试手段，得到与摩擦行为相关的认知成分P300的潜伏期与波幅；最后综合两者的测试结果，研究了指尖皮肤摩擦行为与触觉感知之间的关系. 研究结果表明：手指皮肤与粗糙度较大的确定性纹理表面摩擦接触时，摩擦力主要由黏着摩擦力、滞后摩擦力和互锁作用力组成；手指皮肤的触觉感知与摩擦作用有较强的相关性；表面织构粗糙度从0.1增加到0.4时，指尖皮肤变形量从2.356增加至2.941，手指皮肤变形造成的滞后摩擦与互锁作用越明显；纹理特征高度大的样本诱发的P300潜伏期小, 峰值大，感知明显，纹理特征高度小的样本与之相反，说明皮肤摩擦感知主要取决于与皮肤变形直接相关的滞后摩擦和互锁作用.

对称型多输出齿轮马达的泄漏分析与容积效率

闻德生, 王少朋, 田山恒

2020, 55(2): 379-385. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180226

摘要(531)

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PDF 888KB(15)

摘要:
为了研究对称型多输出齿轮马达的泄漏与容积效率，通过对称型多输出齿轮马达的内部结构计算出内外马达不同连接方式下的几何排量，分析了马达的主要泄漏途径，通过建立泄漏的数学模型归纳不同连接下泄漏的一般表达式；同时搭建试验平台测试对称型多输出齿轮马达的容积效率. 研究结果表明：当马达的进出口压力由0.9 MPa增加至5.9 MPa时，内马达工作时容积效率由94.2%下降至80.2%，外马达容积效率由92.5%下降至73.6%，内外马达同时工作时容积效率由88.8%下降至63.2%，差动连接时容积效率由86.0%下降至62.7%；当进出口压差为5.9 MPa时，内马达单独工作容积效率最高为80.2%，差动连接下马达的容积效率最低为62.7%.

基于扩张卷积金字塔网络的车道线检测算法

田晟, 张剑锋, 张裕天, 许凯

2020, 55(2): 386-392, 416. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20181026

摘要(603)

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PDF 963KB(24)

摘要:
为满足汽车高级驾驶辅助系统对车道线检测准确性和时效性的要求，采用改进的ResNet50网络作为基础模型提取局部车道线特征，利用扩张卷积能指数级扩大感受野的特点，设计了扩张卷积金字塔模块，用以完整提取不同尺度的车道线特征，提出“锚点栅格”的思想，将输出划分为一组栅格，对每个栅格进行分类和回归分析，经过非极大值抑制等后处理，最终输出车道线标记点集. 结果表明：在CULane多场景数据集里对模型进行测试，在交并比阈值取为0.3的评估条件下其综合评估指标F-measure达到78.6%，检测速率达到40帧/s，在评估指标相近的情况下具有远高于空间卷积神经网络（spatial convolutional neural networks，SCNN）模型的检测速率，并在眩光、弯道等困难场景中的检测效果优于SCNN.

基于改进UKF的BDS/IMU组合列车定位方法

蔡煊, 王长林

2020, 55(2): 393-400. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170816

摘要(734)

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摘要:
为提高列车定位的精确性和连续性，采用北斗卫星接收机和惯性测量单元构建车载组合定位系统. 针对多传感器组合定位信息融合估计的非线性和鲁棒性需求，将抗差估计理论的等价权原理应用于标准无迹卡尔曼滤波（unscented Kalman filter，UKF）算法，构造了一种改进的UKF算法，通过对标准UKF算法的噪声协方差进行等价替换，从而起到调节滤波增益的作用，使得滤波算法对传感器观测粗差具有较强的抑制能力. 将改进的UKF算法与标准UKF算法应用于列车组合定位进行仿真比较，结果表明：传感器无观测异常时，改进UKF算法的滤波精度总体上略优于标准UKF算法；当传感器观测值含有随机粗差时，改进UKF算法的滤波精度及稳定性明显优于标准UKF算法，北向、东向位置平均估计误差分别降低了48.5%、48.8%，北向、东向速度平均估计误差分别降低了43.7%、48.9%.

多元协同演绎在一阶逻辑ATP中的应用

曹锋, 徐扬, 陈树伟, 吴贯锋, 常文静

2020, 55(2): 401-408, 427. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180800

摘要(569)

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摘要:
一阶逻辑是数理逻辑中重要的分支,对其逻辑公式的自动推理是人工智能领域重要的研究热点之一. 目前一阶逻辑自动定理证明大多采用二元归结方法，每次只有2个子句进行归结，只消去1组互补对，导致演绎归结式文字数较多，影响了演绎效率. 为此，基于矛盾体分离规则提出了一种多元协同演绎算法，该算法每次允许多个子句进行协同演绎，消去多组互补对，从而演绎分离式文字数较少且可控，能有效提高推理能力；并且，该算法通过有效演绎权重和无效演绎权重调整子句演绎顺序，利用回溯机制搜索较优路径，有效规划演绎路径. 将该算法应用于国际顶尖证明器Eprover 2.1，以CADE2017竞赛例（FOF组）为测试对象，对加入多元协同演绎算法的Eprover 2.1证明器进行试验. 试验结果表明其能力超过了Eprover 2.1：多证明定理8个；能证明Eprover 2.1未证明定理31个，占未证明总数的28.2%.

基于动态混合度的储能式有轨电车能量管理策略

陈维荣, 时方力, 戴朝华, 安祺, 刘禺贝, 刘洋

2020, 55(2): 409-416. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20181071

摘要(673)

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摘要:
为了提高混合储能式有轨电车的系统效率和运行经济性，基于动态混合度和系统效率之间的关系，提出了基于动态混合度在线凸规划的混合储能式有轨电车能量管理策略. 首先基于混合储能式有轨电车各系统参数，对各部件进行建模；其次采用在线凸规划法求解，得到了系统每一时刻的最优动态混合度；最后以有轨电车的典型工况为例，在RT-LAB实时仿真平台研究动态混合度对系统效率的影响. 研究结果表明动态混合度同系统效率之间存在凸函数关系：在相同参数条件下，基于动态混合度的在线凸规划能量管理策略较传统的功率跟随式能量管理策略系统瞬时效率最高提升9.6%；当完成整条线路运行，可节省电量2 886.2 kJ，运行经济性提升3.29%.

基于数据驱动的质子交换膜燃料电池寿命预测

张雪霞, 高雨璇, 陈维荣

2020, 55(2): 417-427. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180016

摘要(972)

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摘要:
质子交换膜燃料电池发电技术是极具应用潜力和工业前景的技术，对质子交换膜燃料电池进行寿命预测是其走向商业推广应用的重要一环. 从质子交换膜燃料电池的退化特性及输出特性出发，分析系统及环境因素是如何影响其退化的；阐述了基于数据驱动的寿命预测方法的研究现状，着重对基于神经网络算法的寿命预测进行了综述；分析了寿命预测算法存在的不确定性来源；最后，对质子交换膜燃料电池的寿命预测研究进行了展望，阐明当前存在的经验数据有限、缺乏对瞬态过程的建模、难以实现在线预测等问题，尤其机车用大功率质子交换膜燃料电池的寿命预测仍存在诸多难点.

多约束燃料棒自由振动特性

刘鹏亮, 陈飙松, 范晨光, 李飞

2020, 55(2): 428-434. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180522

摘要(648)

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摘要:
为开发用于核燃料设计的流致振动计算程序，基于梁理论和势流理论，建立了多约束燃料棒振动问题理论分析方法. 首先通过多跨连续梁理论，得到了多约束燃料棒在空气中振动控制方程和干模态下总体刚度矩阵和质量矩阵；然后通过势流理论，考虑了流体轴流和边界条件的影响，给出了湿模态下附加质量矩阵；最后以压水堆燃料棒为例，得到了燃料棒在干模态和湿模态下自由振动固有频率和振型的理论分析结果，并研究了弹簧刚度和附加质量系数对振动固有频率的影响. 研究结果表明：通过理论分析方法所得计算结果与有限元软件ANSYS计算结果相一致；燃料棒在堆芯中结构为棒束形式，且周围为高速流动流体，振动频率及振型受到流体轴流和周边相邻燃料棒的边界效应影响，但由于多约束作用，流体轴流和边界效应仅影响了振动固有频率，而对振型基本没有影响；拉压和扭转弹簧刚度越大，燃料棒振动频率越高，增加扭转弹簧刚度可使第1阶固有频率增加79.1%，附加质量系数越高，燃料棒振动频率越低，可使第1阶固有频率降低18.2%，通过优化刚度方法可得到理想的振动特性，为格架设计提供参考.

动态参考电流控制三态Boost变换器的性能分析

周国华, 曾绍桓, 周述晗, 毛桂华

2020, 55(2): 435-441, 458. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180005

摘要(567)

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摘要:
为了提高工作于伪连续导电模式（pseudo continuous conduction mode，PCCM）的三态Boost变换器的效率、负载范围和瞬态响应性能，研究了一种动态参考电流（dynamic reference current，DRC）控制策略. 详细分析了DRC控制三态Boost变换器的工作原理，并比较了采用恒定参考电流（constant reference current，CRC）控制和DRC控制的三态Boost变换器的效率和负载瞬态响应性能，分别推导了它们的负载范围表达式，最后，通过实验对理论分析进行验证. 研究结果表明：与CRC控制相比，DRC控制三态Boost变换器的轻载效率提高了14%；在全负载范围内均能工作于PCCM模式，负载范围宽；负载减轻和增加时，调节时间分别减少了37.5%和32.0%，电压超调量分别减小了69.7%和61.9%，瞬态响应性能好.

基于高光谱的复合绝缘子电晕老化状态评估

张血琴, 高润明, 郭裕钧, 康永强, 李院生, 吴广宁

2020, 55(2): 442-449. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20181062

摘要(568)

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摘要:
复合绝缘子由于其良好的憎水性和憎水迁移性在输电线路上得到了广泛应用，而电晕放电会造成复合绝缘子老化加剧而丧失性能. 为此提出了一种基于高光谱技术的复合绝缘子电晕老化状态评估方法. 首先，对全新硅橡胶复合绝缘片进行电晕老化，分析样本的傅里叶红外光谱变化，以傅里叶红外光谱图像作为老化状态分类的依据，将样品分为6个类别；然后，利用高光谱成像仪获取硅橡胶片表面不同波段的反射强度，采用主成分分析（principal component analysis，PCA）对原始谱线进行特征提取；最后，建立基于支持向量机的电晕老化状态评估（support vector machines-insulator corona aging status evaluation，SVM-CASE）模型，对60组预测数据进行分类验证，并对比分析了不同核函数对于模型评估准确率的影响. 高光谱检测及评估结果表明：不同老化时间下试样的高光谱图像有明显的区别，随着老化时间的增加，硅橡胶绝缘材料的光谱曲线在600～900 nm呈现反射率下降趋势；采用PCA算法进行特征提取后，利用polynomial核函数建立的评估模型的分类准确率达93.333%.

基于SHEPWM的多模式调制切换算法

余彬, 宋文胜, 赵雷廷, 蒋威, 冯晓云

2020, 55(2): 450-458. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180148

摘要(674)

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摘要:
为了抑制切换过程电流和转矩冲击，提出了一种基于特定次谐波消除脉宽调制（SHEPWM）的多模式调制平滑切换算法. 根据SHEPWM算法的基本原理分析了相电压波形谐波分布情况；基于异步电机等效电路模型得到不同开关角个数下各次电流谐波幅值和调制度的关系；将切换过程抽象为电流基波及各次谐波的一阶暂态响应过程，建立了切换过程的数学模型，从电路原理的角度分析了切换冲击的产生机理；基于RT-LAB半实物实验平台对两种切换算法进行了硬件在环半实物试验对比. 研究结果表明：谐波幅值突变是造成转矩冲击的原因，在相电压基波相位π/2和3π/2处切换谐波电流幅值不发生变化，相电流可以平滑过渡；三相无法同时满足相位为π/2或3π/2的条件，因此分别在相电压基波相位π/2和3π/2处切换，切换过程电流和转矩冲击得到有效抑制.

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2020年第55卷第2期

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