实现电气化铁路贯通供电，不仅需要解决铁路内部2个或者多个牵引变电所之间牵引网的双边供电，更重要的是解决铁路贯通供电给电网带来的影响. 本文研究对比单边供电系统与贯通供电系统对电网影响及其区别，结合电网合环规程，探讨双边供电的可实施性；构建贯通供电穿越功率计算模型，提出穿越功率监测方法以及树形供电、合建所和穿越功率利用3类穿越功率解决方案；在此基础上，综合负序治理和再生发电功率利用，提出多功能的智能牵引变电所方案，以消除对电网的不利影响，推动铁路更大范围实现贯通供电，取消电分相、消除无电区. 研究表明：在电网专用线供电情况下，若牵引变电所间距不超过80 km，双边供电时分区所的合环电压差不大于1...

在不同线路之间通过换乘站实现供电资源共享的背景下，为降低线网供电系统有功网损，以优化供电系统设计为目标，考虑多工况运行的约束条件，提出采用三重校验算法的城市轨道跨换乘站资源共享供电方案优化设计方法. 建立集中式城轨供电系统拓扑模型和跨换乘站资源共享数学模型，基于多叉树拓扑搜索得到候选方案集合，对候选方案进行三重校验优化，获得有功损耗最低的线网供电方案，并以5条线路的实际供电系统为分析实例. 研究结果表明：相比于传统的主变电所资源共享供电方案，本文提出的跨换乘站资源共享供电方案可减少整体供电系统的初期建设成本，降低2296.580 MW•h的供电系统年运行网损.

在“双碳”背景下，为推动铁路行业的低碳转型，提出一种以牵引供电系统成本最小为优化目标的混合储能容量配置方法. 首先，考虑多源互补、新能源高效消纳等因素，构建含新能源发电系统、电-氢混合储能系统、牵引供电系统的综合能源系统框架，并给出碳交易市场的交易方案；其次，构建规划-运行模型，其中，规划层确定电-氢混合储能配置方案，运行层引入阶梯式碳交易机制，以计算牵引供电系统的日运行成本；最后，利用改进海鸥优化算法对模型进行求解，结合牵引供电系统与新能源实测数据，验证所提模型的有效性. 结果表明：与仅考虑阶梯式碳交易方案和仅考虑电-氢混合储能方案相比，系统总成本分别降低48%与36%，弃风弃光率则下降11...

为揭示杆件初弯曲对弦支穹顶结构稳定承载力的影响规律，以多段直梁法模拟杆件初弯曲，采用随机缺陷模态法引入不同形状及幅值的杆件初弯曲，对弦支穹顶结构进行非线性屈曲分析；引入整体缺陷与杆件初弯曲，考察2种缺陷的共同施加对结构稳定性能的影响. 结果表明：仅考虑杆件初弯曲时，弦支穹顶结构的稳定承载力系数平均值显著降低（最大降幅为33.84%），该结构对杆件初弯曲较为敏感；相比于正弦全波，以正弦半波为初弯曲形状来引入杆件初弯曲，对结构的稳定性更为不利；相比于理想结构，同时考虑整体缺陷与杆件初弯曲时，结构的稳定承载力系数进一步降低（最大降幅为44.80%），但其降幅小于两者分别引入的降幅之和，2种缺陷的同时...

为保持藏羌民居片石墙原有风貌的基础上提高其抗震性能，提出采用钢筋骨架系统约束藏羌民居片石墙的构造方法. 首先，选中理县一典型石木结构的墙体为原型，并设计1/2缩尺的普通片石墙体W-1和加入钢筋骨架系统的墙体W-2；其次，对两面墙体进行对比拟静力试验，研究两者的破坏形态、滞回性能、耗能能力和变形能力；最后，通过ABAQUS有限元数值模拟得到两面墙体的骨架曲线和滞回曲线，并与试验结果进行对比分析. 结果表明：墙体在低周往复荷载作用下的破坏过程具有明显的受力阶段、裂缝萌生及扩展阶段和破坏阶段；相比于普通片石墙体，加入钢筋骨架系统的片石墙体的极限承载力、耗能性能和破坏位移分别提升了225%、183%、...

纵连板式无砟轨道在路桥过渡段区域力学行为复杂，且上拱病害频繁，以路桥过渡段 П 型端刺无砟轨道为研究对象，建立轨道-桥梁-端刺-路基一体化有限元模型；并引入双线性内聚力模型模拟板间及层间黏结关系，分析路桥过渡段纵连轨道板在不同温度荷载和端刺位移下的纵向力分布规律；并研究端刺应力敏感区域，即过渡段与支承层结合部的轨道板纵向应力特征以及结合部挤压变形与上拱变形的关系. 研究结果表明：在主端刺及过渡板与支承层结合部的轨道板纵向压应力水平最高，极端正温梯下的最大值为19.91 MPa，摩擦板及桥梁段较小，与端刺各结构组成的限位能力相对应；随着路基材料劣化脱空等病害发展，其纵向抵抗和层间摩阻不断降低，导...

岩石强度是衡量岩石稳定性和安全性的关键参数，而高效准确地预测岩石强度可以有效指导隧道的开挖和支护工作. 本文收集分析源于不同设备的数字钻进参数和岩石力学性质相关数据，基于钻进过程中的能量传递分析建立数字钻进参数与单轴抗压强度的定量关系；采用机器学习方法建立基于钻进参数的岩石强度预测模型，选择BP （back-propagation）神经网络、随机森林、卷积神经网络和长短期记忆网络4种算法比较不同算法的预测效果，最终确定最优模型. 结果显示：相对于理论公式和其他3种机器学习算法，BP神经网络算法在岩石强度预测中表现优秀，其预测结果的均方根误差为5.794，平均绝对误差为4.129，相关系数为0....

为实现非线性动力系统的非线性气动力辨识和非线性颤振计算，提出一种基于神经网络方法和运动方程数值求解方法的自编码器模型. 以5∶1矩形断面为研究对象，通过节段模型自由振动风洞试验，详细测试系统非线性阻尼的振幅依存性和非线性颤振稳态振幅响应，明确该断面在不同折算风速下稳态振幅的唯一性；基于试验数据对所提出的自编码器模型进行训练，获取精准描述与位移和速度相关的非线性气动力编码器模型，实现不同动力参数下5∶1矩形断面非线性颤振运动时程分析. 研究结果表明：所提出的自编码器模型能够仅依赖自由振动风洞试验而无需测力或测压试验，即可精确辨识包含奇数次高次谐波分量的非线性气动力时程；能够精确复现不同初始条件下...

为研究寒区遭受冻融作用的石膏质岩石的细观和微观孔隙结构损伤特性，以硬石膏岩为研究对象，基于核磁共振试验，获得硬石膏岩在冻融循环作用下的孔隙度、孔径和孔喉分布特征；结合分形理论，推导岩石孔径和孔喉分形维数的计算式，探讨冻融循环作用对硬石膏岩孔隙结构分形维数的影响规律；建立不同孔隙结构及孔隙分形维数与孔隙度之间的关系，并指出对孔隙度影响程度较大的孔隙结构类型. 结果表明：冻融循环作用下，硬石膏岩的孔径呈“三峰”型分布，随着冻融次数增加，硬石膏岩微孔（孔径r≤0.100 μm）、PT-Ⅰ （r∈（0，0.100] μm）孔喉、孔隙分形维数（${{D}}_{\text{P}}$）和孔喉分形维数（$...

为探究非对称渗流边界条件下小净距隧道渗流-应力场特征及衬砌结构的安全性，以深圳莲塘隧道为工程背景，开展小净距隧道渗流模型实验，并结合模型试验与相似模拟的方法，分析单侧水源条件下小净距隧道围岩渗流水压力分布规律，并揭示不同补水距离条件下渗流场的演化规律和衬砌的安全性. 结果表明：在单侧水源条件下，小净距隧道围岩渗流场呈现出显著的非对称分布，从补水边界到另一侧水位面呈非线性降低，在隧道附近的围岩中水压力在水平方向呈非对称的“W”形分布；围岩渗流场的非对称分布导致了左右洞水压力、排水量和安全系数的非对称；与远离水源的隧道相比，靠近水源的隧道平均水压力和排水量分别增大10.4%和5.5%，安全系数减小...

为研究剪跨比和混凝土强度对高强方钢管混凝土试件抗剪性能的影响，共设计16个高强方钢管混凝土试件. 通过试验获得试件的破坏模式和剪力-位移曲线，对比剪跨比、核心混凝土强度等参数对破坏模式、剪力-位移曲线、剪力-剪应变曲线、抗剪强度和刚度的影响. 研究结果表明：与普通钢管混凝土试件一致，剪跨比是控制高强方钢管混凝土试件破坏模式的主要参数，当剪跨比为0.2或0.5时，发生剪切破坏；当剪跨比为0.8或1.0时，发生弯剪破坏；采用超高性能混凝土填充高强方钢管（剪跨比为1.0），试件的变形能力降低61.4%，抗剪强度和刚度分别提高了38.9%和85.7%，且有效延缓钢管局部屈曲和降低试件的破坏程度；核心混...

为解决传统土体质量含水率和干密度检测方法存在人工劳动强度高、检测时间长等问题，提出一种基于频域反射法（frequency domain reflectometry, FDR）与静力贯入的土体质量含水率和干密度快速检测方法. 通过开展参数标定试验，构建介电常数、电导率和贯入阻力相对于质量含水率和干密度的二阶响应曲面模型，并提出电导率修正模型；在此基础上，开展初步验证试验和室内模型试验，并结合粒子群优化算法进行反演计算，对该方法的适用性及优势进行系统验证. 结果表明：所采用的二阶响应曲面模型能够较好地拟合土体介电常数、电导率、贯入阻力与土体质量含水率和干密度之间的关系，相关系数均在0.950以上；...

为研究高原地区铺设无缝道岔的可行性与高原气候环境对跨区间无缝线路稳定性的影响，探讨了不同气候、不同海拔和不同结构型式道岔实现无缝化时，铺设锁定轨温差对无缝道岔力学特性的影响. 首先，基于高原铁路自然地理环境与线路运营条件，选取青藏线升级改造过程中实现无缝化的典型道岔作为研究对象；其次，结合不同结构型式下的道岔关键传力部件力学特性开展室内参数测试，掌握高原气候低温环境对扣件、道床等阻力的影响；最后，构建考虑多场耦合和塑性阻力的无缝道岔计算模型，揭示铺设轨温差与无缝道岔受力变形的关系. 研究结果表明：当线路所处温差越大，铺设锁定轨温差引起的基本轨温度附加力增加速率从4.5 kN/℃ （达琼果站）增...

为研究典型应力-剪胀关系对常见岩土材料力学响应的预测效果，构建适合岩石材料的应力-剪胀关系，提升本构模型的准确性，本文结合试验数据对典型应力-剪胀关系展开对比分析，并构建适用于岩石的应力剪胀关系模型. 首先，基于热动力学框架和能量守恒方程，梳理出3种典型的应力-剪胀关系模型，并将多种岩土材料的应力-剪胀数据与典型应力-剪胀关系进行对比；随后，以Rowe剪胀关系模型为基本框架，考虑多种因素影响，提出适用于岩石的改进Rowe应力-剪胀关系模型，分析了其对试验数据的拟合效果，并对比所提模型和变剪胀角模型对加载过程剪胀角演化的模拟效果；最后，将修正Rowe剪胀关系与修正剑桥模型耦合，与经典的修正剑桥模...

为研究共轨喷油器各喷孔喷油规律，根据动量法研发了多孔喷油器喷油规律测量装置；在不同的负荷工况下，使用研发的装置测量喷油器各喷孔的喷油量差异性，并与商业单次喷射仪EMI 2的测量结果进行对比；在不同的喷油压力下，针对单一喷孔进行喷孔喷油稳定性研究. 研究结果表明：在低喷油压力下，喷油量波动率随着喷油脉宽的增加而降低，整体上喷油量波动率为10%～20%，此时针阀无法完全打开，针阀-针阀座之间燃油的不稳定流动会造成较大的喷油量波动；在高喷油压力下，针阀更容易达到最大升程，喷孔参数间的不一致性是导致喷孔喷油量波动的关键因素，在0.5～2.0 ms的喷油脉宽范围内，喷油量波动率处于5%之内，远小于相同条...

为提高车辆对碰事故再现的精度与有效性，基于动量与动量矩守恒定理，建立车辆碰撞速度计算方程组，并通过碰撞坐标系旋转变换，构建车辆碰撞瞬间的解析模型；其次，将碰撞事故过程分阶段进行分析，构建车辆三维车身动力学模型；最后，基于3D MAX和OpenGL图形技术以及基础数据库技术，设计碰撞事故重建系统，并通过真实对向碰撞（对碰）事故案例进行仿真分析，以验证系统的精度和有效性. 研究结果表明：该系统模拟车速的平均相对误差小于5.1%，车辆运动轨迹吻合程度的平均相关性为0.85，有效解决了模拟车辆碰撞瞬间逆向不确定性方程组解析化难题.

针对高速列车动力学性能参数优化求解问题，首先，搭建高速列车动力学性能优化迭代设计框架，提取动力学属性设计参数并建立动力学性能分析模型；其次，基于设计参数重要度分析和自组织映射缩减设计空间维度，通过多学科领域耦合仿真计算生成性能参数试验样本集；最后，构建多工况下的多目标优化模型，并在此基础上建立基于贝叶斯优化随机森林的高速列车多工况代理模型，通过改进NSGA-Ⅱ算法找出满意的设计参数集. 以某工况为例，实验结果表明：优化后的横向平稳性、垂向平稳性、轮轨垂向力、轮轴横向力、脱轨系数、轮重减载率和倾覆系数性能分别提升1.14%、3.19%、2.86%、2.30%、8.33%、2.77%、8.11%，...

针对数值图谱法提取平面开环轨迹特征计算量大、检索效率低的问题，提出一种基于弦角描述符的平面开环轨迹尺寸综合方法. 首先，利用弦角描述符的平移、旋转、缩放不变性，得到与机构机架位置、机架偏转角度和整体缩放均无关的开环轨迹形状特征；其次，基于弦角描述符自包含属性提出不受采样分辨率影响的开环轨迹部分匹配算法；然后，通过多维尺度缩放法将弦角描述符压缩为2维特征，并结合层次聚类算法，建立16 000组平面四杆机构的数值图谱库；在此基础上，根据弦角描述符与图谱库中弦角描述符的相似程度，检索出满足设计要求的机构尺寸型；最后，通过2个平面开环轨迹尺寸综合算例，验证该方法的有效性. 研究结果表明：所提尺寸综合方...

为有效评估在使用过程中LS-FA-211001吸力锚的可靠性水平，考虑外部载荷的累积效应，建立循环载荷作用下的时变可靠性模型；结合LS-FA-211001吸力锚的不确定性量化数据，对其展开时变可靠性分析；利用蒙特卡罗模拟（MCS）方法对吸力锚可靠度进行验证. 结果表明：在可靠度要求95%以上的条件下，LS-FA-211001吸力锚的寿命即使在恶劣勘探点也能达到100次；同时，在循环载荷不同作用次数下，本文建立的吸力锚时变可靠性模型与MCS方法评估出的可靠度结果相比，误差不超过2.15%，验证了本文方法的有效性.

为解决竖井全断面掘进机类“W”型刀盘滚刀布局困难的问题，基于离散元法研究滚刀安装排布参数对滚刀破岩效果的影响规律，通过粒子群优化算法得到滚刀整体布局优化方案. 首先，分别建立掌子面凹陷区域处和锥面处滚刀组协同破岩的二维离散元模型；然后，研究不同布刀间距的凹陷区域处滚刀组协同破岩效果，揭示锥面处滚刀刀间距及安装倾角对岩石破碎情况、滚刀载荷和破岩效率的影响规律，以破岩比能为指标得到合理的锥面处滚刀刀间距和安装倾角；最后，分析确定星型布局方式是适合异型刀盘上滚刀的布局方式，并利用粒子群算法优化滚刀布局方案. 研究结果表明：千枚岩地层中凹陷区域处应该缩小滚刀组的布刀间距；锥面处异型刀盘的滚刀采用垂直锥...

为研究地铁小半径曲线段梯形轨枕轨道上内轨波磨的形成机理，基于饱和轮轨蠕滑力引发的摩擦自激振动导致钢轨波磨的理论，建立导向轮对-梯形轨枕轨道系统有限元模型，模型中采用实体单元对扣件系统进行建模；应用复特征值分析和瞬时动态分析分别求解轮轨系统的运动稳定性和时域动态响应；研究了缓冲减振垫参数和梯形轨枕结构对轮轨系统摩擦自激振动的影响. 研究结果表明：饱和轮轨蠕滑力引发的频率为150 Hz的摩擦自激振动是小半径曲线段梯形轨枕轨道上内轨波磨的成因，预测得到的波磨波长约为69 mm，与实测结果很接近；参数敏感性分析表明，增大侧向缓冲垫阻尼及铺设横向钢管间距为1.25 m的梯形轨枕可以在一定程度上抑制梯形轨...

为在繁忙终端区实施连续下降运行（CDO）并估算其二氧化碳减排成效，提出一种基于数据驱动和最优控制理论相结合的连续下降运行4D轨迹预测方法. 首先，通过近邻传播轨迹聚类方法对典型进场水平路径进行识别；然后，以典型进场水平路径为依据，分别以最小时间和最小燃油为目标，建立垂直剖面连续下降运行多阶段最优控制模型，并提出一种基于遗传算法的最优控制模型求解新方法（GACDO）；最后，利用终端区实际轨迹数据，开展典型进场水平路径识别和连续下降运行模式下的4D轨迹预测与减排收益比较实验. 结果表明：该方法能获得理想的连续下降运行4D轨迹；以最小时间为优化目标时，平均运行时间和二氧化碳排放分别减少26%和8%；...

在城市轨道交通网络化运营条件下，实现乘务资源共享对优化资源配置、降低运营成本、提高网络运输效率具有重要意义. 首先，针对城市轨道交通系统既有固定班制轮班模式，将多线乘务资源共享引入乘务轮班计划编制，在传统单一线路轮班基础上考虑乘务员的跨线值乘和出退勤偏好需求，建立面向线网乘务轮班优化模型以实现区域线网乘务计划的协同优化；其次，根据乘务员对出退勤地点的偏好进行分组，在各组内进行独立的轮班优化，均衡所有乘务员轮班计划工作量；然后，基于班次工作时间、班次间衔接时间和早晚时段工作时间，提出定量化的“辛苦”指标衡量不同班次的工作负荷；最后，根据固定班制和乘务资源共享的特点设计改进的蜂群算法，通过改进初始...

在既有列车运行图中插入新增列车运行线是铁路运输企业编制每季度列车运行图和日计划中列车运行计划所常采用的方法. 然而，传统基于人工的编制手段效率低且难以保证列车运行图编制质量. 对此，本文以降低铁路运营和调度成本以及运输尽可能多的旅客等为优化目标，基于离散时空网络构建综合优化列车开行方案和新增列车运行线的整数线性规划模型；针对模型特点，设计基于拉格朗日松弛的启发式求解算法，将原问题分解为列车开行方案优化子问题和一组为单列列车搜索费用最小的时空路径子问题；最后，以京沪高速铁路为算例，验证模型的正确性和算法可行性. 研究结果表明：所提方法能快速自动生成新增列车运行线后的列车运行图，且求得的上界解质量...

第5代移动通信技术（5G）具有连接速率高与系统容量大等优势，是编组站通信系统向未来演进的重要支撑. 为解决所涉及天线参数规划技术面临计算量大、效率和准确性难以兼顾的难题，基于CloudRT射线跟踪平台仿真场景信号覆盖情况，综合考虑通信基站天线角度选取及功率优化问题，提出一种基于机器学习算法的规划方法. 首先，基于重叠复杂度和聚类算法对天线角度参数聚类，并对聚类结果进行评估；其次，根据天线增益与角度的关系设计优化算法，简化天线角度参数组合的筛选过程；最后，在遗传算法中引入模拟退火算子求解最优功率组合，以江村编组站为场景进行验证. 研究结果表明：本文方法所得总功率比遍历算法高5.6 dB，所用时间...

为结合施工场景动态性强、遮挡严重、人员衣着相似等特点，实现对施工现场人员持续的位置信息感知，提出一种基于计算机视觉的施工现场人员信息智能感知算法. 首先，利用基于深度学习的目标检测算法实现人员的初步感知；其次，以行人重识别的视角提出一种数据关联方法，通过深度特征匹配实现目标ID分配，采用基于重排序的距离度量优化相似度度量结果，再利用缓冲机制和特征动态更新机制对匹配结果进行后处理，减少施工场景难点带来的错误匹配；然后，利用图像透视变换获取与ID对应的2D坐标信息及运动信息，为生产力分析提供基础数据；最后，利用所采集的包含不同施工阶段的图像构建标准测试视频，并对方法进行测试. 研究表明：在不同场景...

在机载锂电池失效识别等样本不平衡的应用场景中，支持向量机（support vector machine，SVM）算法存在分离超平面偏移的问题，为此，提出分段惩罚参数支持向量机（segmented penalty parameters support vector machine，SPP-SVM）算法. 该算法在训练过程中对样本进行分段，并根据各段内样本的识别误差自动调整惩罚参数，从而抑制超平面偏移；基于容量增量分析和灰色关联分析等方法提取并筛选特征，进而基于SPP-SVM算法建立锂电池失效识别模型；以NASA锂电池数据集和加州大学欧文分校（University of California Ir...

变压器绝缘水平和健康状态对电网的安全稳定至关重要，为研究750 kV变压器内部存在放电故障时，箱体外采集的可听声信号中可能混杂有电晕声、鸟鸣等其他干扰信号的工程实际问题，提出一种基于稀疏表示理论（SBSS）与卷积神经网络（CNN）的750 kV变压器与尖板放电混叠信号的声纹识别方法. 首先，采集武胜750 kV变电站变压器正常运行声信号作为背景声，构建针-板放电模型得到放电声信号和现场常见干扰声作为前景声，通过添加不同信噪比的前景声到背景声中构造混叠声信号；然后，利用基于稀疏表示理论的盲分离算法实现目标前景声纹图谱和冗余背景声纹图谱的分离；最后，对CNN模型超参数进行优化，以提高模型对分离后的...