• ISSN 0258-2724
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2011年  第24卷  第2期

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论著
高速铁路无砟轨道路基结构适应性动力分析
邱延峻, 方明镜, 张晓靖, 魏永幸
2011, 24(2): 183-187. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.001
摘要(2603) PDF 976KB(1086)
摘要:
为了解高速铁路轨下基础结构的动力适应性,在系统回顾轨下基础结构分析发展历程的基础上,通过 有限元数值积分方法,建立了遂渝线无砟轨道路基模型,分析了列车运行速度、轴重及基床表层弹性模量对基床 表层动应力、竖向动位移和竖向加速度等动力响应的影响规律,探讨了无砟轨道在列车轮载作用下的结构行为. 研究表明:基床的结构性能直接影响轨下基础的结构状态,有必要加强轨下基础结构;新型轨下基础结构(如沥 青混凝土整体道床)可以很好地满足无砟轨道结构和功能的要求,应作为重点研究方向之一.
路基上纵连板式无砟轨道动力特性分析
徐鹏, 蔡成标
2011, 24(2): 189-194. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.002
摘要:
为研究土质路基上纵连板式无砟轨道动力性能,建立了列车灢路基上纵连板式无砟轨道耦合动力学模 型.模型中,将纵连板式无砟轨道及路基视为空间层状粘弹性体,采用连续体建模法,建立其运动微分方程并用 Galerkin法进行离散变换;分析了CRH2灢300动车组以300、350km/h速度运行时,路基上纵连板式无砟轨道的 动力特性,并与京灢津城际铁路实测结果比较.结果表明:水泥沥青砂浆最大动应力为46.8~50.5kPa,小于砂浆 层设计指标值15MPa;动变形随深度衰减较慢,动应力随深度衰减较快;单个转向架产生动应力的影响范围沿 线路纵向约为5m、横向约为3.25m;轨道板、水泥沥青砂浆层和支承层沿深度方向的变形分布差别不大.
基于半赫兹接触的车轮磨耗计算
丁军君, 李芾, 黄运华
2011, 24(2): 195-200. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.003
摘要(1398) PDF 703KB(666)
摘要:
为了分析轮轨接触模型对车轮磨耗计算的影响,基于半赫兹接触、赫兹接触和Kalker完全理论程序 CONTACT分别计算轮轨接触应力和接触斑形状,并在Kalker简化理论基础上求解半赫兹接触的蠕滑力;基于 Archard磨耗模型,计算车轮磨耗深度在踏面上的分布.计算结果表明:由于半赫兹接触考虑了接触斑内曲率的 变化,则接触斑形状和最大接触应力比赫兹接触更接近于CONTACT 计算结果;在大自旋蠕滑工况下,应用半 赫兹接触得到的横向蠕滑力与CONTACT计算结果有较大偏差,其余工况相差不超过18%;基于半赫兹接触的 FASTSIM 计算时间约为基于赫兹接触的6倍,是CONTACT计算时间的1/166;半赫兹接触时,考虑弹性滑动 速度的车轮磨耗深度更接近于CONTACT计算结果.
缓和曲线长度对车辆行驶轨迹的影响
林雨, 杨轸, 潘晓东
2011, 24(2): 200-204. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.004
摘要(1632) PDF 738KB(929)
摘要:
为揭示自由流交通状态下,缓和曲线长度对车辆行驶轨迹的影响规律,在预瞄最优曲率模型的基础上, 引入S灢K (弧长灢曲率)平面线形模型,提出了面向公路路线安全评价的驾驶员方向控制模型.仿真结果表明:车 辆进入曲线段时,行驶轨迹存在朝曲线内侧偏移的运动趋势;出曲线段时,车辆行驶轨迹趋于朝曲线外侧偏移. 缓和曲线长度对车辆行驶轨迹的影响显著,缓和曲线越长,车辆行驶轨迹侧向偏差越小,反之则越大.对于二级 公路对称基本型平曲线设计,缓和曲线长度建议采用0.4~0.6倍圆曲线半径为宜.
地聚合物混凝土及其 在水泥混凝土路面快速修补中的应用
彭小芹, 杨涛, 王开宇, 孟祥杰
2011, 24(2): 205-210. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.005
摘要(1409) PDF 842KB(580)
摘要:
为解决水泥混凝土路面修补材料存在的路面开放交通时间偏长和耐久性较差的问题,研制了地聚合物 混凝土,并将其应用于水泥混凝土路面的快速修补.实验研究了普通硅酸盐水泥掺量和激固比对地聚合物早期 强度的影响、地聚合物混凝土的力学性能、粘结强度和收缩率.结果表明:水泥掺量为10%、激固比为0.75时,地 聚合物早期力学性能最好,地聚合物混凝土8h时的抗折强度和抗压强度分别为3.25 和43.6 MPa,其力学强 度、粘结强度、收缩率均满足路面修补混凝土的技术要求.
CRTS栺型水泥乳化沥青砂浆的毛细吸水特性
曾晓辉, 邓德华, 谢友均
2011, 24(2): 211-216. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.006
摘要:
为探讨CRTS栺型水泥乳化沥青砂浆中水的迁移规律,对水在不同表面的接触角和毛细吸水质量随吸 水时间的变化进行了测定,并对不同砂浆断面进行了扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析.结果表明:与普 通多孔材料一样,水泥乳化沥青砂浆单位面积的吸水质量与吸水时间的1/2次方成正比;CRTS栺型水泥乳化沥 青砂浆与灌注袋界面处的三明治暠结构是其毛细吸水系数随吸水时间延长而大幅度降低的原因;CRTS栺型水 泥乳化沥青砂浆表面打磨可形成富沥青膜层,增大水在其表面的接触角,并使毛细吸水系数降低45%以上;施 工时,灌注袋袋口砂浆的自然断面宜进行处理,以降低其毛细吸水系数.
基于应力场强法的钢桥节点板双轴疲劳强度预测
周尚猛, 李亚东
2011, 24(2): 217-222. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.007
摘要(1542) PDF 837KB(596)
摘要:
为对桥梁结构中一些特殊构造细节进行双轴或多轴疲劳强度评估,运用应力场强法,建立了钢桥构件场径求解模型.结合铁路钢桥规范,提出了有效场径概念,建立了应力场强法计算钢桥构件双轴疲劳强度的分析模型,并以钢桥节点板为例进行模拟验证.结果表明,用钢桥构件场径求解模型计算的疲劳强度误差小于15%;用分析模型预测了钢桥节点板在双轴受力情况下的疲劳强度,在疲劳寿命相同的情况下,主方向荷载增加,次方向荷载将减小,次方向荷载增量为主方向荷载增量的-0.5倍.
隧道火灾消防射水对混凝土抗压强度的影响
王珍, 李固华, 张泽江, 黄涛
2011, 24(2): 223-227. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.008
摘要:
为探讨隧道火灾消防射水对高性能混凝土(HPC)力学性能的影响,对试件外观特征随火场温度变化的规律进行了试验研究,分析了消防射水对HPC残余抗压强度的影响,建立了火灾后HPC残余抗压强度与火场温度之间的关系.研究表明:消防射水对隧道火灾后HPC残余抗压强度的影响很大;在自然冷却条件下,HPC 的残余抗压强度总体上呈衰减趋势,300曟时略有升高;在射水冷却条件下,HPC的残余抗压强度始终衰减.在相同温度条件下,射水冷却比自然冷却时HPC的残余抗压强度低,后者最高约为前者的1.3倍.
人工结构体控制堰塞湖溃决洪峰的试验与设计
陈晓清, 赵万玉, 高全, 贾世涛, 朱兴华
2011, 24(2): 228-234. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.009
摘要:
为检验人工结构体对堰塞湖溃决洪峰流量的调控作用,进行了室内水槽模型试验.试验主要针对四面 体实体结构、四面体实体结构串、四面体实心框架结构和四面体实心框架结构串.试验结果表明:抛投人工结构 体对堰塞湖溃决后期洪峰流量的控制作用非常显著,与未抛投人工结构体相比,4组抛投人工结构体的洪峰流 量减小26.6%~61.7%;人工结构体的优选型式依次为四面体实心框架结构串、四面体实体结构串、四面体实 心框架结构和四面体实体结构;增大人工结构体的容重能改善堰塞湖溃决洪峰流量的调控效果.
汶川地震垂直和平行断层方向地震动特征差异
杨永强, 谢礼立, 李明, 胡进军
2011, 24(2): 235-240. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.010
摘要(1448) PDF 792KB(471)
摘要:
为探讨断层走向对水平地震动的影响,选取汶川地震113组水平地面运动加速度记录,对比研究了垂直断层方向(FN)和平行断层方向(FP)分量的地震动加速度峰值、持时、反应谱、放大系数和特征周期等参数的差异.结果表明:断层距小于50km 时,FN分量地震动加速度峰值大于FP分量,且二者加速度峰值比的均值受场地条件影响较小;断层距越大,FN和FP分量地震动加速度持时越长;断层距小于100km 时,栺类场地FN和 FP分量加速度持时的差别大于栻类场地;近断层区域内,FN 与FP分量加速度反应谱比值的均值大于放大系数比值的均值,栺类场地FN和FP分量加速度反应谱、放大系数的差别均分别大于栻类场地;FN 和FP分量地震动特征周期差别明显,且二者比值的均值和差值的均值都受场地条件影响较大.
高精度卫星定位中ITRF框架的可用性
高淑照, 黄丁发
2011, 24(2): 241-246. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.011
摘要(1198) PDF 809KB(668)
摘要:
针对国际全球导航卫星服务组织(IGS)跟踪站坐标和速率的多源选择问题,收集了4个国际组织提供 的中国境内4个IGS跟踪站的坐标和速率,将其转换到相同的参考框架和归算历元下进行对比分析.结果表明, 在ITRF2005框架下,不同国际组织提供的站点坐标和速率具有良好的一致性;而在ITRF2000框架下,不同国 际组织提供的部分站点坐标和速率存在显著差异.因此,为减小这种差异对高精度卫星定位结果的影响,平差计 算前应对比不同国际组织提供的坐标和速率,并用最新数据.
大型群桩基础安全监测传感器选型优化
唐勇, 陈志坚
2011, 24(2): 247-252. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.012
摘要(1487) PDF 682KB(720)
摘要:
为优化大型基础工程的传感器系统,合理选择传感器类型,建立了以传感器系统成本为目标函数,以表 决系统可靠度为约束条件的多传感器选型优化模型,并用遗传算法求其最优解.为了考虑安装埋设环境对系统 可靠度的影响,提出了环境因素折减因子的概念,给出了它的确定方法,并用该因子对不同环境下传感器的可靠 度进行修正.以苏通大桥群桩基础传感器系统设计为例,对该模型进行了验证.结果表明,运用该模型,在保证系 统可靠度的前提下,能使系统成本降低9.1%.
基于最优路径分析的 线路初始平面自动生成方法
韩春华, 易思蓉, 杨扬
2011, 24(2): 252-258. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.013
摘要:
为使铁路线路初始平面更经济合理并满足设计规范,提出了基于栅格数据最优路径分析及知识推理生成线路初始平面的自动生成方法.通过采用16单元的骑士邻域模式,在桥梁和隧道施工费用中考虑线路坡度的影响,以及在与线路长度相关的施工费用中考虑速度目标值,改进了Dijkstra算法.利用改进的Dijkstra算法在多个指定控制点之间生成最优路径.通过二分渐进和平面曲线自动配置,将矢量化的最优路径转换为满足设计规范的初始平面.在基于GIS的铁路选线系统智能环境中的应用表明,采用本文方法能生成令人满意的初始方案,与常规方法相比,对局部方案可节约90%以上的线路平面设计时间.
汽车碰撞模型中力学参数误差对碰撞前车速的影响
张健, 张鑫
2011, 24(2): 259-263. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.014
摘要(1201) PDF 591KB(455)
摘要:
为了准确度量汽车碰撞模型中力学参数误差对碰撞前车速的影响,应用矩阵理论建立了影响程度分析 方法.针对常见的误差形式,通过实例分析了以质心为坐标原点的碰撞模型和以碰撞中心为坐标原点的碰撞模 型中力学参数误差对碰撞前车速的影响.结果表明,以碰撞前车速相对误差曑3%作为约束条件,以质心为坐标 原点的碰撞模型和以碰撞中心为坐标原点的碰撞模型中,力学参数误差范围的最大值为暲9.7%和暲8.7%.
基于GO 法的城市轨道交通 车门系统可靠性分析
蔡国强, 周莉茗, 李熙, 贾利民
2011, 24(2): 264-270. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.015
摘要(1425) PDF 852KB(140)
摘要:
为简化并联冗余操作符的计算,基于GO 法的操作符特征量计算方法,研究了并联冗余操作符信号失 效分布特性,模拟了低冗余度系统作为假设指数分布单元处理的可行性.对GO 模型的并联操作符算法进行了 改进,并将改进的GO 法应用于城市轨道交通车辆车门系统可靠性分析.研究结果表明:输入信号为指数分布的 并联操作符输出信号,具有非指数特性;用改进的GO 法分析城市轨道交通车门系统可靠性时,比原有算法减少 了10个中间变量和3个计算步骤,简化了计算过程.
超微粉制备中的 感应等离子炬温度场数值模拟
陈小安, 尚福军, 宋顺成
2011, 24(2): 271-276. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.016
摘要(1569) PDF 806KB(425)
摘要:
为了得到超微粉制备中的感应等离子炬温度场,根据传热学Navier-Stocks方程及电磁理论,在高频感 应等离子炬中建立了电热以及流体耦合控制方程.利用有限元方法对制粉过程中的电热效应及流体灢热交互耦 合进行数值模拟,得到高频等离子炬气动过程中的速度分布及温度场分布.结果表明:在等离子体加热部分存在 涡流,温度的最高点不在轴线上,输入功率越高,距离线圈越近;在相同进气流量条件下,输入功率为2kW时,温 度最高点距离线圈0.062m,输入功率为5kW 时,温度最高点距离线圈0.039m.
基于方位合成的异类传感器航迹数据融合算法
黄友澎, 吴汉宝, 张志云
2011, 24(2): 277-281. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.017
摘要(1286) PDF 691KB(461)
摘要:
针对纯方位传感器与二维雷达量测空间不一致的航迹数据融合问题,提出了一种基于方位合成的异类 传感器航迹数据融合算法.该算法以纯方位传感器承载平台为融合中心,计算雷达和纯方位传感器探测的目标 航迹相对于同一坐标系的方位量测,并用一种近似方法计算方位精度;采用基于最优权值分配原则的加权平均 法对方位进行合成,用合成的方位对雷达探测的目标航迹进行修正,并将修正后的航迹作为融合航迹.该算法在 获得融合航迹的同时,给出了融合航迹的精度.仿真结果表明,与雷达航迹精度相比,融合航迹的精度平均提高 25.23%.
变压器油纸绝缘频率响应特性影响因素
刘君, 吴广宁, 周利军, 闵英杰
2011, 24(2): 282-287. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.018
摘要(1330) PDF 761KB(572)
摘要:
频率响应法为表征变压器油纸绝缘的老化状态及微水含量提供了新的手段,但环境因素尤其是温度对 测试结果有严重的影响.为研究不同温度下油纸绝缘频率响应变化规律,利用频率响应法对油纸绝缘进行物理 建模,建立了时域响应函数及其频域响应函数,搭建了油纸绝缘频率响应测试系统,应用该系统对比测试了不 同温度下油纸绝缘体系频率响应,并计算了单独油浸纸频率响应.结果表明:油隙对测试结果的影响较小,最大 误差在10%以内;油纸绝缘介质损耗在低频段随频率增大而减小,在高频段变化不大;随着温度升高,油纸绝缘 介质响应幅值增大,其形状基本不变,并向高频率方向移动;频率一定时,油纸绝缘复介电常数与温度的倒数成 线性比例.
多智能体系统中一致性卡尔曼滤波的研究进展
马磊, 史习智
2011, 24(2): 287-293. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.019
摘要:
从多智能体系统中一致性问题的基本概念、算法收敛性和性能分析出发,总结了基于一致性方法的分 布式卡尔曼滤波的研究进展.从基于局部通讯的滤波器构造方法、信息加权和滤波器参数优化等方面对研究现 状进行了评述.最后,讨论了信息损失、量化一致性和随机异步算法等前沿问题,以期促进相关研究.
基于PHAF的多分量LFM 辐射源信号检测
荣海娜, 张葛祥, 金炜东
2011, 24(2): 294-302. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.020
摘要:
为解决信号分量能量不同且时频交叠严重时多分量辐射源信号的检测问题,提出了一种基于乘积高阶 模糊函数(PHAF)的检测方法.该方法采用剥洋葱暠的策略,按照能量强弱逐次检测各信号分量.检测时,先检 测和剥除能量较强的信号分量,以避免弱信号分量受其它信号分量和交叉项的干扰.将不同时延的高阶模糊函 数相乘,以强化信号分量、弱化噪声,有效检测低信噪比信号.分析和实验结果表明:提出的方法能有效检测时频 交叠严重的多分量辐射源信号,对强、弱能量信号分量的相对检测误差分别小于2.457暳10-4和7.560暳10-2; 检测含噪声的信号时,对强、弱能量信号分量的相对检测误差分别小于1.300乘10-3和7.330乘10-2.
基于循环谱包络的共信道多信号参数估计
于宁宇, 马红光, 石荣, 余志斌
2011, 24(2): 303-309. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.021
摘要(1168) PDF 816KB(436)
摘要:
为解决通信侦察中非协作接收机接收的信号受共信道信号干扰的问题,提出了一种基于循环谱包络的 多信号载频、码片时宽估计算法.该算法不需要伪随机码等先验信息,可实现对时频重叠的多循环平稳信号参数 的盲估计.由于该参数估计算法是在非零循环频率上进行搜索,故可以有效地减少平稳噪声和干扰的影响,适用 于低信噪比的情况.仿真实验表明,当双信号功率比为1暶1且信噪比为-9dB时,该算法对载频估计的正确率可 达100%;当信噪比为-4dB时,对码片时宽估计的正确率可达99%.
分簇无线传感器网络密钥管理方案
余旺科, 马文平, 陈和风
2011, 24(2): 310-314. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.022
摘要(1546) PDF 750KB(436)
摘要:
针对无线传感器网络能量、计算能力、存储空间及带宽等局限性问题,提出了一种基于分簇结构的无线 传感器网络密钥管理方案.该方案采用组合设计方法,以保证同一簇内所有节点可直接建立共享密钥,而不同簇 的节点可通过基站构建多路径密钥.理论分析和仿真结果表明:节点只要存储10个以上密钥,就能保持网络连 通概率为1.
一个安全高效的车载网认证方案
刘辉, 李晖, 马占欣
2011, 24(2): 315-520. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.023
摘要:
为了解决车载通信网中的信息安全问题,根据数字签名原理,综合考虑车载通信网实际状况,基于适合 大规模群体的双线性对技术,提出快速高效并具有隐私保护功能的信息认证方案,把车辆分成私家车辆和公用 车辆,分别采用群签名和基于身份签名的方法对相应信息进行认证,并引入积聚信息批量验证和矛盾信息量化 对比确认技术,使车载通信网中信息认证效率比现有方案提高33%以上.仿真结果表明,信息认证的效率与预 期分析符合,具有较强的鲁棒性和可扩充性,能够满足车载通信网的运行需求.
基于部分随机用户平衡的可靠性网络设计
蒲云, 刘海旭
2011, 24(2): 321-325. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.024
摘要(1583) PDF 745KB(760)
摘要:
为减少交通事故导致的路网性能不确定性,基于部分随机用户平衡描述交通事故影响下的路网状态, 建立了可靠性网络设计问题的双层规划模型.上层模型将期望总行程时间作为路网可靠性指标,并将其与投资 费用的加权和作为优化目标;下层模型综合考虑出行者信息的不完备以及交通事故影响的局部性,扩展了部分 用户平衡模型,描述交通事故发生时的交通流模式.用基于蒙特卡洛模拟的遗传算法求解模型.算例表明:与已 有确定性网络设计方法相比,本文方案鲁棒性更好,在需求水平为100、150和200辆/h时,社会成本平均增加了 18%,社会成本的增加率随交通需求的增加而减少.
危险废物物流系统的LRP改进 多目标线性规划模型
帅斌, 赵佳虹
2011, 24(2): 326-332. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.025
摘要(1345) PDF 868KB(600)
摘要:
为了解决危险废物回收、加工和处理中心选址问题,确定加工技术类别、安排危险废物和废物残余车辆 运输路径,将回收环节纳入危险废物物流系统,考虑废物类型与加工技术的多样性、中心运营费用、废物与加工 技术的相容性以及中心能力富余量约束,以费用和风险最小化为优化目标,建立了危险废物物流系统的改进多 目标0灢1混合整数线性规划模型.采用TOPSIS(techniquefororderpreferencebysimilaritytoanidealsolution) 方法求解模型.结果表明,与现有模型相比,本文模型的多目标优化方案以增加0.70%的费用为代价,将风险降 低7.69%.
带中转设施的垃圾收集VRP的改进蚁群算法
刘洁, 刘丹, 何彦锋
2011, 24(2): 333-339. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.026
摘要(1367) PDF 999KB(498)
摘要:
为减少城市垃圾的收运成本和各车辆路径之间的重叠区域,设计了一种具有聚类策略、改进全局信息 素更新规则和交叉算子的多重蚁群算法.用该算法求解2个标准算例,一个达到目前已知的最优解,另一个偏离 度为2.13%.此外,还对含有不同规则的蚁群算法进行了比较.结果表明:与不带聚类策略的蚁群算法相比,该 算法求解的路径最佳,其长度缩短4.90%,紧凑度降低83.33%;不同转移更新规则的贡献程度从大到小依次 是:带块可见度的聚类策略、全局信息素更新规则和交叉算子.
空域扇区概率交通需求预测模型
田文, 胡明华
2011, 24(2): 340-346. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.027
摘要(1856) PDF 978KB(907)
摘要:
为预测空域扇区在未来一定时段内的交通需求及其变化规律,基于简化的空域运行网络结构,从不确定性角度分析了航空器飞行时间对空域扇区交通需求预测的影响,针对航空器进入、离开扇区和在扇区内飞行过程的随机性,给出了相应概率分布函数.在此基础上,建立了空域扇区概率交通需求预测模型,设计了启发式算法.对实际航班数据的仿真结果表明:本文模型和算法预测时段10:00~11:00扇区发生拥挤,比传统的确定性方法预测的拥挤时段减少了30min,避免了在时段9:30~10:00采取不必要的流量管理措施,降低了该时段管制员的工作负荷.
多市场闭环供应链的收入费用共享契约
陈彦如, 唐小平, 肖钦心
2011, 24(2): 347-353. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.02.028
摘要:
针对零售价格影响需求且回收价格和努力水平影响回收量,分别构建了集中决策、分散决策和收入费 用共享模式下的闭环供应链协调模型,分析了闭环供应链以及各成员企业的最优决策和利润.研究表明:多零 售市场中,分散决策模式的正向与逆向供应链总利润均低于集中决策模式;采用收入费用共享契约,合理选择 批发价格和成本分摊比例系数,即可实现闭环供应链的完美协调;在多市场环境下,收入费用共享契约执行过 程中双方协商确定的参数是批发价格,而非传统的收入共享比例.用算例验证了收入费用共享契约有效性.