• ISSN 0258-2724
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2017年  第30卷  第1期

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论文
燃料电池混合动力有轨电车动力性分析与设计
陈维荣, 张国瑞, 孟翔, 卜庆元, 李奇
2017, 30(1): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.001
摘要(732)
摘要:
为解决燃料电池混合动力有轨电车中燃料电池（FC）动态响应慢、输出特性软，且无法回收制动能量的问题，提高整车的动力性能和经济性能，在Matlab平台下，以两动一拖编组型燃料电池混合动力有轨电车为例，分析了在最高运行速度、最大加速度和爬坡度这3种典型工况下分别由燃料电池、蓄电池（B）和超级电容（SC）供电的动力和能量需求特性.在此基础上，根据指定工况要求提出了不同的配置方案，并探究了混合动力方案的可行性.研究结果表明：为满足有轨电车以1 m/s2的加速度加速到30 km/h并持续加速到70 km/h的动力性能要求，配置两套150 kW的燃料电池系统、800节蓄电池和108个超级电容模块的三混动力系统是一种可行且合理经济的方案，可为同类混合动力有轨电车的设计提供参考.
发电机环氧云母绝缘频域介电谱特性研究
高波, 郝长金, 李帅兵, 尹小兵, 俞孝峰, 吴广宁
2017, 30(1): 9-15. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.002
摘要(579)
摘要:
为了将频域介电谱法（FDS）用于发电机环氧云母绝缘老化状态的无损诊断，对发电机线棒试样进行了多因子加速老化处理，测量了不同老化周期线棒试样的频域介电谱，建立了带直流电导修正的双弛豫Cole-Cole模型，研究了绝缘的老化对复介电常数及Cole-Cole模型弛豫参数的影响.研究结果表明：随老化时间延长，试样的复介电常数实部和虚部均逐渐增大，在较低频段（0.001~1.000 Hz），增大趋势更为明显；老化改变了环氧云母绝缘体系的弛豫机制，在后3个老化周期的频谱中产生了新的弛豫过程，导致在双弛豫Cole-Cole模型中所描述的弛豫过程与前2个周期不同；采用双弛豫Cole-Cole模型可以较好地拟合测试值，随老化的进行，直流电导率和弛豫强度迅速增大，界面极化弛豫时间常数有减小趋势.
基于断裂力学的钢桥面肋-板接头疲劳寿命预测
卫星, 姜苏
2017, 30(1): 16-22. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.003
摘要(580)
摘要:
为研究反复荷载作用下正交异性钢桥面中U型肋与桥面板焊接接头的疲劳性能，基于断裂力学基本理论，利用有限元方法，进行了肋-板接头的疲劳寿命评估.根据正交异性钢桥面与U型肋连接构造基本形式，利用有限元软件ANSYS建立了包含3个U型肋的正交异性钢桥面平面有限元模型；考虑肋-板连接位置处焊接细节的4种典型裂纹，计算了2个加载工况下各裂纹处等效应力强度因子，并分析了初始裂纹长度、桥面板厚度、U型肋高度和U型肋厚度对等效应力强度因子的影响规律；依据Eurocode 3规范中正交异性钢桥面肋-板接头加载模式，采用桥面板与U型肋连接构造二维有限元模型，计算得到典型裂纹的等效应力强度因子，建立了基于断裂力学疲劳扩展模型为基础的正交异性钢桥面肋-板接头的疲劳寿命预测方法.研究结果表明：基于线弹性断裂力学原理计算得到的疲劳寿命均大于Eurocode 3规范计算值，桥面板厚度选用16~18 mm及将初始裂纹长度控制在0.1 mm以下可有效地提高板-肋接头疲劳寿命.
行波效应对大跨连续刚构桥易损性影响分析
陈志伟, 蒲黔辉, 李晰, 陈志强, 贾宏宇
2017, 30(1): 23-29,37. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.004
摘要(619)
摘要:
为了分析地震动的行波效应对山区大跨连续刚构桥易损性的影响，以西南地区某高墩大跨连续刚构桥为研究对象，采用谱兼容的方法选取了20条地震记录对桥梁结构进行了一致激励和多点激励下的增量动力分析，并得到其易损性曲线.研究结果表明：墩高越高，桥墩相对位移越大，最高墩的相对位移为矮墩的1.03~2.81倍，但矮墩发生损伤的概率要大于高墩，在抗震设计中应得到重视；与一致激励相比较，考虑行波效应时，矮墩发生轻微损伤和中等损伤的概率降低，高墩发生轻微损伤和中等损伤的概率增大，但行波效应会同时增加矮墩和高墩发生严重损伤的概率，因此在高墩桥的抗震设计中，特别是在高烈度地区，应考虑行波效应对桥梁结构的影响.
柔性荷载作用下桩筏加固地基变形特性试验研究
邵国霞, 苏谦, 陈尚勇, 白皓, 王武斌
2017, 30(1): 30-37. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.005
摘要(596)
摘要:
针对深厚软土地区桩筏加固地基，通过原位长期观测试验，研究柔性荷载作用下桩筏加固地基与天然地基的地基面总沉降、地基分层沉降和侧向变形、地基土孔隙水压力等，对比分析两种地基变形规律的差异性，总结提出了柔性荷载作用下桩筏加固地基的受力变形机理.研究结果表明：桩筏结构相对于天然地基，其总沉降减小至24%、差异沉降减小至0.9%，说明其整体刚度较大，有利于均化地基荷载、约束地基侧向变形，使地基总沉降和差异沉降都有很大程度降低；桩筏加固地基沉降主要发生于下卧层，占总沉降的90%；路堤荷载大部分由桩筏结构承担，桩筏结构地基中超孔隙水压力相对于天然地基降低了70%，从而减小了地基沉降量.
土工格栅防护埋地HDPE管道的变形与力学性能
肖成志, 王嘉勇, 杨亚欣, 周霞
2017, 30(1): 38-44,68. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.006
摘要(590)
摘要:
为了深入分析土工格栅加筋防护对埋地管道的减载性能，采用埋地管道上方地表加载板静载试验，综合对比研究了筋材首层埋深、铺设长度与层数及管周土性质和管道埋深等因素对管道变形和力学性能的影响.研究结果表明：当筋材长度由0增至4D（D为管道外径）、管周土密实度由45%增至75%、加筋层数由0增至3~4层时，管道上方加载板极限承载力相应地分别增加1.40倍、1.60倍和2.52倍；管道以环向应变为主，应变范围在-1.0%~0.5%之间；相同条件下管道垂直径向变形大于水平径向变形，且当筋材首层埋深为0.4B（B为加载板宽）、筋材长度为4D和筋材层数为3~4时，土工格栅加筋减载防护性能最佳.
基于性能的三层全钢管混凝土框架试验研究
闻洋, 孟春才, 郭红玲
2017, 30(1): 45-53. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.007
摘要(549)
摘要:
为了研究全钢管混凝土框架结构的抗震性能，对一榀单跨3层方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁框架结构进行拟静力试验，研究了该结构的滞回性能、延性、承载力与刚度退化、耗能能力等性能指标，并通过有限元模拟，分析了矩形钢管混凝土梁的受力机理.研究结果表明：此类全钢管混凝土框架结构滞回曲线饱满，延性系数大于3，层间位移转角在1/43~1/27之间，层间塑性变形能力随着框架柱长细比及梁柱线刚度比的增加逐渐减小，等效粘滞阻尼系数在0.115~0.441之间，强度退化不明显，但刚度退化较为明显；在加载过程中，梁端、柱根部屈服后，随着荷载的增加，中和轴向受压区逐渐移动，极限荷载时混凝土受拉区达到最大.
基于ANSYS的混凝土内湿度场计算方法
王永宝, 贾毅, 赵人达
2017, 30(1): 54-60. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.008
摘要(636)
摘要:
为利用通用有限元程序温度场模块计算混凝土内部湿度场，对比了温度场和湿度场的微分方程、初始及边界条件，提出了有限元程序ANSYS温度场模块计算混凝土湿度场的有限元方法，并基于既有混凝土内相对湿度测试试验结果，从自干燥效应和干燥效应两方面对该方法进行了验证，分析了影响湿度场分布的内部水分自耗函数、湿度扩散系数和表面水分转移系数的参数取值，得到了水分自耗率公式.研究结果表明：湿度场计算中的相对湿度、湿度扩散系数、湿度自降低项和表面水分转移系数可分别用温度场计算中的温度、导温系数、绝热升温函数和换热系数表示；用温度场模块分析混凝土的湿度场结果与既有试验结果的最大误差为7.3%，满足工程要求；获得的水分自耗率公式可适用于水灰比为0.28~0.68的混凝土湿度场计算.
掺合料对纤维增强水泥基材料拉伸性能的影响
王海龙, 罗月静, 彭光宇, 孙晓燕, 应齐明
2017, 30(1): 61-68. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.009
摘要(497)
摘要:
为降低材料成本并探明掺合料对聚乙烯醇（PVA）纤维增强水泥基复合材料抗拉能力的改性效果，采用一定量的粉煤灰、硅灰和偏高龄土代替水泥，试验研究了改性前后水泥基复合材料的拉伸应变、开裂强度、极限强度以及裂缝发展规律，分析了各种掺合料对水泥基复合材料抗拉性能的影响机理.试验研究结果表明：用粉煤灰代替65.0%的水泥，材料的初始开裂强度和极限强度随着粉煤灰的掺入分别降低了25.5%和26.0%，但复合材料的变形能力提高了2倍；粉煤灰改善了复合材料的裂缝宽度和间距，使得多重开裂现象更易发生；用粉煤灰和硅灰分别代替50.0%和15.0%水泥，使得复合材料裂缝宽度略有减小，变形能力比单掺粉煤灰提高了7.6%；偏高岭土的掺入，使得材料具有更好的变形能力；在纤维体积掺量为2.0%的情况下，粉煤灰、硅灰、偏高岭土的复掺使得纤维增强水泥基复合材料的极限拉应变达到2.0%，极限强度达到3.99 MPa，材料在拉伸荷载作用下呈现出高延性和多裂缝开裂特性，材料自身对裂缝具有很强的可控性，其饱和状态最大裂缝宽度为175 m，平均裂缝宽度不超过115 m.
基于图像处理技术的石灰石机制砂形貌研究
曾晓辉, 戴亚鹏, 瞿福林, 叶跃忠, 薛元, 王智猛, 郑永飞
2017, 30(1): 69-74. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.010
摘要(533)
摘要:
为定量研究不同粒级石灰石机制砂形貌特征及规律，使用数码相机和体式显微镜采集了4.750~2.360、2.360~1.180、1.180~0.600、0.600~0.300、0.300~0.150 mm和0.150~0.075 mm共6个粒级石灰石机制砂的数字图像（每一粒级以500粒为样本容量）；基于数字图像处理（digital image processing，DIP）技术，使用软件Image-Pro Plus定量测定了样本的圆度、轴向系数和球度，通过分形理论计算了石灰石机制砂的分形维数；对不同形貌特征进行统计分析，并和天然河砂的形貌参数作了对比.研究结果表明：不同粒级石灰石机制砂的圆度、轴向系数和球度分布基本符合正态分布；不同粒级机制砂或河砂的圆度、轴向系数、球度和分形维数变化具有良好的一致性，砂粒形貌特征可采用任意一种参数表征；石灰石机制砂的圆度、轴向系数和球度分别为0.834~0.857、0.693~0.705和0.793~0.799，分别低于河砂5.0%、7.2%和3.3%，分形维数为1.046~1.056，高于河砂3.2%；提出了机制砂整形过程中圆度、轴向系数、球度和分形维数的建议取值范围，分别为0.880~1.000、0.740~1.000、0.820~1.000和1.010~1.025.
千斤顶作用下带榫管片的裂纹扩展规律
卢岱岳, 何川, 王士民
2017, 30(1): 75-82. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.011
摘要(517)
摘要:
针对盾构隧道施工过程中带榫管片易出现裂纹及局部破损的现象，运用ABAQUS中的扩展有限单元法，建立了标准带榫管片的数值模型，并针对管片受力不均、千斤顶加压不同步和千斤顶偏心荷载3种不良施工荷载情况下的12个具体工况，对施工过程中带榫管片裂纹初始开裂位置、扩展方向及裂纹空间分布规律等进行了系统分析.研究结果表明：不良施工荷载是带榫管片产生裂纹的主要因素，荷载大的位置易产生裂纹，千斤顶先接触部位易产生裂纹；带榫管片凸榫端中部较两端易产生裂纹，带榫管片内弧面较外弧面更易产生裂纹；3种不良施工荷载对带榫管片的损害程度由强到弱依次为千斤顶偏心荷载、千斤顶加压不同步和管片受力不均.
矩形断面高层建筑脉动风荷载频谱特性研究
曾加东, 李明水
2017, 30(1): 83-90. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.012
摘要(593)
摘要:
为研究风场特性及矩形断面长宽比等因素对矩形高层建筑脉动风荷载功率谱特性的影响，以矩形断面（宽厚比B/D=2∶1，1∶2）为例，采用刚性模型测压风洞试验的方法，测得了边界层中矩形模型的脉动风荷载时程.参考日本建筑设计建议（AIJ）给出的横风向脉动风荷载谱模型，对试验结果进行拟合，给出了一个简化的矩形高层建筑横风向脉动风荷载功率谱函数表达式.试验结果表明，顺风向脉动风荷载主要由纵向紊流引起，其功率谱密度函数特征与来流紊流基本一致；横风向脉动风荷载的形成机理较为复杂，矩形断面侧边存在复杂的分离流动及再附现象，但其无量纲功率谱密度沿高度基本一致；斯托哈尔数沿高度方向变化较小，当宽厚比分别为2∶1和1∶2时，斯托哈尔数分别约为0.128和0.069 7.
CPⅢ高程网复测稳定性分析方法研究
刘成龙, 刘竹均, 杨雪峰, 刘志
2017, 30(1): 91-97. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.013
摘要(603)
摘要:
针对当前规范中关于CPⅢ高程网复测稳定性分析方法存在原、复测高差较差2 mm的规定不合理、可能出现稳定点错判，以及规定原、复测高程较差限差3 mm的依据不足等问题，推导了原、复测高差较差和原、复测高程较差的合理限差，提出了对CPⅢ高程网复测的稳定性分析新方法.该方法根据CPⅢ高程网原测和复测的平差结果计算出CPⅢ高程网中所有测段的原测与复测高差较差，根据其限差指标探测出CPⅢ高程网中所有不稳定的测段；对于每一段不稳定测段中的两个CPⅢ点分别计算它们的高程较差限差，探测不稳定测段中的不稳定点，以此进行CPⅢ高程网的稳定性分析.理论分析和实测数据结果表明，CPⅢ高程网中各个相邻点间测段的原、复测高差较差限差为1.4 mm时，能够正确地探测出网中不稳定的CPⅢ点.
道床阻力区域分布及退化对钢轨纵向力的影响
刘浩, 谢铠泽, 王平, 肖杰灵, 陈嵘
2017, 30(1): 98-105. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.014
摘要(544)
摘要:
为深入探索有砟道床阻力演变对桥上无缝线路力学行为的影响，针对路基地段与桥上道床纵、横向阻力开展试验研究.以一座铁路常用双线特大连续梁桥为例，获得了桥上线路阻力分布特征，并提出实际道床在服役过程中存在局部阻力退化现象.在此基础上，建立了可考虑道床阻力非均匀分布与退化效应的桥上无缝线路纵向力学行为分析模型，开展了道床阻力分布及退化对大跨桥上无缝线路力学行为的影响分析.研究结果表明：桥上道床纵向阻力区域分布差异显著，桥跨中部纵向阻力值最大，阻力值为31.8 kN/枕，梁缝附近道床纵向阻力相对较小，阻力值为21.7 kN/枕，阻力退化效应明显；桥上道床横向阻力分布同样表现出一定区域分布特征，但退化效应并不明显，桥跨中部与梁缝处阻力值分别为31.7、25.5 kN/枕；由于受到温度荷载作用下梁体伸缩、列车动荷载作用下桥梁产生振动变位和梁端转角的影响，散体道床始终处于拉伸压缩的动态变化过程中，道床阻力表现出明显的退化特性；考虑道床阻力退化效应时，温度荷载作用下的钢轨伸缩附加力、钢轨位移、梁轨相对位移值有一定衰减，当桥梁温度跨度为140 m时，钢轨纵向附加力最大值减小约11.7%，且衰减率随着温度跨度的增加近似呈线性增长，按现有规范计算方法得到的梁轨相互作用结果偏大.
滚动方向改变对车轮钢摩擦磨损性能的影响
张明远, 鲁连涛, 曾东方, 陈刚, 张继旺
2017, 30(1): 106-111,126. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.015
摘要(455)
摘要:
为改善滚动接触条件下车轮钢抵抗磨损的能力，使用滚动接触摩擦磨损试验机，测试了在过渡磨损和稳定磨损阶段改变滚动方向前后试样的摩擦因数和磨损率，使用扫描电镜观察了车轮试样的磨损形貌，使用激光共聚焦显微镜和扫描电镜观察了表层塑性变形形貌.结果表明：不同磨损阶段换向的试样在换向前后摩擦因数均在0.495左右，换向并不改变摩擦副的摩擦因数；试验后在过渡磨损阶段换向的车轮试样磨损率为16.09 g/m，在稳定磨损阶段换向的车轮试样磨损率分别为13.65 g/m和13.94 g/m，过渡磨损阶段换向对车轮试样抗磨损能力的提高程度低于稳定磨损阶段；车轮试样换向前的应变硬化程度越大，换向形成的波状结构的波峰位置越浅，表层组织的珠光体片层间距越小，换向后车轮钢的抗磨损能力提高越明显.
轮对结构和扣件刚度对钢轨波磨的影响
崔晓璐, 陈光雄, 杨宏光
2017, 30(1): 112-117. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.016
摘要(607)
摘要:
为研究地铁线路小半径曲线轨道上钢轨波磨的形成机理和影响因素，基于轮轨摩擦耦合自激振动导致钢轨波磨的观点，建立了小半径曲线轨道上由动车轮对-钢轨-轨枕组成的轮轨系统有限元模型.采用复特征值分析和瞬时动态分析研究了轮轨系统的稳定性和动态特性.计算结果表明：在饱和蠕滑力作用下，轮轨系统存在较强的摩擦自激振动趋势，即产生钢轨波磨的趋势；动车轮对上齿轮箱的安装位置对系统的自激振动影响较小；扣件横向刚度对自激振动的影响较小，垂向刚度对自激振动的影响较为明显；不稳定振动随扣件垂向刚度的增加呈现先增大后减小的趋势，当其垂向刚度约为20 MN/mm时，钢轨波磨最容易发生.
磁悬浮控制器设计及静悬浮稳定性分析
汪科任, 罗世辉, 张继业
2017, 30(1): 118-126. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.017
摘要(744)
摘要:
为实现磁浮列车在低轨道梁刚度下稳定悬浮，降低轨道梁建设成本，依据牛顿第二定律建立了单铁-弹性轨道-车体耦合动力学模型.首先，设计出状态观测器将悬浮电磁铁、轨道梁及车体的振动状态引入控制系统；然后，利用线性矩阵不等式求解法求解出系统的状态反馈增益矩阵，结合二者利用MATLAB进行相关动力学仿真，得出轨道梁刚度与质量分别为200 kN/m与325 kg的最佳取值.分析结果表明，与传统的基于黎卡提方程求解的控制器相比，采用线性矩阵不等式求解法具有更优的二次性能指标；所提出的控制方法能够实现系统在较低轨道梁刚度与质量下的稳定悬浮，并能在0.5 s左右进入稳定状态；系统在一定外界扰动下具有鲁棒性.
列车碰撞试验台气囊弹射加速仿真研究
柳忠彬, 肖守讷, 罗世辉
2017, 30(1): 127-132. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.018
摘要(547)
摘要:
为了提高机车车辆碰撞试验台的驱动能量，提出气囊自增长可变边界，实现了高压气体在约束且不爆破条件下长距离弹射做功.基于控制体积法，利用LS-PrePost和LS-DYNA软件建立环形折叠气囊的弹射模型，在初始压缩和一定压力条件下，研究多节气囊的受压弹射过程和气囊构造特征对气囊弹射行为及能量的影响规律.研究结果表明：环形折叠气囊弹射模型能够反映气囊弹射加速方法的基本特性，气囊弹射加速持续并且稳定；气囊节数与弹射距离、能量输出大小和弹射试验台稳定性有关，气囊节数越多弹射作用距离越大、能量输出效果越显著，3节气囊弹射能量是1节气囊弹射能量的6倍；气囊节数越多气囊端部摆动量越大，但3节气囊弹射端部摆动量不超过7 mm，气囊弹射稳定性良好.
结构动力学中的广义多步显式积分算法
杨超, 朱涛, 杨冰, 阳光武, 鲁连涛, 肖守讷
2017, 30(1): 133-140. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.019
摘要(539)
摘要:
为了开发新的时间积分算法，通过对独立变量加速度的加权，提出了广义多步显式积分算法（GMEM）.首先，在加速度显式法的基础上给出了通用的积分格式；其次，分析了所提算法的稳定性、数值耗散、数值色散和精度；最后，通过2个算例对3个广义多步显式积分算法（GMEM1、GMEM2和GMEM3-2）以及HHT-法和Newmark法进行了对比分析.分析结果表明：本文所提算法是条件稳定的，在无阻尼系统中谱半径恒等于1；3步广义多步显式法最高具有3阶精度，在无阻尼系统中不存在数值耗散；GMEM2的均方根误差约为Newmark法的1/2，约为GMEM3-2的1.8倍.
面向钢轨砂带打磨的砂带磨耗过程建模
王文玺, 李建勇, 樊文刚, 何喆
2017, 30(1): 141-147. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.020
摘要(535)
摘要:
为揭示砂带服役寿命与打磨工艺参数之间的作用关系，针对钢轨砂带打磨中曲面、弹性接触特点，基于Archard方程和弹性赫兹接触理论，建立了面向钢轨砂带打磨的砂带磨耗过程模型.由数值仿真得到了不同接触压力、砂带速度、打磨列车速度、轨面曲率半径以及磨粒出刃高度均方差下的磨耗高度、砂带服役寿命曲线.并通过与现有砂带磨损试验结果对比，验证了模型的合理性.仿真分析结果表明：砂带表面磨耗轮廓线呈半椭球形，砂带寿命随接触压力、砂带速度的增加均呈指数形式降低，随打磨车速度增加呈近似线性增长；以60 kg/m钢轨为例，相同工艺条件下，打磨R13弧段较打磨R80、R300弧段时，砂带磨耗明显加剧；在钢轨表面粗糙度允许范围内，较大的磨粒出刃高度均方差有利于延长砂带的服役寿命.
基于OFDM的DFT加扰矢量码分多址接入技术
周杲, 范平志, 郝莉
2017, 30(1): 148-155. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.021
摘要(425)
摘要:
为解决基于多载波的多址系统在出现子载波深度衰落时系统性能下降的问题，根据矩阵置换原理，提出了一种DFT加扰矢量多载波码分多址接入系统（DFT-VMC-CDMA）.该系统利用张量积（Kronecker积）的矩阵分解性，引入矢量正交频分复用（V-OFDM）技术对发射信号进行组合排列，通过对张量积的矩阵向量求解获得分集增益抑制单一子载波上的衰落，并基于r循环信道矩阵的分解特性，加入DFT扩展和加扰前缀，减小系统复杂度和峰平比.通过仿真验证可知，该系统性能与传统的多载波系统相比，在20 dB高信噪比条件下，比上行链路的多载波直接序列码分多址（MC-DS-CDMA）平均提升6 dB，比下行链路的多载波码分多址（MC-CDMA）平均提升0.5 dB，达到了理论上的多径信道分集增益界；此外，新系统还降低了峰平比，提升了频谱效率，如当载波数为64，块长为8，保护间隔为12时，峰平比降低了2 dB，频谱效率提升了10%.
基于重要块二值特征的电子凭证自恢复水印算法
尹帮旭, 陈帆, 魏巍, 王宏霞
2017, 30(1): 156-163,208. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.022
摘要(500)
摘要:
现有高性能自恢复水印算法多是针对自然图像设计，水印容量较大且不利于文字等信息的恢复.为解决这一问题，在兼顾水印嵌入容量和篡改凭证图像恢复质量的基础上，提出了一种适用于电子凭证图像真实性认证的自恢复水印算法.该算法首先根据电子凭证图像特性，将图像块划分为重要块、非重要块和空白块3类，并对其进行分类编码；其次，为保证类型码的正确性，将所有图像块类型码置乱，采用RS编码后生成部分恢复水印信息，将其平均嵌入在所有图像块中；再次，对重要块采用二值化方法生成恢复水印信息，并依次嵌入在非重要块或空白块的最低有效位；最后，通过7张具体电子凭证图像，对比给出了本文算法与现有同类变容量文献算法的性能.研究结果表明，本文算法采用分类编码并仅对重要块生成恢复水印信息，在不降低算法篡改检测和篡改恢复性能的条件下，使水印嵌入容量从对比文献的1.73和2.99降低至0.64，含水印凭证图像的峰值信噪比分别高出对比文献8 dB和23 dB.
基于旋转变换的平面体轴测草图三维重建方法
田怀文, 郭仕章, 杨宁学
2017, 30(1): 164-170. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.023
摘要(507)
摘要:
为了提高单幅线图的三维物体识别重建效率，并保证优化算法的收敛性，基于划整为零、分而治之的策略，首先把单幅线图划分为若干封闭线框，然后按其连接关系进行分组，随后针对各组线框所表征的面片进行三维重建计算，把一个整体优化问题转化为若干局部优化计算问题.在此基础上，分析构造了适用于局部优化识别重建的计算准则，提出了基于旋转变换的分步求解方法.通过子面片绕其父面作旋转变换，利用局部优化准则完成同级子面片的重建计算，根据线图中各线框表征的面片之间的级联关系逐级向下传递，实现全部面片三维重建.算例测试表明，本文方法适于多面体的三维重建，且平均计算效率较全局优化方法高出20%.
交汇航路空中交通流的非线性特征研究
王超, 郑旭芳, 王蕾
2017, 30(1): 171-178. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.024
摘要(643)
摘要:
针对空中交通流仿真、预测与控制工作中普遍需要空中交通流时空动态基本特征的问题，从混沌与分形角度对交汇航路交通流量时间序列的非线性特征进行了研究.首先，提出了一种基于航路网络结构的交通流识别方法，构建了不同时间尺度下交通流量时间序列；其次，在相空间重构的基础上，利用最大Lyapunov指数定量判断了交通流中混沌特征的存在，并利用递归图分析了不同时间尺度下交通流量时间序列的混沌特征；最后，通过计算关联维数，研究了不同时间尺度下流量时间序列的分形特征.研究结果表明：不同时间尺度下交通流量时间序列均具有混沌特征；当时间尺度为5 min时，流量时间序列的混沌特征最为显著；随着时间尺度增大，流量时间序列的随机性增强，且对系统复杂性的表现能力变弱.
基于FS-MOPSO的多机场终端区协同航班调度策略
王湛, 吴艺
2017, 30(1): 179-185. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.025
摘要(553)
摘要:
针对多机场进场航班协同调度问题，以协同决策（collaborative decision making，CDM）理念为基础，在重点分析各航空公司之间排序公平性的基础上，提出了一种基于按时刻表分配（ration by schedule，RBS）公布顺序的离散化优化模型.该模型通过分析多机场终端区定位点和跑道双重约束，均衡各航空公司航班相对RBS次序位置变动数，实现了提高调度公平性、优化调度延误时间、减少航班改变位置架次的多目标优化.将模糊自修正多目标粒子群算法（FS-MOPSO）应用于模型进行求解计算，并对上海多机场终端区航班调度进行仿真模拟，结果表明：两机场的30架进场航班调度延误时间较传统先到先服务方案减少22.53%；各航空公司航班改变位置架次偏差值较单一以延误最优遗传算法仿真结果降低26.31%.
温度场下的机场柔性道面转弯区轮辙规律研究
蔡靖, 李岳, 孙钦刚
2017, 30(1): 186-194. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.026
摘要(511)
摘要:
针对飞机转弯过程中机轮对道面产生显著的附加水平剪切作用，加重柔性道面轮辙病害影响行驶安全问题，基于ABAQUS软件平台建立了连续变温沥青道面温度场与轮辙分析模型.该模型开展了机轮低速地面转弯特性分析，对比了跑道直线段与转弯区轮辙形成规律，提出了适用于转弯区道面变形特征的轮辙评价指标，对交通荷载条件和环境气象条件进行了参数影响分析.研究结果表明：机轮法向侧推力在道面面层底部产生横向拉伸变形，轮载作用位置竖向应力水平低于直线段，与轮辙凹陷深度规律一致；外侧机轮隆起变形幅度增加，内侧机轮隆起变形削弱并与轮迹凹陷盆连为整体；道面综合轮辙深度随转弯速度增加而增加，增幅为50%；轮载累积作用时间随转弯速度增加而缩短，轮迹带下陷变形明显减小，最大降幅达到30%；沥青混凝土面层日间持续高温是道面轮辙初始阶段快速发展的重要条件，表层轮辙敏感温度在30℃附近；通过控制高温时段飞机最低转弯滑行速度有利于降低该区域轮辙变形幅度.
综合导航网格模型及其在智慧旅游寻径中的应用
朱庆, 王烨萍, 张骏骁, 陈崇泰, 曹振宇
2017, 30(1): 195-201. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.027
摘要(497)
摘要:
为了满足复杂景区环境中游客的个性化导航需求，建立了一种综合考虑景区地形、气象与游客密度等多维动态环境要素的导航网格模型，在此基础上设计实现了智慧旅游动态寻径的A*算法.融合多维动态环境信息的景区综合导航网格模型突破了传统旅游地图主要依赖静态路网模型的局限，支持实时环境感知并适应游客偏好的动态路径规划.以都江堰景区为例进行了实验验证，实验结果表明，本文算法的最优路径规划结果比景区推荐路径的综合距离缩短了17.6%，同时有助于为游客提供动态、智能化、精准化和一体化的智慧旅游位置信息服务.
基于稳定点加权的GBSAR大气扰动校正方法
黄其欢, 岳建平
2017, 30(1): 202-208. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.01.028
摘要(521)
摘要:
为解决地基合成孔径雷达变形监测中大气扰动对监测精度的影响问题，基于方位向大气扰动的相关特性，提出了一种基于稳定点加权的地基合成孔径雷达大气扰动校正新方法.该方法基于稳定像元推算大气扰动因子，利用大气扰动因子长度去除受扰动剧烈的影像，根据像元间距离加权获取非稳定像元大气扰动因子，从而校正非稳定点大气扰动，推算出变形信息.隔河岩大坝IBIS-L变形监测实验结果表明：雷达视线向大气扰动对变形的影响最大达75 mm；通过新方法校正后，大气扰动明显减小，变形监测精度提高到1 mm，且变形趋势与同期大坝垂线监测结果一致.

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