• ISSN 0258-2724
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2017年  第30卷  第2期

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论文
扣件胶垫刚度频变的车-线-隧垂向耦合随机振动虚拟辛分析
王平, 杨帆, 韦凯
2017, 30(2): 209-215. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.001
摘要(614)
摘要:
为了精确预测车辆转向架、车轮及轮下系统的随机振动频域响应，综合考虑扣件胶垫的低频初始刚度及其刚度频变幅度，运用无穷周期子结构的辛数学方法与虚拟激励法，建立了车-线-隧垂向耦合随机振动虚拟辛分析模型，分析了扣件胶垫频变刚度对耦合系统随机振动的影响。结果表明：扣件胶垫刚度频变对车体垂向随机振动的影响可以忽略，但会提高转向架频率57 Hz以上的随机振动，并显著提高轮对与钢轨随机振动加速度功率谱最大峰值与其对应的第1主频；扣件频变刚度使轨道结构的自振频率及向高频发生偏移，轮轨共振频带的能量也向高频区域转移，轮对加速度功率谱在频域内的分布向高频部分偏移约8.6 Hz。
道砟尖角折断的三轴压缩试验与离散元数值分析
井国庆, 黄红梅, 施晓毅, 蔡小培
2017, 30(2): 216-221. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.002
摘要(579)
摘要:
为研究道砟尖角折断对道床变形和力学性能的影响，开展了一系列多围压(10、30和60 kPa)下三轴单调压缩试验，并对道砟样本轴向应变、体积应变、偏应力和道砟试验前后粒径变化进行了统计与分析。在此基础上，利用离散单元法建立了可破裂道砟细观分析模型，统计数值试验中不同围压下断裂尖角数量及位置等。试验仿真表明：道砟试样偏应力随轴向应变的增大而增加，最终达到一个相对稳定值；极限偏应力随围压的增大而增大，且两者之间接近线性关系，当围压由10 kPa增加到60 kPa时，极限偏应力由93 MPa增加到387 MPa；道砟样本的剪缩应变随围压提高而增大，围压为10 kPa时，道砟样本未发生剪缩变形，围压为60 kPa时，道砟样本的剪缩应变为0.21%；尖角折断数目随样本轴向应变增加而相应增长，且主要发生在上下加载面附近。
大跨系杆拱桥上道岔纵向耦合及列车走行性分析
陈嵘, 邢俊, 刘浩, 田春香, 王平
2017, 30(2): 222-231. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.003
摘要(578)
摘要:
针对大跨系杆拱桥上铺设无缝道岔的工程需求，根据岔-桥相互作用原理和列车-道岔-桥梁耦合动力学原理，分别建立了纵向耦合与垂横向耦合振动仿真分析模型。以某新建客专205 m连续梁桥为例，结合3种桥型共9种布置方案，对其岔桥耦合特性和列车走行性进行综合分析研究，结果表明：温度跨度对此类桥上无缝道岔纵向受力变形影响较大，不同桥跨形式的伸缩附加力规律相同，大小不同，其中尼尔森刚架拱方案伸缩附加力、道岔尖轨尖端和心轨尖端相对基本轨的位移、钢轨断缝的最值最小，大跨连续梁拱桥最大；就大跨系杆拱桥上无缝道岔而言，转辙机处基本轨与桥梁相对位移是影响桥垮选型的重要因素；尼尔森拱桥因主跨跨度较大导致桥梁动位移相对较大，存在轮重减载率瞬时超限的问题，而小跨连续梁拱桥梁动位移仅1.33 mm，列车走行安全性和舒适性表现良好，车体横向振动加速度最大仅0.035g。
不同钢轨廓形下高速铁路轮轨型面匹配
钱瑶, 王健, 王平, 安博洋, 苏谦, 徐井芒
2017, 30(2): 232-238. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.004
摘要(749)
摘要:
为了分析不同钢轨廓形对我国高速铁路轮轨型面匹配的影响，针对高速铁路线路上使用的CHN60、60N和60D钢轨廓形，基于经典迹线法、三维非赫兹滚动接触理论及车辆-轨道耦合动力学，分别研究了不同钢轨廓形与高速车轮LMA型面匹配时的轮轨接触特性和车辆动力学性能。研究结果表明：不同钢轨廓形下，轮轨接触几何关系有较明显的差异；在不同轮对横移量下，CHN60钢轨的轮轨接触应力比另外两种钢轨廓形小；当轮对横移量为6 mm时，CHN60钢轨对应的轮轨接触状态最优，其接触斑面积最大，且接触应力分布较为均匀；不同钢轨廓形对车辆的临界速度及曲线通过能力影响较大，60D钢轨与LMA型面匹配时车辆的临界速度约为763 km/h，为三者中最高，但CHN60钢轨与LMa型面匹配时车辆的曲线通过性能最好，相应的轮轨横向力最大值3.584 kN，轮对横移量最大值3.35 mm，是三者中最小。
RC柱弯曲破坏骨架曲线简化算法及试验验证
何广杰, 赵一丁, 辛亚洲, 刘成清, 倪向勇
2017, 30(2): 239-246. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.005
摘要(614)
摘要:
为了满足基于性能的抗震设计和非线性动力分析的需要，有必要研究弯曲破坏钢筋混凝土(reinforced concrete， RC)柱弯矩-转角骨架曲线的简化计算方法。首先，将其骨架曲线简化为以屈服点、峰值点、开裂点为特征点的三折线弯矩-转角骨架曲线；其次，在考虑弯曲、剪力及钢筋黏结滑移对柱转角影响的基础上，基于RC柱弯曲理论和平截面假定，用迭代方法求出截面应力与应变的分布，并根据截面弯矩-曲率关系求得各特征点的弯矩和转角，进而提出RC柱弯矩-转角骨架曲线的简化算法；最后，分别对6组试件各特征点的计算值与试验值进行分析，计算其比值S。研究结果表明，各特征点S值的变异系数均不大于15%，计算值与试验值吻合较好，验证了弯矩-转角骨架曲线简化算法的准确性。
硫酸盐环境氯氧镁水泥混凝土中钢筋防护试验
乔宏霞, 巩位, 王鹏辉, 陈广峰, 程千元
2017, 30(2): 247-253. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.006
摘要(523)
摘要:
针对西部盐湖地区普通硅酸盐钢筋混凝土抗盐卤侵蚀性能较差的问题，制备了具有较强抗盐卤侵蚀性能的氯氧镁水泥钢筋混凝土。采用电化学工作站测试方法，测试了在硫酸镁溶液浸泡环境下，不同涂层钢筋的周期极化曲线及电化学参数(自腐蚀电位、腐蚀电流密度和腐蚀速率)，研究了较高氯离子含量的氯氧镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀性能及防护。研究结果表明：在氯氧镁水泥混凝土中裸露钢筋处于严重腐蚀状态，采用达克罗涂层、必耐斯涂层、锌美特涂层和美加力涂层保护的钢筋处于低腐蚀状态，有久美特涂层保护的钢筋未发现腐蚀；达克罗涂层、必耐斯涂层、锌美特涂层、久美特涂层和美加力涂层的腐蚀速率分别约为裸露钢筋腐蚀速率的1/36~1/19、1/20~1/13、1/31~1/16、1/91~1/50和1/22~1/16，表明涂层技术可以减缓氯氧镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀速率。
遮挡效应对双柱悬索拉线塔风力特性影响分析
李正良, 刘欣鹏, 晏致涛, 肖正直
2017, 30(2): 254-263. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.007
摘要(520)
摘要:
为研究悬索拉线塔在遮挡条件下塔体风荷载的分布特性，为抗风设计提供理论依据，采用高频测力天平分别对单、双立柱在紊流以及均匀流风场中进行风洞试验，分析研究了遮挡效应对塔架立柱基底弯矩功率谱以及平均风力系数的影响，并对塔架基底弯矩功率谱进行了参数拟合，基于顺风向脉动风速谱的基本形式，分别完成了单立柱及双立柱顺风向、横风向以及扭转向动力风荷载模型的参数拟合。研究结果表明：紊流场下，对于单立柱，横风向基底弯矩功率谱峰值主要在15、30、45风向角下较大；双立柱条件下(即存在遮挡效应)，对于横风向基底弯矩功率谱而言，其变化规律同顺风向基底弯矩谱基本一致，但其谱峰值是顺风向峰值的10倍；均匀流场下，遮挡距离在10D~20D(D为塔架截面宽度)时，三分力系数变化最敏感，遮挡效应最为显著。
隧道爆破地震下输气管道动力响应数值试验
郑爽英, 杨立中
2017, 30(2): 264-271. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.008
摘要(549)
摘要:
为合理确定爆破地震作用下埋地输气管道安全振动控制标准，明确管道运行参数对其动力响应的影响规律。以下穿既有输气管道的隧道爆破工程为背景，基于非线性动力有限元模拟方法和正交试验原理进行输气管道动力响应数值试验，按照极差分析方法确定埋地管道直径、厚度、管道埋深、管道与隧道净距、运行内压等5个因素对管道应力与振速响应特征的影响次序。研究结果表明：管道最大主应力峰值主要受管道内压、壁厚影响，并与管道内压呈明显的线性关系；爆破地震作用下运行内压为7 MPa管道的最大主应力峰值为290.73 MPa，其最大拉应变为0.001 4，小于管材的极限弹性应变0.002 3；输气管道的动力响应特征主要与管道的结构有关，爆破地震引起的管道动应力小于管道容许应力的6%；输气管道的最大动应力可采用空管的动态最大主应力峰值与其有压时的静态主应力的叠加值估算。
脉冲型近场地震波反应谱的阻尼调整系数分析
蒲武川, 黄斌, KABANDOEK
2017, 30(2): 272-279,378. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.009
摘要(552)
摘要:
阻尼调整系数定量描述了阻尼比对结构地震响应的影响，与地震波频谱特征等相关，用于从低阻尼比反应谱推算高阻尼比反应谱。本文以近场脉冲型地震波为对象，研究其反应谱阻尼调整系数的规律并建立计算公式。选取50条脉冲型地震波并提取出等效低频脉冲，考虑0.05~0.50之间13种阻尼比，计算得到地震波、等效脉冲的反应谱和各自基于5%阻尼比的阻尼调整系数。研究结果表明，结构周期与地震波脉冲周期比T/Tp在 0.5~1.2内，提高阻尼比对位移、速度和加速度响应都有降低作用且减震效果最明显，等效脉冲与实测地震波的阻尼调整系数接近。对加速度、速度和位移谱分别拟合，得到了0.5 ＜ T/Tp ＜ 1.2范围内考虑脉冲周期Tp影响的阻尼调整系数评价公式。
P波在饱和粗颗粒夹层界面上的反射和透射
刘宝, 苏谦, 赵文辉, 刘亭, PHAMDucPhong, 周珩
2017, 30(2): 280-287. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.010
摘要(535)
摘要:
为研究应力波在埋入式桩板路基饱和粗颗粒夹层结构界面的反射和透射效应，以平面P波为例，结合埋入式桩板路基的结构特点，基于Biot饱和多孔介质波动理论和弹性波动理论，建立了考虑饱和粗颗粒夹层反射波叠加影响的弹性介质-饱和粗颗粒夹层-弹性介质界面效应模型；采用引入势函数的方法推导了应力波在饱和粗颗粒夹层交界面上的反射和透射系数；通过数值算例研究了不同因素对反射和透射系数的影响规律。研究结果表明：夹层厚度、孔隙率、剪切模量改变了能量在交界面上的分配关系，且表现出周期性谐振特性，孔隙率由0.2变化到0.4时，反射系数增大了约25%；剪切波的传播引起反射系数在剪切波谐振频率处震荡且受阻尼作用，渗透率及透水条件对粗颗粒夹层的反射系数影响明显。
基于三维光影模型的公路路面裂缝自动识别算法
阳恩慧, 张傲南, 丁世海, 王郴平
2017, 30(2): 288-294. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.011
摘要(592)
摘要:
针对公路路面裂缝的自动化三维图像识别技术的研究热点问题，为有效提高裂缝识别算法的准确率与可靠性，基于三维图像提出利用三维光影模型(3D Shadow Modeling)来实现公路路面表面裂缝的自动识别新方法。该方法利用裂缝区高度低于周边高度的特性，通过三维光影模型将裂缝投影为阴影区，继而通过对阴影的形态分析来识别裂缝，并采用连通域分析与线性形态分析方法，消除图像噪声。研究结果表明，采用本文提出的裂缝自动识别算法可以达到92.93%的路面裂缝自动识别准确率。
StaMPS-MTI技术在地面沉降监测中的应用
姜兆英, 于胜文, 陶秋香
2017, 30(2): 295-302. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.012
摘要(542)
摘要:
为了提高监测技术的空间采样率，基于永久散射体法(permanent scatters， PS)和短基线集法(small baseline subsets， SBAS)技术，同时考虑PS点、慢失相关滤波相位(slowly-decorrelationg filtered phase， SDFP)点的相位和幅度稳定性，对满足给定阈值的点相位进行加权平均，优化选取斯坦福永久散射体-多时相InSAR(stanford method for persistent scatterers-multi-temporal InSAR， StaMPS-MTI)技术的高相干点集。并使用SBAS技术的形变模型提取研究区的沉降量和沉降速率。在此基础上，分别利用PS、SBAS及StaMPS-MTI技术对北京市局部地区2007~2010年的29景ENVISAT ASAR数据进行处理，提取研究区2007~2010年的时序沉降情况及年平均沉降速率，对沉降结果进行了详细的对比和系统分析。理论研究和真实SAR数据实验结果均表明，StaMPS-MTI技术获取了404 276个高相干点，空间采样率相较于PS技术提高了62.3%，相较于SBAS技术增加了129.4%，保证了监测结果的精度和可靠性。
地震应急救援队伍派遣及道路重建联合规划模型
周荣辅, 王涛, 王英
2017, 30(2): 303-308. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.013
摘要(476)
摘要:
针对地震灾害应急救援队伍的派遣及道路重建问题，在考虑灾区道路损毁情况对派遣时间影响及受灾点应急救援队伍需求量不确定性的基础上，建立了灾后应急救援队伍派遣及道路重建的联合规划模型。该模型以受困人员生存概率最大和应急救援队伍完成救援任务效果最佳为目标，考虑了救援队伍、救援时间和生存概率等约束因素，根据多目标规划模型的特点，给出了基于线性加权法的求解方法，数值算例验证了模型及其求解方法的有效性。研究结果表明：与原派遣方案相比，地震应急救援队伍的最优派遣方案提高了75%的救援效率；道路重建的最优方案节省了89%的救援资源。
基于自然驾驶的山区公路行驶舒适性研究
徐进, 杨奎, 鲁工圆, 邵毅明
2017, 30(2): 309-318. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.014
摘要(570)
摘要:
为了掌握山区双车道公路的行驶舒适性水平及其关键影响因素，在6条公路上开展了自然驾驶行为试验，采集了多款小客车的加速度连续变化曲线，用Matlab软件对实测数据进行滤波，提取了加速度曲线每个波形的峰值，得到了不同轴向加速度的峰值累积频率曲线、特征分位值和均方根值。试验研究结果表明：纵向加速度幅值要比制动减速度低50%，在试验道路上汽车加(减)速导致乘员不舒适的位置比例最高达6%；乘员在实际行驶中感受横向不舒适的路段比例为7%~10%；在各轴向的加速度中，对人体不适贡献依次是横向加速度ay、制动加速度ab、纵向加速度ax和竖向加速度az。
城市轨道交通线路客流控制整数规划模型
鲁工圆, 马驷, 王坤, 邓念
2017, 30(2): 319-325. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.015
摘要(653)
摘要:
针对客流过饱和的城市轨道交通线路难于充分发挥旅客输送能力的问题，基于网络拓扑与客流需求定义建立了以旅客周转量最大为目标的线路客流控制整数线性规划模型。该模型首先建立了客流-运行图网络模型用以描述旅客在时间和空间上的移动；其次，在客流OD参数定义中，将旅客出行时间推算为旅客期望乘坐列车，定义了旅客在站等待时间参数；最后，使用优化软件GAMS24。3进行了建模求解。在网络规模为1 000对客流FOD和909个顶点的过饱和客流城市轨道交通线路客流控制问题算例中，耗时0.01 s得出了最优解与分时段客流控制方案。计算结果表明：饱和情况下，不同的在站等待时间下线路旅客总周转量与平均值的偏差低于1%，等待时间对各个车站具体控流方案有结构性的影响。
换乘导向的轨道交通网络发车时间优化研究
黄明华, 瞿何舟, 刘晓波, 唐优华
2017, 30(2): 326-333. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.016
摘要(609)
摘要:
针对大城市轨道交通网络换乘站在高峰时段换乘乘客聚集造成的瓶颈，带来的运营安全性能差、效率低等问题，基于非线性规划方法，构建了以网络总换乘等车时间最短为目标的数学模型。该模型考虑了乘客在换乘站的走行时间，以列车发车时间的调整变化量为决策变量，利用调整轨道交通列车在起点站的发车时间及时刻表，协调了列车在换乘站的换乘衔接时间。用模拟退火算法进行求解，得到优化的列车发车时间及时刻表。对13个换乘站及5条线路组成的深圳市轨道交通网络进行优化，结果表明，早高峰小时的优化方案使网络乘客总的换乘等车时间减少了689 h，提升系统换乘效率22%。
基于通行效率最优的交叉口调头选位
孙锋, 孙立, 李庆印, 孙绍伟
2017, 30(2): 334-339. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.017
摘要(554)
摘要:
针对信号交叉口调头区域设置不合理的问题，选择传统四相位控制交叉口为研究对象，基于通行效率最优提出了最佳调头位置的计算方法。该方法首先通过建立左转与调头共用车道的损失时间模型，揭示了左转和调头车流在不同交通条件下的相互影响机理；其次基于不同流向车辆的概率分布函数，构建了信号交叉口左转与调头共用车道的通行能力计算模型，揭示了调头位置对共用车道通行能力的影响特征；最后以淄博市中心城区为例进行了实例分析。实验结果表明，该方法能使左转与调头共用车道的通行能力由432 pcu/h提升到509 pcu/h，提高了17.82%。
基于自适应聚概率矩阵的JPDA算法研究
李首庆, 徐洋
2017, 30(2): 340-347. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.018
摘要(703)
摘要:
为了降低联合概率数据关联(joint probabilispic data association， JPDA)算法的计算复杂度，解决跟踪临近目标时出现的航迹合并问题，基于量测自适应消除方法，提出了一种改进JPDA算法。该算法首先通过Cheap JPDA算法计算互联概率，降低算法计算量；其次对聚概率矩阵加以阈值处理，通过重建确认矩阵，进一步优化算法复杂度；最后采用自适应消除方法，去掉聚概率矩阵中易引起错误关联的量测，减小JPDA算法在关联临近目标时的误差。仿真实验结果表明：相较于JPDA算法及Scaled JPDA(SJPDA)算法，本文算法在保证跟踪精度的前提下，降低了算法复杂度，提高了时效性；在跟踪临近目标及交叉目标时，改进算法能避免航迹合并现象及跟错目标情况的发生。
空间谐波对对称六相与三相PMSM串联系统的影响
刘陵顺, 闫红广, 韩浩鹏, 赵国荣
2017, 30(2): 348-354. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.019
摘要(549)
摘要:
单逆变器驱动的对称六相永磁同步电机(PMSM)串联三相PMSM解耦运行的理论基础是电机的反电动势必须为正弦波分布。为了研究电机中的非正弦空间谐波对串联系统解耦控制的影响规律，分别建立了对称六相PMSM含有2次和4次空间谐波的串联系统在3种不同坐标系下的数学模型，推导了非正弦空间谐波引起的六相PMSM电磁转矩脉动表达式，揭示了空间谐波对串联系统解耦运行影响的本质，并对两台电机变速、变负载等不同工况进行了仿真研究。结果表明，对称六相PMSM的2次和4次空间谐波导致其电磁转矩的脉动变化，无法实现对称六相串联三相PMSM系统的独立控制，需要进行相应的补偿控制。
组合式同相供电装置维修决策建模及优化
刘航, 李群湛, 郭锴
2017, 30(2): 355-362. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.020
摘要(558)
摘要:
为了保障同相供电系统工程化的可靠性和经济性，研究了电气化铁路组合式同相供电装置的维修决策建模及优化问题。首先，根据装置构建方案和运行模式，分析了新型组合式同相供电装置的可靠性；其次，通过装备维修性及劣化性能分析，提出了一种基于Markov过程的维修决策模型及基于最优维修策略的迭代算法；最后，以维修费用最低为目标，综合考虑系统的状态转移概率、维修时间等因素，通过模型计算了状态维修的最佳时机。算例显示，若将系统劣化状态由优到劣分为6类，根据每类状态的维修时间及费用，可以计算出在第5类劣化状态时进行维修具有最高的经济性，仅为定期更换维修费用的50%。
基于多物理场的焊球缺陷检测方法
周秀云, 薛云, 周金龙
2017, 30(2): 363-368. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.021
摘要(531)
摘要:
为检测倒装焊芯片在生产和服役过程中产生的焊球缺陷，提出了基于电、磁、热多物理场的脉冲涡流热成像检测方法。该方法利用有限元COMSOL软件建立焊球电磁感应热模型，并引入常见的焊球缺陷(空洞和裂纹)进行仿真；提取焊球顶端的温度分布，分析不同缺陷焊球的传热性能并进行缺陷识别；仿真分析裂纹和空洞尺寸变化对温度分布的影响，定量分析焊球缺陷。结果表明：在加热结束时，裂纹(长200 m，高20 m)焊球、空洞(直径150 m)焊球与正常焊球的顶端温度差为一负一正，根据焊球顶端温度的分布特征可以区别不同缺陷焊球，对于裂纹焊球，当裂纹位置越靠近焊球顶端，温度值越高；对于空洞焊球，空洞半径从35 m增大到75 m时，焊球顶端温度呈线性增加。
基于矩阵扰动分析的模拟电路故障诊断方法
周启忠, 谢永乐
2017, 30(2): 369-378. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.022
摘要(525)
摘要:
为了实现模拟电路的故障检测、故障定位和参数辨识的一体化处理，便于工程实施和降低故障诊断成本，提出一种基于矩阵扰动理论的模拟电路故障诊断与参数辨识方法。首先，对故障电路的采样时间序列值进行曲线拟合，得到电路故障相位偏移信息，并作为一个故障特征；其次，将采样序列构成一个方阵，求解该方阵的迹作为另一个故障特征；第三，以相位偏移信息和响应矩阵的迹随被诊断器件参数的变化而变化的对应关系为基础，结合两个故障特征，建立故障模型；最后，通过对两个国际标准电路诊断的实验验证结果显示，该方法故障定位准确率在98.5%~100%范围内，故障参数辨识误差在-1.2%~1.72%范围内。
同相供电直挂变流器拓扑结构与容量匹配关系
黄小红, 李群湛, 杨乃琪
2017, 30(2): 379-388. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.023
摘要(484)
摘要:
为优化同相供电变电所变流器的拓扑结构，改善补偿容量，并减少设备占地，运用牵引变电所三相-单相电气量通用变换方法，研究了功率直通型、有功补偿型和无功补偿型3类直挂变流器。结合有源综合补偿特性和功率子模块特点，设计了同相供电直挂变流器的拓扑结构，研究了牵引变电所接线形式与直挂变流器容量匹配关系，最后分析了直挂变流器的器件容量利用率。研究结果表明：有功补偿型和无功补偿型直挂变流器容量不仅与牵引变电所接线形式有关，还与牵引负荷的接入端口和负载类型有关；对有功补偿型，当负荷功率因数大于0.961时，宜选择90接线牵引变压器，当负荷功率因数小于0.961时，宜选择120接线牵引变压器，且牵引负荷接入超前相；对无功补偿型，当为交-直-交牵引负荷时，宜选择90接线牵引变电所，当为感性牵引负荷时，宜选择120接线牵引变电所。在相同的交-直-交牵引负荷及调制比为0.8条件下，有功补偿型直挂变流器的器件容量利用率最高，达到11.34%。
动车组的轮轨型面匹配关系
徐凯, 李芾, 李东宇, 钟浩
2017, 30(2): 389-399. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.024
摘要(603)
摘要:
为研究不同车轮踏面与不同钢轨型面的匹配关系，分别从轮轨接触几何参数、轮轨静态接触力学性能、车辆运行稳定性和磨耗方面进行对比分析。CONTACT轮轨接触模型和SIMPACK多体动力学模型的计算结果表明，由于60N轨面将轨头部分进行了改进，轮轨接触光带居中，车辆运行稳定性趋于优化；两种车轮踏面与60N轨面匹配时具有更优的黏滑区比例，能有效减小轮轨间的损伤和磨耗；LMA踏面和小位移下的S1002CN踏面与60N轨面匹配时接触应力较大，易造成较大的垂向磨耗；对于S1002CN踏面与60N轨面匹配的情形，在横移量4~8 mm时的接触应力小于其与60 kg/m轨面匹配时的数值，有利于降低曲线线路轮轨间磨耗。由此可见，60N轨面与动车组车辆踏面的接触关系更利于改善车辆的运行稳定性，但过于集中的轮轨接触点对加剧了钢轨的垂向磨耗。
柔性梁与带摆动荷载小车的耦合动力学分析
刘华森, 程文明, 尹皓
2017, 30(2): 400-407. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.025
摘要(587)
摘要:
起重机桥架结构的振动以及荷载的摆动会使桥架结构产生疲劳损伤并影响荷载的精确定位。基于荷载、起重小车组成的椭圆摆与移动质量通过桥梁模型，起重机柔性梁与带摆动荷载的移动小车多体刚柔耦合动力学系统，并采用拉格朗日方程推导了耦合系统的运动微分方程组。采用Newmark-逐步积分方法进行数值求解，分析了起重小车的运动速度、荷载质量等参数对桥架结构振动以及荷载摆动的影响。研究结果表明：起重小车的运行速度会影响桥架结构的振型，桥架结构的最大振动幅度与荷载质量成正比；耦合系统桥架结构中点的挠度比采用ANSYS软件计算的静挠度增大4%；荷载的摆动导致起重小车的驱动力与驱动功率周期性地改变，起重小车驱动力以及驱动功率变化的幅度范围正相关于起重小车的加速度值。
城市轨道交通弓网系统仿真模型适应性研究
周宁, 邹欢, 邹栋, 谭梦颖, 张卫华
2017, 30(2): 408-415,423. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.026
摘要(575)
摘要:
针对城市轨道交通弓网系统，为研究各种受电弓、接触网仿真模型的适用性，建立了受电弓的归算质量模型、多刚体模型和刚性接触网的等效梁结构模型、变刚度弹簧模型。组合不同的受电弓与接触网模型，通过弓网耦合系统动力学仿真，得到弓网系统的动力学性能。研究结果表明：在低速运行条件下，不同受电弓模型匹配同一接触网时受流性能差别不大，不同模型间接触力标准差变动范围不超过10 N；随着速度的提升，不同模型的受流性能差异渐趋明显，各模型接触力标准差变化超过80 N；当与跨距通过频率及其倍频相匹配的弓网系统固有频率、振型不同时，各受电弓模型受流性能发生变化，速度拐点出现；仿真结果和试验数据对比分析进一步表明，由于考虑了上框架的弹性贡献，受电弓三质量模型有更好的适应性。
基于蚁群搜索的三维CAD模型相似性计算
高雪瑶, 李慧楠, 张春祥, 于晓洋
2017, 30(2): 416-423. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.027
摘要(519)
摘要:
模型相似性计算是三维CAD模型检索中的关键技术。为了更准确地区分模型之间的差异，提出了一种基于蚁群搜索的模型相似性计算方法。首先，根据边数的差异度量源模型面与目标模型面之间的形状相似程度，并引入面邻接对应关系矩阵衡量两个模型之间的结构相似性；其次，使用蚁群算法搜索源模型与目标模型之间的最优面匹配序列，以最优面匹配序列为基础来计算两个模型之间的相似性；最后，使用贪心算法和本文所提出的方法分别计算源模型与目标模型之间的相似性，并进行对比实验。实验结果表明：在计算关键模型的相似性时，本文所提出方法的计算结果比贪心算法提高了8.33%；与贪心算法相比，本文方法能够有效区分实验中的10个模型。
时序电路有限状态机设计的安全性研究
彭凯贝, 贾瑞清
2017, 30(2): 424-428. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.02.028
摘要(482)
摘要:
针对有限状态机优化设计过程中与功能无关的状态会带来的潜在安全问题，基于对其被侵入因素和攻击途径进行分析的基础上，提出了安全状态的定义，并实现了安全状态的设计方法。通过增加T触发器一个反馈信号，在不影响触发器功能条件下，对有限状态机进行状态保护。研究结果表明：添加状态自锁后的实验电路在功耗、时延和面积上要比原始实验电路提高了144.7%；优化T触发器后的实验电路在功耗上比原始实验电路降低了3。6%，在面积上降低了18.9%，在时延上提高了19.6%。

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