西南交通大学学报

车轮非圆化磨耗问题研究进展

金学松, 吴越, 梁树林, 温泽峰

2018, 53(1): 1-14. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.001

摘要(726)

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摘要:
高速铁路在我国迅速的发展，显著改善了人民的出行方式和质量，大幅度缩短了出行周期，充分提高了工作效率.我国的高速铁路网已成为"国民经济建设高速发展的大动脉"，但运营中的高速列车车轮因连续磨耗和定期的镟修，轮径不断缩小且在缩小的不同阶段发生不同程度的非圆化磨损现象，某些阶段还十分严重.列车车轮非圆化磨耗会使轮轨间作用力显著增大，导致铁路车辆和轨道产生强烈的振动和噪声，影响车辆的运行品质、旅客乘坐舒适度和车辆-轨道系统零部件的使用寿命，严重时将会威胁到行车安全.车轮各类非圆化磨耗类型，主要分为局部非圆化磨耗和全周非圆化磨耗，其中局部非圆化磨耗主要包括扁疤、剥离、脱层、塌陷等局部异常磨耗，全周非圆化磨耗主要为车轮多边形磨耗.近几年，在我国各类型高速动车组列车上均发现车轮多边形磨损，在车轮全寿命周期内的不同轮径情况下，多边形磨损的边数（波长）和发展速度不同，已经越来越受到行业内相关研究人员的重视.文章详细地综述了国内外对铁路车辆车轮非圆化磨耗的研究历史和现状，涉及到相关研究文献75篇，对车轮非圆化磨耗的研究主要分为3个方面：（1）车轮非圆化磨耗对车辆/轨道系统动力学行为、车辆噪声的影响研究，大量研究表明车轮非圆化幅值、波长、车速和轴重等因素对车辆/轨道系统动力学行为和车辆噪声均有显著的影响.（2）列车车轮非圆化磨耗发展规律研究和列车车轮多边形磨耗机理研究.车轮多边形磨耗产生的根源在于转向架系统的高频柔性共振，系统的共振频率、列车速度和车轮的周长在满足一定的条件下，车轮多边形磨耗发展速率较高，轮轨滚动接触界面严重的不平顺激励，将促使多边形磨损萌生和发展.到目前为止，对于车轮多边形磨耗发生和发展的机理，国内外仍众说纷纭，未达成共识，尚待开展进一步的研究工作.（3）列车车轮非圆化磨耗检测技术相关研究.最后，对该领域今后的研究方向进行了展望：发展车辆轨道刚柔耦合动力学模型再现车轮多边形演化过程，多边形形成的机理；通过改变运营方式来抑制多边形发展速率；研究车轮智能踏面修形器来消除或抑制车轮多边形的发展.

高速铁路软土路基有控注浆技术现场试验研究

杨新安, 郭乐, 王树杰

2018, 53(1): 15-22. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.002

摘要(534)

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摘要:
为有效控制软土路基注浆对高速铁路轨面变形的影响，提出有控注浆的总体原则及其施工控制方法.依托长三角地区某运营高速铁路软土复合路基注浆抬升的现场试验，监测轨面变形、孔隙水压力和土体侧向位移，分析不同注浆施工控制措施对注浆抬升效果的影响；模拟分析在不同列车速度下轨面变形对列车运行安全的影响，以此为依据提出注浆引起轨面变形限值.研究结果表明：采用合理的注浆参数、层位和时间间隔和路基两侧交错注浆的控制措施，可控制轨面变形；列车运行速度越快，轨面变形越大，脱轨系数、轴重减载率和轮轴横向力也越大，列车速度大于200 km/h时，轨面整体变形与差异变形不得大于15 mm，列车速度达到300 km/h时，轨面差异变形应小于10 mm.

CRTSⅢ型板式无砟轨道横向弯曲疲劳试验

刘晓春, 金城, 余志武, 贺晨, 杨义益

2018, 53(1): 23-30. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.003

摘要(578)

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摘要:
为了研究列车疲劳荷载作用下CRTSⅢ型板式无砟轨道结构横向受力性能，采用实际工程施工现场的材料及施工工艺，利用足尺模型，切割制作6个单承轨台或双承轨台的板式无砟轨道试件，进行橡胶板模拟路基上板式无砟轨道结构的横向弯曲疲劳试验，得出列车疲劳荷载引起的横向弯矩作用下板式轨道试件的应力、变形分布规律及疲劳损伤的发展形态.试验结果表明，在15.0~255.0 kN和42.5~425.0 kN疲劳荷载作用下，模拟路基上单承轨台和双承轨台的试件板中位置轨道板上表面先出现纵向裂缝，随后轨道板横向预应力筋锚固端出现由锚头向轨道板上表面的劈裂裂缝，累计疲劳500万次后，三点弯曲模式下轨道板-充填层复合板试件的自密实混凝土开裂荷载和层间滑移荷载分别减小20%~30%和25%以上，疲劳损伤、层间离缝对轨道板与充填层的协同工作性能有不利影响.

长大列车通过弹性曲线轨道仿真求解方法研究

刘鹏飞, 王开云, 翟婉明

2018, 53(1): 31-37. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.004

摘要(534)

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摘要:
为解决长大列车与连续长弹性轨道的同步仿真问题，以列车通过曲线轨道为例，采用重载列车-轨道耦合动力学模型，分析了压钩力作用下轨道结构与30 t轴重列车的动态特性，提出了长大重载列车与轨道动态相互作用仿真时模型的简化求解方法.该方法将庞大的列车/轨道耦合振动系统以有限数目的三维车辆模型代替，并考虑其轨下基础结构弹性，从而极大缩减系统运动自由度.研究结果表明：列车可简化为单质点车辆模型和三维车辆模型混合的短编组列车，当模型中只包含一个三维车辆模型，且其前、后车辆均以单质点模拟时，计算结果偏低；列车承受2 200 kN压钩力并通过400 m半径曲线线路时，货车最大轮轨横向力和垂向力较多节三维货车编组模型的计算结果分别低估了24%和4%，钢轨横向、垂向位移则被低估了20%和8%；端部车辆采用单质点模型、中部采用三维车辆模型的车辆数至少为3时，才能较为准确地反映中间目标车辆处轮轨作用力和其下部轨道结构的动态特性.

不同植筋方案纵连板轨道砂浆层抗剪性能分析

钟阳龙, 高亮, 侯博文

2018, 53(1): 38-45, 63. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.005

摘要(502)

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摘要:
为研究不同温度条件下的合理植筋方案，采用基于表面的内聚力模型模拟轨道板与砂浆层界面剪切破坏过程中层间黏结-脱黏-接触的复杂相互作用关系，考虑剪力筋的非线性约束特性，建立了纵连板式轨道三维有限元模型，并结合既有的推板试验结果对模型合理性进行验证，细致分析不同植筋方案下轨道板与砂浆层间的抗剪性能.研究结果表明：植筋可以明显提高轨道层间抗剪性能；层间开裂时对应的轨道温升幅度可由无植筋时的10.5℃提高到30℃；温升幅度小于20℃时，采用16+8+8植筋方案，温升幅度在20~30℃之间，采用16+16+16+10+8植筋方案，超过30℃时，需辅助其他限位措施.

波形钢腹板PC组合箱梁桥的挠度计算与分析

冀伟, 蔺鹏臻, 刘世忠

2018, 53(1): 46-55. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.006

摘要(590)

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摘要:
为研究箱梁剪力滞效应和钢腹板剪切变形对波形钢腹板PC箱梁桥挠度的影响，基于能量变分法对该桥型的挠度计算进行了分析.首先，从箱梁翼板的面内剪切变形和弯曲剪力流的分布规律出发，在理论上推得可同时考虑箱梁剪力滞效应和钢腹板剪切变形的纵向位移函数；其次，以所得的纵向位移函数为基础，运用能量法推导出该桥型的挠度计算公式，并用模型试验及有限元法对公式的正确性进行了验证；最后，分析在箱梁宽跨比和钢腹板高度变化时，在不同荷载类型作用下，箱梁剪力滞效应和腹板剪切变形分别对波形钢腹板PC简支和连续箱梁桥挠度的影响.研究结果表明：当宽跨比为0.108~0.650时，在集中荷载作用下，剪力滞效应和钢腹板剪切变形对波形钢腹板PC连续箱梁桥的挠度影响较大，不可忽略；当宽跨比为0.108~0.650时，在均布荷载作用下，波形钢腹板PC简支和连续箱梁桥仅需考虑波形钢腹板剪切变形对其挠度的影响，只有在特定的宽跨比和特定的波形钢腹板截面高度下，才需要考虑剪力滞效应对其挠度的影响.

考虑横坡的多箱室箱梁梁格法应用研究

黄祖慰, 雷俊卿, 唐继舜

2018, 53(1): 56-63. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.007

摘要(591)

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摘要:
为了研究多箱室箱梁基于梁格法计算的影响因素，考虑了横坡构造对多箱室箱梁的受力特性进行了分析.对梁格法理论的应用进行拓展，推导了适用于具有横坡构造的多箱室箱梁梁格截面特性值计算公式，并讨论考虑横坡的合理性；采用数值模拟的方法进行参数分析，通过改变加载位置、箱梁宽跨比、横坡大小等参数，对研究对象的受力特性进行了对比分析.研究结果表明：考虑横坡时，梁格截面刚度特征值更加接近实际，减小了12.12%的误差；具有横坡构造的多箱室箱梁的梁格模型与实体有限元模型计算结果吻合程度好，但仍无法反映箱梁在承受荷载时产生的畸变；考虑横坡构造的梁格法计算精度的提高主要体现在截面横向位移计算结果上；当箱梁宽跨比大于0.8时，采用梁格法计算时需要考虑横坡的影响；随着横坡大小从0增加到2%时，截面的竖向位移最大差值增加了758%，呈线性递增.

基于遗传混合算法的二维耦合颤振方法

郑史雄, 朱进波, 唐煜, 郭俊峰

2018, 53(1): 64-71. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.008

摘要(536)

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摘要:
对于传统的二维二自由度耦合颤振分步分析解法，创新性地将颤振分析转变为关于求解系统振动频率的非线性方程组问题.基于数值分析理论，引入如拟牛顿法等超线性收敛的数值迭代解法，研究了该类方法在数值迭代时的局部收敛性、初始值依赖性等问题.为规避上述风险发生在颤振分析中，将具有全局搜索优势的遗传算法应用于二维二自由度耦合颤振分析，结合最优算法L-M算法进行局部收敛修正，提出了基于遗传混合算法的分析方法.算例分析结果表明：在各个检测风速节点处，两种方法下的系统振动圆频率和系统牵连阻尼比计算误差都低于0.1‰，结果几乎一致；所建立的新分析方法思路清晰，求得颤振临界风速与传统方法完全一致，说明新的计算流程可行且计算结果准确；与传统方法相比，基于遗传混合算法的颤振方法每步求解过程无需初值的自选取，具有无条件收敛的优点.

基于加权秩和比法的隔震梁桥失效模式研究

张云, 谭平, 黄佳栋

2018, 53(1): 72-78. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.009

摘要(510)

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PDF 969KB(69)

摘要:
为了综合评价桥梁在地震作用下失效模式的信息，考虑地震动中存在的不确定性影响，对实际工程中的某6跨隔震连续梁桥的失效模式进行了分析.基于IDA法，选用16条足够反映地震动中存在的不确定性且PDA分布在一个较宽强度范围内的地震动，对桥梁中支座、桥墩墩底这两个最容易失效的部位分别基于位移和修正的Park-Ang损伤理论判断其失效，引用加权秩和比法综合了16条地震动作用下的桥梁失效模式的评价信息，分析给出具有统计意义的失效模式，并找出了桥梁的最弱失效模式.研究结果表明：该隔震连续梁桥的失效模式为该桥梁中墩的隔震支座先失效，然后是桥梁过渡墩支座失效，最后是边墩底部和边墩的支座失效；桥梁的最弱失效模式为桥梁所有隔震支座先失效，其次是边墩底部失效，然后是中墩失效，最后是过渡墩失效.

波流与地震共同作用下深水桥墩动力响应分析

吴安杰, 杨万理, 赵雷

2018, 53(1): 79-87. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.010

摘要(616)

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PDF 1803KB(106)

摘要:
为了揭示深水环境中波流与地震共同作用下桥梁下部结构与水耦合作用机理，基于非线性Morison方程，建立了波浪、水流和地震联合作用下结构动力学方程，通过有限元离散，计算了某深水桩-承台-桥墩结构体系的动力响应，并分析了不同波流要素对该结构体系动力反应的影响.研究结果表明：波流与地震之间存在相互影响，波流对地震响应的影响范围为-31.6%~63.5%，这种影响不仅改变地震响应幅值本身，而且改变幅值出现的时刻，还将使得波流、地震联合作用下流场激励频率介于纯波流场激励频率和地震激励频率之间，因此有必要进行波流与地震的联合作用分析；当波流作用在承台及以上位置时，桥墩的动力响应显著增大，在实际工程建设中须引起重视，有必要选用承台高出水面的高桩承台.

随机地震激励下高墩桥梁碰撞可靠度分析

贾宏宇, 杜修力, 罗楠, 张金, 郑史雄, 张克跃

2018, 53(1): 88-94. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.011

摘要(540)

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摘要:
为了研究不同地震动强度作用下高墩桥梁的碰撞可靠度的不同，在频域范围内提出了一种以虚拟激励法为基础的动力可靠度计算方法，依托某高墩大跨度桥梁为工程背景，分析了高墩桥梁在不同地震强度下的碰撞可靠度.选择反应谱的水平加速度作为地震强度衡量指标，且将不同强度指标的反应谱转化为相应的功率谱；利用虚拟激励法求解随机振动方程，得到结构响应的均值与均方差值，再基于Davenport理论获得结构峰值响应的期望和标准差；根据首次超越理论计算梁体碰撞可靠度.研究表明：地震动加速度小于0.22g时，梁体之间不发生碰撞，动力可靠度为1.0；加速度大于0.22g时，梁体碰撞动力可靠度下降明显，即在强震作用下，梁体发生碰撞.

水库蓄水对山区桥址风特性的影响

王云飞, 汪斌, 李永乐

2018, 53(1): 95-101, 145. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.012

摘要(515)

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摘要:
为研究山区水电大坝蓄水后对库区桥位风场特性的影响，以某复杂深切峡谷大跨度悬索桥为工程背景，通过Gambit和ICEM分别构建了原始地形以及大坝蓄水后的地形数值模型，并应用软件FLUENT对两个模型进行了数值模拟，多工况对比分析了大坝蓄水对桥址区风速沿竖向和主梁跨向分布以及对主梁平均风速、风攻角和风向角的影响.研究结果表明：无蓄水时该桥址区风速有较明显的加速效应，风速放大系数高达1.14，但蓄水后明显降低；大坝蓄水后，大多数工况下主梁平均风速均有不同程度的降低，主梁的正攻角效应明显减弱，主梁平均风向角整体变化规律一致，风剖面形状在低海拔范围内有较大变化，而随着海拔增加二者逐渐趋于相同.

海洋环境中复合桩基水平方向波浪荷载研究

向宝山, 王少华, 蔡子龙, 祝兵, 张启博

2018, 53(1): 102-108. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.013

摘要(499)

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PDF 1750KB(80)

摘要:
为研究承台淹没深度及波浪入射角对桩-承台复合基础水平方向波浪荷载的影响，以平潭海峡公铁两用大桥某复合基础为研究对象，通过求解RANS方程（Reynolds-averaged Navier-Stokes equation）和k-ε湍流模型，借助FLOW-3D软件建立了波浪与复合基础相互作用的三维数值模型.研究了承台淹没深度及波浪入射角对复合基础水平方向波浪荷载的影响，并给出了不同波浪入射角下复合基础水平方向波浪荷载幅值随承台淹没深度的变化曲线.研究结果表明：承台位于波峰与波谷之间时，复合基础所受波浪荷载较大，承台淹没深度为1倍承台高度时波浪荷载达到峰值；当波浪入射角定义为承台长轴线与波浪传播方向之间夹角时，复合基础所受波浪荷载随着波浪入射角增大，当波浪入射角达到90°时，波浪荷载最大，其值约为波浪入射角为0°时的1.4倍左右.

碰撞对山区高墩桥弹塑性动力响应的影响

李晰, 贾宏宇, 李倩, 康锐, 陈志伟

2018, 53(1): 109-118. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.014

摘要(502)

HTML全文 (214)

PDF 2702KB(95)

摘要:
为了研究碰撞对山区高墩桥动力响应的影响，以某一大跨度高墩桥体系为原型，充分考虑了碰撞过程中的刚度变化、能量耗散以及桥墩的非线性行为，基于OpenSess平台建立了两种典型桥跨结构的弹塑性动力分析模型.在此基础上，利用所选的天然地震波和人工地震波对比分析了碰撞效应对山区高墩桥弹塑性动力响应的影响.研究结果表明：碰撞会对高墩桥结构的动力响应产生较为明显的影响，特别是场地条件较差时，其最大改变率为15.86%，桥墩与主梁的连接方式会进一步改变碰撞对桥墩变形的影响程度；相邻结构动力特性差异越大，高墩桥体系发生碰撞的概率就越大，但碰撞次数的增加可能会对桥墩变形起到限制作用，降低桥墩的响应，在确定山区高墩桥体系相邻结构周期比时，既要考虑相邻结构动力特性差异对碰撞概率的影响，还应考虑其对碰撞效应的影响；高墩桥的梁-桥台碰撞主要受地震动作用大小的影响，地震动的强度和相邻结构动力特性的差异均会对梁-梁碰撞产生影响，在对高墩桥进行减撞防撞设计时，应针对不同的碰撞位置采取不同的措施.

盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制

马文辉, 彭华, 杨成永

2018, 53(1): 119-127. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.015

摘要(514)

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PDF 3560KB(109)

摘要:
为研究盾构下穿既有盾构隧道时施工参数的合理取值，以北京南水北调东干渠工程盾构隧道穿越既有地铁盾构隧道施工为依托，通过对既有隧道沉降的数值模拟和现场监测数据、盾构施工参数的分析，讨论了既有左右线隧道沉降存在差异的原因，总结了控制沉降的施工参数经验，阐述了既有隧道受穿越施工扰动的沉降规律，提出并验证了盾构隧道病害整治的方法.研究结果表明：受盾构施工参数的影响，既有左线隧道沉降23.9 mm，而右线仅沉降4.8 mm，沉降差异明显，但规律基本一致；盾构施工时，土仓压力调整级差不宜大于0.005 MPa，严格控制同步注浆压力在0.50 MPa，二次补浆压力在0.20~0.35 MPa，曲线段适当减缓掘进速度；已投入运营的地铁维修作业时间短，宜通过化学注浆治理管片接缝和螺栓孔处的渗漏水，压力注胶充填树脂治理道床裂缝.

移动荷载下含纵横向双裂纹沥青路面复合断裂特性

艾长发, 徐铖, 任东亚, 郭玉金, 阳恩慧

2018, 53(1): 128-135. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.016

摘要(499)

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PDF 2368KB(109)

摘要:
为了研究移动荷载作用下沥青路面的复合开裂的变化规律，基于断裂力学及有限元数值模拟方法，考虑沥青面层材料的粘弹性，分别研究了移动荷载作用下不同双裂纹间距、不同反射裂纹深度对面层top-down（纵向）、基层反射（横向）裂纹应力强度因子的影响，探讨了其开裂扩展特性，评估了不同移动荷载状态下面层top-down裂纹的断裂疲劳寿命.结果表明：移动荷载作用下，面层top-down裂纹以Ⅱ型扩展为主，在单裂纹及双裂纹间距为0时，分别对应其扩展最严重与最轻微情形，但双裂纹间距及反射裂纹深度对其扩展影响较小；对于基层反射裂纹，当双裂纹间距为400 mm时，最易发生Ⅰ、Ⅱ型开裂扩展，随着反射裂纹深度的增加，扩展程度也逐渐增大；不同移动荷载状态下的top-down复合型裂纹断裂疲劳寿命长短顺序为：高速最长，次之静态、低速制动最短，制动情形下的疲劳寿命仅为高速情形下的20.4%.

基于监控视频的高速公路能见度检测方法及系统

张昌利, 孟颖, 李鹏超, 孙婷

2018, 53(1): 136-145. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.017

摘要(609)

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PDF 4341KB(96)

摘要:
针对我国高速公路能见度天气的全面检测与预警处置的迫切需求，提出了一种基于监控视频的高速公路能见度检测方法.该方法从监控摄像头提取固定距离参照物的图像，根据图像的灰度失真状况计算能见度值，并通过数据融合的手段对多监控摄像头计算结果进行综合；并设计和开发了一款能见度监测与预警处置信息化系统，利用获取的实时能见度数据，从局部现场和宏观路网两个方面支撑能见度预警、应急处置、交通流调控、信息发布等智能交通业务.实验分析结果表明，该能见度计算方法的平均检测误差为13.4%，能够满足我国高速公路能见度检测的精度和计算性能要求；本文方法及系统可以充分复用高速公路沿线广泛架设的视频监控机电系统，可应用于我国高速公路的运营管理及效率提升等工作中.

公路规则梁桥地震易损性模型及简化计算方法

陈力波, 黄才贵, 黄勇冰, 栗怀广

2018, 53(1): 146-155. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.018

摘要(438)

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PDF 806KB(98)

摘要:
为了快速评估桥梁结构达到特定损伤状态的概率，基于非线性动力时程分析结果，建立了公路规则梁桥地震易损性模型并提出了简化计算方法.依据不同上部结构支承形式、墩柱形式和设计规范，将公路规则梁桥细化为8种桥型，针对每种桥型分别建构了80个基准桥梁样本作为各类桥型代表.选择墩柱和支座作为桥梁的易损构件，确定桥梁墩柱和支座在不同损伤状态下对应的参数能力范围.用OpenSees建立桥梁样本的有限元模型，采用增量动力分析方法，分析得到各类桥梁的全桥系统地震易损性模型.以计算得到的易损性模型参数为样本，提出适用于我国公路规则梁桥的中位值简化计算公式，同时给出对数标准差的建议值.研究结果表明：对于规则梁桥中位值，双柱式梁桥相对单柱式梁桥增大17%、新规范相对旧规范增长7%、连续梁桥相对简支梁桥增大8%；简化公式计算结果与分类易损性模型吻合较好，均方误差和均方根误差分别为5.26%和5.95%，最大绝对误差10.58%.

城市地铁-公交复合网络抗毁性与级联失效仿真

沈犁, 张殿业, 向阳, 王周全, 张桐

2018, 53(1): 156-163, 196. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.019

摘要(743)

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PDF 1715KB(185)

摘要:
为研究城市公共交通复合网络的拓扑结构特性，在构建多方式、多层次拓扑网络的基础上，对以成都市为例的地铁-公交复合网络在袭击与拥堵下的有效性进行了分析.运用复杂网络理论，首先测度地铁-公交复合网络在不同袭击模式下的静态抗毁性，以评判复合网络中节点与连边的重要度；其后对突发性事故下地铁客流拥堵的传播扩散现象与级联失效过程进行仿真分析，通过对受阻客流在复合网络中传播性的分析，评判复合网络中地铁线路与沿线公交线路应急协调能力的匹配度.研究结果表明：在随机、蓄意两种袭击下，地铁-公交复合网络的最大连通度与网络效率的降幅与降速均低于地铁子网络与地面公交子网络，复合网络整体效能优于单一网络；基于有无容量限制下成都市8条地铁线路的拥堵失效仿真结果，能够评估其沿线既有公交线路的应急疏运能力，从而制定具有针对性的策略措施，以应对突发性事故下复合网络的过载情况.

低速下不同入口位置塔式曝气池气液两相数值模拟

王乐, 苏军伟, 郑西朋, 杨顺生

2018, 53(1): 164-172. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.020

摘要(447)

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PDF 3100KB(57)

摘要:
为了研究不同入口下塔式曝气池气液两相流动规律，采用欧拉双流体模型耦合群体平衡模型（PBM，population balance model），在对计算域网格及气相分布与实验验证的基础上，研究了四种距离曝气池底部中心不同位置处的入口对曝气池内气液两相流动的影响，探讨了气含率、气泡数密度、液相水平速度等流体动力学性质，以期为塔式曝气池设计提供指导和依据.研究结果表明：欧拉双流体模型耦合PBM的模拟结果优于单一气泡尺寸的欧拉双流体模型；曝气池内气含率、气相分布、旋涡强度、液相水平速度均受入口位置影响；当入口位置逐渐远离曝气池中心时，气相分布逐渐呈之字形，旋涡强度增大，气含率及气泡羽流周期则先增大后减小；入口位置对气泡数密度无明显影响，气泡数密度在气泡直径5.95 mm下分布最多.

斜拉桥损伤可识别性传感器的优化布置方法

刘杰, 王海龙, 张志国, 张瑞云, 曹立辉, 王国安

2018, 53(1): 173-181. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.021

摘要(420)

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PDF 2165KB(98)

摘要:
为使布置在斜拉桥上的传感器识别出的模态参数对结构损伤足够敏感，从传感器优化布置的损伤可识别性要求出发，应用参数试验法和参数相关性理论，提出并得到一种包含所有单元损伤信息的节点自由度损伤信息指标，对该指标排序可获得节点自由度包含损伤信息多少的次序，即每个自由度的损伤敏感性排名，此过程无需优化迭代.在此基础上利用传感器优化布置的第1类方法继续分析，避免了迭代或优化效率低下等缺陷，可得到既满足损伤可识别性，也满足模态可观测性的传感器布置位置.在单塔双索面斜拉桥上，展示了本文方法的实现过程，与EI（effective independence）法相比，损伤信息总量：3阶时高出589；4阶时高出582；5阶时高出591.

一种新的基于LPMD的散射路径识别算法

邓平, 芮洋, 邓水发

2018, 53(1): 182-188. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.022

摘要(463)

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PDF 1324KB(72)

摘要:
NLOS（non-line-of-sight）非视距误差是地面无线定位的主要误差来源.为了从NLOS散射信号中识别出单次散射路径和多次散射路径，提出了一种新的基于LPMD（line-of-possible-mobile-device）目标可能位置线的识别算法.该算法以所有LPMD线的交点来计算初步参考点位置，并通过距离初步参考点较远的一部分交点对剩余较近的交点做负期望补偿，以修正参考点的位置，同时使用参考点到各LPMD线的直线距离来构造散射路径类型判决表达式，进行单/多次散射路径判决.在不同的仿真参数条件下，分别对普通场景和特殊场景进行了散射路径识别仿真实验，结果表明，当侦测站和目标点之间的距离达到4 km时，本文算法的虚警和漏警概率分别只有3%和9%，比原有基于LPMD算法的分别降低了21%和8%.

RES脉内特征的差分进化粒子群投影寻踪评价模型

朱斌, 金炜东, 余志斌

2018, 53(1): 189-196. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.023

摘要(410)

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PDF 774KB(117)

摘要:
针对雷达辐射源信号脉内特征综合评估存在标准单一、缺乏客观性等问题，提出了基于群体智能的雷达辐射源信号脉内特征综合评估模型.首先，通过投影寻踪算法将雷达辐射源信号脉内特征的综合评估问题转化为有条件限制的多元非线性目标函数的优化问题；其次，通过改进的粒子群优化算法与差分进化算法的结合得到新的智能算法；最后，利用该算法实现多元非线性目标函数的优化求解.仿真结果表明：该群体智能算法对Rosenbrock测试函数的最优适应度值最小，对Rastrigrin函数和Girewank测试函数的最优适应度值为0，说明该算法的计算精度优于其他算法.同时适应度值的方差比标准粒子群算法和差分进化算法小，说明该算法的收敛性和鲁棒性较好.通过与加速遗传算法对评估问题目标函数5次优化结果的比较，本算法的计算结果没有波动，说明基于群体智能的RES脉内特征综合评估模型能够更客观、更有效地实现对RES脉内特征的综合评估.

面向GIS应用的铁路工程三维信息模型数据交换方法

李浩, 赵国堂, 范丁元, 范登科

2018, 53(1): 197-205. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.024

摘要(503)

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PDF 10992KB(179)

摘要:
为实现铁路三维信息模型在不同平台之间的互操作和信息共享，提出了一种基于多元信息分离和独立存储、支持简化层次细节和场景构建的模型数据交换方法RIMTrans.首先，从RIM各单元要素中提取描述几何特征的参数，通过快速网格化等算法将其转换为GIS需要的Mesh数据；其次，建立IFC与RIM语义之间的映射关系，保证了数据交换过程中语义信息的完整性；第三，引用IFC规定的属性定义和描述方式作为标准交换格式，实现属性信息的传递；最后，以语义为主导，从几何、属性、语义3个方面对RIM进行了多层次细节简化.通过选择某铁路工程设计工点案例区域，采用RIMTrans方法开展了设计阶段信息模型的格式转换实验，结果表明，本文提出的数据交换方法灵活可控，三维模型中附带的铁路工程语义信息完整性可达85%，与传统作业方式相比，RIM信息模型的转换时间耗用降低70%，集成到三维GIS场景中的准确度达100%.

基于改进加权一阶局域法的空中交通流量预测模型

王超, 朱明, 赵元棣

2018, 53(1): 206-213. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.025

摘要(494)

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PDF 1676KB(100)

摘要:
空中交通流量精准预测是实施空中交通控制和管理的重要前提.针对空中交通流量时间序列的内在混沌动力特性，研究了基于改进加权一阶局域法的混沌交通流量时间序列预测模型.首先，提出了一种临近相点演化加权的改进一阶局域预测法，并通过在预测过程中构建误差序列进行预测结果修正；其次，利用关联维数出现饱和现象验证了4组不同统计时间间隔的实测空中交通流量时间序列均存在混沌特性；最后，在对空中交通流量时间序列进行相空间重构的基础上，利用改进加权一阶局域预测方法进行了流量预测结果的对比实验.结果表明，4组空中交通流量时间序列预测精度均有提高，时间尺度为10 min的流量预测效果最好，预测相对误差减小了29.7%.

5A06铝合金板材热态本构模型及韧性断裂准则

刘康宁, 郎利辉, 续秋玉

2018, 53(1): 214-218. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.026

摘要(498)

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PDF 718KB(105)

摘要:
为了获取材料在不同条件下成形性能指标，对5A06铝合金板材进行了热态单向拉伸试验，结合热态单向拉伸试验和韧性断裂试验结果，提出了一种修正Misiolek模型；利用修正模型的外插性能预测颈缩后板材流变应力，应用径向基函数神经网络算法建立了Cockroft-Latham韧性断裂阈值预测模型，并对该模型进行了预测精度评估.结果表明，流变应力对温度及应变速率敏感，对比径向基函数网络模型预测误差小于10.6%.

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2018年第31卷第1期

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