西南交通大学学报

新型装配式UHPC华夫型上翼缘组合梁受力性能

张清华, 韩少辉, 贾东林, 卜一之

2019, 54(3): 445-452. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170906

摘要(509)

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PDF 1223KB(108)

摘要:
为综合解决传统钢-混凝土组合结构中混凝土桥面板自重偏大和负弯矩区易开裂的问题，引入超高性能混凝土（ultra high performance concrete，UHPC）华夫板代替普通混凝土桥面板，提出一种新型组合梁—装配式UHPC华夫型上翼缘组合梁. 以某典型3跨连续梁桥为研究对象，分别建立3跨连续梁整体和中支座区域梁段的有限元模型，研究了不同荷载工况下新型装配式UHPC华夫型上翼缘组合梁的受力性能，分析了UHPC华夫型上翼缘关键设计参数对该新型组合梁力学性能的影响规律，对比研究了组合榫型剪力槽与栓钉型剪力槽对该新型组合梁受力性能的影响. 研究结果表明：在恒 + 活组合作用下，中支座负弯矩段华夫型上翼缘纵肋底缘和面板最大拉应力均小于配筋UHPC的抗拉强度设计值；当UHPC华夫型上翼缘纵、横肋宽90 mm、高200 mm，纵肋间距700 mm，横肋间距600 mm，面板厚60 mm时，UHPC华夫型上翼缘受力较为合理；组合榫型剪力槽更适用于新型装配式UHPC华夫型上翼缘组合梁.

基于相位差谱的非平稳地震波合成及应用

贾宏宇, 蓝先林, 陈航, 郑史雄, 李晰, 张永水

2019, 54(3): 453-460. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180284

摘要(647)

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摘要:
为了模拟地震动的非平稳性和多维性并克服传统三角级数法在合成地震波中选择包络函数具有任意性和不能表征频率非平稳性的缺点，提出了基于相位差谱法的多维多点非平稳人工地震波合成. 首先，基于随机场理论模拟地震动的行波效应、相干效应、场地效应和多维性；其次，确定能表征地震动的强度非平稳和频率非平稳性的相位差谱；最后，将合成的非平稳地震波和当量反应谱应用到实际桥梁抗震分析中进行分析对比. 研究结果表明：相位差谱法合成多维多点非平稳地震动不需要包络函数控制地震波的波形，排除人工选择强度包络函数的任意性，且考虑了地震动的空间相关性和多维性，优于传统的三角级数法；本文方法与传统反应谱法计算结果基本一致，采用反应谱法计算的两处墩底的剪力值和弯矩值分别相差在10%和17%以内，本文方法分别在9%和12%以内.

盾构施工对盾尾浆液压力波动变化的影响

王明年, 黄海斌, 汤渊, 王创, 刘大刚

2019, 54(3): 461-467, 586. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170199

摘要(629)

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摘要:
为探明盾构隧道同步注浆过程中管片壁后浆液压力不稳定变化的原因，通过对珠海马骝洲隧道工程进行现场测试及施工参数统计，获得了盾构掘进过程中管片外荷载的变化规律与注浆滞后时间；将盾尾视为充满高压液体的密闭容器，盾构推进视为改变容器的边界条件，推导了盾尾体积应变与浆液压力的关系式；并用钱江隧道及Sohpia隧道的监测结果对其适用性进行了验证. 研究结果表明：造成同步注浆过程中管片壁后浆液压力不稳定变化的因素主要包括浆液注入口压力的波动变化，管片脱离盾尾过程中浆液的扩散及施工过程中同步注浆相较于盾构行程的滞后效应；马骝洲隧道注浆相较于盾构推进的平均滞后时间为86 s，当盾尾间隙体积变量为1 × 10^–4时浆液压力变化值达到了0.218 MPa，盾构机从静止到掘进的短时间内滞后效应会使管片壁后浆液压力急剧降低的现象得到了验证.

钢管混凝土柱徐变稳定性分析

赵人达, 吴德宝, 王永宝, 贾毅, 廖平

2019, 54(3): 468-474. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170371

摘要(516)

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摘要:
为了探讨混凝土徐变对钢管混凝土柱轴向荷载作用下长期稳定性的影响，基于能量法和按照龄期调整的有效模量法，应用失稳准则，推导了考虑徐变和屈曲前变形的两端铰接、一端固定一端铰接和悬臂柱3种边界条件下的钢管混凝土柱长期稳定临界力计算公式，研究了该类柱徐变稳定临界力与核心混凝土强度的影响规律，并将规范取值与该临界力进行了对比. 研究结果表明：考虑徐变的钢管混凝土柱稳定临界力与徐变系数有关，相同计算长度但不同边界条件的该类柱徐变稳定临界力一致；核心混凝土强度的提高，会减小徐变对构件稳定临界力的影响；当按现行混凝土结构设计规范对核心混凝土强度等级低于C45的钢管混凝土柱进行设计时，应注意徐变失稳问题；钢管混凝土柱的徐变稳定承载力在前60 d下降明显且占总下降量约80%，在100 d后承载力逐渐趋于稳定.

基于磁悬浮技术的建筑隔震研究进展

潘毅, 周盟, 郭瑞, 胡思远, 林拥军

2019, 54(3): 475-482. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170413

摘要(467)

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摘要:
隔震是在强烈地震中保护建筑物最有效的技术之一，采用磁悬浮技术对建筑结构进行隔震是结构工程的前沿研究领域，与采用传统橡胶隔震支座的技术相比，磁悬浮技术可以同时实现对隔震结构水平振动和竖向振动的主动控制，但基于磁悬浮技术的建筑隔震研究还相对比较薄弱. 简要回顾了磁悬浮技术的发展历程，详细介绍了磁悬浮隔震的基本原理和工作过程，系统阐述了永磁体轨道-电磁铁、衔铁-电磁铁两种磁悬浮隔震体系的理论研究进展与隔震装置研发情况，指出了磁悬浮隔震技术在建筑结构的实际应用中还有待解决的关键问题，并对今后基于磁悬浮技术的建筑结构隔震研究提出了一些建议.

矩形钢管高强混凝土框架抗震性能分析

管民生, 黄献奇, 杜宏彪, 张金刚

2019, 54(3): 483-491. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170809

摘要(528)

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PDF 2223KB(15)

摘要:
为研究地震作用下矩形钢管高强混凝土框架的破坏机理和抗震性能，进行了单跨两层矩形钢管高强混凝土框架低周反复荷载试验和有限元分析. 考察结构试件在试验过程中塑性铰出现的位置、顺序及塑性发展程度，研究其破坏机制和破坏模式. 研究结构滞回曲线与骨架曲线，分析其承载能力、变形能力、耗能能力以及强度和刚度退化情况. 在此基础上，采用有限元软件Perform-3D对矩形钢管高强混凝土框架试件进行参数分析，研究了轴压比、钢材屈服强度及静力弹塑性分析水平侧向力加载模式等对结构抗震性能影响. 结果表明：矩形钢管高强混凝土框架试件呈梁铰破坏形态，并具有承载能力高、变形能力和耗能能力强的特点. 试件平均峰值荷载较屈服荷载提高了1.68倍；顶层和底层最大层间位移角分别为1/30和1/27，分别超过了规范规定限值的66.7%和85.2%. 延性系数分别超出了规定限值的58.5%和60.0%；轴压比对结构抗震性能影响显著. 当轴压比大于0.6时，结构承载能力与变形能力明显降低；水平侧向力加载模式对结构承载能力影响大. 均匀加载模式下结构承载能力最大，顶点加载模式下最小，倒三角形加载模式居于二者之间. 研究成果可为矩形钢管高强混凝土框架结构抗震设计提供参考.

解析型Timoshenko梁有限单元

许晶, 李世尧, 王斌泰, 李静, 蒋秀根

2019, 54(3): 492-498. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180176

摘要(915)

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PDF 731KB(133)

摘要:
为提高深梁结构内力及变形的计算精度和效率，以Timoshenko梁理论为基础，建立了深梁位移控制方程，进而构造了深梁挠度、截面弯曲转角和剪切角的解析位移形函数. 采用势能原理建立了深梁的势能泛函，利用势能变分原理得到了解析型单元列式，进而给出了解析型单元总刚度矩阵，将其与理论解、插值多项式深梁单元进行对比分析. 结果表明：构造的解析型单元只需划分为一个单元即可保证计算的深梁挠度和转角与理论解一致，采用插值多项式单元确定的挠度和转角与理论解的相对误差最大可达到19.785%. 同时，为验证剪切变形对深梁位移影响，将构造的单元与Euler梁单元的计算结果进行对比. 对比表明：对于承受均布荷载作用的悬臂梁，基于Euler梁计算的位移与基于Timoshenko梁理论构造的解析型单元计算的位移偏差可达到50%；对于承受端部集中弯矩作用的简支梁，基于Euler梁计算的位移与基于Timoshenko梁理论构造的解析型单元计算的位移偏差可达到10.769%. 本文构造的单元满足了高精度、高效率的要求；该解析型梁单元可适用于浅梁分析，且不存在剪切闭锁的问题.

基于CDEM的砂卵石地层盾构开挖面稳定性分析

薛亚东, 张森, 李兴, 葛嘉诚

2019, 54(3): 499-506, 586. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170406

摘要(541)

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PDF 1353KB(22)

摘要:
为探究砂卵石地层中盾构开挖工作面失稳现象的机理，采用CDEM （continuum-based discrete element method）可变形块体离散元方法，建立准连续介质模型，对砂卵石土三轴压缩试验开展数值模拟，以分析其细观力学特性；基于“颗粒流动”、“土拱效应”、“超挖出土”等特点，通过平面三角块体离散元建立模拟砂卵石地层盾构开挖面超挖出土的二维动态离散元模型，研究土拱效应、空洞区发展等开挖面失稳的渐进演化机制. 研究结果表明：砂卵石土三轴压缩试验宏观应力应变曲线可分为线弹性阶段、弹塑性阶段、理想塑性阶段；卵石作为粗粒相颗粒存在骨架增强作用，砂卵石接触界面对宏观强度具有弱化作用；通过以土拱效应为标定准则的Hopper Flow标定试验可有效得到不同尺度平面三角形离散单元摩擦角的转换关系；土拱效应显著存在于开挖面前方并随着开挖面超挖出土渐进发展，达到极限状态后逐渐破坏消散；空洞区始于螺旋输送机底部，随超挖出土逐步向上方和前方扩展，最终在击穿承载土拱后到达地表，形成“水滴状”空洞区；从不同角度提出了三类超挖量的控制标准.

浅埋盾构穿越渗透性地层时极限支护压力分析

曹利强, 张顶立, 李新宇, 李奥, 孙振宇

2019, 54(3): 507-515. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180482

摘要(529)

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PDF 1329KB(27)

摘要:
基于半承压水模型综合考虑土压盾构穿越渗透性地层时覆土层及下卧层的渗透性，推导了盾构穿越层中沿掘进方向的水头分布的解析解，将其与现有的二维渗流场的解析解结合扩展为相应的三维近似解. 同时采用数值仿真得到稳态渗流条件下浅埋渗透性地层的主、被动破坏模式，建立了相应的柱体+弧形转角体模型，将前述三维渗流场引入该模型，通过力矩平衡法得到了相应两种极限状态下开挖面支护压力的计算公式，与既有结果进行对比，此计算方法更接近数值解. 研究发现：施工对开挖面前方渗流场的扰动基本局限在3倍洞径以内，主、被动极限支护压力的值随水头差的增大均线性增加，盾构直径和水头差是影响主动极限支护压力的主要因素，拱顶埋深与盾构直径是影响被动极限支护压力的主要因素，实际施工过程中，支护压力值应尽可能接近水土分算下的土体原始地层侧压力值，并在其附近（最好在其上方）小幅度波动，波动范围应以变形控制标准为依据.

牵引式滑坡后缘破裂面计算方法

孙立娟, 崔凯, 杨涛, 成启航

2019, 54(3): 516-525. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170873

摘要(673)

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PDF 1408KB(32)

摘要:
斜坡发生牵引式滑动破坏，形成后缘拉裂面，后缘面形态对滑坡稳定性分析及推力计算具有重要影响，但其在滑坡体内部的空间特征难以确定. 为探索后缘破裂面的形成机理和计算理论，建立合理的数学力学模型，提出后缘破裂面倾角的计算方法，确定各级滑块的最危险破裂倾角，并将其所在破裂面作为条分型式，计算各级滑块的稳定系数，实现滑坡渐进破坏过程的稳定性分析；同时，开展室内模型试验进行验证，研发了新的模型试验装置，其主体由若干渗透盒组成，能够构成各种几何形状的分段式滑面；通过向不同分段的渗透盒注水，实现牵引式滑坡的逐级失稳过程，并测试各级滑块最终形态的后缘破裂面倾角. 结果表明：后缘破裂面倾角计算值与试验值具有较高的一致性，主要集中在70° 左右，相对误差介于2%～4%之间；滑坡体失稳形成的各级滑块稳定性不同，第一级滑块的稳定程度最差，越向坡体后侧稳定性越好. 可为牵引式滑坡的稳定性分析提供新的思路.

大理岩真三轴单面卸荷条件下加卸载试验研究

许文松, 赵光明, 孟祥瑞, 李英明, 蔡金龙, 高亮

2019, 54(3): 526-534. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180542

摘要(506)

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PDF 1601KB(19)

摘要:
为了准确地评价巷（隧）道开挖面附近围岩的稳定性，采用真三轴卸荷扰动岩石测试系统对大理岩岩样进行第三主应力单面卸荷加、卸载试验研究. 通过高应力巷（隧）道开挖围岩失稳机理分析，采用不同应力加卸路径模拟能量积聚型和应力集中型两种物理工程破坏模型，进一步分析两种破坏模型的应力-应变曲线规律、破坏特征和强度特征. 研究结果表明：随着卸荷面应力的减小出现扩容现象，主要破坏面在临空面附近，随着轴压的升高，劈裂破坏范围增大，卸荷临界值也增大；随着围压增高，屈服点和峰值点增大，并且屈服点和峰值之间的曲线斜率较为平缓，破坏由局部张拉-劈裂-剪切复合性破坏发展成整体劈裂破坏；同围压条件下卸荷破坏强度是加载破坏强度的80%，岩体卸荷比加载更容易破坏，进而修正了广义Hoek-Brown强度准则.

高速列车传动系可靠性的外部影响因素评估

刘玉梅, 陈云, 赵聪聪, 熊明烨, 乔宁国

2019, 54(3): 535-541. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170563

摘要(473)

HTML全文 (237)

PDF 790KB(11)

摘要:
为研究除自身构件外的外部影响因素对高速列车传动系可靠性的影响，以现役CHR3型高速列车为研究对象，基于FID （fuzzy influence diagram）理论，对影响高速列车传动系统可靠性的外部因素进行评估分析. 首先通过业内权威专家问卷，建立外部影响因素的FID频率模糊集、状态模糊集和模糊关系，并构建影响传动系统可靠性的FID关系层、数值层及函数层；其次依据模糊集合理论对人员、基础设施、环境、维修、管理等外部影响因素的频率矩阵进行计算；最后得出各项外部影响因素的状态降低及提高的累积概率. 研究结果表明：人员状况和管理水平的状态降低的累积概率分别为39.9%、42.5%，两项因素在保持当前状态基础上累积提高30%的概率分别为77.6%和90.9%，并且二者的累计概率分布与该型传动系的可靠性概率分布相近，说明人员和管理状况为首要影响因素，其他因素次之.

深切峡谷桥址区高空风特性现场实测研究

张明金, 李永乐, 余传锦, 吴联活

2019, 54(3): 542-547. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170370

摘要(540)

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PDF 7433KB(10)

摘要:
架设在深切峡谷中的大跨度桥梁，由于桥址区地形地貌复杂，桥面离开谷底较高，桥址区的风特性一般无法通过抗风规范直接确定. 为确定深切峡谷桥址区高空的风特性，利用大桥施工过程中的猫道，在大桥跨中位置处布置了一套三维超声风速仪，对桥址区高空中的风特性进行了现场实测，获得了7 899条有效的脉动风速时程，以此为基础对桥址区高空的风特性（平均风速、风向、风攻角、紊流度、紊流积分尺度、功率谱）进行了分析. 研究结果表明：深切峡谷桥址区高空风特性受地形的影响已经明显减弱，其风攻角均值趋于0，同时高空的紊流积分尺度更加接近平原地区，紊流积分尺度均值比规范推荐值要大.

钢筋混凝土梁托柱转换结构节点耐火性能分析

孔维一, 傅传国, 刘伟庆

2019, 54(3): 548-555. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170875

摘要(559)

HTML全文 (328)

PDF 1522KB(15)

摘要:
为提供钢筋混凝土梁托柱转换结构的防火设计依据，根据结构的受力特点，设计了两种足尺梁托柱节点单元试件，对两种节点单元试件进行了热力耦合作用下的耐火性能试验；采用有限元分析软件进行数值计算，分析了火灾下钢筋混凝土梁托柱节点单元的热力耦合耐火极限，得出各参数变化对梁托柱节点单元耐火极限变化规律. 分析结果表明：升温曲线及最高温度对节点单元的耐火极限影响较大；荷载比为0.6的节点单元比荷载比为0.4节点单元耐火极限小；节点单元托梁纵向受拉钢筋的保护层厚度不同，其耐火极限从大到小为保护层厚度50 mm、保护层厚度40 mm、保护层厚度25 mm；转换托梁中受托柱处附加吊筋的设置可有效提高节点单元的耐火极限，并起到避免发生突然破坏的作用；节点单元托梁四面受火的耐火极限小于三面受火的耐火极限；在相同荷载比及相同受火工况作用下，两种钢筋混凝土梁托柱节点单元的耐火极限和破坏特点不同.

布敦岩沥青无机粉粒微观特征及改性机理

吴怀睿, 叶奋, 徐骁龙

2019, 54(3): 556-564. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180582

摘要(429)

HTML全文 (231)

PDF 1366KB(12)

摘要:
为了研究布敦岩沥青（Buton rock asphalt，BRA）中天然无机粉粒在沥青混合料改性过程中的作用，对布敦岩沥青中天然无机粉粒的特性和改性效果进行了分析. 利用X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscopy，SEM）测定了无机粉粒的X射线衍射谱和微观图像；通过K值法和灰度图像处理，分析了布敦岩沥青中的天然无机粉粒的矿物组分、微观特征及其形成机制；采用动态剪切流变试验和混合料性能试验，测定了天然粉粒对胶浆和混合料性能的影响. 结果表明：布敦岩沥青中天然无机粉粒含有约85%的碳酸岩，主要由古海洋生物残骸形成；其余约15%成分为石英、云母和石膏，比例约为7∶6∶1，颗粒表面覆盖的层状和片状晶体构成的微观粗糙构造的面积可达80%以上；原始微观形貌特征和有机胶结料对粉粒微观构造的填充状态是影响天然粉粒改性效果的主要因素，以天然无机粉粒取代机制矿粉使沥青胶浆车辙因子最多提高0.524 kPa，动稳定度提高18.8%，冻融劈裂强度提高5.1%，冻融劈裂强度比提高至83.5%以上；复合改性时，天然无机粉粒能够作为助剂改善沥青质改性胶结料和沥青混合料的性能. 当采用天然沥青质改性时，无机粉粒使沥青胶浆车辙因子提高0.674～0.910 kPa，动稳定度提高21.1%～25.6%，冻融劈裂强度提高3.5%～5.6%，冻融劈裂强度比由85%提高至90%以上.

随机时变车辆路径问题的多目标鲁棒优化方法

段征宇, 雷曾翔, 孙硕, 杨东援

2019, 54(3): 565-572. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170617

摘要(558)

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摘要:
车辆路径问题（vehicle routing problem，VRP）是物流配送的核心问题之一，为了提高物流配送的时效性，在传统VRP模型的基础上，同时考虑了路网交通状态的时变性和随机性，基于最小最大准则，提出了一种带硬时间窗的随机时变车辆路径问题（stochastic time-dependent vehicle routing problem，STDVRP）的多目标鲁棒优化模型. 设计了一种非支配排序蚁群算法（non-dominated sorting ant colony optimisation，NSACO），求解STDVRP多目标优化模型；通过测试算例，对比分析了NSACO算法与改进型非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm II，NSGA-II）. 研究结果表明：对于车辆数最小的Pareto边界解，NSACO算法的平均车辆数比NSGA-II算法小3.33%；对于最坏行程时间最小的Pareto边界解，NSACO算法的平均最坏行程时间比NSGA-II算法小17.49%.

基于形式化方法的道口控制系统规范建模与验证

王恪铭, 王峥

2019, 54(3): 573-578, 603. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180607

摘要(439)

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PDF 1284KB(13)

摘要:
为了增强铁路道口控制系统设计的可靠性，使用一种形式化方法对该系统进行建模与验证. 基于道口管理规范，在分析系统各类属性与事件流程的基础上，使用UML图方法并结合精化策略建立了系统各层的Event-B语言模型. 通过对不变式的证明义务进行证明，验证了系统设计中的安全、时间特性，检查出了需求规范分析中的缺陷，提出了增强系统稳健性的改进方案，修正了系统的设计原型. 最后，通过不变式冲突与死锁检验进一步确认了模型的正确性. 研究表明文中方法提高了形式化建模过程的准确性与层次性，且确认得出目前规范中存在列车驶入道口时不能确保道口出清的缺陷，证实了使用本文形式化流程可以验证道口控制系统的需求规范并形成可靠的设计原型，从而可提高铁路道口的安全性.

高铁运营安全监督博弈演化的系统动力学分析

李科宏, 张亚东, 郭进, 王梓丞

2019, 54(3): 579-586. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180034

摘要(445)

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PDF 1021KB(19)

摘要:
针对我国高速铁路委托运输管理模式下，高铁运营安全监督系统存在监管机构不独立和考核奖惩措施不明确的问题，建立了高铁运营安全监督系统演化博弈模型. 该模型是通过分析系统现状和委托代理模式，基于增强高铁公司主体地位和权威性的优化假设条件下建立的，由高铁公司、第三方监管机构和委托路局三方组成，并通过演化博弈理论证明，结合系统动力学（system dynamic，SD）仿真，可以揭示高铁运营安全监督系统博弈各方进行决策的行为特征及其稳定状态. SD仿真结果表明：该模型的8个纯策略均衡解和2个混合策略均衡解都不是演化稳定策略均衡，在任意非均衡解初始策略下，高铁公司和委托路局的博弈演化过程虽然都出现了波动，但第三方监管机构的安全监管率将始终向实时监管的状态演化，说明通过引入第三方独立监管机构和明确安全监督检查考核奖惩措施，可以有效提高高铁运营安全监督系统的安全监管率.

考虑客流引导和小群体行为的地铁车站疏散模型

李芳, 狄月, 陈绍宽, 贾文峥

2019, 54(3): 587-594. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170668

摘要(561)

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PDF 1411KB(17)

摘要:
地铁车站疏散过程客流引导及小群体行为均对人员疏散行为及疏散结果产生较大影响. 为更加有效地模拟真实疏散情况，研究了考虑客流引导和小群体行为的社会力模型. 该模型通过分析小群体运动特征及客流引导策略对行人期望速度的影响，对既有社会力模型进行修正；针对地铁车站站台人员疏散过程，设计更贴近实际情况的多智能体感知及决策流程，构建基于多智能体技术的疏散仿真模型. 以北京地铁西直门2号线站台为研究对象展开研究，结果表明客流引导及小群体效应对疏散时间、疏散效率、瓶颈区域及绕行距离均有显著影响：客流引导可提高疏散效率18%～45%，小群体行为则会增加绕行距离17%.

大规模定制环境下基于公理设计的物流系统评价

陈茂禄, 王增强, 蒲云

2019, 54(3): 595-603. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170190

摘要(407)

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PDF 894KB(20)

摘要:
针对大规模定制环境下物流系统评价的复杂性和不确定性、决策团队在选择物流系统时不能精确地量化评价指标而是直接给出语言短语，提出了基于语言信息和公理设计的物流系统评价方法. 首先，利用基于模糊评估标度的集成方法对语言短语处理获得规范化的权重向量，其次，决策团队明确各备选方案的期望符合程度，依据公理设计得到各方案的最终评价指数，最后对上述指数排序，以确定最合理方案. 本文所提方法集成了语言决策理论和公理设计的信息公理原理，应用于某电脑公司物流系统的选择，6位决策成员选择了物流系统评价的6项关键指标及其期望值，通过语言信息的处理得到指标权重向量，在此基础上确定了第三方物流企业设计的7个物流系统备选方案，针对服从3种分布的指标期望类型，使用相应的方法进行处理，得到的合理方案验证了方法的可行性和有效性.

基于粒子滤波联合算法的地磁室内定位

黄鹤, 仇凯悦, 李维, 罗德安

2019, 54(3): 604-610. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170927

摘要(375)

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PDF 1442KB(25)

摘要:
室内地磁场受钢结构与其它铁磁材料的影响，造成磁场区域局部异常，使室内地磁场具有特异性. 受益于此种现象，室内地磁定位技术得以实现. 然而在大型建筑中地磁场的特异性会减弱，这导致定位结果出现模糊现象. 针对这一现象，文中提出了基于路径匹配的室内地磁定位技术，通过增加匹配特征数量来解决此问题. 使用基于动态时间规整（dynamic time warp，DTW）算法与粒子滤波（particle filter，PF）算法的新型联合算法，并以路径匹配的模式对目标进行追踪. 在匹配过程中又通过计算斯皮尔曼等级（Spearman）相关系数确定路径之间的相似度，使之作为辅助定位. 最后用装载了磁传感器的测量机器人进行实验验证，结果表明：路径匹配具有足够的地磁特征数量，能够解决特异性减弱情况下定位结果模糊现象，且定位精度优于1 m.

动态环境感知的多目标室内路径规划方法

周艳, 陈红, 张叶廷, 黄悦莹, 张鹏程, 杨卫军

2019, 54(3): 611-618, 632. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180098

摘要(508)

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PDF 1373KB(26)

摘要:
为了满足复杂室内环境中用户的多目标导航需求，提出了动态环境感知的多目标室内路径规划方法. 该方法顾及室内路径复杂度、拥挤程度与阻断事件等多维室内环境语义，扩展了节点-边表示的室内导航路网模型，通过量化表征多维室内环境语义，建立了能够综合感知室内环境语义变化的导航通行成本函数，然后，将顾及室内动态环境语义的导航通行成本函数值作为室内导航路网模型的边长，设计实现了基于Dijkstra的多目标室内路径规划算法. 通过模拟实验分析比较室内路径规划结果，实验结果表明：由于扩展后的室内导航路网模型增加了具有方向性语义的垂直组件，考虑了阻断事件因素，导航路径规划能够避开不可用连接边；在路径拥挤程度分别为轻度、缓慢和堵塞情况下，由于考虑了路径复杂度和拥挤程度，节约的通行时间平均提升了17%.

我国重载货车转向架曲线性能对比仿真

杨春雷, 黄运华, 李芾

2019, 54(3): 619-625. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180178

摘要(529)

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PDF 1308KB(17)

摘要:
为比较我国研制的27 t轴重侧架交叉支撑转向架和副构架径向转向架的低动力作用性能，基于车辆-轨道耦合动力学理论和两种转向架的具体结构，分别建立了车辆-轨道耦合动力学模型，应用车辆与线路最佳匹配设计方法，对两种转向架的曲线通过性能进行了仿真计算，并以轮对摇头角、轮轨横向力和轮轨磨耗功等参数与传统转向架进行了对比分析. 仿真结果表明：在曲线半径小于800 m 线路上，相对传统转向架，两种转向架能有效降低轮轨动力作用，且副构架径向转向架降低轮轨磨耗更具优势；但随曲线半径增大和受线路不平顺影响，径向转向架的径向作用会逐渐弱化；当曲线半径超过1 000 m后，两者的轮轨磨耗基本相当，即利用径向转向架来降低轮轨磨耗的效果不明显.

铁路货车车体线路动态响应仿真与验证

于跃斌, 赵尚超, 李向伟, 李强

2019, 54(3): 626-632. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170412

摘要(366)

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PDF 1958KB(10)

摘要:
针对大系统仿真分析方法与试验结果出现偏差问题，基于实际线路测试数据，以车体子系统为仿真对象，辅助于模拟台架的试验数据，建立了26个自由度的多体仿真模型，实现了车体线路动态响应的仿真计算. 结果表明：摇枕垂、横向加速度响应结果仿真与试验RMS （root mean square）误差最大值为9%. 在1.5～15.0 Hz主要频率段，车体枕梁垂、横向振动加速度的试验结果和仿真结果的RMS误差低于8.57%，车体关键焊缝仿真与试验的动应力响应波形基本一致. 通过与试验结果的对比验证，仿真结果基本反映了车体在实际线路运行时的动态响应情况.

基于EEMD-Hilbert和FWA-SVM的滚动轴承故障诊断方法

张敏, 蔡振宇, 包珊珊

2019, 54(3): 633-639, 662. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170435

摘要(576)

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摘要:
为有效提取非平稳特性的滚动轴承振动信号特征，提高故障诊断效率，提出一种采用集合经验模态分解（empiricalmode decomposition，EEMD）、Hilbert变换的特征提取方法，并利用烟花算法优化支持向量机（support vector machine，SVM）分类参数的滚动轴承故障诊断方法. 通过EEMD方法将目标信号分解成若干个模态函数，采取Hilbert变换获取模态函数的瞬时频率，并对模态函数及其瞬时频率进行统计特征提取，从而实现特征的有效降维. 结果表明：信号经过EEMD-Hilbert处理后特征能有效提取，将训练集和测试集各600组数据代入烟花算法优化SVM模型得到测试集正确率为99.63%；比传统的遗传算法和粒子群算法优化模型分别提高0.4%和0.2%左右；同时收敛时间更短，验证了该算法模型的可行性与有效性.

基于高斯混合部件模型的铁路扣件检测

何彪, 李柏林, 罗建桥, 王开雄

2019, 54(3): 640-646. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180077

摘要(424)

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PDF 1216KB(10)

摘要:
针对采集图像中铁路扣件存在形状的变化、扣件图像的光照差异较大和扣件被异物局部遮挡的问题，根据对可变形部件模型算法和高斯混合模型的研究，提出了高斯混合部件模型算法. 结合扣件图像边缘特性及改进的Roberts算子计算图像梯度，将归一化后的方向梯度直方图特征作为高斯混合部件模型算法的底层特征，根据扣件形状划分部件，部件之间的相对位置采用星型连接方式度量，运用余弦相似性度量部件中方向梯度直方图特征的相似度，部件模型使用高斯混合模型并采用期望最大化算法迭代求解. 将高斯混合部件模型算法应用于扣件检测中，最终平均检测效果为漏检率3.16%、误检率9.80%、正确率90.27%.

基于深度学习的文本情感分析并行化算法

翟东海, 侯佳林, 刘月

2019, 54(3): 647-654. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20160948

摘要(416)

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PDF 1112KB(17)

摘要:
在训练集和测试集数据量大的情况下，半监督递归自编码（semi-supervised recursive auto encoder，Semi-Supervised RAE）文本情感分析模型会出现网络训练速度缓慢和模型的测试结果输出速率缓慢等问题. 因此，提出采用并行化处理框架，在大训练集情况下，基于“分而治之”的方法，先将数据集进行分块划分并将各个数据块输入Map节点计算每个数据块的误差，利用缓冲区汇总所有的块误差，Reduce节点从缓冲区读取这些块误差以计算优化目标函数；然后，调用L-BFGS （limited-memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno）算法调整参数，更新后的参数集再次加载到模型中，重复以上训练步骤逐步优化目标函数直至收敛，从而得到最优参数集；在测试集大的情况下，模型的初始化参数为上述步骤得到的参数集，Map节点对各句子进行编码得到其向量表示，然后暂存在缓冲区中；最后，在Reduce节点中分类器利用各语句的向量表示计算各自语句的情感标签. 实例验证表明：在标准语料库MR （movie review）下本文算法精确度为77.0%，与原始算法的精确度（77.3%）几乎相同；在大数据量训练集下，训练时间在一定程度上随着计算节点的增加而大量减少.

磷受控对酿酒废水-微藻培育耦合体系的影响

余江, 陶红群, 王亚婷, 王艺蒸, 彭炜东, 冉宗信, 贺玉龙

2019, 54(3): 655-662. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180585

摘要(407)

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PDF 1398KB(12)

摘要:
为考察酿酒废水-微藻培育耦合体系的最适磷营养条件，对莱茵衣藻、二形栅藻在单一培养和共培养条件下的生长状况进行了观察，并剖析了对酿酒废水中营养盐的吸收去除效率. 采用控制变量法对酿酒废水总磷浓度进行调控，研究了不同磷浓度对微藻的干重、比生长速率、蛋白质含量，以及对总氮（total nitrogen，TN）、总磷（total phosphorus，TP）、化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）去除量和去除效率的影响. 研究结果表明：莱茵衣藻对磷需求总体上大于二形栅藻对磷需求，当初始总磷浓度为16.40 mg/L，初始氮磷比为2.45时，莱茵衣藻最终生物量达到839.50 mg/L，藻蛋白含量达到53.37 mg/L，对TN、TP、COD的去除率分别为93.48%、91.75%、67.90%；二形栅藻生物量最高达到650.00 mg/L，藻蛋白含量达到131.04 mg/L，对TN、TP、COD的去除率分别为95.76%、73.93%、83.43%；而两种藻在共培养条件下，其生长曲线处于单一培养两种微藻下的生长曲线之间，TP、TN的去除率分别为83.66%、95.24%，COD的去除规律与二形栅藻类似. 研究发现酿酒废水-微藻培育耦合体系，无论是单一还是共培养体系，酿酒废水总体均能达到地表水环境质量标准（GB3838—2002）的Ⅳ类水总磷要求.

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