为将光伏发电接入牵引供电系统进行有效利用，同时兼顾牵引供电系统电能质量改善及列车再生制动能量回收利用，提出了一种基于铁路功率调节器的光储系统接入牵引供电系统的协调控制方法. 首先，搭建基于铁路功率调节器的光储系统接入牵引供电拓扑结构，并对其电能质量补偿机理进行理论分析；在此基础上，充分考虑光储系统的运行条件以及列车牵引、制动、空载或惰行工况，提出光储系统接入牵引供电的联合协调控制方法，实现了“光 + 储 + 荷”三者间的协调控制、牵引供电系统负序的动态补偿以及谐波的有效抑制；在RT-Lab实时仿真系统中建立了基于铁路功率调节器的光伏接入牵引供电系统仿真模型，并结合实际光照和牵引工况数据验证本文...

隧道围岩变形和松动圈厚度是隧道结构设计的重要考虑因素和安全运营的重要参考依据，现有的松动圈识别方法和隧道围岩变形测量手段多停留在检测层面，缺乏长期实时监测方法. 为此，研发内嵌光纤的自感知纤维增强复合材料（FRP）锚杆，提出基于内嵌光纤自感知FRP锚杆的隧道围岩智能监测系统，可以实现对围岩变形立体化、全天候的实时监测；结合监测数据与理论分析，提出隧道围岩松动圈的识别方法，并将该智能监测方法应用于广汕高铁陈塘隧道. 研究结果表明：自感知FRP锚杆能够精准探知现场施工对围岩变形的影响规律，型钢钢架对隧道围岩的支护作用较为突出；监测数据可以实时反映自感知锚杆的受力规律，从而准确识别隧道不同位置围岩的...

同一列车重复通过同一隧道时所产生隧道压力波激扰具有形态相似、变尺度变幅值的特性. 针对现有控制策略未考虑这一定形态特性的问题，提出一种基于高阶反馈遗忘迭代学习的控制方法. 首先，建立高速列车车内外气压传递数学模型，并利用实测车内外压力数据进行修正与验证；其次，通过控制列车通风设备的阀门来减缓车内压力变化，提出阶反馈遗忘迭代学习控制算法，并设计变幅值和变尺度处理方法；最后，利用实测压力波生成一组定形态的随机压力波，并进行仿真分析. 仿真结果表明：在重复定形态的隧道压力波激扰下，高阶反馈遗忘迭代学习控制算法能够使车内压力在第8个迭代周期后1 s变化率基本收敛到200 Pa/s以下，而且均方根误差也...

为揭示通风参数及地温对寒区隧道冻害的影响，基于传热学理论推导了隧道围岩-衬砌-风流三维非稳态数值传热控制方程,分析了不同节点的数值传热差分方程，建立了高地温寒区隧道三维温度场数值计算模型；基于数值分析研究了机械通风速度、机械通风时间和地温对高地温寒区隧道防冻长度的影响. 结果表明：1） 不考虑机械通风，孜拉山隧道的防冻长度超过1200 m；地温每升高5 ℃隧道防冻长度将减小约100 m. 2） 考虑机械通风影响，当地温为10～30 ℃时，每天以2.5 m/s的速度通风2.0 h可减少防冻长度215 m；不同地温下机械通风速度每增大0.5 m/s，防冻长度减小约20 m，地温对防冻长度衰减速率影...

为探索侧向环境风作用下列车气动载荷变化特性，对任意风向角下随车移动点处的风速纵、横分量进行建模，研究考虑风速纵、横分量的列车气动载荷计算方法，并分析在列车速度200～400 km/h、平均风速10～35 m/s及风向角30°～150° 时的列车气动载荷特性. 研究发现：在不同风向角下，考虑风速横向分量后，高速列车气动载荷波动变大，作用于列车上的瞬时气动载荷极值增大；风速横向分量主要影响列车气动载荷的标准差，且影响程度与风向角有关；随着风向角接近临界风向角，风速横向分量对列车气动载荷标准差的影响逐渐变小，随着风向角远离临界风向角，风速横向分量对列车气动载荷标准差的影响逐渐变大；列车气动载荷的标准...

在高速列车多目标气动优化设计中，结合传统加点准则建立的代理模型在初始抽样样本点较少时寻优效率较低. 为提高优化效率，本文融合改善期望加点准则（EIC）及Pareto前沿解加点准则（PIC），提出混合加点准则（HIC）方法，并基于HIC方法建立Kriging代理模型，以高速列车头车气动阻力、尾车气动阻力及尾车气动升力最小为优化目标，开展高速列车头型多目标气动优化研究；并以Branin单目标测试函数和Poloni多目标测试函数为例，对比分析EIC、PIC和HIC 3种代理模型的收敛速度. 结果表明：单目标优化中，相比于EIC和HIC代理模型，HIC代理模型的寻优效率提高50.0%；多目标优化中，与...

随着列车速度的提高，四极子声源对列车气动噪声的贡献增大，高速磁浮列车的运行速度达到600 km/h时，有必要考虑四极子声源对高速磁浮列车气动噪声的影响. 为此，本文建立考虑四极子声源的高速磁浮列车气动噪声数值模拟方法，对高速磁浮列车流线型尾部、头部区域的积分面进行局部外推，探索流线型尾部、头部区域的四极子声源对高速磁浮列车气动噪声的影响. 研究发现：高速磁浮列车的尾涡会穿过下游的积分面，流线型尾部区域不能采用全封闭积分面，否则会产生非常大的伪声；流线型尾部区域的积分面需要较多地向尾涡区延伸，并去除尾涡穿过的区域；高速磁浮列车流线型头部区域四极子声源的贡献很小，流线型头部区域的积分面可以取为流线...

为了解决高原铁路站房部分区域在强太阳辐射的影响下出现过热、地板辐射供暖系统能耗浪费的问题，以某高原铁路车站为研究对象，根据站房内太阳照射情况对地板辐射系统提出了分区供暖方案；利用建筑能耗模拟软件Energyplus对该铁路站房进行模拟分析，对比了地板辐射系统分区前后站房内的热环境和系统供暖量. 结果表明：地板辐射系统采用统一的设计及运行控制方案供暖时，站房内太阳直射影响区的平均操作温度在日间最高可达27 ℃，与非直射影响区之间的温差超过5 ℃；在地板辐射系统分区供暖时，直射影响区的平均操作温度最高为26 ℃，室内温度分布更为均匀，局部过热现象得到缓解；在保证站房热舒适性的前提下，地板辐射系统的...

为了在变电站实际场景中准确获取数字仪表读数，智能管控变电站的安全风险，同时推动变电站智能化发展，以实际场景中变电站数字仪表作为研究对象，综合考虑实时性及准确度等，提出一种基于轻量级YOLO-v4模型的变电站数字仪表检测识别方法. 首先，通过从鄂尔多斯变电站实际拍摄变电站数字仪表图像数据，使用Albumentations框架对数字仪表图像进行数据扩充，构建变电站数字仪表目标检测数据集；然后，以YOLO-v4网络为基础，结合注意力机制构建一个有效通道注意（efficient channel attention，ECA）改进的深度可分离卷积模块（ECA-bneck-m）；最后，提出一个轻量级YOLO...

为研究纵向通风能否有效控制隧道中泄漏氢气的扩散以及降低可燃氢云的超压危害，本文以一长100 m的方形隧道为研究对象，利用FLUENT软件对隧道内氢气泄漏扩散现象进行数值模拟，基于可燃氢云爆炸超压对人和建筑物的危害分级，分析纵向通风降低隧道内氢气泄漏爆炸危害性的作用效果. 研究结果表明：计算工况下，隧道内发生氢气射流火灾时的纵向风速范围为6.5～8.0 m/s；纵向通风能够有效控制隧道内氢气的泄漏和扩散，但不能完全消除隧道氢泄漏爆炸的可能性和危害性.

为了研究温度对铁路客车典型非金属材料中挥发性有机化合物释放量的影响，基于多气固比法和数据拟合法，对典型非金属材料（重防腐涂料、地板布、玻璃纤维增强塑料）的挥发性有机化合物释放规律进行了试验研究. 首先，分别测量了4种不同气固比条件下的挥发性有机化合物浓度，得到挥发性有机化合物释放关键参数（初始可散发浓度和分配系数）；然后，结合车辆工艺和运用场景，研究不同温度对挥发性有机化合物释放规律的影响. 研究结果表明：材质的物理化学性能和温度是影响挥发性有机化合物释放特性的重要因素；温度从16 ℃升高至55 ℃，苯系物和醛类散发浓度均呈减小的趋势，重防腐涂料的初始可散发浓度减小为1.8%，其分配系数减小，...

高速列车交通网络发达且载客量大，但车厢环境封闭易造成污染物的堆积，为提高乘车舒适性和安全性，基于计算流体动力学理论（CFD），建立满载工况的全尺寸车厢通风计算模型. 针对排风口位于两侧车窗上端的排风方式，采用速度不均匀系数、温度不均匀系数、能量利用系数和通风效率作为列车通风系统的评价指标，对比研究6种送风方式对车厢内流场特性和呼吸污染物扩散特性的影响，包括多孔顶板送风、下部送风、多孔顶板送风 + 下部送风、局部多孔顶板送风、侧顶送风、局部多孔顶板送风 + 侧顶送风. 研究结果表明：通过调整风口之间的流量分配比例可以使送风气流均匀地流向客室两侧，改善车内温度均匀性；采用下部送风时，有助于提高通风...

双烟囱结构在自然风作用下存在气动干扰效应，从而诱发较大风致振动，威胁结构安全. 合理计算和预测风振响应是双烟囱抗风设计的关键. 以某中心距为8倍平均直径的双烟囱结构为研究对象，开展刚性模型测力和气弹模型测振风洞试验，将试验结果与中国规范、欧洲规范和CICIND （International Committee on Industrial Construction）规范计算值进行比较，详细研究双烟囱在不同风向角下的风致响应特性. 研究结果表明：在烟囱串列布置下，迎风侧烟囱具有遮挡和干扰效应，一方面使得背风侧烟囱底部弯矩减小，另一方面使其横风向位移大于在其他风向角下的值；由于厂房的干扰效应，风振系...

为解决交通车辆持续更新导致的城市隧道内通风系统设计浪费和运营闲置，研究基准排放因子更新对隧道需风量的影响，并建立2种应对车辆更新的基准排放因子计算方法. 首先，通过理论分析明确需风量计算式中随时间更新的关键参数为基准排放因子；随后，根据定量分析得到基准排放因子和纵坡-车速系数更新对需风量的影响；最后，结合国外理念和实际设计经验，提出2种考虑时间更新的基准排放因子计算方法. 研究结果表明：我国道路隧道通风设计规范在制定基准排放因子时参考了世界道路协会（PIARC）通风报告，并分析得到了参考理由；与2000年相比，2021年的CO、NO_x和PM基准排放限值分别降低了81.6%、76.7%和97.9...

机械加工质量预测是智能制造的重要组成内容，也是实现质量闭环控制的前提条件，对推动智能制造系统真正落地应用具有极其重要的作用. 在对机械加工质量预测的历史进行简要回顾时发现，学者多将研究重点放在机床某一关键部件对加工质量影响的机理研究，却鲜见部件耦合影响的关联性研究. 基于上述难题，本文首先剖析影响机械加工质量的7类要素，包括刀具几何参数、切削参数、切削液类型、热误差与热变形、数控机床零部件性能退化、切削颤振以及系统特性；随后，根据各要素数据种类和测量方式的不同，将机械加工质量监测与预测方法划分为4大类，包括机器视觉测量、功率测量、振动测量以及其他测量方法，并对各方法的技术特点、局限性和发展动态...

为解决列车轴箱轴承微弱故障特征在宽频带上难以提取的问题，基于轴承故障信号的二阶循环平稳特性，提出了一种利用加权联合提升包络谱进行故障诊断的方法. 首先，利用谱相干算法将振动信号分解到由频谱频率和循环频率构成的双频域，实现振动信号在全频带内的精细化解调，并基于谱相干的局部特征识别轴承候选故障频率；接着，利用1/3二叉树滤波器将频谱频率分割为不同中心频率和带宽的窄带，在窄带内沿着频谱频率对谱相干的模进行积分，得到窄带提升包络谱；然后，以候选故障频率在窄带提升包络谱中的能量占比为诊断性指标，在每一分解层上构造联合提升包络谱；最后，对不同分解层的联合提升包络谱进行加权平均，得到轴承振动信号的加权联合提...

针对列车轮对轴承系统复合故障难以辨识与诊断问题，提出一种变分模态分解（variational mode decomposition， VMD）引导的多故障特征提取匹配方法. 首先，为避免预定义模式数在运行过程中对先验知识依赖从而对诊断结果造成影响，对原始轴箱振动数据进行逐阶VMD分解，模式数为2～N；其次，对VMD分解获取的本征模态函数（VMD intrinsic mode functions， VIMF）进行相关峭度计算，提取相关峭度最大的VIMF；然后，将相关峭度最大的VIMF进行平方包络分析，提取故障特征频率；最后，将所提方法与快速峭度谱、相关峭度谱方法进行对比. 仿真信号和试验数据分析...

在不拆刀情况下，基于机器视觉的在线刀具状态监测系统可完成刀具磨损测量和状态评估，但与在线捕获刀具图像质量息息相关的系统部署参数选择却鲜有研究. 为解决上述问题，本文构建基于改进信息熵的多项式回归模型以实现刀具状态监测系统的最优部署. 首先，使用自适应阈值方法去除捕获刀具图像中背景要素干扰，并通过信息熵指标评估图像中刀具磨损区域的成像质量；然后，构建相机工作距离、曝光时间与所提出评价指标之间的多项式回归模型以描述部署参数与提出评价指标的映射关系；最后，应用最小二乘法求取多项式模型系数获得最优部署参数. 在确保自变量的因子水平涵盖最优部署参数情况下设计正交实验，实验结果表明：提出的评价指标与工作距...

为揭示CRH380AL高速动车组车下设备不同位置的吊耳产生裂纹差异很大的原因，开展实车运行工况下的振动和气动载荷测试，建立车下设备-车辆-轮轨-线路多重耦合大系统动力学模型，其中的车体和车下设备利用有限元法建立弹性体模型，轮轨子系统和转向架子系统使用多刚体动力学建模，轨道不平顺谱应用武汉至广州区间的实际测量数据，隧道通过和隧道交会等工况的气动载荷由八节车气动模型数值模拟获得，分析了车体弹性、气动载荷和螺栓刚度等因素对车下设备吊耳支反力的影响. 研究表明：车下设备与车辆系统之间存在强烈的耦合行为，车下设备本身质量分布和车体弹性耦合效应导致4号吊耳垂向动态载荷最大，与现场故障裂纹占比最高的情况对应...

为了准确获得机械密封金刚石涂层在磨损过程的声发射信号，在分析机械密封设备的噪声特性基础上，提出了基于经验小波变换（EWT）和相对熵（KLD）的声发射降噪方法；通过对磨损声发射信号进行经验小波变换得到划分其频带的滤波器组，对磨损声发射信号和背景噪声发射信号用相同的滤波器组划分频带；计算相应频带2种信号的相对熵，用累计和算法在升序排列的相对熵中找到首个大于$3\sigma$的值作为阈值，保留相对熵值大于阈值的频带重构信号，完成降噪. 研究结果表明：本文所提的EWT-KLD方法可以有效抑制不同工况、不同磨损状态的声发射信号的噪声，有效改善了磨损声发射信号的信噪比，尤其是微弱磨损信号的信噪比，提高了...

单一线路高速列车转向架缺少足量故障数据特征，导致故障诊断模型泛化能力有限，为实现诊断多条线路高速列车的转向架故障，提出一种基于联邦学习的转向架全局故障诊断方法. 针对每条线路各自的转向架振动信号，在本地使用多尺度卷积融合算法，提取不同尺度下的故障特征并融合，在本地建立局部转向架故障诊断模型；在不泄露数据隐私的前提下，所有线路的故障诊断模型通过第三方聚合，调整模型参数权重，对故障诊断模型进行优化，最终实现多方联合训练转向架全局故障诊断模型. 实验表明：在联邦学习框架下，转向架全局故障诊断模型不仅对参与联邦建模的线路转向架故障诊断准确率达到93%以上，而且对于未参与联邦建模的线路转向架故障诊断率也...

传统机器学习类方法对光源类型、设备安装误差等因素较为敏感，需要反复调试与实验，难以实现规模化生产的自动检测. 针对上述问题，提出了一种铣削粗糙度在机监测方法，有效提升了检测效率和准确性. 首先，采用低感度参数设置的方向梯度直方图特征的候选框提取算子实现铣削工件的定位，并基于点匹配算法校正安装误差；然后,通过清晰度评价指标实现工业相机对焦过程优化；最后，构建了一种面向移动端实时计算的轻量级卷积神经网络模型，可对不同粗糙度工件表面纹理进行分类，并在立铣加工纹理数据集上进行了实验验证. 实验结果表明：相比普通卷积神经网络，在模型复杂度相似的情况下，以乘、加运算次数为指标，提出模型推理所需运算量减少5...

为增强复杂噪声干扰下轴箱轴承故障检测的鲁棒性，基于循环谱分析并考虑轴承故障信息分布差异和阈值降噪，对轴箱轴承故障诊断的包络谱构造方法进行了研究. 首先，提出频域信噪比作为轴承故障信息量化的新测度，用于评估谱相干中不同谱频带内的轴承故障相关信息；其次，构造以谱频率为变量的故障特征信息分布函数，并自适应确定信息阈值来辨识谱相干中故障信息丰富和干扰噪声主导的谱频率分量，进一步基于故障特征信息分布函数和信息阈值设计权重函数；最后，由谱相干和权重函数生成融合多带信息的多带加权包络谱，通过分析谱中的轴承故障特征频率来检测轴箱轴承的不同故障. 铁路轴箱轴承实验数据的分析结果表明：相比于基于谱相干的典型包络谱...

为实现对高速列车车轮高阶不圆的实时检测，研究了轴箱高频振动与车轮不圆的频谱特征和映射关系，采用频域积分方法对车轮不圆的幅值和阶次进行辨识. 首先，通过静态测试和台架试验，研究我国高速铁路车轮多边形、钢轨波磨和轨道模态的表现形式；其次，通过高速列车长期服役性能跟踪试验，掌握转向架轴箱振动的时频特征和演化规律；最后，以现场出现车轮20阶多边形的车辆为研究对象，提出基于频域积分的车轮不圆阶次和幅值辨识方法. 研究结果表明：CRTS-Ⅱ型轨道板钢轨三阶弯曲频率为592 Hz；列车以300 km/h运行时，20阶车轮多边形和136 mm波长钢轨波磨的响应频率分别为580 Hz和613 Hz；钢轨模态、车...

机械装备轴承运行速度多变导致振动监测信号频谱模糊，一定程度影响了轴承故障诊断的准确性. 目前的无转速阶次跟踪技术在转速波动较小且转频谐波不重叠时效果较好，但当轴承转频谐波重叠时则难以进行分析. 针对以上问题，提出了一种基于广义解调的无转速阶次跟踪轴承故障诊断方法. 首先，采用广义傅里叶变换和改进的基于成本函数脊线提取技术准确提取出轴承的转频谐波分量；同时，采用快速谱峭度算法和带通滤波器对轴承振动信号进行去噪处理；然后，通过角度重采样将去噪后的时域信号转换为角域信号；最后，通过包络谱分析得到轴承的阶次谱信息，从而识别轴承的故障类型. 研究结果表明：通过数值模拟信号和实际轴承监测信号验证了提出方法...

城轨列车轴箱轴承的运行工况复杂多变、外部随机干扰频繁，导致其监测数据中包含大量测量噪声乃至“脏”数据，进而制约了剩余寿命预测模型的精度. 为解决上述问题，提出了一种监测数据驱动的动态多重聚合剩余寿命预测方法. 首先，通过度量短时数据的幅值分布相似性自动识别并清洗“脏”数据；然后，将健康指标按不同时间尺度进行动态聚合，预测出各类潜在的未来退化轨迹，进而获得轴箱轴承的剩余寿命预测均值与方差；并使用现场实测数据与加速寿命实验数据对提出方法进行验证. 结果表明：所提方法能有效剔除监测数据中的空采数据和强干扰数据；剩余寿命预测均值随累计行驶里程的增加逐渐收敛到真实值，且95%置信区间越来越窄；相比于单指...