• ISSN 0258-2724
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主 编:翟婉明

副 主 编:李恒超  WANG  Kelvin C.P.

创办时间:1954年创刊

主 办:西南交通大学

电 话:028-66367562

传 真:028-66366552

E-mail:xbz@home.swjtu.edu.cn

刊出周期:中文双月刊

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基于改进互联型全阶观测器的直线感应电机在线参数辨识
丰富, 胡海林, 钟德鸣, 杨杰
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230507
摘要(40) HTML全文(14) PDF 5481KB(7)
摘要:

由于直线感应电机特殊结构和动态边端效应等影响,其励磁电感和次级损耗电阻的变化机理和规律复杂,为提高观测器对励磁电感和次级损耗电阻的辨识精度和性能,提出一种基于改进互联型全阶观测器的直线感应电机双参数在线辨识方法. 首先,根据考虑动态边端效应的直线感应电机T型等效电路,建立双参数变化的电机状态空间方程,并分析参数变化及耦合特性对电机极点影响;其次,为减小参数耦合对辨识精度的影响,建立双参数互联的低耦合辨识模型,完成互联型全阶自适应观测器设计,采用Popov超稳定性理论推导励磁电感和次级电阻在线辨识的自适应律,实现双参数在线辨识;然后,为提高观测器的稳定性和收敛速度,结合新型极点配置法完成反馈增益矩阵的推导与设计;最后,搭建仿真模型和硬件在环辨识模型进行实验验证. 结果表明:新型全阶自适应观测器在启动加速阶段时励磁电感和损耗电阻辨识误差在0.01%左右;在负载动态时损耗电阻辨识误差在0.03%左右.

高温磁悬浮转子系统建模与动力学分析
金超武, 辛宇, 周扬, 赵瑞瑾, 周瑾, 徐园平
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230667
摘要(43) HTML全文(12) PDF 3301KB(2)
摘要:

在多电航空发动机中,主动磁悬浮轴承因其耐高温、非接触等特性可以突破温度对支承部位的限制,使支承部位能够更靠近燃烧室. 为探究温度对磁悬浮轴承转子系统动态特性的影响规律,提出一种高温磁悬浮轴承转子系统动力学建模方法. 通过仿真得到转子在不同温度下的温度分布,并使用多项式拟合转子轴向温度分布;基于有限元方法推导柔性转子单元的动力学模型,引入温度影响,建立考虑温度影响的磁悬浮轴承转子系统整体动力学模型,并通过模态试验验证模型的准确性;基于理论动力学模型分析系统的动态特性. 结果表明:温度升高会导致转子的前三阶支承模态频率下降,增大各阶幅频响应幅值;当温度从常温升至450 ℃时,转子的前三阶弯曲支承模态频率分别降低了3.818%、5.67%、3.183%,前三阶弯曲模态幅频响应幅值分别升高了83.4%、34.4%、24.1%.

冲击激励下轴线失准转子-磁轴承系统不对中定量研究
肖玲, 李园超, 赵晨曦, 程文杰, 冯圣
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230454
摘要(56) HTML全文(33) PDF 2393KB(14)
摘要:

为研究和识别转子系统在轴承处发生的平行角度混合不对中,提出一种频谱辨识转子-磁轴承系统固有不对中量大小的方法. 采用动量矩定理将圆盘不平衡力对转轴的影响等效到转子轴向力上,建立考虑轴向径向耦合效应的刚性双偏置圆盘转子-磁轴承系统的动力学模型;通过SIMULINK仿真得到系统时域下的位移和电流响应,分析不对中条件下转子系统动力学特性,并利用快速傅里叶变换将时域响应转换为频域响应,基于频域下最小二乘算法得到转子系统不对中量大小. 结果表明:在冲击激励影响条件下,采用该方法计算的不对中量大小误差均在5.0%以内,当转子受到外界扰动力时,该算法能够准确定量识别转子的不对中量,可为不对中转子-磁轴承系统故障诊断及自修复提供理论参考.

空中智能反射面增强的URLLC多无人机网络
崔亚平, 应兆朋, 何鹏, 郑玉峰, 吴大鹏, 王汝言, 陈烙
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230288
摘要(61) HTML全文(18) PDF 2733KB(3)
摘要:

在多无人机超可靠低时延通信(ultra-reliable low-latency communications,URLLC)网络中,为满足超可靠低时延要求,引入空中智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)辅助通信,提出一种多智能体深度确定性策略梯度(multi-agent deep deterministic policy gradient,MADDPG)方法. 首先,建立URLLC多无人机系统模型,其中,多架主无人机作为空中基站为多个地面用户提供服务,一架辅无人机携带IRS作为空中无源中继,辅助主无人机与地面用户通信;然后,考虑多种信道条件和能耗,分别建立复合信道模型和总能耗模型;接着,对问题进行分析,在满足有限块长、无人机能量以及IRS相移的约束下,通过联合优化通信调度、IRS相移以及块长,达到总解码错误率最小化的目标;最后,考虑集中式训练在URLLC场景下的时延敏感限制以及分布式训练在无人机资源限制下的能量限制,设计集中式训练、分布式执行的MADDPG框架. 研究结果表明:总解码错误率随着IRS反射单元的增加而急剧下降;同时,总解码错误率随着块长和发射功率的增大而减小,具体来说,块长每增加20 个符号,总解码错误率减小91.1%.

考虑界面接触的磁悬浮轴承-转子系统建模及鲁棒控制
周扬, 周瑾, 王艺宇, 张越, 徐园平
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230510
摘要(30) HTML全文(21) PDF 6084KB(5)
摘要:

磁悬浮轴承-转子系统中,螺栓连接装配形成的界面接触会在转子悬浮状态下激发弯曲模态振动,同时振动频率随转速明显变化. 为实现全转速范围内对弯曲模态振动的主动控制,提出一种考虑频率不确定性的H∞鲁棒控制器设计方法. 首先,通过建立考虑界面接触的动力学模型进行仿真预测,获得振动频率的变化范围;其次,通过频响拟合的方式对转子传递函数进行重构,并将仿真得到的振动频率变化范围以加性不确定性方式引入到重构传递函数中,得到考虑模态频率不确定性的被控对象模型;最后,基于该模型设计兼顾参数摄动和外力扰动的鲁棒性、闭环系统稳定性和防止控制电压饱和等多功能的H∞鲁棒控制器. 数值仿真结果表明:该控制器在模态频率处具有宽频带阻的频响特性,能够抑制磁悬浮轴承转子系统的弯曲模态振动;采用该方法设计的H∞鲁棒控制器后,转子弯曲模态振动幅值最少减小90%.

低空单层无人机网络覆盖优化控制策略
郭洋, 高原, 程绍驰, 王晓楠
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230535
摘要(76) HTML全文(32) PDF 2143KB(7)
摘要:

为研究应急通信场景中无人机网络自主控制问题,采用多架旋翼无人机搭载6G一体化基站,通过机间组网形成低空单层无人机网络,对地面任务区域内的用户提供无线网络服务;针对典型场景构建数值模型,利用多智能体强化学习方法求解无人机网络的优化控制策略,并分析无人机基站数量、无人机基站通信距离对于任务地域无线网络覆盖效果的影响. 研究结果表明:利用强化学习方法得到的优化控制策略收敛效果较好;无人机网络覆盖得分和公平覆盖指数的学习曲线变化趋势相似,在第1000~2 000个episode之间快速增长,随后进入平台区;在无人机基站通信覆盖距离1.0 km、飞行高度300 m条件下,将无人机基站数量从3个增加到7个,网络覆盖得分提高53.28%,公平覆盖指数提高43.57%;当无人机基站数量为5个、飞行高度300 m条件下,基站通信距离从1.0 km增加到2.5 km时,无人机网络覆盖得分提高86.01%,公平覆盖指数提高41.47%.

高寒动车组温变特性对运行性能的影响分析
祁亚运, 李龙, 石怀龙, 宋烨, 戴焕云
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220876
摘要(7) HTML全文(2) PDF 4493KB(2)
摘要:

高寒动车组服役环境长期受温度的影响,车辆悬挂元件参数和轨下参数具有很强的季节变化特性,为了探究高寒动车组中橡胶元件温变特性对运行性能的影响,本文建立高寒动车组多体动力学模型,分析不同温度下的车辆动力学特性;利用Jendel磨耗模型探究不同温度下的车轮磨耗特性;基于疲劳预测模型提出车轮表面疲劳因子. 结果表明:温度变化会改变悬挂参数的刚度和阻尼值,随着温度降低,悬挂参数刚度增大;低温状态下,动车组动力学性能整体下降,随着温度降低车辆磨耗都会增大,当运行20万里程后,−40 ℃下车轮的磨耗深度最大,较20 ℃ 时增大6.2%;随着温度降低,表面接触疲劳指数也逐渐增大,温度分别为20、−20、−40 ℃时,车轮表面疲劳因子分别为6.4648e-4,6.615e-4,6.7885e-4;温变特性对高寒动车组悬挂参数有较大影响,低温下整体动力学性能下降,磨耗增大,车轮表面疲劳增大.

落石对缓冲土层的冲击力及冲击深度理论与试验研究
王玉锁, 杨竣翔, 肖宗扬, 李传宝, 田四明, 王伟, 姚庆晨, 赵状
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230303
摘要(7) HTML全文(4) PDF 2915KB(2)
摘要:

为阐明基于Hertz接触理论的落石冲击力、冲击深度计算方法及缓冲土层强化系数确定方法的适用性和可行性,通过足尺模型试验、反演分析及数理统计方法,开展体积约1 m3重约2 t立方体和球顶锥体2种落石形状、1 ~ 10m下落高度及0.5 ~ 2.0 m缓冲土层厚度的落石冲击试验研究,进行砂土缓冲层强化系数的确定及落石冲击力、冲击深度理论与试验结果的对比分析. 研究结论表明:根据试验结果反演分析,99.7%置信区间的砂土缓冲层强化系数建议取值范围为2.50 × 105 N/m5/2 ~ 1.00 × 107 N/m5/2;理论计算得到的立方体落石冲击力均值较试验值平均偏大140%,球顶锥体偏大21%;理论计算得到的立方体落石冲击深度均值较试验值平均偏大112%,球顶锥体偏大5%;在强化系数99.7%置信区间内计算得到的落石冲击力和冲击深度范围可包含100%的试验结果;相同条件下球顶锥体落石的冲击深度试验值大于立方体的冲击深度试验值,缓冲层厚度大时冲击深度增大,而落石冲击力离散性较大,与落石形状和缓冲层厚度无明显相关性.

考虑黏结-滑移效应的UHPC梁钢筋应力计算方法
孙永新, 蔺鹏臻, 杨子江
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230130
摘要(6) HTML全文(4) PDF 2692KB(1)
摘要:

为建立适用于配筋超高性能混凝土(UHPC)梁的钢筋应力计算方法,对6片UHPC-T形截面梁开展四点弯曲试验,研究钢筋应力的变化规律. 从钢筋-UHPC受力平衡与变形协调机理出发,应用微元体建立平衡、变形以及黏结-滑移微分方程,导出能综合反映钢筋与UHPC界面黏结-滑移影响及钢纤维抗拉贡献的钢筋应力计算公式,并通过简化应变不均匀系数与裂缝截面钢筋应力计算,提出便于工程应用的钢筋应力简化公式. 研究表明:单位荷载下钢筋应力的增幅随配筋率的提高而减小,而与钢纤维体积率的变化无关;与普通混凝土梁相比,UHPC梁的钢筋应力在开裂截面处偏小,但其分布在相邻裂缝间的不均匀程度更高;钢筋应力建议公式计算值与本文、既有文献的试验值均吻合良好;钢筋应力简化公式计算值与试验值之比的均值为1.03,变异系数为0.06,表明该简化式可用于UHPC梁的钢筋应力计算.

基于潮流相关性网络的电网脆弱线路识别
范文礼, 叶雨润, 李全优, 肖烨琦, 熊力颖, 何晓凤
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210535
摘要(11) HTML全文(6) PDF 1995KB(0)
摘要:

国内外大停电事故表明,电力系统中的脆弱线路会带来极大的运行风险,直接导致系统安全性下降. 鉴于此,本文根据二级连锁故障发生时有功潮流的转移特征进行电力系统脆弱线路识别. 首先,从系统运行角度,以电力系统发生二级连锁故障时有功潮流的转移量为系统线路间关系进行赋权,并构建双向加权潮流相关性网络. 随后,为量化线路在连锁故障中的脆弱性,提出了一种基于改进E指数的脆弱线路识别方法. 研究表明:针对IEEE-39节点系统,依据本文方法识别结果中前8条脆弱线路的平均风险价值指数和平均条件风险价值指数分别为3453.73 MW与187.82 MW,远高于其他方法所得结果;同时,静态蓄意攻击后所得的系统剩余负荷率仅为43.4%,系统子电气岛数量快速增长.

基于注意力机制的三维点云模型对应关系计算
杨军, 高志明, 李金泰, 张琛
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220682
摘要(9) HTML全文(5) PDF 2578KB(0)
摘要:

针对现有深度学习方法计算非刚性点云模型间稠密对应关系时精度不高,且算法泛化能力较差的问题,提出一种基于特征序列注意力机制的无监督三维点云模型对应关系计算新方法. 首先,使用特征提取模块提取输入点云模型对的特征;然后,通过Transformer模块捕获自注意力和交叉注意力,学习共同上下文信息,并由对应关系预测模块生成软映射矩阵;最后,重构模块根据得到的软映射矩阵重构点云模型,并利用无监督损失函数完成训练. 在FAUST、SHREC’19和SMAL数据集上的实验结果表明,本算法的平均对应误差分别为5.1、5.8和5.4,均低于3D-CODED、Elementary Structures和CorrNet3D经典算法;本算法所计算的非刚性三维点云模型间对应关系准确率更高,且具有更强的泛化能力.

计及悬浮系统影响的高速磁浮直线同步电机建模方法
康劲松, 丁浩, 倪菲, 汪凤翔
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230431
摘要(55) HTML全文(27) PDF 2910KB(8)
摘要:

为提高高速磁浮直线同步电机模型精度,基于电磁铁模块磁共能重构,提出一种计及悬浮系统影响的分布参数建模方法. 首先,建立高速磁浮列车电磁铁模块的有限元模型,利用有限元数值分析获取电磁铁模块在不同工况下的磁共能数据,通过对磁共能进行傅里叶级数展开及多项式拟合构建磁共能的解析模型;其次,根据磁共能解析模型推导电磁铁模块的磁链、电压和推力方程;然后,根据列车编组数量和电磁铁模块数量分别建立左右两侧直线同步电机的数学模型,并通过运动学方程计算高速磁浮列车位置和速度;最后,通过硬件在环仿真系统进行实验验证. 试验结果表明:本文所提建模方法与传统建模方法相比,推力波动幅值增加超过6.8%;并且所提方法可以准确表征悬浮系统对牵引控制的影响,当励磁电流谐波幅值增加0.5、1.0、2.0 A时,推力波动幅值分别最大增加54.3%、26.2%、83.7%;当励磁电流谐波频率为5、10、20 Hz时,推力的谐波频率最大达到5.14%,21.75%和14.17%.

基于非线性电感的混合电磁铁磁力计算方法
申璐, 张立伟, 修三木, 张孟磊, 杨长青, 吕尚阳
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230551
摘要(37) HTML全文(25) PDF 2831KB(6)
摘要:

为提高混合电磁铁磁力计算的准确性和效率,综合考虑解析法计算速度快和有限元法计算精度高的优势,提出一种基于非线性电感的混合电磁铁磁力计算方法. 首先,分析混合电磁铁电感与电流的关系,建立考虑磁饱和的非线性电感模型;然后,采用等效面电流法,将 2 种典型的混合电磁铁结构(结构a、结构b)等效为多电磁线圈的纯电磁铁结构,进而利用能量平衡法推导出通用于串联磁路型混合电磁铁磁力表达式,其中非线性电感的参数变量由有限元仿真法拟合得到. 研究结果表明:结构 a 和结构 b 利用本文所述方法得到的电磁力计算结果与传统有限元仿真结果的平均偏差为2.54%和2.37%,结构a与实验测量的平均偏差为2.63%,且与传统有限元法相比,计算效率极大提升,即本文所述方法通过较少任务的有限元仿真得到远高于现有解析公式准确性的电磁力计算结果.

五位姿参数下车载永磁体与永磁轨道之间的磁力特性研究
赵春发, 刘浩东, 冯洋, 罗世辉, 宋小林
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240049
摘要(34) HTML全文(14) PDF 2181KB(4)
摘要:

永磁磁浮交通系统利用车载永磁体和永磁轨道间的磁斥力实现悬浮,理解并掌握永磁体磁力与其空间位姿参数的关系对磁浮车辆走行部及轨道结构设计具有重要意义. 参考兴国县永磁磁浮交通系统,建立车载永磁体和永磁轨道的三维磁场有限元模型;计算不同悬浮间隙、横向偏移、点头角、侧滚角和摇头角条件下车载永磁体受到的磁力,重点分析车载永磁体悬浮力和横向力随5个位姿参数的变化规律及其相关程度. 结果表明:车载永磁体的磁力主要受悬浮间隙和横向偏移量的影响,受摇头角的影响较大,受点头角和侧滚角的影响很小;在设定的参数变化范围内,悬浮力最小值和最大值与额定悬浮力之比分别约为0.75和1.16,横向力最大值达到额定悬浮力的50.42%;车载永磁体横向力的方向与其横向偏移方向一致,摇头力矩与其摇头方向相同,需要为永磁悬浮系统设置导向装置,防止车载永磁体横向晃动和偏航运行.

二自由度磁浮列车悬浮系统时滞控制研究
王美琪, 曾思恒, 李源, 刘鹏飞
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230282
摘要(52) HTML全文(23) PDF 3684KB(9)
摘要:

为研究控制器时滞对磁浮列车悬浮系统稳定性的影响,首先,以位移-速度为反馈控制参数,建立考虑控制器时滞的二自由度磁浮列车悬浮系统模型;其次,通过Routh-Hurwitz稳定性判据得到无时滞系统的稳定性区域,同时,依据特征根穿越虚轴边界条件,获得系统发生Hopf分岔的控制器时滞临界值;最后,分析反馈控制参数及系统参数与控制器时滞临界值的关系. 研究结果表明:当系统参数一定时,控制器时滞临界值随位移控制增益的增大而减小,随速度控制增益的增大先增大后减小;当反馈控制参数一定时,控制器时滞临界值随二系刚度的增大而减小,随二系阻尼的增大而增大;当系统时滞以10−6数量级在时滞临界值附近渐渐增大时,系统会从稳定—周期运动—不稳定逐渐变化,期间发生超临界Hopf分岔.

基于加权融合的常导高速磁浮列车UKF定位算法
张昕, 翟凌露, 王舰深, 张志, 吴晨
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230501
摘要(17) HTML全文(8) PDF 2360KB(7)
摘要:

为了提高高速磁浮列车定位测速的精确性,本文针对基于长定子齿槽检测的常导高速磁浮列车测速定位方法,在列车运行过程中可能因测速定位信号缺失、干扰、测速定位安装误差等原因引起的定位不准问题,提出一种基于加权融合无迹卡尔曼滤波(UKF)的常导高速磁浮列车测速定位算法. 介绍了高速磁浮列车基于长定子齿槽的测速定位方法,并对多路冗余速度位置信息进行预处理和自适应加权融合处理;给出基于加权融合UKF的常导高速磁浮列车测速定位算法模型;基于磁浮列车测速定位在环测试试验台试验,对改进后的无迹卡尔曼滤波磁浮定位算法与原定位算法进行了对比分析. 分析结果表明:磁浮列车平均速度误差减小了32.6%,速度极差降低了49.3%,有效消除了信号采集噪声,提高了磁浮列车测速定位精度.

岩爆隧道冲击荷载作用特征及其计算方法研究
罗勋, 杨杰, 田红涛, 刘大刚, 王晓勇
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220373
摘要(16) HTML全文(9) PDF 2217KB(1)
摘要:

隧道中的硬脆围岩在高地应力情况下易发生岩爆,而目前国内针对岩爆隧道的支护结构设计主要采用工程类比法. 为了量化作用在支护结构上的岩爆冲击荷载,从能量角度分析岩爆过程中的能量转化关系,利用动能定理及能量守恒原理计算冲击荷载并结合隧道松散压力,提出隧道发生岩爆时的荷载计算方法,同时探明洞径等不同因素对岩爆作用范围的影响规律;结合某高地应力隧道岩爆段对其合理性进行验证. 研究结果表明:岩爆冲击荷载计算公式中,动荷因数与隧道支护所采用结构刚度正相关;在相同跨度与地应力条件下,圆形隧道的岩爆深度小于马蹄形隧道,岩爆横向范围大于马蹄形隧道;在相同洞形和地应力条件下,随着隧道跨度越大,岩爆深度与横向范围越大;在相同洞形和跨度条件下,地应力值越高,岩爆深度与横向范围越大;单线隧道II级围岩岩爆荷载为12.02~337.75 kPa,单线隧道III级围岩岩爆荷载为25.36~352.12 kPa,双线隧道II级围岩岩爆荷载为8.54~288.55 kPa,双线隧道III级围岩岩爆荷载为33.11~300.83 kPa.

基于时频Grad-CAM的调制识别网络可解释分析
梁先明, 倪帆, 陈文洁, 张家树
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210791
摘要(15) HTML全文(8) PDF 7070KB(0)
摘要:

针对时频深度学习调制识别方法存在可解释性差的问题,提出一种基于时频梯度类激活映射(Grad-CAM)的调制识别网络可解释框架. 该框架通过时频Grad-CAM可视化深度模型中隐含层的关键特征,从视觉上解释网络隐含层提取的时频深度特征对于正确与错误识别中的作用,揭示低信噪比环境下网络性能下降的内在机理,从数值上得到网络每层不同卷积核的贡献值量化并排序以判断网络的冗余程度. 仿真实验结果验证了基于时频Grad-CAM的调制识别网络可解释性框架的有效性;可解释分析结果表明,在低信噪比环境下,网络特征提取区域有大量噪声存在,且所测试的调制识别网络冗余程度较为严重.

基于制动特征自学习的磁浮列车强化学习制动控制
刘鸿恩, 胡闽胜, 胡海林
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230517
摘要(60) HTML全文(15) PDF 2499KB(23)
摘要:

精准、平稳停车是磁浮列车自动驾驶制动控制的重要目标. 中低速磁浮列车停站制动过程受到电-液混合制动状态强耦合等影响,鉴于制动特征理论模型的传统制动控制方法难以保障磁浮列车的停车精度和舒适性. 本文提出一种基于混合制动特征自学习的磁浮列车强化学习制动控制方法. 首先,采用长短期记忆网络建立磁浮列车混合制动特征模型,结合磁浮列车运行环境和状态数据进行动态制动特征自学习;然后,根据动态特征学习结果更新强化学习的奖励函数与学习策略,提出基于深度强化学习的列车制动优化控制方法;最后,采用中低速磁浮列车现场运行数据开展仿真实验. 实验结果表明:本文所提出的制动控制方法较传统方法的舒适性和停车精度分别提高41.18%和22%,证明了本文建模与制动优化控制方法的有效性.

高速磁浮车-桥耦合振动控制参数影响分析
卜秀孟, 王力东, 黎清蓉, 胡朋, 韩艳
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230534
摘要(91) HTML全文(36) PDF 3718KB(18)
摘要:

磁浮列车悬浮系统控制参数取值不当可能导致车-桥系统异常振动. 因此,明确悬浮系统控制参数与磁浮车-桥系统动力响应之间的关系十分重要. 首先,建立包含比例-微分控制的5节编组磁浮列车动力学模型和20跨简支梁桥有限元模型;其次,与实测结果进行对比验证所建立模型的正确性;最后,计算车速430 km/h时不同控制参数下列车和桥梁的动力响应. 结果表明:增大比例系数会使悬浮和导向系统刚度增大,增大微分系数会使悬浮和导向系统阻尼增大;车体竖向加速度随比例和微分系数的增大而增大,车体横向加速度随比例系数的增大而增大;悬浮间隙和桥梁竖向加速度均随比例系数的增大而减小,随微分系数的增大而增大;导向间隙随微分系数的增大而减小,比例系数对导向间隙的影响较小;桥梁横向加速度随比例系数的增大而减小,随微分系数的增大而增大;桥梁竖向加速度主要受电磁力中悬浮电磁铁长度特征频率1~12倍频的影响,桥梁横向加速度主要受导向磁极长度特征频率及其2倍频和导向电磁铁长度特征频率2倍频及4倍频的影响;为减小车-桥系统动力响应,综合建议竖向比例和微分系数的取值范围分别为3000~4000和10~25,横向比例和微分系数的取值范围分别为4000~5000和10~25.

无人机通信中的资源分配及部署位置联合优化
张先玉, 陈勇, 张余, 杨华
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230400
摘要(26) HTML全文(11) PDF 2722KB(3)
摘要:

为提升基于正交频分多址接入模式无人机辅助无线通信系统的网络性能,首先,以提升用户的公平性为系统方案设计指标,将包括子信道分配、调制模式选择、功率分配等通信资源和无人机位置联合建模为一个混合整数非线性优化问题;进一步,利用迭代优化的方式解决变量耦合性及非凸性等问题,将最大-最小问题转换为两个子问题:子信道分配和调制方式选择联合优化、无人机位置和子信道功率联合优化;然后,通过适当变换将子信道分配和调制方式选择联合优化建模为0-1线性优化问题进行求解,而无人机位置和子信道功率联合优化建模为凸优化问题求解;最后,进行实验仿真验证. 研究结果表明,所提联合优化算法相比基本方案可有效提升网络用户的公平性.

基于空间谱估计的无人机协同目标方位感知算法
吴鑫炜, 胡明华, 毛继志, 王扬
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230438
摘要(58) HTML全文(32) PDF 2371KB(15)
摘要:

无人机协同目标感知技术是有人机无人机混合运行的重要安全保障. 针对复杂空域环境下的感知可靠性问题,分析大中型无人机的复杂融合空域运行场景,并确定无人机协同目标感知的精准性、高实时性、抗干扰性和低载荷性等需求,提出一种四单元阵列天线和数字化射频体制的无人机协同目标感知系统架构;同时,结合空管雷达信号特性和天线体制,设计方位感知算法,通过修正协方差矩阵、信号子空间加权和噪声子空间加权等方法,设计基于多信号分类(multiple signal classification,MUSIC)的空间谱估计算法,并提出基于子空间分解的幅相误差在线估计算法;最后,开展算法仿真试验和实际空域环境飞行试验. 研究结果表明:相比传统MUSIC算法,优化算法的方位感知高分辨性能提升23.3%,并改善了无人机协同目标方位感知的高实时性、抗干扰性和低载荷性.

基于编-解码器结构的无人机群多任务联邦学习
周敬轩, 包卫东, 王吉, 张大宇
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230539
摘要(23) HTML全文(11) PDF 3583KB(6)
摘要:

针对传统联邦学习在无人机群应用中的局限性——要求所有参与者执行相同任务并拥有相同的模型结构,本文探索一种适用于无人机群的多任务联邦学习方法,设计一种新的编-解码器架构,以加强执行不同任务的无人机之间的知识共享. 首先,为执行相同任务的无人机建立直接的知识分享机制,通过直接聚合方式实现同任务知识的有效融合;其次,对于执行不同任务的无人机,从所有无人机的编-解码器架构中提取编码器部分,构建一个全局编码器;最后,在训练环节,将本地编码器和全局编码器的信息整合到损失函数中,并通过迭代更新使本地解码器逐步逼近全局解码器,从而实现跨任务间的知识高效共享. 实验结果表明:相较于传统方法,所提出的方法使无人机群在3个单任务上的性能分别提升1.79%、0.37%和2.78%,仅在1个任务上性能略微下降0.38%,但整体性能仍提升2.38%.

面向无人机的通信感知一体化系统自干扰消除技术
叶启彬, 肖泓宇, 田晨, 刘名, 付沄琳, 胡苏
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230599
摘要(46) HTML全文(17) PDF 2795KB(6)
摘要:

在无人机通信场景中,机载通信感知一体化系统受到本地信号发射带来的强烈自干扰影响,导致系统对目标的感知性能降低. 针对这一挑战,提出基于正交频分复用(OFDM)的通信感知一体化自干扰消除方法. 首先,建立基于OFDM的通信感知一体化系统回波模型,并引入自干扰信号;然后,利用最小二乘算法估计自干扰信号的信道增益,并利用该增益对自干扰信号进行重建和抑制;最后,通过无人机通信场景下的仿真实验验证所提方法的有效性. 结果表明,该方法能够将自干扰信号抑制到噪声功率水平,将目标回波信号的信干噪比提升近10.00 dB,从而有效提高系统的感知性能.

面向战场条件的无人机集群分布式存储方法
秦潜聪, 吴冠霖, 高原, 王双双, 李朋
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230521
摘要(31) HTML全文(19) PDF 1995KB(13)
摘要:

无人机是世界军事强国执行战术行动的重要武器装备,利用无人机实现战场数据存储是保障作战的重要手段. 为更好地满足无人机集群在恶劣战场条件下数据存储需求,在分析无人机数据存储军事应用背景基础上,总结战场无人机数据资源特征和数据存储技术军事需求,并提出适用于我军无人机战术行动的数据存储设计方法流程;结合学术和产业界的成果,梳理数据存储技术的分类和发展历程,并总结数据存储的主要类型;提出面向无人集群战术行动场景的分布式数据存储关键技术方法和存储系统;介绍国内外学者在分布式存储海量数据处理、数据实时传输和数据可靠性等相关算法模型的研究现状;展望未来战术行动中无人机数据运用方法的研究趋势,强调在战场条件下无人机集群数据存储是未来重要的研究领域.

基于虚拟激励法的磁浮车桥耦合系统随机振动分析
刘伟, 赵春发, 娄会彬, 冯洋, 彭也也
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240035
摘要(33) HTML全文(23) PDF 3577KB(13)
摘要:

为探讨随机轨道不平顺作用下中低速磁浮列车和桥梁的动力响应,将虚拟激励法引入磁浮车桥振动分析中,提出中低速磁浮车辆-悬浮控制系统-桥梁耦合系统随机振动分析方法. 将中低速磁浮列车简化为弹簧阻尼器连接的多刚体,悬浮系统中电流使用比例-微分(PD)控制方法进行主动控制,采用有限元方法对桥梁进行建模,将随机轨道不平顺转换为一系列简谐波构成的虚拟激励;编制中低速磁浮车桥动力系统随机振动分析程序,自动生成系统随机振动方程,利用分离迭代方法对磁浮车辆控制方程和桥梁动力方程进行求解计算. 研究结果表明:虚拟激励法能够高效计算中低速磁浮车桥系统随机动力响应,其计算效率约为蒙特卡洛方法的1/11,基于虚拟激励法能够获得中低速磁浮车桥动力系统均值、标准差和时变功率谱密度等统计结果.

无人机空地网络研究综述
鞠宏浩, 程楷钧, 邓彩连, 颜雪镇, 尹宝林, 龙彦, 方旭明
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230646
摘要(130) HTML全文(39) PDF 2034KB(27)
摘要:

无人机具有快速部署、成本低廉等优势. 无人机空地网络通过将基站设备部署至升空无人机平台,能从空中快速构建对地覆盖网络,因而在应急救灾、偏远覆盖、智能交通、智慧城市等方面具有广阔的应用前景,近年来受到广泛关注. 面向无人机空地网络应用场景,结合无人机的机动、组网、载荷等特点,围绕无人机空地网络覆盖性能提升、无人机空地网络通感算一体化设计、智能反射面技术辅助的无人机空地网络、鲁棒无人机空地网络四个维度,从网络场景、关键技术挑战、性能优化控制方法等几方面梳理无人机空地网络的研究现状,并探索优化提升无人机空地网络性能的未来研究方向.

人工肾脏泵用磁悬浮轴承设计与磁力特性分析
金俊杰, 王岩峰, 徐程程, 陆文轩, 张晓友, 孙凤, 徐方超
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230090
摘要(72) HTML全文(34) PDF 3851KB(15)
摘要:

代替透析膜的持续离心分离新方法改善了依赖血液透析治疗的肾脏病患者生活质量,随之,人工肾脏泵的研究被很多学者关注. 但传统人工肾脏泵采用滚动轴承进行支撑,存在溶血高、血栓率高等问题,为此,本文利用磁悬浮轴承的非接触、无润滑、高转速等优点,研发了一种应用于人工肾脏泵的结构紧凑且节能的单自由度控制型磁悬浮轴承. 利用有限元分析软件进行仿真,探索径向被动控制部分和轴向主动控制部分的设计参数,并对总体进行仿真验证,进而对磁悬浮轴承进行结构性能评估. 结果表明:仿真与实验的径向位移刚度系数分别为47.432 N/mm和49.531 N/mm,轴向电流刚度系数分别为0.144 N/AT和0.135 N/AT,轴向位移刚度系数为223.071 N/mm,满足该磁悬浮轴承的五自由度稳定悬浮要求;所设计的磁悬浮轴承简化了系统结构,减小了控制难度以及降低了系统功耗.

青藏线双源动车组黏着适应性研究
王波, 罗世辉, 王晨, 曲天威, 马卫华, 雷成
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220843
摘要(21) HTML全文(8) PDF 4455KB(9)
摘要:

为了分析运行效率更高的双源动车组在青藏线(格尔木—拉萨段)运行的可行性,建立机车动力学模型并进行了验证;采用动力学方法研究了双源动车组机车(动车)和青藏线成熟运营的HXN3内燃机车在直线段、曲线段和坡道上的牵引黏着系数、牵引力、蠕滑率与速度之间的关系;通过对比2个机车的动力学响应,验证牵引工况下双源动车组的黏着特性. 通过分析可以发现:1)机车的牵引黏着系数与机车的牵引力成正比,当车速在40 km/h~120 km/h时,,双源动车组机车的黏着系数由0.19降低至0.09,黏着富裕度则由59%提高至85.7%;2)在直线段和坡道情况下,双源动车组的黏着富裕度均大于HXN3机车,对适应恶劣外界环境引起的轮轨黏着下降能力更强,对高原环境的适应性更优;3)曲线段,忽略结构引起的黏降差异,R300 m曲线时双源动车组和HXN3型机车的黏降幅度分别为6.3%和6.8%,R800 m曲线时,HXN3型机车曲线黏降幅度为3%,而双源动车组低于限值,可以保证有足够的黏着.

斜拉索表观病害图像智能识别综述
张洪, 蒋小刚, 朱志伟, 夏润川, 周建庭
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220647
摘要(23) HTML全文(5) PDF 2332KB(2)
摘要:

斜拉索是斜拉桥的主要承重构件之一,其外层护套病害容易渗透影响索内钢丝健康,采用视频图像法智能识别出拉索表观病害意义重大. 从传统图像检测和深度学习两方面系统地综述了基于图像识别的斜拉索表观损伤识别方法,以及各个方法的基本原理和应用效果,对目前的检测实例进行深入分析;介绍一些前沿深度学习方法,为拉索表观检测提供参考;归纳各类方法的主要特点,对目前检测中存在的问题进行了探讨和展望. 以深度学习模型为主的图像识别方法具有较好的识别准确率和算法鲁棒性、较强的学习能力和适应性,综合图像缺陷识别效果最优,但仍存在检测精度和速度难平衡、图像数据需求大和标注成本高等难点. 为此,可以采取提高图像质量、构建更多半监督和无监督相关的深度学习模型、提升检测模型学习能力等手段改善检测方法.

面向高铁信号系统工程测试的测试建模方法
史增树, 李耀, 郭进, 张亚东
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220674
摘要(26) HTML全文(13) PDF 2632KB(2)
摘要:

高铁信号系统工程测试关注系统中各设备间的复杂行为关系和状态同步,工程测试的测试建模方法缺少复杂行为交互和同步机制,针对此问题,提出基于扩展有限状态机的高铁信号系统工程测试建模方法和测试用例生成方法. 首先,分析高铁信号系统工程测试的特点,提出复杂事件交互和状态同步的测试建模需求,以有限状态机理论为基础,扩展出状态事件和层次性,满足信号系统工程测试中复杂行为关系和状态同步的建模需求,采用Z规格说明语言给出扩展有限状态机的形式化定义,定义扩展有限状态机的格局和同步机制;然后,提出将扩展有限状态机转化为时间自动机的算法,利用时间自动机的测试用例生成算法自动生成高铁信号系统工程测试的测试用例;最后,以高铁信号系统工程测试中的进路控制为例,建立扩展有限状态机模型并生成测试用例,通过变异分析对生成的测试用例进行评估. 结果表明:测试用例在检测状态变异和事件表达式变异时的变异评分均为1,具有良好的覆盖度,能够满足高铁信号系统工程测试的需求.

地铁弓网系统摩擦自激振动研究
冯晓航, 陈光雄, 梅桂明, 董丙杰, 赵鹏鹏, 李先航
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220873
摘要(22) HTML全文(7) PDF 3065KB(2)
摘要:

为研究弓网系统摩擦自激振动对碳滑板与接触线之间接触损耗的影响,基于摩擦自激振动理论,建立地铁刚柔过渡段处受电弓-接触网系统有限元模型,并利用复特征值分析方法研究不同弓网参数对该系统摩擦自激振动的影响. 分析结果显示:弓网系统由摩擦自激振动引起接触线波磨产生的主频为399.61 Hz;当摩擦系数大于或等于0.11时,受电弓-接触网系统出现不稳定振动,且摩擦系数越大,该系统出现不稳定振动的趋势越强;法向接触力、碳滑板与接触线的接触位置以及弓头弹簧刚度对弓网系统摩擦自激振动的产生有很大影响;摩擦系数低于0.11并且选择合适的法向接触力或调整弓头弹簧刚度可以抑制甚至消除弓网系统的摩擦自激振动,进而减少弓/网间摩擦引起的接触损耗.

基于扰动补偿的磁悬浮转台分数阶滑模控制
许贤泽, 宋明星, 龚勇兴, 徐逢秋, 王递进, 隋博文, 郭清泉
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230412
摘要(54) HTML全文(23) PDF 3142KB(18)
摘要:

针对存在非线性、耦合性和不确定性的磁悬浮转台的高精度运动控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的分数阶滑模控制方法以提高跟踪精度. 首先,基于系统电磁力模型和动态解耦方法,构建六自由度磁悬浮转台系统动力学模型;其次,设计非线性干扰观测器,对包含系统误差、六自由度间耦合项和外界干扰的集总扰动进行估计,证明了估计误差有界且可调节到任意小;然后,在离散域提出了一种分数阶滑模面,采用分数幂函数替代传统符号函数来抑制抖振,引入分数阶微积分来减小跟踪误差;最后,设计有限时间收敛的分数阶滑模控制策略,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明闭环系统稳定性. 实验结果表明:与整数阶滑模控制方法相比,采用所提方法,2个水平自由度和绕竖直方向旋转自由度对三角波的跟踪误差均方根分别减小了12.8%、16.8%和23.7%,最大跟踪误差分别减小9.26%、13.0%和33.2%;跟踪圆形轨迹时,2个水平自由度的跟踪误差均方值分别减小6.39%和12.4%,最大跟踪误差分别减小9.90%和12.1%.

中低速磁浮梁轨一体轨道梁钢混接头试验研究
秦世强, 黄春雷, 龚俊虎, 毛羚, 王秋萍
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230241
摘要(49) HTML全文(23) PDF 3508KB(8)
摘要:

针对中低速磁浮分离式轨道梁建筑高度较大、无法考虑F轨刚度贡献等问题,提出了一种开孔钢板式梁轨一体轨道梁结构,并针对其钢-混结合部的静力性能开展足尺模型试验和有限元仿真计算分析. 首先,介绍了梁轨一体轨道梁工程背景以及钢-混结合部的结构特征;其次,设计了钢-混结合部静载模型试验,测试F轨、钢连接件和混凝土等构件在各级荷载下的应力和位移;最后,建立了钢-混结合部实体有限元模型,并结合试验数据分析了钢-混结合部的受力性能、传力机理以及设计参数影响. 研究结果表明:1) 在1.50倍设计荷载内,钢-混结合部基本处于弹性状态,连接件承载力满足设计要求;荷载继续增大时,F轨的荷载-应力曲线表现出一定的非线性; 5.47倍设计荷载下,混凝土梁体发生开裂破坏. 2) F轨内外磁极位移均较小,钢-混结合部刚度较大;F轨内外磁极位移差在设计荷载下满足设计限值;1.58倍设计荷载下内外磁极位移差达到0.54 mm,开始超过位移差限值;表明钢混结合部刚度的富裕量小于强度,钢连接件应以刚度控制设计. 3) 在正常运营状态,磁浮列车荷载主要由钢连件的钢板承压传递,焊钉与开孔钢板传力比例较小;钢连接件中开孔直径、贯穿钢筋直径对传力影响较小,钢连接件腹板厚度增加使得钢混结合部处传力更加平顺.

一种电磁式高静-低动刚度隔振系统建模与特性分析
张明, 李洪涛, 崔浩东, 孙凤, 徐方超, 张磊
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230365
摘要(76) HTML全文(25) PDF 3084KB(22)
摘要:

为改善传统线性隔振系统尺寸参数确定后就无法取得更低起始隔振频率的缺陷,基于电磁线圈嵌套永磁体结构,提出一种具有高静-低动刚度特性的电磁式可变刚度隔振系统. 采用分子电流法建立隔振系统磁力的数学模型;充分考虑隔振系统力学模型中二次与三次非线性刚度项的影响,建立单自由度被动隔振系统强非线性动力学模型;采用增量谐波平衡法(IHB)求解动力学模型,分析激励、电流等对隔振系统位移传递率的影响规律;构建实验测试系统,验证所提出新型隔振系统的有效性. 实验结果和理论计算表明:通入电流比未通入电流时隔振系统的起始隔振频率降低了19.25%,拓宽了隔振频带,实现了其对不同振源的适应性.

基于知识图谱的高速列车知识融合方法
王淑营, 李雪, 黎荣, 张海柱
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220193
摘要(28) HTML全文(10) PDF 2792KB(3)
摘要:

为解决高速列车各领域知识之间关联不明、难以检索和应用等问题,首先分析高速列车多源异构知识的组织形式,并结合高速列车产品结构树和阶段领域,构建高速列车领域知识图谱模式层和知识图谱;其次,通过BERT-BILSTM-CRF(双向编码变换器-双向长短期记忆网络-条件随机场)模型进行实体识别,得到阶段领域本体的映射;然后,将高速列车实体属性分为结构化和非结构化两类,并分别使用Levenshtein距离和CBOW-BILSTM(连续词袋模型-双向长短期记忆网络)模型计算相应属性的相似度,得到对齐实体对;最后,结合高速列车产品编码结构树进行映射融合,构建高速列车领域融合知识图谱. 应用本文方法对高速列车转向架进行实例验证的结果表明:在命名实体识别方面,基于BERT-BILSTM-CRF模型得到的实体识别准确率为91%;在实体对齐方面,采用Levenshtein 距离、CBOW-BILSTM模型计算实体相似度的F1值(准确率和召回率的调和平均数)分别为82%、83%.

400 km/h高铁桥上直立式声屏障列车风致振动研究
李小珍, 张效邦, 郑净, 徐鸿, 陈锋
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220033
摘要(95) HTML全文(43) PDF 2397KB(20)
摘要:

高铁列车提速使声屏障动力问题凸显,以列车高速行驶时引发的直立式声屏障的动力放大系数为研究对象,探究直立式声屏障结构的振动特性及影响参数. 首先,建立高铁桥上直立式声屏障有限元模型,分析其基本动力特性;然后,开展声屏障在400 km/h移动列车脉动风荷载时程作用下的振动规律研究,据此计算声屏障钢结构的动力放大系数;最后,针对声屏障的振动响应和动力放大系数开展多参数分析. 结果表明:车速400 km/h时,5.0 m高声屏障立柱的动力放大系数约为2.76;声屏障安装位置距轨道中心线距离从3.8 m增大到4.7 m,弯矩响应的动力放大系数减小了0.3;2.3、3.3、5.0 m高声屏障立柱弯矩响应的动力放大系数分别为1.64、2.52、2.76,顶部的横向位移由0.45 mm增大至3.8 mm,根部弯矩则分别提高了26.8%和60.8%,增大声屏障高度不利于结构的振动特性.

基于响应面法的结构参数对引射器引射系数影响的仿真研究
贾德民, 王晓艳, 王培伦, 于彬彬, 徐煜, 陈修旻, 赵建辉
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220232
摘要(98) HTML全文(69) PDF 3394KB(17)
摘要:

为分析引射器引射系数的显著影响因素,建立以空气为介质的引射器二维可压缩流动数值模型,基于实验数据完成了引射器模型计算准确性的校核验证. 采用D最优实验设计方法设计计算矩阵,基于最小二乘法构建二阶形式的引射系数响应面预测模型,并基于响应面预测模型开展了引射系数显著参数及参数交互作用的仿真分析. 研究结果表明:引射系数预测值和计算值的吻合性证明了响应面预测模型的准确性;扩压段长度、混合段长度、混合段直径和喷嘴出口到混合段入口距离的交互、混合段直径和混合段长度的交互、混合段长度和扩压段扩散角的交互是引射器引射系数的关键影响因素,因其对引射系数影响的P值小于0.001;扩压段扩散角、喷嘴出口到混合段距离和扩压段长度的交互、混合段长度和喷嘴出口到混合段距离的交互对引射系数具有重要的影响,是引射系数影响的主要参数;在参数显著交互作用中,影响引射系数的显著因素是变化的,取决于显著交互作用双参数的取值范围.

基于SWIPT的能量收集WSN吞吐量性能分析及优化
李翠然, 杨茜, 谢健骊, 吕安琪
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220625
摘要(69) HTML全文(33) PDF 2410KB(16)
摘要:

针对能量收集无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)中的两跳多中继传输问题,构建无线射频能量站(power beacon,PB)辅助的能量收集无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)中继模型. 在中继节点具有捕获源节点、环路自干扰和PB信号能量的特性下,推导目的节点采用选择式合并(selection combining,SC)、最大比合并(maximal ratio combining,MRC)两种不同接收策略下的中断概率和吞吐量,继而在保障通信服务质量(quality of service,QoS)、PB发射功率、能量转化效率等多约束条件下,提出一种以吞吐量最大化为目标的联合优化时隙切换因子与功率分配因子的中继选择算法. 仿真和数值结果显示:PB发射功率、时隙切换因子、天线数目、功率分配因子等参数对系统中断概率和吞吐量性能影响显著;当给定PB发射功率为6 dBW,天线为3根时,与随机中继选择算法和最大最小中继选择算法相比,本文算法在SC策略下的系统吞吐量增益分别为0.29、0.15 bit/s/Hz,MRC策略下的吞吐量增益分别为0.32、0.16 bit/(s·Hz).

基于剪力滞附加挠度的箱梁弯曲自振特性分析
张玉元, 张元海, 张慧
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220618
摘要(65) HTML全文(28) PDF 2096KB(13)
摘要:

为揭示弯曲空间效应对自振频率削弱的影响规律,选取剪力滞效应引起的附加挠度为广义位移,将箱梁翘曲附加变形纳入体系总动能中,运用Hamilton原理,建立考虑剪切、剪力滞及双重效应影响的箱梁弯曲自振频率变分解析解,引入空间效应对自振频率削弱影响的差值比参数,详细分析截面尺寸及边中跨径比对差值比参数的影响. 算例分析表明:考虑剪切和双重效应影响的箱梁自振频率解析解与有限元数值解吻合较好;频率阶数越大,各效应对自振频率的削弱程度越大,其中,双重效应影响最为显著,对一阶频率,双重效应对简支和连续箱梁自振频率分别削弱了4.72%和4.80%;跨宽比、宽高比和边中跨径比越大,自振频率差值比越小;板宽比越大,剪力滞、双重效应自振频率差值比越小,剪切自振频率差值比越大;同一跨宽比时,剪力滞和剪切效应对自振频率的削弱程度相当;不同宽高比下,剪力滞效应对自振频率的削弱程度近乎相同,剪切效应影响较为显著;低阶自振频率计算时可按不带悬臂板的箱梁进行计算.

注浆渗透扩散的多物理场耦合数值分析
陈锋, 杨杰, 张冲, 余祯, 刘先峰
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220763
摘要(53) HTML全文(22) PDF 3074KB(6)
摘要:

非饱和地层中的注浆渗透扩散是一个复杂的多物理场过程,为更加精确分析浆液在饱和与非饱和地层中的扩散特性,并估算注浆渗透扩散范围和注浆挤密区域,以混合理论为基础,建立一个非饱和多孔介质中的多物理场耦合模型. 通过ABAQUS二次开发,构建一种新型八节点五自由度四边形轴对称Serendipity单元,实现对注浆过程中土体变形、土体孔隙率、孔隙压力和浆液浓度分布的数值求解,以及对土体饱和度、渗透系数等状态变量的实时更新;结合一个三维轴对称注浆算例,分析浆液水灰比、注浆压力、土体初始干密度以及土体初始含水率对粉砂地层注浆效果的影响,并得到浆液水平和竖向扩散距离随不同因素变化的拟合曲线. 研究结果表明:浆液扩散范围受水灰比影响最显著,受注浆压力影响次之,受含水率和干密度影响最小;浆液扩散范围随水灰比增加而增长,水灰比大于1.0时增长显著;注浆管壁周围会形成挤密区域,浆液扩散区域内土体同时受到注浆压力的挤压和孔隙压力的支撑作用;随着远离注浆管壁,土体孔隙率在挤密区域内逐渐减小,在挤密区域外逐渐恢复,且挤密区域随注浆压力的增加而增大;研究成果可为土体注浆加固范围计算提供理论指导.

独立充放时序SIDO开关变换器电流型变频控制技术
贺明智, 林润泽, 周述晗, 冯沛, 李欢, 王登峰
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220535
摘要(72) HTML全文(36) PDF 2901KB(20)
摘要:

单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO)开关变换器工作在共享充放时序下存在电感电流纹波大、输出支路间交叉影响严重以及电路参数宽范围变化下控制电路不能正常工作等问题. 为此,本文提出一种独立充放时序电流型变频控制(current-mode variable frequency control, C-VF)技术. 首先,具体描述变换器在连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)下的工作原理,并推导主电路开环传递函数;进一步构建闭环小信号模型,推导闭环交叉阻抗,详细分析不同输出电压及负载电流下变换器的交叉影响特性. 理论分析表明:相较于共享充放时序,独立充放时序C-VF CCM SIDO buck变换器减小了交叉影响,改善了负载瞬态响应性能;当两支路负载电压不等时,减轻某一支路负载可以降低该支路的交叉影响;当两支路输出电压相同但负载不同时,重载支路对轻载支路的交叉影响更小. 仿真和实验证明了上述结论的准确性.

冻融-弯曲荷载耦合作用下PP-ECC梁的抗弯性能
李福海, 杨宗驰, 刘耕园, 刘梦辉, 吴昊南, 陈昭, 李固华
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220645
摘要(73) HTML全文(28) PDF 2714KB(7)
摘要:

为探究冻融以及冻融-弯曲荷载耦合作用对聚丙烯纤维水泥基复合材料(PP-ECC)梁抗弯性能的影响,设置7种试验工况,采用三分点加载方式对PP-ECC梁抗弯性能进行研究,分析冻融及冻融-弯曲荷载耦合作用下PP-ECC梁的荷载-跨中挠度曲线、抗弯承载力及裂缝发展形态差异;基于计算假定和正常环境下PP-ECC梁抗弯承载力的计算模型,结合PP-ECC材料冻融劣化机理,推导出PP-ECC梁在冻融环境下抗弯承载力计算模型;在此基础上引入持荷损伤系数γ,建立冻融-弯曲荷载耦合作用下PP-ECC梁抗弯承载力计算模型. 研究结果表明:不同持荷比的PP-ECC梁极限抗弯承载力在冻融循环作用下出现不同程度降低,500次冻融循环后,持荷比为0、0.25、0.50的PP-ECC梁极限抗弯承载力分别降低了28.70%、27.09%,35.69%;受拉区PP-ECC材料开裂后不退出工作仍能协同受拉钢筋参与全截面受力;PP-ECC 梁在达到极限状态时,受拉区呈多条裂缝稳态发展模式,且随冻融损伤加剧,梁体最大裂缝宽度增大、裂缝数量减少;单一冻融以及冻融-弯曲荷载耦合作用下的PP-ECC梁仍满足平截面假定;基于平截面假定建立的冻融和冻融-弯曲荷载耦合作用下PP-ECC 梁的抗弯承载力计算模型吻合度分别到达0.88~1.06和0.96~1.10.

考虑气动力跨向振幅依存性和相关性的桥梁涡振响应分析
杨猛, 王云飞, 赵家斌, 周敬, 王永景, 李永乐
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220714
摘要(77) HTML全文(28) PDF 2358KB(14)
摘要:

为研究非线性气动力跨向振幅依存性和跨向相关性对桥梁涡振响应的影响,首先,引入由振幅多项式表达的桥梁非线性气动力模型;其次,在二维涡振分析方法的基础上,通过理论分析提出同时考虑气动力的跨向振幅依存性和跨向相关性的三维涡振振幅响应分析方法;最后,以主跨1700 m的大跨度悬索桥为例,通过风洞实验识别其主梁在不同风攻角下的竖向涡振非线性气动力参数,进而分析不同风攻角下一阶正对称竖弯模态下的涡振振幅响应. 研究结果表明:当气动力沿跨向完全相关时,在气动力跨向振幅依存性的影响下,三维分析方法得到的各风速涡振响应明显大于二维分析,约大19%;当气动力沿跨向不完全相关时,三维分析的涡振振幅响应比不考虑相关性时降低明显,其中大部分风速下的降低范围在16%~30%,个别风速下约降低70%;证明了考虑气动力跨向不完全相关性和跨向振幅依存性对准确预测大跨度桥梁涡振响应的重要性;本文提出的分析方法对于扭转涡振及高阶模态下涡振分析同样适用.

超声滚压EA4T车轴钢疲劳性能及寿命预测
张继旺, 张浩楠, 杨冰, 苏凯新, 李行
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220257
摘要(113) HTML全文(47) PDF 3147KB(11)
摘要:

为研究表面超声滚压(SURP)处理对EA4T车轴钢疲劳性能的影响,首先,采用SURP技术对EA4T车轴钢试样进行表面处理,并对处理后的试样进行表面性能测试,分析表面三维形貌、粗糙度、硬度、残余应力、半高宽(FWHM)和晶粒尺寸的变化;然后,采用旋转弯曲疲劳试验机对EA4T车轴钢试样进行疲劳试验,获得应力-疲劳寿命(S-N)曲线,并分析了裂纹扩展规律,研究SURP处理对EA4T车轴钢疲劳性能和裂纹扩展行为的影响:最后,采用BP神经网络建立了以加载应力幅值、表面粗糙度、表面半高宽、表面硬度、硬化层深度、表面残余应力和残余应力层深度为输入的超声滚压EA4T车轴钢疲劳寿命预测模型,并对超声滚压EA4T车轴钢试样进行寿命预测. 研究结果表明:SURP处理后可以使试样表面粗糙度降低为0.17 μm,并去除了表面梨沟形貌;试样表面硬度提升至420 HV,试样表面引入约−500 MPa的残余应力以及约550 μm深的残余应力层;研磨试样和研磨抛光试样以及SURP处理试样均具有传统疲劳极限,研磨试样和研磨抛光试样的疲劳性能基本一致,且疲劳极限均为355 MPa,SURP处理试样疲劳性能显著提升,其疲劳极限为455 MPa,相比研磨试样提升了28%;疲劳断口观察表明,所有试样的疲劳裂纹均萌生自表面,SURP处理没有改变试样的疲劳破坏机制;SURP处理使试样的裂纹扩展门槛值从6.29 MPa$ \sqrt{\mathrm{m}} $增加到11.21 MPa$ \sqrt{\mathrm{m}} $,同时减缓了裂纹萌生以及短裂纹扩展从而显著提高了EA4T车轴钢疲劳性能;超声滚压EA4T车轴钢疲劳寿命预测模型预测精度为88.5%.

复杂孕灾环境下隧道进口斜坡稳定性分析与评价
徐正宣, 林之恒, 刘云鹏, 聂晓芳, 任利, 张志龙
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220361
摘要(64) HTML全文(26) PDF 5625KB(6)
摘要:

高地震烈度、高地应力、高陡、高寒等复杂孕灾环境下的隧道洞口斜坡,在降雨、强震或人类强烈工程活动影响下,极易发生崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害. 为探究复杂孕灾环境下隧道进口斜坡在不同工况条件下的稳定性,以我国西南某加日山隧道为依托,通过无人机摄影、槽探、室内实验及洞探原位测试等“天空地”一体化勘察技术,实现斜坡工程地质信息精细获取,系统揭示斜坡典型破坏特征,讨论斜坡2种破坏成因与演化模式,在此基础上,利用极限平衡法与三维数值模拟方法,量化分析不同工况下的斜坡稳定性. 研究结果表明:加日山隧道进口斜坡在自然工况、暴雨工况、地震工况3种工况下稳定性系数均大于1.15,斜坡整体处于稳定状态,仅后缘表部存在局部变形失稳的可能,成果可为类似隧道的选线规划以及建设运营安全提供理论指导和技术支撑.

泥巴山断裂带新构造现象及其意义探讨
邓荣贵, 钟志彬, 王文坡, 王园园, 张晋, 刘远程
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220376
摘要(75) HTML全文(26) PDF 5116KB(4)
摘要:

在京昆高速公路雅安至西昌段泥巴山隧道场地区构造地质测绘中发现了新的地质构造现象,为论证泥巴山断裂带性质和新构造现象的区域地质构造意义,采用石英颗粒形态扫描、地质力学与岩体力学原理和数值模拟分析方法. 首先,阐述泥巴山隧道场地区的工程地质环境和新构造现象;然后,论述泥巴山断裂带边界断层和区域构造的活动性;其次,对新构造现象的区域地质构造意义进行探讨;最后,利用数值模拟分析论证新构造现象的存在性和区域构造新格架证据的合理性. 结果表明:泥巴山断裂带具有明显的新构造活动特征;新构造变形现象所属的泥巴山断裂带与川西“Y”字形活动构造带中的鲜水河活动断裂带有成因上的同根性,是鲜水河断裂带的东南延伸部分;泥巴山断裂带及其东南延伸断裂(峨边—马边—雷波段)与川西“Y”字形活动构造带构成了原生性的类“X”形构造模式,并具有孕育中强震活动的条件.

复杂山区桥址区地形模型边界过渡段线型研究
张明金, 颜庭辕, 胡博, 陈红宇, 李永乐
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220282
摘要(59) HTML全文(31) PDF 2583KB(14)
摘要:

复杂山区桥址区地形模型过渡段曲线直接影响到风洞实验或数值模拟结果的精确性,为探究桥址区地形模型边界过渡段所采用线型的合理形式,基于设置过渡段的2种思路提出构造过渡段线型的基本原则;采用数值模拟方式对比研究3类典型过渡段线型在均匀来流流经时沿程气流分离特性、平均风速剖面、风攻角剖面及湍流动能沿程分布;分析过渡段斜率变化对流场的影响规律. 研究结果表明:平方正弦曲线在气流分离特性终同位置最大剪应力差为3.77 × 10−3 Pa,风特性过渡性能上同高度最大风速差0.09 m/s,最大湍流动能差1.46 × 10−3 J,均优于其他线型,为桥址区地形模型过渡段线型选取提供了重要参考.

大矢跨比开口球壳的施工过程优化分析与监测
石开荣, 林志毅, 姜正荣, 陈春光, 陈一乔, 梁军
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220228
摘要(53) HTML全文(29) PDF 2707KB(1)
摘要:

为保证复杂空间网格结构的施工安全性,对其进行施工过程优化分析与监测研究. 以某大矢跨比单层开口球面网壳结构为例,对该复杂异形结构进行施工全过程的有限元模拟,通过变化支座边界条件、肋杆轴线形状和临时支撑胎架支承方式建立不同的有限元分析模型,探讨其关键构件应力与结构位移的变化情况,以对施工过程进行优化分析;在此基础上,采用有临时支撑胎架的弧形杆模型作为最终计算模型进行施工模拟,并将卸载前后的计算结果与现场监测数据进行对比分析,以验证施工过程模拟结果的准确性;进一步对临时支撑胎架的失效敏感性进行研究,以避免出现结构安全问题. 结果表明:有限元分析模型与实际结构较为相符,卸载前后各测点的应力变化较小,最大拉、压应力变化量分别为10.61 MPa和−5.67 MPa,该大矢跨比异形球面网壳结构在施工过程中处于可控状态;某一支撑胎架失效对其周边相邻区域的杆件应力、结构位移有较大影响,其中杆件应力最大变化为28 MPa,竖向位移最大变化为13 mm,因此,施工过程中应确保支撑胎架的可靠性.

基于车轨耦合的地铁车轮多边形形成机理研究
施以旋, 戴焕云, 毛庆洲, 石怀龙, 汪群生
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220785
摘要(94) HTML全文(54) PDF 6337KB(18)
摘要:

车轮多边形磨耗会恶化轨道车辆振动环境,导致结构部件的共振疲劳失效,严重威胁行车安全. 为研究地铁车辆车轮多边形磨耗的形成机理,开展线路动态跟踪试验研究,建立车轨垂向耦合有限元模型和动力学模型,并进行轮轨长期磨耗迭代仿真分析. 研究结果表明:实测车辆发生了明显的7~9阶的车轮多边形磨耗,导致车辆出现50~70 Hz的强迫振动,频率与轮轨系统耦合振动P2力频率接近;通过车轮磨耗迭代仿真分析,确定了钢轨周期性接头焊缝不平顺引起的轮轨系统P2力共振是导致车轮7~9阶多边形磨耗的根本原因;对钢弹簧浮置板道床和梯形轨枕道床而言,长期轮轨P2力作用会分别引起8阶和15阶车轮多边形磨耗.

城轨交通制动能量利用技术研究现状与展望
刘继宗, 张祖涛, 王浩, 孔苓吉, 伊敏熠, 朱忠尹
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220676
摘要(160) HTML全文(231) PDF 4831KB(20)
摘要:

城市轨道交通的发展对缓解城市交通拥堵问题有着重要作用,而其再生制动能量利用技术也备受关注. 目前,逆变式再生制动能量利用技术包括回馈电路拓扑结构、车-网电压关系和回馈装置优化;其余再生制动能量利用技术包括超级电容储能、飞轮储能、电池储能在内的各类储能式. 系统而全面地回顾了基于逆变回馈和储能回馈的城市轨道交通再生制动能量利用技术,指出技术发展过程中的特征、趋势以及关键研究问题,包括提升储能密度、系统稳定性与装置寿命,为该领域的进一步探索和商业化发展提供指导. 同时对城市轨道交通再生制动能量利用技术的研究趋势进行分析,未来研究方向可聚焦于系统拓扑优化、储能容量、系统稳定性、使用寿命及技术经济分析等方面.

轮对升降速工况下短信号拼接定速信号的方法
张伟, 董大伟, 黄燕, 闫兵, 华春蓉, 吕路梅, 宋世哲
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220523
摘要(55) HTML全文(23) PDF 4486KB(9)
摘要:

列车轮对的特征值与转速密切相关,进行轮对故障定量分析时需要采集某转速下一定长度的信号,而实际工作于变速工况的系统难以方便获得该信号,为了满足定量分析的要求,本文提出一种不需要转速计的信号重构方法,该方法利用升降速工况下的短信号片段拼接成指定转速下的定速信号. 首先,采用STFT(short-time Fourier transform)峰值搜索方法获取转速曲线并提取通过指定转速的多个信号片段;其次,将信号片段转换成角域信号并通过互功率谱密度确定信号间的相位差,根据相位差和前信号的长度,得到信号间的拼接位置,并采用插值和融合技术保证拼接信号的连续性;最后,将拼接得到的角域信号恢复成时域信号. 经与轮对结构相似的转子实验台实验验证:某裂纹轴在升降速过程中,使用本方法获得的各转速拼接信号频谱和实验获得的定速信号频谱高度接近,其中15.0 Hz拼接信号与定速信号的1x、3x值的相对误差仅为0.9%、1.0%,将待拼接信号加入噪声且缩短到1.5个周期后,拼接相位误差不超过10°.

高速电磁阀能量分布和动态响应耦合关系仿真
赵建辉, 陈文菲, 杨贵春, 陈敬炎
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220452
摘要(98) HTML全文(25) PDF 2768KB(5)
摘要:

为研究高速电磁阀内部的能量分布及能量参数与动态响应之间的耦合关系,对高速电磁阀性能进行优化,首先,基于有限元法建立高速电磁阀动态模型并通过实验数据验证模型的准确性;其次,利用D最优实验设计方法和最小二乘法,构建以能量参数为因素的电磁阀动态响应特性响应面预测模型;最后,使用元效应分析法开展了高速电磁阀动态响应显著能量参数及参数交互作用的仿真分析. 研究结果表明:单参数中涡流能量E1是影响高速电磁阀开启响应时间To的较敏感参数,To随着E1的增加相应地增加了约25%,涡流能量阻尼能量E1E3和涡流能量焦耳能量E1E4之间的交互是影响To的高敏感参数,涡流能量焦耳能量E1E4之间的交互是影响关闭响应时间Tc的高敏感参数;交互参数中起主导作用的因素会随取值范围而改变.

PCB型电磁感应式直线位移传感器短周期误差抑制方法
汤其富, 李咪, 赵静, 郭羊庭, 彭松
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220450
摘要(66) HTML全文(30) PDF 3177KB(8)
摘要:

在直线位移测量中,基于PCB(printed circuit board)工艺的新型电磁感应式位移传感器因具有较大栅距,在制造、装配等工艺环节易导致短周期误差. 在所导致的短周期误差类型中,1次和4次误差是PCB型电磁感应式直线位移传感器中最常见的短周期误差. 因此,为减小测量过程中产生的1次和4次误差,本文从输出信号出发针对此两种误差的产生机理开展研究,并提出一种不依赖外部基准的误差自我修正方法. 首先,从理论层面分析短周期1次和4次误差的来源,以及2种误差与传感器原始SIN(Sine)和COS(Cosine)信号的函数关系;然后,建立基于传感器原始SIN和COS信号特征的短周期误差函数模型,并根据本文传感器样机的实测数据计算出误差函数模型中1次和4次误差的相应参数;最后,将1次和4次误差模型用于传感器样机的误差补偿. 研究结果表明:补偿后的样机实验结果显示误差峰峰值由51.6 μm减小到36.2 μm,其中短周期1次误差减小了约64.5%,短周期4次误差减小了约83%.

智能网联环境下信号交叉口车辆轨迹重构模型
杨涛, 马玉琴, 刘梦, 姚志洪, 蒋阳升
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220321
摘要(113) HTML全文(54) PDF 2407KB(12)
摘要:

车辆轨迹数据提供了大量的时空交通流信息,可用于各类交通研究. 传统车辆轨迹模型多以人工驾驶环境为研究对象,普遍未考虑由常规车(RV)、网联人工驾驶车(CV)以及智能网联车(CAV)组成的混合交通流的影响. 为解决该问题,构建了智能网联环境下信号交叉口全样本车辆轨迹重构模型. 首先,分析并介绍智能网联环境下城市道路交叉口处车辆组成及排队通过情况;然后,构建城市道路混合交通流轨迹数量估计模型,并针对前后车的排队情况提出虚拟车的概念用于估计不同车辆的交通状态. 最后,设计数值仿真实验分析交通流密度和网联车渗透率对模型的影响,并基于NGSIM数据进行实例验证. 结果表明:轨迹重构模型的数量误差和位置误差均随着交通流密度和网联车渗透率的增大而减小,如交通流密度由20 veh/km增大至50 veh/km的过程中,模型数量误差和位置误差均呈现下降趋势,且最大误差不超过6.88%和8.02 m;与网联人工驾驶车渗透率相比,智能网联车的渗透率对模型结果影响更大.

FRP约束UHPC圆形短柱轴心受压性能研究
马恺泽, 韩潇, 何腾伟, 白景柱
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220332
摘要(68) HTML全文(26) PDF 2538KB(7)
摘要:

为研究纤维增强复合材料(FRP) 种类、FRP层数和钢纤维体积掺量对超高性能混凝土(UHPC)圆形短柱轴压性能的影响,对21个FRP约束UHPC圆形短柱进行轴心受压试验,分析试件的失效破坏特征及受力机理,研究各参数对试件极限强度和极限应变的影响规律. 研究结果表明:FRP层数的增加可以提高UHPC圆形短柱的极限强度,试件C12、C22、C32的极限强度比C11、C21、C31分别提高了17.8%、25.4%、23.4%;钢纤维体积掺量的增加可以使UHPC圆形短柱的极限强度和极限应变得到提高,并可以在一定程度上改善试件的脆性,试件C31的极限强度和极限应变比试件C21分别提高了2.9%和15.1%,比试件C11分别提高了4.7%和50%;在FRP层数和钢纤维体积掺量相同的情况下,碳纤维增强复合材料(CFRP)对圆形短柱极限强度的改善程度明显优于玻璃纤维增强复合材料(GFRP),试件C11、C12和C13的极限强度比试件G11、G12和G13的分别提高了9.7%、7.8%和7.2%;考虑钢纤维的约束影响,提出FRP约束UHPC圆形短柱的抗压强度和极限应变的计算模型,并进一步给出FRP约束UHPC的本构模型.

侧风作用下大跨拱桥变形对高速列车行车平稳性的影响机理
李小珍, 周彦希, 王铭
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220598
摘要(96) HTML全文(45) PDF 4546KB(26)
摘要:

为探求侧风下的拱桥变形对列车平稳性的作用机理,通过风-车-桥耦合系统得到跨中横、竖向位移,分析不同风速、车速下的列车行车平稳性,量化桥梁变形对风-车-桥系统中列车横、竖向加速度的贡献;结合车体加速度响应的敏感波长及桥梁变形的时频特性,分析桥梁变形对行车平稳性影响机理. 结果表明:桥梁竖向位移差异较横向位移差异较小,且主要位移由车致桥梁变形产生,最大幅值达到了−9.2 mm;在列车及风荷载作用下,桥梁横向及竖向位移较为显著,但其对列车平稳性的影响主要体现在交界墩位置处,约为其余位置响应的4倍;除交界墩区域,桥上列车的行车平稳性主要由风致列车振动及轨道不平顺决定;车体横向及竖向加速度功率谱密度分布与轨道不平顺的波长密切相关,其对应的敏感波长区间均小于120 m;车体横向及竖向加速度主要受车辆荷载作用引起的桥梁变形影响,而风荷载引起的桥梁变形主要分布于主跨范围内,波长大于120 m,因而未对列车车体加速度产生显著影响.

连续排水边界下抽水引发的弱透水层固结解
江留慧, 李传勋, 吴文兵, 梅国雄
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220473
摘要(69) HTML全文(25) PDF 2074KB(13)
摘要:

为探究更能反映实际透水能力的排水边界对超采地下水导致的地面沉降问题的影响,首先,通过引入孔压随时间指数衰减的连续排水边界,建立连续排水边界下潜水层水位变化引发的下卧弱透水层一维固结模型;其次,采用分离变量法获得其模型普遍解析解答以及水位瞬时下降和水位单极等速下降2种特殊降水模式的解析解;然后,通过特定条件下解析解的退化初步验证本文解析理论的正确性;最后,以水位单级等速下降为例,利用本文解计算不同界面参数下弱透水层的固结曲线,着重分析界面参数对固结性状的影响. 结果表明:理论计算的沉降曲线与室内试验沉降曲线对比,最大误差为13%,进一步说明连续排水边界更贴合实际透水边界;界面参数越大(排水边界透水性越好),孔压消散速率越快,固结速率越快,越早完成固结,但其并不影响最终固结状态.

拉应力作用下早龄期混凝土相对湿度响应试验研究
赵海涛, 丁健, 杨果, 相宇, 徐文, 陈育志
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220134
摘要(85) HTML全文(37) PDF 4096KB(11)
摘要:

为系统研究早龄期混凝土内部相对湿度对不同水平拉应力的响应规律,设计恒定轴拉下混凝土内部相对湿度测试方法,试验研究了不同拉应力下的相对湿度响应规律,并基于试验结果和理论分析,给出早龄期混凝土单面干燥条件下相对湿度与拉应力的线性模型. 研究结果表明:拉应力施加会造成混凝土内部相对湿度瞬时下降,当拉应力从0.8 MPa增加到3.2 MPa时,混凝土深度分别为50、75、100 mm处的相对湿度变化值从0.5%、0.4%和0.3%增加到0.8%、0.7%和0.6%;随着拉应力逐渐增大,相对湿度下降值逐渐增大;在相同拉应力下,距离混凝土暴露面近的相对湿度对拉应力的响应更为显著;拉应力持荷状态下相对湿度会逐渐恢复,恢复时间约2.5 h,在压应力持荷状态下也出现了类似现象,恢复时间约20.0 h,拉应力持荷状态下相对湿度恢复时间更短.

实测轮轨蠕滑曲线对钢轨磨耗影响分析
王平, 宋娟, 杨春凯, 安博洋, 陈嵘
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220392
摘要(84) HTML全文(59) PDF 2908KB(26)
摘要:

轮轨蠕滑曲线会影响轮轨动态相互作用,进而影响钢轨磨耗,为研究实测轮轨蠕滑曲线对钢轨磨耗的影响,首先,基于最小二乘法获得了适用于Polach模型和修改FASTSIM算法的参数,模拟40~400 km/h行车速度范围内的实测蠕滑曲线;随后,在SIMPACK软件中建立车辆系统动力学模型并通过Polach模型考虑实测蠕滑曲线;最后,采用Kik-Piotrowski模型和修改的FASTSIM算法进行轮轨非赫兹滚动接触计算,并结合USFD磨耗模型预测钢轨磨耗,对比了理想与实测蠕滑曲线条件下钢轨磨耗的差异. 研究表明:理想蠕滑曲线条件下钢轨磨耗深度明显大于实测蠕滑曲线下的结果,随着车辆通过次数的增加,理想条件下钢轨磨耗分布范围更大,内外轨磨耗分布范围分别为实测蠕滑曲线的1.5倍和1.3倍;摩擦系数和磨耗率显著影响钢轨磨耗大小及磨耗分布情况,故在车辆动力学仿真和钢轨磨耗计算中有必要考虑实测轮轨蠕滑曲线;形成了确定实测蠕滑曲线参数的前处理程序,可服务于车辆动力学仿真和钢轨磨耗计算,可以有效指导现场进行钢轨打磨等养护维修工作.

马蹄形预制及喷锚初期支护结构试验对比研究
白中坤, 毕程程, 赵修旺, 薛永涛
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220197
摘要(67) HTML全文(40) PDF 4648KB(8)
摘要:

为研究新型马蹄形预制初期支护结构的力学变形特征,与喷锚初期支护结构进行比较,开展两类结构的原型加载试验,系统性地从结构设计、衬砌预制、试验加载及结果分析等方面进行详细介绍,并对试验结果进行深入分析. 研究结果表明:预制初期和喷锚初期,支护结构的极限承载力分别为2.80倍和1.32倍设计荷载,前者的极限承载能力约为后者的2.12倍;预制初期,支护结构在拱顶、拱腰位置受正弯矩和负轴力作用,在拱肩和拱底位置受负弯矩和正轴力作用,喷锚初期,支护结构与之相近,临近破坏阶段,前者的最大弯矩约为后者的1.39倍,最大轴力约为后者的1.45倍;预制初期支护结构和喷锚初期支护结构凹凸变形趋势基本一致,结构破坏时呈现右拱肩外凸,右拱腰内凹,且型钢与混凝土产生剥落,前者极限变形能力约为后者的1.20倍.

浇筑期温度对泡沫混凝土性能和微孔结构的影响
刘鑫, 姚云龙, 张思卿, 史云强, 洪宝宁
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220179
摘要(76) HTML全文(38) PDF 5030KB(4)
摘要:

泡沫混凝土在浇筑至固化成型这段时期内,易受温度等环境因素影响,不利环境因素会导致固化成型后泡沫混凝土的性能退化和劣化. 为研究泡沫混凝土在浇筑期受温度(−15~70 ℃)影响后的性能和微孔结构,设计单因素室内试验方案,以干密度作为泡沫混凝土物理性质评价指标,抗压强度作为施工质量评价指标,吸水率用以评价泡沫混凝土的运营耐久性,并利用图像数据采集系统及Image J软件分析泡沫混凝土微孔结构的演变规律. 结果表明:随着温度上升,泡沫混凝土干密度总体呈阶梯式下降,抗压强度先减小后增大再减小,吸水率以0 ℃为分界点,温度降低或升高均呈先增大后减小趋势;等效孔径先增大后减小再增大,孔隙圆度值先增大后减小,孔隙分布分维先减小后变大;从混凝土宏观性能和微孔结构的演变规律建议泡沫混凝土浇筑期施工的温度范围为−5~40 ℃.

应急物资储备与调度优化研究综述
黄莉, 严孜, 王伟
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210632
摘要(1202) HTML全文(208) PDF 1524KB(145)
摘要:

三防(防汛、防旱、防台)应急物资的储备管理是三防工作非工程措施中的重要环节,也是三防工作顺利开展的基础. 基于三防应急物资储备与调度在提升灾害应对能力中重要性的分析,分别从应急物流(应急物流的概念、应急物资需求、储备规模与储备模式、应急物流节点选址与布局规划、应急物资存储策略与货位分配、应急物流调度优化)和三防应急物资储备管理等方面对相关研究进行梳理,分析现有研究的进展和存在不足. 目前的洪涝、干旱、台风灾害预测预报与风险评估领域已经形成一系列突破性的研究成果,但存在几个方面的问题:一是没有考虑灾害风险评估结果与三防应急物资需求之间的关联性;二是缺少更具体更有针对性的研究,例如:储备网络、节点、通道的可靠性等;三是现有研究中关于不确定条件下三防应急物资调配-路径集成问题的动态规划未得到较好的解决. 受我国灾害管理部门分割的影响,现有的研究也大多分开进行,整合三防应急物资储备管理一体化的研究需求迫切,因此,基于需求驱动确定物资储备规模,并对三防应急物资储备优化与集成调度开展系统性研究是现实所需.

2020-02ml 目录
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摘要(483) HTML全文(314) PDF 350KB(32)
摘要:
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
当前状态:
摘要(414) HTML全文(342) PDF 1116KB(55)
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. 研究结果表明:施工对开挖面前方渗流场的扰动基本局限在三倍洞径以内,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.
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电-氢混合储能型多微电网系统有功功率均衡控制方法
李奇, 李蕊睿, 李朔, 蒲雨辰, 孙彩, 陈维荣
2024, 59(3): 485-492, 518.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210506
摘要(52) HTML全文(34) PDF 3915KB(9)
摘要:

在多电-氢微电网并联运行的交流系统中,采用传统控制方法的逆变器会受到输出线路阻抗差异所产生的影响产生较大环流,甚至无法实现有功功率的合理分配,考虑到系统中电压偏差与有功功率间的关系,对多微电网的有功功率分配问题进行分析研究. 首先,构建含光伏、燃料电池、电解槽、蓄电池的电-氢混合储能微电网交流系统模型;其次,根据反下垂控制中有功功率与电压间的关系,构造考虑电压偏差的反下垂控制,并为使额定有功功率自适应调节,提出基于功率跟随控制的反下垂控制方法;最后,在多电-氢微电网并联运行的系统中,对本文所提方法进行RT-LAB半实物实验验证及与其他方法的对比验证. 实验结果显示:基于本文所提控制方法的系统稳定后功率分配的准确度达97.50%,母线电压的精准度达99.86%,环流大小的范围约为[−3.0, 3.0] A,均优于其余方法.

状态依赖型切换系统的数据驱动方法建模
王涛, 谭吉, 刘东, 杨叶江
2024, 59(3): 493-500.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210579
摘要(56) HTML全文(43) PDF 3019KB(10)
摘要:

切换系统是由一系列连续或离散的子系统和切换机制组合而成的一类复杂系统,状态依赖型切换系统因其复杂性而尚未被深入研究. 因此,通过系统的输入输出轨迹来对状态依赖的切换系统进行数据驱动建模,利用数据挖掘技术寻找数据之间的有用信息,建立输入与输出之间更形象的表达形式;在此基础上提出一种结构框架,根据辨识轨迹的切换时刻将数据分段,借助神经网络建立子系统的模型以及切换规则,深度挖掘状态依赖切换系统的信息,得到切换系统中子系统及子系统间的信息. 实验结果表明:相比传统的机理建模,本文提出的数据驱动方法将建模的复杂度降低了17.3%.

双制式列车接地系统的车-地联合牵引供电计算
刘炜, 杨凌云, 马庆安, 李雪飞, BHATTIAshfaque Ahmed
2024, 59(3): 501-509.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220655
摘要(48) HTML全文(22) PDF 2940KB(12)
摘要:

为研究双制式列车在不同供电制式区段下的车体环流和车体—轴端电位分布,针对某型双制式列车构建列车接地系统的链式电路模型,并提出车-地一体化的交、直流区段联合牵引供电计算方法;同时,建立列车接地保护电阻优化模型,并分析2种列车接地系统配置方案. 以国内某条双制式线路为算例进行仿真验证,研究结果表明:方案1相较方案2,列车的车体—轴端电位最大值降低36.58%~41.04%,车体环流最大值降低18.49%~22.97%;并且在方案1中,头尾车保护电阻设置为20 mΩ,可使列车的车体—轴端电位最大值为1.15 V,车体电流最大值为50.30 A,达到抑制车体—轴端电位的最优效果. 该车-地一体化的交、直流区段联合牵引供电计算方法可适用于单一供电制式或者多供电制式列车接地系统的分析.

接触网承力索集中荷载测量方法
刘继冬, 梁茹楠, 陈交, 程军营, 吴积钦
2024, 59(3): 510-518.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20211092
摘要(67) HTML全文(29) PDF 2840KB(8)
摘要:

为分析接触网承力索静止与振动状态下的线索形状与集中荷载对应关系. 采用抛物线法对静止状态的承力索进行找形计算,通过构建振动微分方程和使用傅里叶变换计算振动状态下的承力索形状;结合受力分析,并根据牛顿第二定律推导静止与振动状态下承力索集中荷载的公式,在获取静态与振动状态下集中荷载处位移变化后,可以通过该公式求解集中荷载;在实验室搭建的振动试验台上对测量方法进行了检验. 检验结果表明:静态时的绝对误差为0.20%,主振频率为1 Hz及2 Hz振动状态下的绝对误差百分比均在0.50%以内;采用机器视觉获取集中荷载处静态位置与振动位移数据,进而实现承力索集中荷载非接触测量的方法是可行的.

基于多目标遗传算法的8 × 8 S盒的优化设计方法
王永, 王明月, 龚建
2024, 59(3): 519-527, 538.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210377
摘要(53) HTML全文(20) PDF 2428KB(14)
摘要:

混沌系统具有非线性、伪随机性、初始值敏感等特性,为基于动力系统构造性能良好的S盒提供了基础,进一步保证了分组加密算法安全性. 目前,基于混沌构造S盒的方法大多数针对单个性能指标进行优化,难以获得全面的性能提升. 针对此问题,结合混沌映射与多目标遗传算法,提出了一种新的S盒设计方法. 首先,利用混沌映射的特性产生初始S盒种群;然后,以S盒的非线性度和差分均匀性为优化目标,基于遗传算法框架对上述两指标进行优化. 针对S盒的特点,在优化算法中引入了交换操作,设计了新的变异操作以及非支配序集计算,有效提升了S盒的非线性度和差分均匀性. 实验结果表明该算法产生的S盒其差分均匀度为6,非线性度值至少为110,有效提升了S盒的综合性能.

基于二维离散混沌系统和DNA的图像加密方案
徐昌彪, 许浩南, 明志飞
2024, 59(3): 528-538.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220810
摘要(107) HTML全文(89) PDF 3570KB(24)
摘要:

为丰富低维离散混沌系统的动力学特性以及克服脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)编码的引入使混沌图像加密系统安全性易于降低的问题,基于Arnold映射构建具有恒定正Lyapunov指数的2维离散混沌系统,并将其与DNA编码结合,设计一个混沌图像加密方案. 所设计的混沌系统模型中不含非线性项,系统具有超混沌动力学行为;加密方案中用于加密的混沌序列为明文图像像素与密钥的加取模运算结果,图像按4 × 4大小予以分块,扩散算法中的DNA加减、异或、同或等运算分别基于DNA编码规则1、规则4和规则7. 仿真实验和性能分析结果表明:加密方案的密钥空间达到2266,信息熵为7.9993 bit,密钥灵敏度达到10−15,平均像素变化率(number of pixel change rate, NPCR)、统一平均变化强度(unified average change intensity, UACI)、块平均变化强度(block average change intensity, BACI)分别为99.6092%、33.4664%、26.7718%.

面向乳腺超声分类的低尺度形态特征重校准方法
龚勋, 朱丹, 杨子奇, 罗俊
2024, 59(3): 539-546, 563.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20211061
摘要(33) HTML全文(17) PDF 2626KB(2)
摘要:

针对乳腺超声图像具有类内差异大、类间差异小以及结节形状复杂多变等问题,提出一种形状特征重校准的乳腺超声图像算法,实现乳腺超声的自动化诊断. 首先,构建端到端的网络模型,采用渐进训练方式,充分学习图像中更具辨别力的区域,获取更细粒度的特征信息;其次,提出分区打乱机制,降低网络中打乱图像时破坏结节区域所产生的噪声;然后,将模型底层提取的特征与通过掩膜图像获得的形状特征进行重校准,提出低尺度重校准损失函数;最后,构建一个包含1550张乳腺超声图像数据集LSRD (low-scale recalibration database),验证所提方法的有效性. 实验结果表明:本文模型在LSRD上准确率94.3%、敏感性91.2%、特异性93.6%、ROC (receiver operator characteristic curve)与坐标围成的面积(area under curve,AUC)为0.941,均优于对比模型;在BUSI (breast ultrasound image)数据集上,相较于对比模型,其分类精度提升3.3%.

面向舰船目标检测的SAR图像数据PCGAN生成方法
潘磊, 郭宇诗, 李恒超, 王伟业, 李泽琛, 马天宇
2024, 59(3): 547-555.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210630
摘要(59) HTML全文(25) PDF 2274KB(15)
摘要:

针对现有合成孔径雷达(SAR)图像数据生成方法大多无法同时生成舰船图像及其检测标签的问题,面向SAR舰船图像生成及目标检测任务,构建基于位置信息的条件生成对抗网络(PCGAN). 首先,提出将舰船位置信息作为约束条件用于限制生成图像中舰船的位置,并将其作为舰船图像的检测标签;随后,引入Wasserstein距离稳定PCGAN的训练过程;最后,利用生成的SAR舰船图像及对应检测标签完成YOLOv3网络的端到端训练,实现舰船数据增强与目标检测的协同学习,进而获得更耦合目标检测实际应用的多样性数据. 在HRSID (high resolution SAR image dataset)数据集上的实验结果表明,PCGAN方法能生成清晰、鲁棒的SAR舰船数据,舰船检测准确度最高提升1.01%,验证了所提出方法的有效性.

卫星通信中高鲁棒性自适应波束赋形算法
张颉, 徐厚东, 王海, 贺洪星, 李里, 傅宁, 涂斌
2024, 59(3): 556-563.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210744
摘要(69) HTML全文(20) PDF 2089KB(9)
摘要:

在卫星通信中,采用自适应波束赋形技术能极大提升导航接收机的抗干扰性能,然而,传统自适应波束赋形算法对模型失配极为敏感. 针对传统自适应波束赋形算法在期望信号导向矢量和协方差矩阵失配时,输出性能急剧下降的问题,本文提出了一种高鲁棒性自适应波束赋形算法. 该算法首先估计期望信号的输入信噪比(SNR),再根据SNR构造投影矩阵来估计期望信号导向矢量和干扰信号导向矢量;接着,基于不确定集优化方法再次校正期望信号导向矢量和干扰信号导向矢量;最后,估计信号功率并重构干扰加噪声协方差矩阵. 仿真结果表明,相比于协方差矩阵重构波束赋形算法,本文算法具有更优异的输出信干噪比(SINR)性能,当SNR为10.0 dB并存在期望信号波达方向(DOA)估计失配时,本文算法的输出SINR增益可达1.9 dB;当存在波前扰动失真时,输出SINR增益约1.5 dB;当存在局部相干散射时,输出SINR增益约1.6 dB.

相干衰落抑制Φ-OTDR的分布式光纤周界安防技术
胡祖翰, 钱恒, 石先明, 刘利平, 徐余明, 罗斌
2024, 59(3): 564-571.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220443
摘要(129) HTML全文(46) PDF 6157KB(21)
摘要:

基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统在铁路周界安防中有着重要的应用前景. 为降低Φ-OTDR中固有的相干衰落对相位解调的影响,提高扰动信号识别率,提出一种基于矢量旋转滑动平均(MVRA)的相干衰落抑制方法. 首先,对探测信号复矢量化,并对各位置的复矢量信号按初相角进行旋转对齐;然后,采用滑动平均的方法缓和信号幅度起伏以及减小噪声功率,提高信噪比,进而抑制相干衰落;其次,从衰落抑制信号解调出扰动信号,将MVRA与频谱提取重组(SERM)、数字向移变换(DPST)方法进行对比,通过差分相位标准差验证抗衰落效果;最后,通过搭建分布式光纤周界入侵检测实验平台,模拟环境噪声、应力破坏、攀爬、剪网4种防护扰动信号,以解调的相位灰度图作为特征图像,使用卷积神经网络进行模式识别. 实验结果表明:相比SERM、DPST,MVRA能更高效地抑制衰落,当滑动窗长50 ns时,MVRA提高11.2 dB信噪比;扰动信号的识别率由衰落抑制前的88%提高到衰落抑制后的92%.

基于重构距离向分谱法的时序InSAR电离层校正及分析
毛文飞, 王晓文, 刘国祥, 杨友涛, 向卫, 蔡嘉伦, 符茵, 张瑞
2024, 59(3): 572-580.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210541
摘要(65) HTML全文(23) PDF 5774KB(8)
摘要:

合成孔径雷达干涉技术(InSAR)受电离层延迟影响较大,特别是在低高纬地区,用于时序InSAR解算的干涉对数量大大减少,严重影响了低频合成孔径雷达(SAR)系统的监测精度. 针对该问题,引入重构距离向分谱法(RRSSI),将其扩展为时序InSAR电离层误差估计与校正方法. 为测试方法性能,获取2006年6月至2010年8月间覆盖阿拉斯加Anaktuvuk河区域的ALOS-1 PALSAR数据进行实验. 实验结果表明:本文方法能够有效估计时序InSAR结果中的电离层误差,且对小空间尺度电离层扰动具有较高的敏感性;经提出方法校正后,研究区域的年平均形变速率均值从校正前的1.46 cm/a降至0.49 cm/a,而标准差则从1.16 cm/a降至0.65 cm/a,精度显著提升;选取时序点的累积形变由校正前的大幅波动变得更加平稳,更符合形变规律.

CPS-SPWM级联H桥激励的变压器铁耗快速计算方法
张新生, 王瑞田, 肖飞, 任强, 谢沁园
2024, 59(3): 581-589, 599.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210789
摘要(51) HTML全文(29) PDF 4094KB(15)
摘要:

针对载波移相(CPS)正弦脉宽调制(SPWM)级联H桥激励的变压器,提出一种基于经典损耗分离模型的铁耗快速计算方法. 首先,结合SPWM电压波形特征定义集总占空比,并推导其关于调制比的解析模型;其次,基于经典损耗分离模型和集总占空比,构建CPS-SPWM级联H桥的铁耗计算模型,该方法可以直接使用调制比、直流母线电压等参数对铁耗进行计算,从而避免传统方法中的谐波分析或者数值积分过程;再次,基于本文铁耗计算模型,提出了一种针对SPWM电压激励的有限元(FEM)仿真等效方法,最后,通过实验验证了本文计算方法的有效性. 研究结果表明:等效仿真铁耗误差小于3.6%、仿真用时减少74.5%;最大铁耗计算误差为7.6%.

高速磁浮列车搭接结构悬浮系统仿真分析
王志强, 龙志强, 李晓龙
2024, 59(3): 590-599.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210932
摘要(182) HTML全文(126) PDF 3244KB(64)
摘要:

为模拟高速磁浮列车悬浮系统运动过程并分析不同条件下的系统响应,本文围绕悬浮系统建模、控制器设计和仿真分析展开研究. 首先,介绍以搭接结构为基本单元的高速磁浮列车悬浮系统的基本结构与工作原理,通过机理分析方法构建理想情况下的悬浮系统数学模型;然后,对悬浮系统模型进行合理简化,并针对简化模型设计标称控制器;最后,仿真验证了标称控制器的控制效果,并对比分析仿真和实验条件下永磁电磁混合悬浮系统的起浮降落过程. 研究结果表明:仿真得到的悬浮间隙、悬浮电流等物理量的变化情况与实际系统的变化趋势吻合,稳态时误差小于5%.

电液混合动力系统关键技术及能量管理研究综述
刘桓龙
2024, 59(3): 600-614.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20211011
摘要(287) HTML全文(112) PDF 1892KB(21)
摘要:

现有混合动力驱动技术以油电、油液混合动力为主,旨在提高传统燃油车辆的能量利用率、降低油耗和排放. 基于液压技术的大功率密度及能量再生优势,电液混合动力系统可在全速工况范围内实现能量高效利用,提高纯电驱系统的功率密度,有效改善电动车辆续驶里程及蓄电池循环使用寿命. 本文对电液混合动力系统构型、能量回收技术、能量释放模式及控制策略等相关研究成果的进展、现状及发展趋势进行综述,分析了利用电液混合动力构型与先进能量管理策略提升纯电动车辆动力性能与能量利用率的可行性技术方案与应用前景. 根据已有研究成果,装备电液混合动力系统后车辆最大可降低约40%的能量消耗,在能量高效利用方面具有显著优势. 对于电液混合动力系统而言,液压能再生、耦合与释放等与行驶场景及电机工况点密切相关,研究重点应解决动力耦合、再生制动与能量管理等关键技术,从而提升动力系统的综合性能特别是功率密度与节能特性.

近远场地震下RC大跨轻柔拱桥减隔震支座方案优化
邵长江, 崔皓蒙, 漆启明, 韦旺, 庄卫林, 黄辉, 袁得铮
2024, 59(3): 615-626.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220122
摘要(75) HTML全文(32) PDF 3569KB(18)
摘要:

为探明不同地震动输入对某大跨轻柔拱桥减隔震的影响,通过非线性有限元模型分析近远场地震下桥梁结构的响应规律,得到大桥支座的优化布置方案. 首先,基于模态分析,对比该桥与传统钢筋混凝土(RC)拱桥动力特性差异;其次,选取不同脉冲周期的近场地震动、近场无脉冲及远场长周期地震动记录;最后,研究近远场地震下拱桥的响应行为和损伤演化路径,得到优化桥梁的减隔震支座设计方案. 研究结果表明:近场脉冲及远场长周期地震下的桥梁结构响应大于无脉冲地震响应;纵竖向地震下高墩柱剪力及弯矩包络曲线呈“S”形,墩身中部易形成塑性铰,高阶振型影响显著;桥梁纵桥向先于横向震损,损伤路径依次为矮柱、高墩柱及拱肋实心-空心截面段;摩擦摆支座减震效果最佳但位移较大,高阻尼支座方案在近场中长脉冲周期及远场长周期地震下仍会发生损伤,板式橡胶支座方案因无法保证支座同步滑移而不能形成准隔震体系;“高阻尼 + 摩擦摆”混合方案的支座位移小,拱肋及墩柱均处于弹性,是近断层大跨轻柔RC拱桥的优选减隔震方案.