检索结果-南通市图书馆

基于广义解调和SSA-SVM模型的高速道岔区晃车诊断方法

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中国铁道科学 2024年第3期45卷 1-11页

作者：刘维桢秦航远刘金朝董英杰郭剑峰北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081

为解决传统高速铁路道岔区晃车状态诊断过度依赖人工巡检的问题,提出一种基于广义解调和麻雀搜索算法(SSA)优化支持向量机(SVM)模型(SSA-SVM)的道岔区晃车状态诊断方法。首先,基于广义解调对车体横向加速度进行分解,提取不同频率模态分... 详细信息

为解决传统高速铁路道岔区晃车状态诊断过度依赖人工巡检的问题,提出一种基于广义解调和麻雀搜索算法(SSA)优化支持向量机(SVM)模型(SSA-SVM)的道岔区晃车状态诊断方法。首先,基于广义解调对车体横向加速度进行分解,提取不同频率模态分量,结合分量信息以及轨道几何信息,进一步计算道岔区晃车诊断特征指标;然后,采用SSA-SVM模型作为道岔区晃车分类诊断模型,提出基于该模型的道岔区晃车状态诊断方法;最后,以我国某高速铁路道岔区实测数据为例进行案例分析,验证该方法的有效性。结果表明:与基于误差反向传播算法模型(BP)、SVM模型、粒子群优化算法(POS)优化的误差反向传播算法模型(POS-BP)和粒子群优化算法优化的支持向量机模型(POS-SVM)的道岔区晃车状态诊断方法相比,采用SSA-SVM模型的道岔区晃车状态诊断方法不仅收敛速度快、精度高,而且在特征较少的情况下仍能保持94.8%的高诊断精度。

关键词：高速铁路道岔区晃车广义解调时频分析 SSA-SVM

针对车地传输TCP协议优化的TTI-RTT拥塞控制算法

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中国铁道科学 2024年第2期45卷 175-184页

作者：姜尚炎孙斌乔婉淇郭岳杨树忠中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

为适应铁路5G专用移动通信系统动态易变的网络环境,解决现有算法中存在的吞吐量减少、传输时延增加、检测数据车地传输可靠性难以保证的问题,在分析传输控制协议(TCP)传输拥塞控制过程,以及对比TCP-Reno,TCP-Vegas和TCP-Westwood 3种基... 详细信息

为适应铁路5G专用移动通信系统动态易变的网络环境,解决现有算法中存在的吞吐量减少、传输时延增加、检测数据车地传输可靠性难以保证的问题,在分析传输控制协议(TCP)传输拥塞控制过程,以及对比TCP-Reno,TCP-Vegas和TCP-Westwood 3种基础拥塞控制算法存在问题的基础上,提出一种联合传输时间间隔(TTI)和往返时延(RTT)的拥塞控制算法——TTI-RTT算法,即将RTT的成对比较测试统计量和网络当前拥塞因子联合起来作为网络拥塞判断标准,根据反映网络拥塞程度的拥塞因子动态调节加性和乘性因子,并在传输控制协议拥塞控制的不同条件下灵活调整传输时间间隔。采用NS-3仿真软件,构建考虑高速铁路5G-R无线信道误码影响的点对点通信网络拓扑结构,对TTI-RTT拥塞控制算法进行仿真验证,并与3种基础算法进行性能比较。结果表明:不同丢包率下所提算法的平均吞吐量均保持在9 Mb·s^(-1)以上,较基础算法中吞吐量最高且最稳定的TCP-Reno算法增加了约5.9%,且实时吞吐量稳定性具有显著改善。

关键词：车地传输检测数据 5G-R TCP算法优化拥塞控制吞吐量

白鹤滩水电站坝肩边坡开挖爆破振动概率分布研究

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工程科学与技术 2024年第3期56卷 179-188页

作者：孙鹏昌杨招伟卢文波孟海利薛里中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 长江科学院湖北武汉430019 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072

为科学准确判定岩石高边坡开挖爆破振动的概率分布形式,为岩石高边坡爆破振动幅值和频率的不确定性预测提供科学理论基础,以白鹤滩水电站右岸坝肩岩石高边坡开挖工程为研究背景,对典型开挖程序和爆破方案下的岩石高边坡爆破振动幅值和... 详细信息

为科学准确判定岩石高边坡开挖爆破振动的概率分布形式,为岩石高边坡爆破振动幅值和频率的不确定性预测提供科学理论基础,以白鹤滩水电站右岸坝肩岩石高边坡开挖工程为研究背景,对典型开挖程序和爆破方案下的岩石高边坡爆破振动幅值和主频实测数据进行了概率统计分析,研究了岩石高边坡开挖爆破振动幅值和主频的概率分布及其主要特征。研究结果表明:正态分布和Gamma分布模型对岩石高边坡开挖预裂和主爆破质点峰值振速概率分布的拟合效果均较好,岩石高边坡开挖预裂和主爆破质点峰值振速的概率分布较好地服从正态或Gamma分布;Gamma分布模型相较于正态分布模型对岩石高边坡开挖预裂和主爆破振动视主频的概率分布存在明显拟合优势,岩石高边坡开挖预裂和主爆破振动视主频概率分布较好地服从Gamma分布。岩石高边坡预裂爆破质点峰值振速和视主频的平均值大于对应主爆破质点峰值振速和视主频的平均值,预裂爆破质点峰值振速和视主频下四分位~上四分位量值范围分别为5.4~11.6 cm/s和36.7~97.6 Hz,主爆破质点峰值振速和视主频下四分位~上四分位量值范围分别为3.8~8.9 cm/s和26.7~97.6 Hz。研究结果显示,经常采用的正态分布并不一定是岩石高边坡开挖爆破振动幅值或主频的最佳概率分布形式,其他典型岩石高边坡工程爆破振动幅值和主频的概率分布有待进一步研究。

关键词：白鹤滩水电站岩石高边坡爆破振动质点峰值振速视主频概率分布

Cu,Fe和SiO_(2)粉末对轮轨间摩擦性能影响试验

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中国铁道科学 2024年第3期45卷 107-116页

作者：宋瑞孙丽霞张忠凯徐力吴毅沈钢同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 中铁检验认证中心有限公司北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司标准计量研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心北京100081 高速铁路与城轨交通系统技术国家工程研究中心轮轨关系实验室北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所北京100081

为寻找可替代硬质氧化物颗粒且能增加摩擦系数,并能减少对轮轨表面损伤的增黏材料,利用销盘摩擦试验机,在试验压力为0.5 MPa、转速为100,200,350,500 r·min^(-1)条件下,采用向轮轨摩擦表面添加粉末并观测摩擦表面形貌的方法,比较测试Cu... 详细信息

为寻找可替代硬质氧化物颗粒且能增加摩擦系数,并能减少对轮轨表面损伤的增黏材料,利用销盘摩擦试验机,在试验压力为0.5 MPa、转速为100,200,350,500 r·min^(-1)条件下,采用向轮轨摩擦表面添加粉末并观测摩擦表面形貌的方法,比较测试Cu,Fe与SiO_(2)粉末对摩擦系数、磨损量及表面硬度影响的差异性。结果表明:Cu,Fe粉末增加轮轨间摩擦系数的作用大于硬质SiO_(2)粉末,在摩擦表面添加Cu粉后摩擦系数增加0.2~0.3,添加Fe粉后增加0.1~0.2,添加SiO_(2)粉后在转速低于200 r·min^(-1)条件下增幅低于0.1,但在转速高于200 r·min^(-1)条件下并没有增加;低转速条件下SiO_(2)和Fe粉末使磨损量增加40%以上,而在转速大于200 r·min^(-1)时Cu粉末使磨损量降低50%,原因在于高硬度粒子加剧了对摩擦表面的犁削程度,导致磨损量成倍增加,而Cu粉末在剪切力的作用下易发生大塑性变形,从而黏附在摩擦表面,起到增大摩擦力和减小磨损量的作用;低速条件下Fe粉末和SiO_(2)粉末硬度高,与摩擦表面形成咬合作用,导致摩擦系数增加,而在转速提高时Fe和SiO_(2)粉末被粉碎细化,微细颗粒具有滚动效应,弱化了摩擦表面间的剪切力,难以起到增加摩擦系数的作用。

关键词：轮轨关系轮轨摩擦粉末颗粒磨损增黏摩擦系数

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采用潮流控制器的贯通型牵引供电系统负序治理模型及控制策略

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中国铁道科学 2024年第1期45卷 155-161页

作者：郭旭刚中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081

针对树形双边贯通牵引供电系统负序导致的电力系统侧公共连接点处三相电压不平衡问题,提出在树形双边贯通牵引供电系统中加装由降压变压器、潮流控制器(PFC)和控制器组成的补偿装置进行功率转移的负序补偿方案;在建立采用PFC的贯通型牵... 详细信息

针对树形双边贯通牵引供电系统负序导致的电力系统侧公共连接点处三相电压不平衡问题,提出在树形双边贯通牵引供电系统中加装由降压变压器、潮流控制器(PFC)和控制器组成的补偿装置进行功率转移的负序补偿方案;在建立采用PFC的贯通型牵引供电系统拓扑结构和数学模型的基础上,设计合理的约束参数和控制策略,通过控制补偿装置改变电力系统侧功率分布,从而实现负序补偿;采用MATLAB/Simulink仿真试验平台,分析补偿装置所需容量随负序补偿程度的变化规律,并计算最小化负序补偿容量,对补偿方案进行验证。结果表明:基于功率转移的负序补偿方案能够灵活调节公共连接点处负序功率和无功功率含量;可将公共连接点处三相电压不平衡度的最大值降低至4%,95%统计值降低至2%,满足了国家标准,从而验证了基于功率转移负序补偿方案的有效性。

关键词：牵引供电系统贯通供电负序补偿无功补偿潮流控制器

基于机器学习的高铁边坡位移预测不确定性度量与应用

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中国铁道科学 2024年第1期45卷 56-67页

作者：邓志兴谢康李泰灃苏谦韩征肖宪普中南大学土木工程学院湖南长沙410083 西南交通大学土木工程学院四川成都610000 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050000

为解决不确定性问题对高铁边坡位移预测精度的影响,引入区间预测理论量化位移预测中的不确定性问题,并建立Bootstrap-GRU-BP混合区间预测模型(BGB模型)。该模型首先采用基于Bootstrap的门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)算法度量... 详细信息

为解决不确定性问题对高铁边坡位移预测精度的影响,引入区间预测理论量化位移预测中的不确定性问题,并建立Bootstrap-GRU-BP混合区间预测模型(BGB模型)。该模型首先采用基于Bootstrap的门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)算法度量位移预测均值和认知误差的方差,再采用BP算法度量随机误差的方差,然后将位移预测均值、认知误差和随机误差的方差3者结合在一起,量化出一定置信水平下的预测区间。最后,基于杭绍台高铁沿线边坡的监测数据,探讨BGB模型认知不确定性的响应特征,并通过对比多种区间预测模型来验证BGB模型的优越性。结果表明:BGB模型不仅能构造清晰可靠的预测区间,还能提供高精度的点预测结果;改变模型输入特征和预测算法会导致认知不确定性的改变,而BGB模型所构造的预测区间能正确地响应不确定性的变化;对比以极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)和支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)为核心的区间预测模型,BGB模型的区间预测和点预测性均能更优。研究成果可为高铁边坡位移发展提供可靠的预测结果,进而为高铁边坡可靠度分析提供理论基础。

关键词：边坡位移预测不确定性度量区间预测机器学习 Bootstrap算法

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风载作用下高速列车曲线通过性能研究

中国铁道科学 2024年第2期45卷 146-154页

作者：白鑫孙丽霞王友彪周春阳池长欣中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心北京100081 高速铁路与城轨交通系统技术国家工程研究中心轮轨关系实验室北京100081

在风载和曲线欠超高叠加的不利工况下,高速列车的运行安全性表现出复杂的变化规律,因此需要针对风载作用下高速列车的曲线通过安全性进行深入研究。采用空气动力学和车辆动力学相结合的分析方法,考虑车速和风速变化、实际轮轨匹配及线... 详细信息

在风载和曲线欠超高叠加的不利工况下,高速列车的运行安全性表现出复杂的变化规律,因此需要针对风载作用下高速列车的曲线通过安全性进行深入研究。采用空气动力学和车辆动力学相结合的分析方法,考虑车速和风速变化、实际轮轨匹配及线路激励情况,建立瞬态风载模型、横风作用下高速列车空气动力学模型及车辆动力学模型;对高速列车在不同车速和风速作用下的气动载荷变化规律进行分析,并对其以不同速度通过不同欠超高曲线线路时的脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力等车辆关键动力学参数的变化规律进行分析,研究风载和曲线欠超高对高速列车脱轨和倾覆的影响。结果表明:风速变化引起的侧向力系数变化幅度大于车速;在风载和曲线欠超高叠加的不利工况下,除轮重减载率安全裕量明显降低外,轮轴横向力的安全裕量也降低,且车辆关键悬挂部件工作状态恶化,其中二系横向止档的位移迅速增大且工作状态接近压并,左右两侧空气弹簧压力差也迅速增大,车辆动力学性能的安全裕量明显下降。

关键词：高速列车风载曲线通过性能曲线欠超高侧向力系数脱轨系数轮重减载率轮轴横向力

不同边界工况下受电弓区域流场结构及气动噪声特性对比分析

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中国铁道科学 2024年第3期45卷 117-127页

作者：潘永琛张格明李志强柳润东刘兰华苏林潘镜冲中国铁道科学研究院集团有限公司节能环保劳卫研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司科信部北京100081 中国科学院声学研究所中国科学院水声环境特性重点实验室北京100190

为研究流场结构对受电弓气动噪声的影响,运用分离涡模拟方法和FW-H方程对高速受电弓区域流场结构和气动声场进行数值计算,对比分析平面和车体凹腔2种边界工况下流场特性、涡旋结构以及气动噪声特性的变化差异,为局部结构的气动声学优化... 详细信息

为研究流场结构对受电弓气动噪声的影响,运用分离涡模拟方法和FW-H方程对高速受电弓区域流场结构和气动声场进行数值计算,对比分析平面和车体凹腔2种边界工况下流场特性、涡旋结构以及气动噪声特性的变化差异,为局部结构的气动声学优化以及仿真预测提供参考。结果表明:边界形式对局部流动具有明显的调制作用,速度场、涡量场均发生较显著的变化,相比于平面边界工况,车体凹腔边界工况下涡旋尺度增大,流动结构变得更为“有序”;车体凹腔边界工况下受电弓表面声压级相对较低,且气动噪声能量主要分布集中在500 Hz内的低频段;不同边界工况下Lamb矢量散度分布特征显示,气动声源的类型未发生变化,且车体凹腔边界工况下气动声源强度相对较弱;2种边界工况下的螺旋度分布差异意味着边界形式对流场的调制影响湍流能量的输运过程以及气动噪声能量的转化效率。

关键词：受电弓流场气动噪声边界形式涡旋结构

针对高速列车受电弓气动特性仿真的不同湍流模型适用性研究

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中国铁道科学 2024年第2期45卷 164-174页

作者：宋诗扬韩通新中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081

为探究高速受电弓气动特性仿真时不同湍流模型在不同运行环境中的适用性,基于k-ε,SST k-ω和Spalart-Allmaras 3个湍流模型的理论基础和计算流体力学仿真方法,通过线路试验对仿真结果进行验证后,对比不同模型在开阔环境和隧道环境中的... 详细信息

为探究高速受电弓气动特性仿真时不同湍流模型在不同运行环境中的适用性,基于k-ε,SST k-ω和Spalart-Allmaras 3个湍流模型的理论基础和计算流体力学仿真方法,通过线路试验对仿真结果进行验证后,对比不同模型在开阔环境和隧道环境中的精确度和计算效率。结果表明:在300 km·h^(-1)速度下,SST k-ω与k-ε模型在开阔环境中的闭口和开口方向气动抬升力计算结果差异分别为0.7%和1.5%,与Spalart-Allmaras模型计算结果差异分别为7.1%和5.5%;SST k-ω和k-ε模型在边界层预测均匀,Spalart-Allmaras模型在边界层分离区的预测准确性较低,但在隧道环境中它的精确度高于k-ε模型;在计算效率方面,Spalart-Allmaras模型的迭代次数和收敛速度优于SST k-ω模型;在适用性方面,开阔环境中k-ε模型的精确度和计算效率表现优异,更为适用,而在隧道环境中Spalart-Allmaras模型具有较高的精确度和计算效率,更为适用,但在对精确度要求高且可忽略计算效率因素的情况下SST k-ω模型具有较好适用性和高精确度,更为适用。

关键词：高速列车受电弓气动特性湍流模型适用性气动抬升力计算流体力学仿真