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基于人工免疫的城轨列控系统信息安全态势评估方法

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中国铁道科学 2024年第3期45卷 128-137页

作者：李其昌步兵赵骏逸李刚北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所北京100081

针对城轨列控系统面临的信息安全风险日益突出的问题,提出基于人工免疫系统的态势评估(AISSA)方法,即利用城轨列控系统数据特性,设计检测器成熟机制和攻击检测方法,实时感知城轨列控系统遭受的网络攻击;设计检测器克隆和变异机制,进一... 详细信息

针对城轨列控系统面临的信息安全风险日益突出的问题,提出基于人工免疫系统的态势评估(AISSA)方法,即利用城轨列控系统数据特性,设计检测器成熟机制和攻击检测方法,实时感知城轨列控系统遭受的网络攻击;设计检测器克隆和变异机制,进一步丰富检测器种群,提高城轨列控系统感知网络攻击的能力;仿真试验模拟城轨列控系统遭受不同强度身份认证拒绝服务攻击和TCP拒绝服务攻击,采用AIS-SA方法感知网络攻击并实时量化系统的安全态势。结果表明:AIS-SA方法感知网络攻击的能力较强,当检测器进化至25代时,对身份认证拒绝服务攻击的检测率为96.81%、误报率为0.25%,对TCP拒绝服务攻击的检测率为98.46%、误报率为1.32%,与其他方法相比检测率较高且误报率较低;此外,AIS-SA方法能表征不同攻击强度下城轨列控系统安全态势,当攻击强度增大时实时态势量化值升高,反之减小;仿真结果验证了AIS-SA方法的有效性和准确性。

关键词：城轨列控系统信息安全态势评估人工免疫检测器

基于时空需求预测的共享单车动态搬运与回收优化研究

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系统工程理论与实践 2024年

作者：冯紫嫣李想昌锡铭吴建军北京化工大学经济管理学院长安大学经济管理学院北京交通大学系统科学学院

共享单车采用分时计费运营模式，提供随取随停的“点对点、门对门”租赁服务，是城市交通系统的重要组成部分. 目前，共享单车平台在运营层面存在需求预测不准确、单车调度不合理、故障车回收不及时等不足，引发严重的供需匹配失衡... 详细信息

共享单车采用分时计费运营模式，提供随取随停的“点对点、门对门”租赁服务，是城市交通系统的重要组成部分. 目前，共享单车平台在运营层面存在需求预测不准确、单车调度不合理、故障车回收不及时等不足，引发严重的供需匹配失衡问题. 鉴于此，本文研究基于多任务学习的时空需求预测与考虑故障车回收的共享单车动态搬运优化方法. 首先，充分考虑站点取车需求与还车需求之间的相关性，采用基于多门混合专家结构的双向长短期记忆网络对取车与还车需求进行联合预测. 为了降低长时间序列的依赖性，引入注意力机制增强重要信息的关注度. 进一步，提出共享单车动态搬运与故障车回收协同优化模型，其中特别考虑了搬运车辆的充电决策与续航里程约束. 为了满足大规模动态搬运管理的时效性需求，设计基于模拟退火的自适应大邻域搜索算法对模型进行求解. 最后，基于纽约Citi Bike共享单车骑行数据设计案例分析，从预测性能、计算时间、运营成本等多个指标验证了所提方法的优越性.

关键词：共享单车需求预测动态搬运多任务学习

面向自动驾驶安全测试的碰撞场景构建与仿真分析

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中国安全科学学报 2024年第7期34卷 211-218页

作者：赵尧华陈延展郑亮李树凯中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

为减少自动驾驶车辆产生的交通事故,提高车辆在仿真环境中的安全测试效率,提出一种基于深度强化学习的自动驾驶碰撞测试场景构建方法。首先,通过设置状态、动作和奖励函数,将车辆的驾驶过程映射为马尔可夫决策过程;然后,基于搭建的仿真... 详细信息

为减少自动驾驶车辆产生的交通事故,提高车辆在仿真环境中的安全测试效率,提出一种基于深度强化学习的自动驾驶碰撞测试场景构建方法。首先,通过设置状态、动作和奖励函数,将车辆的驾驶过程映射为马尔可夫决策过程;然后,基于搭建的仿真平台(CARLA-DRL)训练智能体完成车辆碰撞任务,生成碰撞测试场景;最后,随机进行500次碰撞仿真试验,根据智能体与自动驾驶车辆的相对距离,分析碰撞成功率、碰撞时间和冲突能量。结果表明:智能体生成符合车辆动力学的碰撞轨迹,能够构建精细化、多类型的碰撞测试场景;智能体与自动驾驶车辆的平均碰撞成功率为62.20%,平均碰撞时间为127.25 s,平均冲突能量值为175.98 kJ。该方法能够构建高频、高效和高危的自动驾驶车辆碰撞测试场景,增加仿真场景中偶发高风险场景的发生概率,提高自动驾驶车辆对于碰撞事故的安全测试效率。

关键词：自动驾驶安全测试深度强化学习碰撞测试场景仿真试验

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基于A3C的认知物联网通信干扰消除算法

计算机工程 2024年第10期50卷 281-290页

作者：刘新梦谢健骊李翠然王亦鸣兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070

针对频谱资源干扰管理的智能化需求,提出一种基于异步优势行动者-评论家(A3C)的干扰消除算法,旨在应对认知物联网(CIoT)通信系统中由频谱资源共享引起的干扰问题。通过智能体的学习和优化,帮助次级用户(SU)在受到干扰影响时做出最优的决... 详细信息

针对频谱资源干扰管理的智能化需求,提出一种基于异步优势行动者-评论家(A3C)的干扰消除算法,旨在应对认知物联网(CIoT)通信系统中由频谱资源共享引起的干扰问题。通过智能体的学习和优化,帮助次级用户(SU)在受到干扰影响时做出最优的决策,从而改善通信质量和系统性能。在该算法中,当SU遭受干扰影响通信质量时,智能体通过学习和优化,使SU能够根据当前的位置信息、发射功率、接收功率以及干扰程度选择最低干扰程度的行动,并执行该行动后获得的奖励。智能体通过尝试不同减少干扰的行动,并根据奖励的反馈调整策略,达到最大化定义干扰程度指标和信号质量指标的奖励函数的目的,从而最大程度地减少干扰对通信质量的影响。实验结果表明,与传统k-means算法以及深度递归Q网络(DRQN)和深度Q网络(DQN)优化算法相比,基于A3C的干扰消除算法具有更短的收敛时间、更高的执行效率以及更高的系统吞吐量,较3种基准方法在吞吐量性能上至少提高7%,能够有效地减少干扰对通信质量的不利影响。

关键词：认知物联网干扰消除异步优势行动者-评论家算法干扰程度信号质量吞吐量

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基于离散元研究裂缝对轨枕动力特性的影响

中南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：陈宪麦邓燚陈楠王海波邓云强潘睿智中南大学土木工程学院重载铁路工程结构教育部重点实验室大秦铁路股份有限公司茶坞工务段

为研究具有内部缺陷的混凝土轨枕对轨道结构动力特性的影响，采用PFC软件建立二维混凝土轨枕模型，对其施加正弦循环荷载。在左侧钢轨下方的轨枕内部中心线设置横向、竖向裂缝，并考虑3个不同幅值荷载的作用，对比不同内部缺陷和幅值荷... 详细信息

为研究具有内部缺陷的混凝土轨枕对轨道结构动力特性的影响，采用PFC软件建立二维混凝土轨枕模型，对其施加正弦循环荷载。在左侧钢轨下方的轨枕内部中心线设置横向、竖向裂缝，并考虑3个不同幅值荷载的作用，对比不同内部缺陷和幅值荷载下钢轨、轨枕的动力响应。研究结果表明：对于均匀弹性基础上的轨枕，钢轨下方区域轨枕内部缺陷对钢轨的动力响应几乎无影响；只有裂缝周围的轨枕局部动力特性会受到影响，横向裂缝会导致裂缝下方轨枕的位移减小，竖向裂缝会导致裂缝周围局部位移增大，但影响很小；裂缝区域轨枕速度差别不大，但裂缝区域轨枕加速度幅值有突变，最大值约为无裂缝轨枕加速度的1.5倍，并且横裂缝轨枕的局部加速度幅值比竖裂缝的大；随着荷载幅值增加，裂缝对轨枕局部动力响应的影响加剧；采用离散元构建的非均质混凝土轨枕模型可以模拟带缺陷混凝土轨枕的相关问题，其得到的数值解可靠。

关键词：混凝土轨枕正弦循环荷载裂缝离散元动力响应

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栏杆对景区人行悬索桥主梁涡振性能影响研究

河北工程大学学报(自然科学版) 2024年第4期41卷 59-66页

作者：李玉学胡志勇董阳赵莉石家庄铁道大学土木工程学院河北省风工程与风能利用工程技术创新中心石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室河北劳动关系职业学院

为研究桥面栏杆对主梁涡振性能的影响，以国内某座宽跨比为0.028 4的景区人行悬索桥为工程背景，采用CFD数值模拟方法分别对有栏杆、无栏杆主梁的涡振响应特性进行分析计算，并针对桥面栏杆的栏杆形式、不同透风率对主梁涡振特性的影响... 详细信息

为研究桥面栏杆对主梁涡振性能的影响，以国内某座宽跨比为0.028 4的景区人行悬索桥为工程背景，采用CFD数值模拟方法分别对有栏杆、无栏杆主梁的涡振响应特性进行分析计算，并针对桥面栏杆的栏杆形式、不同透风率对主梁涡振特性的影响规律进行分析总结。在此基础上，从涡脱演化形式、风压系数分布揭示其对主梁涡振性能的影响机理。研究结果表明，设置栏杆后，主梁的最大涡振幅值达到无栏杆主梁的2.2倍；增大栏杆弧度会引起主梁涡振幅值增大，但增大栏杆透风率可以有效降低主梁涡振幅值；相较于无栏杆，有栏杆主梁上表面形成的漩涡尺度更大、数量更多，平均风压系数和脉动风压系数曲线均出现较大波动，这种较大波动在一定程度上说明了设置栏杆后主梁涡振幅值增大的原因。

关键词：景区人行悬索桥桥面栏杆涡振特性涡脱演化栏杆透风率栏杆形式

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基于混沌优化算法的列车动力学模型参数辨识

自动化技术与应用 2024年第6期43卷 5-9页

作者：刘效睿刘杨谭志勇朱文锋肖家旭大连交通大学自动化与电气工程学院辽宁大连116028 中车大连机车车辆有限公司海外事业部辽宁大连116022

针对列车动力学参数未知问题,设计基于混沌优化算法的非线性列车模型参数辨识方法。将高速列车参数估计问题转化为优化问题,给出混沌优化参数估计框架,采用变尺度优化方法,在搜索进程中不断缩小优化变量的搜索空间及二次搜索调节系数,... 详细信息

针对列车动力学参数未知问题,设计基于混沌优化算法的非线性列车模型参数辨识方法。将高速列车参数估计问题转化为优化问题,给出混沌优化参数估计框架,采用变尺度优化方法,在搜索进程中不断缩小优化变量的搜索空间及二次搜索调节系数,提高搜索精度。计算机仿真验证算法的有效性和可行性,基本混沌优化算法的参数辨识相对误差较遗传算法提高26.8%,基于变尺度混沌优化算法的参数辨识相对误差较基本算法提高了48.7%。

关键词：列车模型参数辨识混沌算法优化方法

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饱和土体圆柱形热源热固结问题的一个近似解

岩石力学与工程学报 2005年第6期24卷 1004-1009页

作者：白冰北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

在考虑土骨架和孔隙水热膨胀特性差异的基础上,根据力平衡条件、有效应力原理、能量守衡定理及线弹性应力–应变关系,建立了考虑耦合效应的饱和土体热固结问题控制方程。利用 Fourier 变换、Laplace 变换及其逆变换,给出了热固结问题的... 详细信息

在考虑土骨架和孔隙水热膨胀特性差异的基础上,根据力平衡条件、有效应力原理、能量守衡定理及线弹性应力–应变关系,建立了考虑耦合效应的饱和土体热固结问题控制方程。利用 Fourier 变换、Laplace 变换及其逆变换,给出了热固结问题的求解方法。对一无限长圆柱形热源向外传导和扩散问题进行研究,给出了非等温条件下周围饱和土体的温度、孔隙水压力和位移的解析解,并对其变化规律进行研究,分析了热固结系数等参数的影响。

关键词：土力学饱和土体圆柱形热源热固结解析解

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饱和土体固结变形特征的一种非线性描述

岩石力学与工程学报 2005年第11期24卷 1966-1971页

作者：白冰北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

基于非线性假定的固结方程及其标准化形式,给出一个描述饱和土体非线性固结变形特征的实用的理论模型。在假定孔隙比与有效应力关系的基础上,研究土层固结度随时间因素的演化过程,进而分析饱和土体固结变形的内在规律性,指出其与经典Ter... 详细信息

基于非线性假定的固结方程及其标准化形式,给出一个描述饱和土体非线性固结变形特征的实用的理论模型。在假定孔隙比与有效应力关系的基础上,研究土层固结度随时间因素的演化过程,进而分析饱和土体固结变形的内在规律性,指出其与经典Terzaghi渗透固结变形理论的差异。其中,定义了一个表征土体非线性特征的重要参量λ,分析该参数的大小以及土层厚度的影响,从而较好地解释和描述不同厚度土层(或不同的排水条件)固结形态的差异性。利用理论分析结果,对一些典型试验结果进行对照分析,说明上述理论的合理性。

关键词：土力学饱和土体非线性固结线性化参数时间因素