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考虑结构非线性的铁路弹性车轮动态特性研究

中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 709-721页

作者：陈兆玮蒲前华龙权明尚婷王峙张军重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 重庆交通大学交通运输学院重庆400074 重庆市轨道交通(集团)有限公司重庆401120

为研究结构非线性(包括弹性车轮橡胶材料非线性和接触边界非线性)对弹性车轮力学行为的影响,设计静动态试验获得弹性车轮中橡胶材料非线性本构关系并探讨了橡胶黏弹性特性;推导弹性车轮系统中橡胶弹性模量与刚度的转换关系,并确定黏弹... 详细信息

为研究结构非线性(包括弹性车轮橡胶材料非线性和接触边界非线性)对弹性车轮力学行为的影响,设计静动态试验获得弹性车轮中橡胶材料非线性本构关系并探讨了橡胶黏弹性特性;推导弹性车轮系统中橡胶弹性模量与刚度的转换关系,并确定黏弹性橡胶材料的刚度特性;基于橡胶Yeoh本构模型,建立整体车轮、线弹性车轮、考虑材料非线性特性的弹性车轮(以下简称:非线性弹性车轮)以及同时考虑材料与接触非线性特性的弹性车轮(以下简称:接触弹性车轮)等四个动力学模型,研究四种车轮模型在轮轨垂向力激扰下车轮的动态规律,并探明橡胶材料参数对弹性车轮动态特性的影响.研究表明:弹性车轮能有效降低车轮垂向振动;线弹性车轮的端点和中点较之非线性弹性车轮分别最大增加10%和13%的变形量,且橡胶中点变形量小于端点变形量;线弹性车轮较之整体车轮最大能降低17%的垂向振动,非线性弹性车轮较整体车轮最大能降低22%的垂向振动,同时考虑橡胶材料非线性和接触非线性对弹性车轮的动态特性影响不显著;四种车轮振动主频均为3~5, 10以及22 Hz;弹性车轮的振动和变形量随材料硬度增加而增加.

关键词：铁路车辆弹性车轮橡胶非线性特性减振

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启发式搜索的多智能体异速轨迹规划

计算机工程与应用 2024年

作者：鲁宇匡金骏肖峣龚建伟重庆长安望江工业集团有限公司北京理工大学机械与车辆学院

在多智能体系统研究中，多智能体路径规划(Multi-Agent Path Finding， MAPF)是一个核心难题，其目标是为各个智能体规定独立路径，确保智能体在移动过程中不发生碰撞。这是一个NP难题，亟需高效解决算法。创新性的提出了一种创新的多... 详细信息

在多智能体系统研究中，多智能体路径规划(Multi-Agent Path Finding， MAPF)是一个核心难题，其目标是为各个智能体规定独立路径，确保智能体在移动过程中不发生碰撞。这是一个NP难题，亟需高效解决算法。创新性的提出了一种创新的多智能体路径规划算法——启发式导向冲突搜索(Heuristic Guided Conflict-Based Search， HG-CBS)，以解决复杂的MAPF场景，如智能体移动速度不同或各条边的道路长度不同。为优化HG-CBS算法，构建了三种独特的启发式计算方法：1)加权求和法，以所有启发式的加权总和作为最终启发式；2)帕累托集合法，构建一个帕累托集并从中选择节点；3)交替法，在搜索迭代过程中交替使用各种启发式。实验结果显示，相比于传统方法，带有启发值的HG-CBS在成功率、运行时间及扩展节点数量等关键性能指标上均表现更优。例如，在包含16个智能体的复杂场景下，HG-CBS-h3（交替法）将运行时间缩短了89%，将拓展节点的数目减少了95%。此外，随着场景复杂度的提升，HG-CBS-h3的性能优势更加明显。这些结果证明了HG-CBS算法的有效性和高效性，对多智能体轨迹规划问题具有显著的理论和应用价值。

关键词：多智能体路径规划启发式导向冲突搜索启发式搜索帕累托集

基于生成对抗网络的目标检测黑盒迁移攻击算法

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软件学报 2024年第7期35卷 3531-3550页

作者：陆宇轩刘泽禹罗咏刚邓森友江天马金燕董胤蓬北京瑞莱智慧科技有限公司北京100089 清华大学计算机科学与技术系北京100084 重庆长安汽车软件科技有限公司重庆400021

目标检测被广泛应用到自动驾驶、工业、医疗等各个领域.利用目标检测算法解决不同领域中的关键任务逐渐成为主流.然而基于深度学习的目标检测模型在对抗样本攻击下,模型的鲁棒性存在严重不足,通过加入微小扰动构造的对抗样本很容易使模... 详细信息

目标检测被广泛应用到自动驾驶、工业、医疗等各个领域.利用目标检测算法解决不同领域中的关键任务逐渐成为主流.然而基于深度学习的目标检测模型在对抗样本攻击下,模型的鲁棒性存在严重不足,通过加入微小扰动构造的对抗样本很容易使模型预测出错.这极大地限制了目标检测模型在关键安全领域的应用.在实际应用中的模型普遍是黑盒模型,现有的针对目标检测模型的黑盒攻击相关研究不足,存在鲁棒性评测不全面,黑盒攻击成功率较低,攻击消耗资源较高等问题.针对上述问题,提出基于生成对抗网络的目标检测黑盒攻击算法,所提算法利用融合注意力机制的生成网络直接输出对抗扰动,并使用替代模型的损失和所提的类别注意力损失共同优化生成网络参数,可以支持定向攻击和消失攻击两种场景.在Pascal VOC数据集和MS COCO数据集上的实验结果表明,所提方法比目前攻击方法的黑盒迁移攻击成功率更高,并且可以在不同数据集之间进行迁移攻击.

关键词：对抗攻击目标检测黑盒迁移攻击生成对抗网络注意力损失

齿轨车辆-轨道(齿轨)系统耦合动力学模型及其基本振动特性

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中国科学：技术科学 2024年第5期54卷 940-954页

作者：陈兆玮李世辉袁密奥王浪李长林杨吉忠陈志辉杨武重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 重庆艾博瑞威轨道交通设备有限公司重庆402365

为研究齿轨车辆-轨道(齿轨)系统动态特性,基于车辆-轨道耦合动力学理论和齿轮动力学原理建立了考虑齿轮-齿轨非线性啮合行为和轮轨非线性接触特性的齿轨车辆-轨道(齿轨)系统空间耦合动力学模型,并开展工程线路动力学试验验证了本模型的... 详细信息

为研究齿轨车辆-轨道(齿轨)系统动态特性,基于车辆-轨道耦合动力学理论和齿轮动力学原理建立了考虑齿轮-齿轨非线性啮合行为和轮轨非线性接触特性的齿轨车辆-轨道(齿轨)系统空间耦合动力学模型,并开展工程线路动力学试验验证了本模型的有效性.在此基础上,研究了齿轨车辆-轨道(齿轨)系统的基本振动特性以及轨道随机不平顺对齿轮-齿轨系统动态啮合行为的影响机制.研究结果表明,本文建立的齿轨车辆-轨道(齿轨)系统动力学模型具有良好的准确性和可靠性;轨道随机不平顺对齿轨车辆振动有较大影响,齿轮-齿轨系统垂向和纵向振动受不平顺激励影响较小,而横向振动则受到明显影响;齿轮-齿轨系统对轨道高低和水平不平顺敏感程度较低,而方向和轨距不平顺则明显使齿轮-齿轨系统啮合不稳定,因此建议通过减小轨道横向不平顺来提高齿轮-齿轨系统稳定性,以保证齿轨车辆的安全平稳运行.

关键词：齿轨铁路车辆动力学轮轨动态接触齿轮动力学轨道不平顺齿轮-齿轨系统稳定性

基于极值外推的特种车辆疲劳耐久性多轴载荷谱编制

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兵工学报 2024年第7期45卷 2414-2425页

作者：郑国峰杨思宇陈柏先隗寒冰赵树恩重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 中国汽车工程研究院股份有限公司重庆401122

非道路特种车辆服役载荷谱是整车结构耐久性的关键,为此提出基于极值外推的特种车辆疲劳耐久性多轴服役载荷编制方法。考虑到多轴载荷谱外推时的载荷通道之间具有相位关系,开展以临界平面损伤参量为基础的多轴载荷等效合成研究;构建极... 详细信息

非道路特种车辆服役载荷谱是整车结构耐久性的关键,为此提出基于极值外推的特种车辆疲劳耐久性多轴服役载荷编制方法。考虑到多轴载荷谱外推时的载荷通道之间具有相位关系,开展以临界平面损伤参量为基础的多轴载荷等效合成研究;构建极值超出量服从广义Pareto分布的多轴外推模型。利用等效合成载荷谱进行载荷外推,将基于等效合成系数获取的外推量分配到每个载荷通道上,实现考虑相位关系的多轴载荷外推。以典型工况下特种车辆的轮端六向力信号为研究对象进行多轴外推,并对比外推前后的载荷谱与采集载荷谱通道之间的相位关系、穿级计数、雨流计数和功率谱密度。研究结果表明:基于极值外推的特种车辆整车疲劳耐久性多轴载荷编制,可以实现在相同典型工况下多轴载荷谱的有效预测。

关键词：特种车辆多轴载荷谱极值外推相位关系

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机械冲击下坐姿人体舒适性主客观评价

声学学报 2024年第2期49卷 238-245页

作者：罗巧贺岩松邱茂昌张志飞谭侃伦重庆大学机械与运载工程学院重庆400300 智能汽车安全技术全国重点实验室重庆401133 重庆长安汽车股份有限公司重庆400023

为减小主观随意性带来的偏差,引入最大化差异度量(MaxDiff)方法展开机械冲击下坐姿人体不适的主观评价试验,并结合加速度和惯性力客观指标对舒适性进行评价。构造了16个具有不同标称频率或位移幅值的冲击信号,基于MaxDiff方法得到12名... 详细信息

为减小主观随意性带来的偏差,引入最大化差异度量(MaxDiff)方法展开机械冲击下坐姿人体不适的主观评价试验,并结合加速度和惯性力客观指标对舒适性进行评价。构造了16个具有不同标称频率或位移幅值的冲击信号,基于MaxDiff方法得到12名受试者的主观评分。利用加速度传感器和测力板获取受试者的客观数据,提取其峰值、峰峰值、振动剂量值、最大瞬态振动值等客观评价指标,并采用相关性分析方法以及线性回归拟合进行主客观关联性分析。主观评价结果表明,随着机械冲击信号标称频率和位移幅值的增大,人体舒适性均变差。标称频率主客观数据之间具有较大相关性,客观指标(除振动剂量值外)的相关系数均在0.9左右。线性拟合回归结果表明,加速度和惯性力的峰值、峰峰值、最大瞬态振动值可作为表征冲击工况下坐姿人体舒适性的客观指标,而加速度比惯性力更适合用于表征舒适性。

关键词：舒适性机械冲击坐姿人体最大化差异度量

小口径定距空爆弹末端防空拦截实时模拟及开舱距离研究

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兵工学报 2024年第2期45卷 584-593页

作者：娄文忠何博冯恒振李昕哲杨庭琪苏文亭吕斯宁张明荣余学瑞北京理工大学机电学院北京100081 重庆长安望江工业(集团)有限责任公司重庆401120

针对现有小口径定距空爆弹末端防空拦截及开舱距离模拟中,无法体现开舱后子弹云团与目标的动态交会过程,并忽略了定距空爆引信实际启动规律,导致毁伤效能评估不准确的问题,开展小口径定距空爆弹末端防空拦截实时模拟及开舱距离进行研究... 详细信息

针对现有小口径定距空爆弹末端防空拦截及开舱距离模拟中,无法体现开舱后子弹云团与目标的动态交会过程,并忽略了定距空爆引信实际启动规律,导致毁伤效能评估不准确的问题,开展小口径定距空爆弹末端防空拦截实时模拟及开舱距离进行研究。通过建立多束定向预制破片战斗部、弹目交会及以巡航导弹为拦截目标的等效目标数值模型,搭建小口径定距空爆弹末端防空拦截实时模拟平台。基于实时模拟平台,引入武器系统误差与定距空爆引信实测启动规律,分析炮弹在不同射击距离下开舱距离与毁伤效能的关系,并对小口径定距空爆弹引信技术发展方向进行展望。研究结果表明,引信实际启动规律使得最优毁伤效能随射击距离的增加而减少的幅度增大,在射击远距离目标时,0~20 m的开舱距离内都存在着较高的完全脱靶率。

关键词：小口径弹药定距空爆弹末端防空拦截引信启动规律实时模拟毁伤效能开舱距离

基于深度卷积自编码器和多尺度残差收缩网络的滚动轴承寿命状态识别

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2024年第5期43卷 124-132页

作者：潘雪娇董绍江周存芳肖家丰宋锴重庆交通大学交通运输学院重庆400074 重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 重庆长安汽车股份有限公司重庆401120

针对滚动轴承早期故障识别困难、退化性能难以准确评估的问题,提出了基于深度卷积自编码器(DCAE)和多尺度残差收缩网络(MSRSN)的滚动轴承寿命状态识别方法。首先,为获得清晰的故障特征频率及倍频,将原始数据样本转换为包络谱输入深度卷... 详细信息

针对滚动轴承早期故障识别困难、退化性能难以准确评估的问题,提出了基于深度卷积自编码器(DCAE)和多尺度残差收缩网络(MSRSN)的滚动轴承寿命状态识别方法。首先,为获得清晰的故障特征频率及倍频,将原始数据样本转换为包络谱输入深度卷积自编码器中,实现轴承寿命状态特征的自动提取与表达,并基于多维尺度分析(MDS)算法约简寿命状态特征获得低维特征,然后计算低维特征空间内样本间的欧几里得距离(ED),即为轴承性能衰退评估指标;其次,为全面提取轴承性能衰退特征,提出了改进的多尺度残差收缩网络识别模型,并开发了ReLU与DropBlock正则化相结合的新激活策略增强模型的抗噪性;最后,将所提方法及对比方法应用于轴承全寿命实验数据。实验结果表明:笔者提出的性能衰退评估指标能够精准地识别轴承性能退化起始点以及刻画轴承的退化趋势,所提出的改进的多尺度残差收缩网络识别模型在S SNR=-4~6 dB环境中平均识别正确率为91.75%,能够准确识别轴承寿命状态,验证了方法的实用性以及有效性。

关键词：车辆与机电工程深度卷积自编码器性能衰退指标多尺度残差收缩网络寿命状态识别

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废气入射管道参数对缸内EGR分层的影响

重庆大学学报 2024年第1期47卷 21-30页

作者：杨川廖勇杜永波李元栋张力重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆招商局检测车辆技术研究院有限公司重庆401122

为了在某款摩托车汽油机缸内实现废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)分层以减少泵气损失,降低NOx排放,将原有的进气旁通系统改造为EGR系统,使用GT-POWER模型求解出3000 r/min、60 mg进气量工况下废气入射管道以及进排气道的边... 详细信息

为了在某款摩托车汽油机缸内实现废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)分层以减少泵气损失,降低NOx排放,将原有的进气旁通系统改造为EGR系统,使用GT-POWER模型求解出3000 r/min、60 mg进气量工况下废气入射管道以及进排气道的边界条件和初始条件,并将这些条件导入发动机的CONVERGE模型中进行计算,通过对比不同废气入射管径、不同安装角度、不同安装距离条件下的缸内流动特性、缸内速度场以及缸内废气质量分数分布,确定了最佳废气入射管道参数。结果表明:在3000 r/min、60 mg进气量工况下,当废气入射管径为5 mm,入射角度为17.5°,安装距离为22 mm时,气缸内能实现EGR分层。

关键词： EGR分层汽油机 CONVERGE仿真