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服役条件下车-设备耦合的地铁车辆横向振动特性

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交通运输工程学报 2024年第4期24卷 161-170页

作者：文永蓬吴俊汉钟硕乔宗志祥周慧上海工程技术大学城市轨道交通学院上海工程技术大学上海市轨道交通振动与噪声控制技术工程研究中心上海地铁维护保障有限公司车辆分公司

为了降低车体的横向振动，提高长期服役过程中的地铁车辆乘坐舒适性，建立了含车下设备的地铁车辆横向动力学模型，调研了车辆行驶速度分布以及反映轮轨接触状态的等效锥度在服役条件下的动态变化规律，获得了车-设备耦合下的横向振动... 详细信息

为了降低车体的横向振动，提高长期服役过程中的地铁车辆乘坐舒适性，建立了含车下设备的地铁车辆横向动力学模型，调研了车辆行驶速度分布以及反映轮轨接触状态的等效锥度在服役条件下的动态变化规律，获得了车-设备耦合下的横向振动特性，形成了车-设备耦合的车体横向减振参数设计方法。研究结果表明：地铁车辆的服役条件会随着车辆的行驶速度和等效锥度改变而动态改变，逐渐增大的轮轨接触等效锥度会导致车辆临界速度降低，加剧车辆的横向振动，横向振动的特征频率会随行驶速度和等效锥度的提高而线性增大，其数值集中在低频1～3 Hz范围；车体与设备在横向发生振动耦合时，设备的质量与弹性悬挂刚度存在最优匹配关系，选取合适的悬挂刚度能显著降低车体的横向振动，适当增加车下设备宽度和侧滚惯量，有助于降低车体的横向振动，为了抑制车-设备的横向振动，要重视横向悬挂刚度的选取，建议选取6.0×10～4 N·m-1;车下设备与车体之间采用合适的弹性悬挂连接，让设备横向振动频率与车体的横向振动频率接近，利用车-设备的同频耦合振动，能够降低车体的横向振动，有利于车辆运行品质的提升。

关键词：车辆工程地铁车辆车下设备蛇行运动横向振动弹性悬挂耦合振动

面向虚拟编组安全防护的等效轨迹时间偏差方法

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计算机工程 2024年

作者：常鸣王维旸欧冬秀崔科同济大学交通运输工程学院卡斯柯信号有限公司同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海轨道交通无人驾驶列控系统工程技术研究中心

列车虚拟编组技术通过灵活的编队运行方式实现运能与客流的匹配，其原理是基于相对制动距离原则缩短编队内列车的运行间隔。为克服安全间隔防护计算因线路坡度导致列车变减速制动过程较为复杂，而既有方法处理过于简化缺乏工程可实施性... 详细信息

列车虚拟编组技术通过灵活的编队运行方式实现运能与客流的匹配，其原理是基于相对制动距离原则缩短编队内列车的运行间隔。为克服安全间隔防护计算因线路坡度导致列车变减速制动过程较为复杂，而既有方法处理过于简化缺乏工程可实施性问题，提出一种基于等效轨迹时间偏差的安全防护方法。该方法将编队内列车的实际运行轨迹转换为恒定坡度加速度运行的等效轨迹，并推导出转换前后两种轨迹的时间偏差上下界。基于对等效轨迹时间偏差的分析，将虚拟编组列车的安全防护转换为对领航列车通过某位置的最晚时间，是否早于跟随列车通过该位置的最早时间的判断，从而既简化了运算，又能够处理前后列车的变减速度运动过程。选取某实际线路数据，仿真计算不同位置、不同速度时列车的等效坡度减速度和时间偏差，表明采用等效轨迹时间偏差的计算方法能够监控虚拟编组列车的安全运行间隔，能够处理包括因线路坡度、列车运行阻力、制动力特性，以及前后车性能差异造成的减速度变化，具备工程可行性。

关键词：灵活编组虚拟编组等效轨迹时间偏差安全制动模型列车自动控制列车自动防护

时速120 km地铁快线空气动力学试验研究

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 1156-1167页

作者：陈勇李杨左建勇梁习锋同济大学上海201804 中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001 中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

为探明设计时速120 km快速地铁列车在多区段桥隧衔接线路运行时的气动效应和气密性能,采用实车试验的方法,在武汉某多区段桥隧衔接地铁快线对某4车编组的新研A型密封性地铁列车开展空气动力学测试。实验测试系统采用LL-250-15A型Kulite... 详细信息

为探明设计时速120 km快速地铁列车在多区段桥隧衔接线路运行时的气动效应和气密性能,采用实车试验的方法,在武汉某多区段桥隧衔接地铁快线对某4车编组的新研A型密封性地铁列车开展空气动力学测试。实验测试系统采用LL-250-15A型Kulite压力传感器,通过测量列车外部和内部的瞬态压力变化,分析全线路车外压力波动特性,对比沿列车长度方向不同测点位置的压力变化幅值,并分析不同空调状态下的车内压力舒适性。经过3次实验测试分析,该实验的结果具有可重复性。研究结果表明:全线路运行时,列车在隧道段内加减速导致车外压力变化幅值明显大于高架段,气动效应最恶劣的位置为地下段人防门变截面处,列车上行通过该处时车外任意3 s内压力变化幅值为1 071 Pa,下行通过该处时车外任意3 s内压力变化幅值为905 Pa;相对于下行线全线路,上行线车外任意3 s内压力变化幅值大18.3%;列车正线运营时压力波保护阀会在压力变化剧烈区段进行动作响应,列车上行时,空调开启、压力波保护阀正常启用状态下,车内任意3 s内压力变化幅值相对于压力波保护阀打开未启用时减少了16%,下行时,减少了28%,空调压力波保护阀能够有效降低车外压力波动对车内气压变化的影响。本文研究成果可为快速地铁线路设计、地铁列车运营及地铁气密性优化提供参考依据。

关键词：地铁快线桥隧衔接实车试验压力波气密性

考虑轮轨损伤的地铁车辆一系簧异常断裂机理分析

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振动工程学报 2024年

作者：文永蓬徐祖翰钟硕乔宗志祥蔡溢婧西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室上海工程技术大学上海市轨道交通振动与噪声控制技术工程研究中心上海地铁维护保障有限公司车辆分公司上海工程技术大学城市轨道交通学院

地铁车辆在长期服役过程中，车轮与钢轨的异常磨耗将导致不可避免的接触疲劳损伤，轮轨损伤相互耦合可能会对车辆运行安全带来威胁。某地铁车辆自2019年以来未达设计里程却偶发一系钢弹簧断裂问题，为了探明一系簧断裂原因，调研了现场... 详细信息

地铁车辆在长期服役过程中，车轮与钢轨的异常磨耗将导致不可避免的接触疲劳损伤，轮轨损伤相互耦合可能会对车辆运行安全带来威胁。某地铁车辆自2019年以来未达设计里程却偶发一系钢弹簧断裂问题，为了探明一系簧断裂原因，调研了现场断裂钢簧及对应的车轮多边形磨耗情况，结合运行线路钢轨的磨损状态，建立了考虑轮轨损伤的地铁车辆垂向动力学机理模型，分析了车轮多边形与钢轨波磨单独作用及二者产生拍振现象时车辆的垂向振动响应，讨论了不同波长轮轨损伤激励在不同相位差下的耦合作用。结果表明：一系簧发生断裂的车辆存在10阶车轮多边形，其运行线路存在主波长为250～315 mm的钢轨波磨。当车辆运行速度为70～80 km/h时可带来接近一系簧固有频率的激励，车轮多边形和钢轨波磨两种激励在一定条件下耦合将出现拍振现象，产生周期性瞬时冲击，极端情况下将恶化为持续性超标高负荷。一系簧长期处于轮轨损伤耦合异常作用，引起一系簧结构本身同频共振，是导致一系簧偶发断裂的重要原因之一。

关键词：轮轨损伤轮轨作用力车轮多边形钢轨波磨拍振

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状态轮询和事件驱动的软件状态机设计优化

计算机工程与应用 2024年第12期60卷 303-313页

作者：孙来平虞翊楚彭子同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学磁浮交通工程技术研究中心上海201804 上海申通地铁集团有限公司上海201103

状态机设计的灵活性在给开发人员带来高效与便利的同时,也带来三类较典型的问题:由于状态逻辑和时序依存导致的输出错误,由于历史数据缓存导致的状态机计算量庞大的问题,以及由于状态跃迁耦合导致的输出不可控问题。目前这三类问题在软... 详细信息

状态机设计的灵活性在给开发人员带来高效与便利的同时,也带来三类较典型的问题:由于状态逻辑和时序依存导致的输出错误,由于历史数据缓存导致的状态机计算量庞大的问题,以及由于状态跃迁耦合导致的输出不可控问题。目前这三类问题在软件详细设计和编码中仍然存在。在状态机功能不改变、在有限状态机设计约束条件下从时间复杂度和圈复杂度两个维度对状态机进行等价转换,即将原状态和判定条件进行合并或拆分,根据元模型定义对拆分或合并后的状态进行重组,添加跃迁条件,提出优化的一般性过程。进而针对三类典型问题给出优化算法,用同一算法分别对优化前后的状态机进行测试,并从时间复杂度和圈复杂度两方面验证了优化算法的可行性。该研究的实用价值在于为实时控制和安全苛求系统软件设计或重构提供了一种优化的方法。

关键词：软件状态机图同构状态等价性时间复杂度圈复杂度

轨道交通远郊区段计划性停运对常乘客的转移影响

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交通运输系统工程与信息 2024年第4期24卷 212-222页

作者：李洪运江志彬谷金晶刘伟王炳勋同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 云南大学信息学院昆明650500 上海申通地铁集团有限公司技术中心上海201103

轨道交通网络中乘客的出行受网络结构和运营状况变化的影响,个体出行偏好对这些变化的响应也各异。为分析轨道交通远郊区段计划性停运对常乘客的出行转移影响,本文提出考虑转移类型和转移比例的乘客出行特征刻画方法,结合时段属性生成... 详细信息

轨道交通网络中乘客的出行受网络结构和运营状况变化的影响,个体出行偏好对这些变化的响应也各异。为分析轨道交通远郊区段计划性停运对常乘客的出行转移影响,本文提出考虑转移类型和转移比例的乘客出行特征刻画方法,结合时段属性生成乘客特征—时序(FeatureTemporal,F-T)矩阵;通过改进的欧氏距离计算F-T矩阵间的相似性,实现F-T矩阵的相似性度量;提出一种基于相似度矩阵的K-Means聚类和层次聚类相结合的两步聚类方法(Two-step Clustering of K-Means Clustering and Hierarchical Clustering,KMHC)划分乘客影响群体,分析影响乘客出行转移的因素;以新冠肺炎疫情期间上海轨道交通11号线昆山段停运作为实例,对本文方法进行验证。研究结果表明:昆山段停运后,常乘客呈现出5种主要的出行转移影响群体,占常乘客总数的94.4%;各影响群体的转移距离、通勤时间和出行频率差异明显,是影响区段停运后常乘客出行选择的重要因素。本文方法可为其他计划性停运场景提供借鉴和参考,也可为区段停运后的网络客流变化预测,行车和客运组织方案优化提供支撑。

关键词：城市交通出行转移 KMHC聚类区段计划性停运 F-T矩阵

基于WaveNet网络的盾构刀盘扭矩超前预测方法

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城市轨道交通研究 2024年第7期27卷 27-33,42页

作者：王伯芝丁爽黄永亮陈文明谢浩彭子晖吴炜枫王嘉烨济南轨道交通集团有限公司济南250013 上海同岩土木工程科技股份有限公司上海200092 土木信息技术教育部工程研究中心上海200092 上海地下基础设施安全检测与养护装备工程技术研究中心上海200092 上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海200235

[目的]刀盘扭矩是表征盾构掘进安全和设备运行状态的关键参数,为了解决刀盘扭矩预测难、掘进参数难以及时修正的问题,提出一种基于WaveNet网络的盾构刀盘扭矩超前预测方法。[方法]介绍了工况数据的预处理方法,并提出基于WaveNet网络的... 详细信息

[目的]刀盘扭矩是表征盾构掘进安全和设备运行状态的关键参数,为了解决刀盘扭矩预测难、掘进参数难以及时修正的问题,提出一种基于WaveNet网络的盾构刀盘扭矩超前预测方法。[方法]介绍了工况数据的预处理方法,并提出基于WaveNet网络的初始静态模型基本架构和构建方式;提取初始50 m掘进距离内的盾构施工监控历史数据,并构建训练集;基于当前状态前20个施工步的盾构监控数据,超前预测5个施工步后的刀盘扭矩;随着盾构掘进距离的增加,每隔5个施工步就利用新产生的数据集重新训练和更新模型,提出刀盘扭矩超前预测的长期动态模型;以济南轨道交通1号线玉符河站—王府庄站区间盾构隧道左线数据为例,对刀盘扭矩预测效果进行分析及验证。[结果及结论]前50 m掘进距离超前预测的刀盘扭矩值与实际值变化趋势基本一致,且其平均相对误差为10.07%,初始静态模型具有较高的预测精度。随着掘进距离的增加,初始静态模型相对误差从10%上升至30%左右,而连续更新的长期动态模型相对误差始终稳定在10%左右。长期动态模型每次的更新时间基本分布在1~6 s,平均耗时为3.92 s,可满足模型高效动态更新的需求。

关键词：城市轨道交通 WaveNet网络刀盘扭矩预测

粘弹性围岩纵向变形曲线及其释放系数演化规律

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上海交通大学学报 2024年

作者：王嘉琛孟令赞张顶立卢松文明北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京城建设计发展集团股份有限公司北京市轨道结构工程技术研究中心北京市应急管理科学技术研究院城市运行安全研究中心

常规的弹性解无法对具有强蠕变特性的软岩隧道变形规律提出合理解释。因此，针对软岩隧道施工的时间-空间效应，引入Burgers模型揭示其时空演化规律，并通过数值计算探究不同因素对粘弹性围岩纵向变形规律的影响。同时基于响应面法得到... 详细信息

常规的弹性解无法对具有强蠕变特性的软岩隧道变形规律提出合理解释。因此，针对软岩隧道施工的时间-空间效应，引入Burgers模型揭示其时空演化规律，并通过数值计算探究不同因素对粘弹性围岩纵向变形规律的影响。同时基于响应面法得到位移释放系数的经验公式，与现场监测和其他理论比较验证了本文方法的可行性。研究结果表明地应力对位移释放系数影响可忽略，Kelvin剪切模量、Kelvin粘滞系数、Maxwell剪切模量和开挖速度显著影响位移释放系数，而根据粘滞时间的不同可分为低延滞系数、中延滞系数和高延滞系数三类；针对时间效应影响型、空间效应影响型和时空效应影响型三种粘弹性围岩纵向变形曲线类型拟合得到相应的经验公式。本研究结论可为软岩隧道变形预测提供更简便的方法。

关键词：粘弹性纵向变形曲线软岩隧道时空效应位移释放系数

基于SARIMA和SVR组合模型的转向架系统寿命评估

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铁道机车车辆 2024年第1期44卷 157-163页

作者：师蔚范乔杨洋胡定玉廖爱华上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 上海地铁维护有限公司车辆分公司上海200031

随着地铁运营时间和里程的增加,地铁车辆逐渐接近其理论寿命,为确保车辆运行安全性,需对其重要子系统进行健康状态及剩余寿命评估。文中选取车辆转向架系统作为研究对象,提出了一种基于协方差优选法的季节性回归移动平均(SARIMA)和支持... 详细信息

随着地铁运营时间和里程的增加,地铁车辆逐渐接近其理论寿命,为确保车辆运行安全性,需对其重要子系统进行健康状态及剩余寿命评估。文中选取车辆转向架系统作为研究对象,提出了一种基于协方差优选法的季节性回归移动平均(SARIMA)和支持向量回归(SVR)的组合模型对转向架寿命进行评估。首先,将车辆转向架系统历史故障率转化为健康指数,然后基于协方差优选法将SARIMA和SVR进行赋权组合,根据转向架系统历史健康指数进行预测,最后建立历史和预测的健康指数与运行时间的数学模型,分析得到转向架系统的剩余寿命。以某地铁车辆转向架系统为例进行算例分析及验证,结果表明组合模型可更准确地预测其健康状态,为有关维修部门开展维修维护策略提供理论依据,估计得出其剩余寿命,为车辆寿命后期退役及延寿决策提供理论数据分析支撑。

关键词：转向架系统寿命预测季节性回归移动平均和支持向量回归(SARIMA和SVR) 组合模型协方差优选法