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基于动势能转换的虚拟编组列车动态最小安全间隔

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 41-48页

作者：常鸣崔科王维旸汪小勇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 卡斯柯信号有限公司上海200072 上海轨道交通无人驾驶列控系统工程技术研究中心上海200072

根据安全制动模型,提出一种基于能量转换的虚拟编组列车安全防护方法。将实际项目数据作为前车的运行曲线,仿真计算了后车根据能量转换防护方法所能达到的最小安全间隔,并讨论了制动响应时间和制动能力对安全间隔的影响。结果表明,前后... 详细信息

根据安全制动模型,提出一种基于能量转换的虚拟编组列车安全防护方法。将实际项目数据作为前车的运行曲线,仿真计算了后车根据能量转换防护方法所能达到的最小安全间隔,并讨论了制动响应时间和制动能力对安全间隔的影响。结果表明,前后车的紧急制动率差异是决定安全间隔的关键因素。

关键词：城市轨道交通虚拟编组列车自动列车控制列车自动保护(ATP) 安全制动距离

基于环形试验台的钢轨短波长波磨产生机理研究

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铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2687-2698页

作者：汪梦寒顾晓菡王安斌上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 上海轨道交通振动与噪声控制技术工程研究中心上海201620

介绍一种具有小半径曲线轨道的环形试验台,并对其钢轨表面短波长波磨的形成原因进行分析。环形试验台上车辆运行6 000圈后,在低轨表面观察到钢轨波磨以3.31 mm的波长再现。通过力锤敲击对轨道动态特性进行频率响应函数测试,并在行车条... 详细信息

介绍一种具有小半径曲线轨道的环形试验台,并对其钢轨表面短波长波磨的形成原因进行分析。环形试验台上车辆运行6 000圈后,在低轨表面观察到钢轨波磨以3.31 mm的波长再现。通过力锤敲击对轨道动态特性进行频率响应函数测试,并在行车条件下对波磨附近处高低轨的振动加速度进行数据采样,采用短时傅里叶变换对采样数据在频域上进行分析。根据试验台的实际尺寸建立轨道三维实体有限元模型,并对其进行模态分析和频响分析。结合试验和仿真的结果分析轨道结构动态特性与钢轨波磨的相关性。结果表明,试验车辆运行速度为12 km/h时,3.3 mm波长波磨的通过频率为1 007 Hz。低轨的1阶垂向Pinned-Pinned频率为2 277 Hz,低轨的1阶横向Pinned-Pinned频率为1 015 Hz,与波磨通过频率相吻合。车辆通过小曲线半径时,低轨上的横向振动幅值远大于高轨上的振动幅值,且低轨上的横向Pinned-Pinned频率1 015 Hz容易被激发,形成与共振频率对应的波磨,且在不同行车速度下低轨被激发出来的横向Pinned-Pinned频率几乎不会受速度的影响,振动幅值随着速度的减小依次降低。低轨频率响应函数试验测试的结果和有限元仿真的结果相吻合,验证了所建立的有限元模型的准确性,且在白噪声的激励下,有限元模型中低轨的横向Pinned-Pinned频率极易被激发出来,其模态振型表现为以钢轨弹性扣件支撑点相对固定。轨道结构波磨的产生主要与轨道结构中高频固有特性相关,钢轨横向Pinned-Pinned模态被激发加剧了钢轨的横向振动是导致小曲线半径低轨钢轨波磨形成的原因。

关键词：小半径曲线轨道环形试验台钢轨波磨轨道结构动态特性中高频固有特性

基于分层卷积自编码器的钝体湍流流场降阶分析

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吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 874-882页

作者：夏超王梦佳朱剑月杨志刚同济大学汽车学院上海201804 同济大学上海地面交通工具风洞中心上海201804 同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 北京民用飞机技术研究中心北京102211

本文采用了一种非线性的分层卷积自编码器,类比于本征正交分解的方法,可以对提取到的低维特征进行能量排序,同时又能在一定范围内达到更高的降阶性能。文中以雷诺数为20000的三维圆柱钝体湍流尾迹流动为例,分析分层卷积自编码器对该流... 详细信息

本文采用了一种非线性的分层卷积自编码器,类比于本征正交分解的方法,可以对提取到的低维特征进行能量排序,同时又能在一定范围内达到更高的降阶性能。文中以雷诺数为20000的三维圆柱钝体湍流尾迹流动为例,分析分层卷积自编码器对该流场的降阶能力,并与本征正交分解的结果作对比。同时,在此基础上延伸出组合模态的概念,并增加每一组低维潜在向量数,观察重构流场与原始流场的均方误差变化。结果表明,在分层层数及每层潜在空间向量数较少时,非线性的分层卷积自编码器相对于本征正交分解的方法对流场有更强的还原能力,但是其优势会随着层数和潜在向量数的增加而减弱。

关键词：分层自编码器卷积神经网络钝体湍流尾迹降阶模型

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后端设置扰流板对圆柱流场与气动噪声影响

机械工程学报 2024年第12期60卷 287-300页

作者：朱剑月袁咏祎陈羽徐俊起同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 同济大学汽车学院上海201804 同济大学磁浮交通工程技术研究中心上海201804

采用延迟分离涡模型进行数值模拟,基于涡声理论和声类比方法,计算分析雷诺数Re=6×104下后端设置不同长度扰流板(不大于圆柱直径)的圆柱杆件周围流场与气动噪声特性,并与具有相同特征长度的普通圆柱杆件工况进行对比。圆柱杆件远场气动... 详细信息

采用延迟分离涡模型进行数值模拟,基于涡声理论和声类比方法,计算分析雷诺数Re=6×104下后端设置不同长度扰流板(不大于圆柱直径)的圆柱杆件周围流场与气动噪声特性,并与具有相同特征长度的普通圆柱杆件工况进行对比。圆柱杆件远场气动噪声计算值与声学风洞测试结果的频谱曲线吻合良好,验证数值模拟的准确性。结果表明,圆柱后端加设扰流板后,流动分离形成的涡脱落发展被限制在扰流板两侧,使得类圆柱杆件尾迹内分离剪切层长度增加,涡运动耗散增强,近壁面涡旋波动强度和尾迹内规则涡脱落强度减弱,降低几何体周围近场四极子气动噪声源强度,同时减小类圆柱杆件气动力脉动和阻力平均值,降低涡脱落诱发气动噪声的谐频峰值,有效降低远场偶极子噪声的声压级幅值,取得较好的气动噪声降噪效果。

关键词：圆柱扰流板气动噪声流场特性噪声控制

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201620 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201620 上海地铁维护保障有限公司车辆分公司上海200235

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,... 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

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快慢车模式下早高峰时空乘车路径选择研究

交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 225-233页

作者：汪景邵雨晨胡华刘志钢上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620

研究早高峰通勤乘客的时空出行规律有助于更好地组织快慢车运营模式。本文从一种常见的快慢车运营模式出发,首先,根据乘客的起点车次和直达/换乘方案联合选择构建乘车路径;其次,以出行时间、早到/迟到延误和车内拥挤度作为早高峰通勤乘... 详细信息

研究早高峰通勤乘客的时空出行规律有助于更好地组织快慢车运营模式。本文从一种常见的快慢车运营模式出发,首先,根据乘客的起点车次和直达/换乘方案联合选择构建乘车路径;其次,以出行时间、早到/迟到延误和车内拥挤度作为早高峰通勤乘客出行选择的影响因素,对不同乘车路径下的出行成本进行构建;再次,以用户均衡理论建立乘车路径分配模型,并证明了该模型用户均衡路段解的存在性及唯一性;最后通过案例,对均衡模型进行验证。研究结果发现:短途乘客更愿意接受高拥挤但终点到达时刻接近工作开始时刻的车次,而长途乘客的车次选择分布较为均匀;除出行时间因素以外,延误惩罚和乘车拥挤同样影响早高峰通勤乘客的换乘行为,虽然换乘快车有可能降低出行时间,但高延误惩罚和拥挤成本会导致部分站点的乘客不选择换乘路径。

关键词：城市交通出行选择用户均衡轨道交通快慢车模式时间价值拥挤成本

地铁车站步行障碍行人避让行为建模与进出站仿真

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交通运输系统工程与信息 2024年第1期24卷 210-220页

作者：郝妍熙卫书彤胡华王润祺刘志钢上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620

为向步行障碍人群提供更精细化的出行服务,本文研究步行障碍行人微观出行行为,解析不同个体属性行人间的冲突避让行为机理。从行人的生理差异角度出发,扩展传统元胞自动机模型场域,同时改进场强模型和模型更新规则,建立步行障碍行人运... 详细信息

为向步行障碍人群提供更精细化的出行服务,本文研究步行障碍行人微观出行行为,解析不同个体属性行人间的冲突避让行为机理。从行人的生理差异角度出发,扩展传统元胞自动机模型场域,同时改进场强模型和模型更新规则,建立步行障碍行人运动及避让行为的元胞自动机模型。通过构建行人运动场地实验,提取普通行人和步行障碍行人轨迹,分析其运动速度、运动偏移角度和横向移动距离等冲突避让特征参数,标定元胞自动机模型中的相关参数。场地实验结果表明,步行障碍行人的运动能力较差,自由度较低,其在冲突避让过程中的偏移角度和偏移距离均明显小于普通行人,主要通过降低行走速度进行被动避让。仿真结果显示,行人速度及普通行人、轮椅行人和婴儿车行人的横向偏移距离与实测数据的误差分别为2.74%、3.35%、6.71%、6.16%。最后,基于改进模型对上海地铁迪士尼站站台层乘客出站场景进行仿真,进一步验证了模型的有效性,并提出无障碍电梯布设的优化方案。步行障碍行人仿真模型的有效建立,可为地铁无障碍电梯等无障碍设施的规划和设计提供理论支持。

关键词：城市交通步行障碍行人仿真元胞自动机建模地铁车站避让行为

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基于缩尺模型试验的波磨形成机制及发展特性

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第6期57卷 595-601页

作者：王志强雷震宇同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

针对铁路系统中广泛存在的波磨现象,采用自行设计的缩尺双盘试验装置,研究了波磨的形成机制和发展特性.首先,描述了缩尺双盘试验装置的组成及功能,校核了其稳定性,并开展了基准试验以验证试验装置用于磨耗分析的可靠性;然后,通过设置荷... 详细信息

针对铁路系统中广泛存在的波磨现象,采用自行设计的缩尺双盘试验装置,研究了波磨的形成机制和发展特性.首先,描述了缩尺双盘试验装置的组成及功能,校核了其稳定性,并开展了基准试验以验证试验装置用于磨耗分析的可靠性;然后,通过设置荷载及边界条件,利用缩尺试验模型,分析了波磨的形成机制;最后,在初始波磨的基础上,探究了波磨的发展特性及演化规律.结果表明,基准试验中的粗糙度演化趋势与相关文献试验中的粗糙度演化趋势相似,从而表明所建立的试验装置是可靠的,能够用于磨耗演化分析.当不存在轨面凹坑缺陷时,轨轮接触区域随着运行时间的增加会逐渐出现明显接触光带;当施加轨面凹坑缺陷后,轨轮表面接触光带随着运行时间的增加会逐渐消失,且粗糙度呈现近似线性增加.当存在轨面凹坑缺陷时,随着运行时间的增加,轨轮表面会逐渐演化出不均匀磨耗,且不均匀磨耗波长逐渐增大并在后期表现出固定波长特性,这表明轨轮表面形成了初始波磨.波磨形成试验表明,在轨面固定缺陷激励下,轮轨接触区域发生的非均匀材料磨耗导致了波磨的生成.波磨发展试验表明,随着运行时间的增加,轨轮表面波磨波长会逐渐增大并最终趋于稳定,波磨粗糙程度也会逐渐变大并最终趋于恒定.

关键词：波磨缩尺模型凹坑缺陷粗糙度形成机制发展特性固定波长属性材料磨耗

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基于气动方程的列车管路充排气数学模型

同济大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 472-479页

作者：应之丁范琳周和超同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

智能化制动试验系统的核心是建立不同编组列车首车制动压力控制模型。从气动力学方程入手,建立了不同编组列车首车列车管充排气特性数学模型,该模型考虑了编组列车除首车之外的其余车辆充排气特性对首车列车管气压变化的影响。提出通过... 详细信息

智能化制动试验系统的核心是建立不同编组列车首车制动压力控制模型。从气动力学方程入手,建立了不同编组列车首车列车管充排气特性数学模型,该模型考虑了编组列车除首车之外的其余车辆充排气特性对首车列车管气压变化的影响。提出通过对制动阀有效截面积的设计计算,并带入所建立的数学模型中进行仿真试验,从而对研制新制动阀以及改进或检修制动阀提供理论基础与技术指导。利用列车制动试验台得到的试验数据与仿真结果进行对比分析,验证模型的准确性,并预测了更长编组列车首车列车管的初充气及常用制动时的气压数据。

关键词：智能化制动试验系统首车制动压力控制模型气动力学方程有效截面积