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高铁接触网系统可靠性评估与维修计划决策

铁道工程学报 2024年第1期41卷 81-87,98页

作者：池瑞郝芃斐陈进屈志坚池学鑫华东交通大学南昌330013

研究目的:针对高速铁路接触网系统四种维修方式,本文以接触网系统可靠性最高和维修费用最低为目标,建立基于维修方式组合的预防维修系统多目标优化模型,提出一种改进多目标粒子群优化算法对该模型进行求解。首先采用PWLMC混沌映射生成... 详细信息

研究目的:针对高速铁路接触网系统四种维修方式,本文以接触网系统可靠性最高和维修费用最低为目标,建立基于维修方式组合的预防维修系统多目标优化模型,提出一种改进多目标粒子群优化算法对该模型进行求解。首先采用PWLMC混沌映射生成初始化种群,增强种群多样性,然后采取非线性递减的惯性权重调整策略,提高算法寻优精度和收敛速度。在种群进化过程中,对每一代粒子使用归一化越界处理方法,防止算法陷入早熟。研究结论:(1)提出的改进多目标粒子群优化算法与现有算法相比,Pareto最优解前端的分布范围更广且种群多样性及获得的最优解精度均有提高;(2)在维修次数取13的情况下,改进算法获得的维修方案及该方案下各部件的动态可靠性能均达到较理想效果;(3)改进多目标粒子群优化算法可在满足实际安全运行的要求下得到最优决策方案,有效减低接触网系统维修费用的同时提高其可靠性,为高速铁路接触网系统可靠性评估与维修计划决策提供有效方法。

关键词：接触网系统电气化铁路改进的多目标粒子群优化算法维修费用可靠度归一化

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偏载作用下薄壁箱梁空间整体效应的综合分析

土木工程学报 2024年第4期57卷 48-58页

作者：张元海马云亮刘泽翔兰州交通大学兰州730070

为了研究斜腹板箱梁在竖向偏心荷载作用下的受力性能,在合理构造各翘曲位移函数的基础上,用能量变分法建立全面反映竖向弯曲变形以及剪力滞、约束扭转、畸变等翘曲变形的控制微分方程,通过对既有文献中的模型梁进行计算分析,明确剪力滞... 详细信息

为了研究斜腹板箱梁在竖向偏心荷载作用下的受力性能,在合理构造各翘曲位移函数的基础上,用能量变分法建立全面反映竖向弯曲变形以及剪力滞、约束扭转、畸变等翘曲变形的控制微分方程,通过对既有文献中的模型梁进行计算分析,明确剪力滞、约束扭转及畸变翘曲应力在竖向弯曲应力中的占比情况,并揭示各翘曲广义内力的分布规律。结果表明:按文章解析法求得的模型梁应力理论值与实测值吻合良好,从而验证文章方法的合理性;在偏载作用下箱梁的约束扭转微分方程与畸变微分方程是相互耦联的,这在已有文献中往往被忽略;在剪力滞、约束扭转及畸变翘曲应力中,畸变翘曲应力占据主导地位,剪力滞和约束扭转翘曲应力相对较小,但仍不可忽略,在控制截面上因各种翘曲变形引起的应力放大系数达到1.362;偏心集中荷载引起的各翘曲广义内力均具有快速衰减的分布规律,剪力滞和约束扭转广义内力分布范围很小,而畸变广义内力分布范围广阔。建议在桥梁设计规范相关条文及实际箱梁桥设计中,对畸变效应给予充分重视。

关键词：薄壁箱梁畸变剪力滞效应约束扭转翘曲应力

无砟轨道对不同地形下简支梁桥地震反应的影响

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铁道工程学报 2024年第7期41卷 41-46页

作者：张永亮刘沛王春阳刘苗兰州交通大学兰州730070

研究目的:为研究CRTSⅡ型板式无砟轨道系统对多跨简支梁桥下部结构地震反应的影响,以32 m简支梁桥为研究对象,分别建立线桥一体化模型与单墩模型,采用反应谱法研究3种典型地形条件下轨道纵向约束效应对桥墩地震反应的影响规律。研究结论... 详细信息

研究目的:为研究CRTSⅡ型板式无砟轨道系统对多跨简支梁桥下部结构地震反应的影响,以32 m简支梁桥为研究对象,分别建立线桥一体化模型与单墩模型,采用反应谱法研究3种典型地形条件下轨道纵向约束效应对桥墩地震反应的影响规律。研究结论:(1)跨越平坦地形时,受轨道系统与端刺的影响,线桥一体化模型的墩底内力呈边界处小、中跨大的抛物线型分布,与单墩模型相比,中跨区域的桥墩处在地震反应放大区;(2)跨越V字形地形时,该区域各墩底内力呈现临界墩底内力显著增大、中跨高墩的墩底内力明显减小的U字形分布特征;(3)跨越Λ字形地形时,该区域各墩底内力呈现以中跨矮墩为中心、且其墩底内力显著增大、相邻墩底内力明显减小的Λ字形分布特征,中跨矮墩在抗震设计时应加以重视;(4)本研究成果可应用于类似典型地形条件下的高速铁路简支梁桥的抗震设计。

关键词：高速铁路简支梁线桥一体化模型桥墩地震反应

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高铁泥岩隧道围岩蠕变对仰拱底鼓的影响

铁道工程学报 2024年第3期41卷 80-85页

作者：梁庆国岳建平周稳弟孙纬宇李景兰州交通大学兰州730070

研究目的:针对泥岩地区高铁隧道修建过程中出现的仰拱底鼓病害,本文采用参数反演与数值模拟相结合的方法,全面分析围岩蠕变对仰拱底鼓的影响,并采用锚杆支护与仰拱加强的工程措施对仰拱底鼓进行治理。研究结论:(1)Burgers模型能较好地... 详细信息

研究目的:针对泥岩地区高铁隧道修建过程中出现的仰拱底鼓病害,本文采用参数反演与数值模拟相结合的方法,全面分析围岩蠕变对仰拱底鼓的影响,并采用锚杆支护与仰拱加强的工程措施对仰拱底鼓进行治理。研究结论:(1)Burgers模型能较好地符合泥岩表现出的明显的衰减蠕变和稳定蠕变特征;(2)随着时间的增加,围岩不断向洞内发生变形,且隧道拱顶沉降、水平收敛和拱底隆起一直在增大,并经历了三个阶段:瞬时变形阶段、衰减蠕变阶段与稳定蠕变阶段;(3)仰拱结构内力随着蠕变时间增加同样在增大,并在蠕变一定年限后,仰拱填充中心的拉应力将超过混凝土的抗拉强度,导致仰拱填充沿中心位置开裂;(4)锚杆支护的最优长度为5 m,最佳间距为0.9~1.2 m,在此基础上通过加强仰拱来进一步抑制仰拱底鼓变形,并且建议仰拱支护强度选用C30~C40;(5)本研究结果可为类似工程的建设与施工提供建议与参考。

关键词：泥岩隧道仰拱底鼓参数反演数值模拟底鼓控制

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软体机器人拓扑优化设计研究进展

机器人 2024年第2期46卷 219-233页

作者：罗凯李德臣陈世通陈飞飞上海交通大学上海200240

软体机器人在非结构化环境作业任务中极具潜力,但其驱动-结构一体化特性令结构设计问题颇具挑战性。相较于经验设计和仿生设计思路,拓扑优化方法从数学上实现了结构严密演化,可为设计问题提供新思路。本文聚焦于软体机器人拓扑优化设计... 详细信息

软体机器人在非结构化环境作业任务中极具潜力,但其驱动-结构一体化特性令结构设计问题颇具挑战性。相较于经验设计和仿生设计思路,拓扑优化方法从数学上实现了结构严密演化,可为设计问题提供新思路。本文聚焦于软体机器人拓扑优化设计的研究进展。首先,对软体机器人的变形行为与力交互特性两类基本设计问题进行简要描述,进而阐述拓扑优化思想以及主要的拓扑优化方法,然后列举各类软体驱动器的典型设计案例,最后系统概述软体机器人拓扑优化设计中存在的挑战与技术难点。

关键词：软体机器人结构设计拓扑优化驱动-结构一体化

基于自动提钩的驼峰溜放部分纵断面设计优化研究

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铁道学报 2024年第7期46卷 15-22页

作者：张红亮杨俊杰邱星莫斯贤张雨晴北京交通大学交通运输学院北京100044 北京交通大学智能铁路研究院北京100044

相比人工提钩,自动提钩技术具有更快的响应速度、更精确的控制能力,能够适应更高的推峰速度,可以提升驼峰的解体作业效率。而更高的推峰速度意味着更大的车组初始动能、更短的车组溜放间隔时间,同时也对驼峰溜放部分纵断面提出了新的要... 详细信息

相比人工提钩,自动提钩技术具有更快的响应速度、更精确的控制能力,能够适应更高的推峰速度,可以提升驼峰的解体作业效率。而更高的推峰速度意味着更大的车组初始动能、更短的车组溜放间隔时间,同时也对驼峰溜放部分纵断面提出了新的要求。为研究自动提钩技术对驼峰溜放部分纵断面的影响,本文以推峰速度最大、累计加权溜放时间最小、优化区域高度最低为优化目标,以坡段数量、坡度、变坡点坐标为决策变量,以变坡点位置、分路道岔最大允许入口速度、优化区域末端最小速度等为约束条件,构建基于自动提钩的驼峰溜放部分纵断面设计多目标优化模型,并设计求解算法。仿真计算结果显示,与既有方法相比,本文提出的优化模型中的纵断面方案,推峰速度提高9.5%,累计加权溜放时间减少6.0%,优化区域高度降低4.6%,驼峰总体作业效率提升7.6%,平均制动能耗降低约151 kJ/辆。研究内容可为自动提钩技术的驼峰纵断面改造提供理论依据。

关键词：驼峰自动提钩纵断面设计多目标优化

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金属导热理论的研究进展与前沿问题

物理学报 2024年第3期73卷 31-42页

作者：王奥盛宇飞鲍华上海交通大学溥渊未来技术学院上海200240 上海交通大学密西根学院上海200240

金属是人类使用最广泛的材料之一.相对于对金属力学性能的研究,金属导热性能的相关研究较为匮乏.对金属导热机制的理解往往还依赖于一百多年前建立的威德曼-弗朗兹定律.金属导热和电子输运有密切联系,同时又与晶格振动有关.深入理解金... 详细信息

金属是人类使用最广泛的材料之一.相对于对金属力学性能的研究,金属导热性能的相关研究较为匮乏.对金属导热机制的理解往往还依赖于一百多年前建立的威德曼-弗朗兹定律.金属导热和电子输运有密切联系,同时又与晶格振动有关.深入理解金属导热机制,不但对材料应用意义重大,而且有利于提高对导热基本理论的认知.本文回顾了金属导热研究的历史,并对最近十几年来金属导热的研究进行了总结,特别是对基于第一原理电子-声子耦合模式分析的金属导热机理的研究进行了综述.此外,本文也对金属导热理论的未来发展方向进行了探讨.

关键词：热导率电子导热声子导热洛伦兹数

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基于拼接裂变矩阵的燃耗计算方法研究

核动力工程 2024年第2期45卷 19-23页

作者：高睿霜刘晓晶何东豪潘清泉上海交通大学上海201100

为了实现高效率的输运-燃耗耦合计算,本文基于拼接裂变矩阵理论提出了一种新的燃耗计算方法。拼接裂变矩阵方法使系统的裂变矩阵可以通过预先计算的数据库获得,再根据计算模型的实际工况,按照终点区域性质进行拼接。裂变矩阵数据库采用... 详细信息

为了实现高效率的输运-燃耗耦合计算,本文基于拼接裂变矩阵理论提出了一种新的燃耗计算方法。拼接裂变矩阵方法使系统的裂变矩阵可以通过预先计算的数据库获得,再根据计算模型的实际工况,按照终点区域性质进行拼接。裂变矩阵数据库采用蒙特卡罗固定源计算得到,堆芯计算也不需要蒙特卡洛模拟,因此可避开耗时的临界计算。本文采用新的燃耗计算方法计算了一个典型两组件模型燃耗600有效满功率天(EFPD)的有效增殖因子和裂变源分布,结果表明燃耗-富集度复合修正比例可将裂变源均方根误差控制在0.7%以下,证明该算法的可行性。

关键词：拼接裂变矩阵蒙特卡洛方法燃耗计算

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土地利用与城市轨道交通客流的非线性关系

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 43-51页

作者：魏丽英石晶晶北京交通大学交通运输学院北京100044

城市轨道交通站点影响范围内土地利用对客流影响具有时空分异特征且存在类型差异,为针对性探讨不同站点两者的复杂非线性关系,提出一种基于土地利用空间分布规律、对站点实际影响范围进行差异化识别的方法;并通过分时段多尺度地理加权回... 详细信息

城市轨道交通站点影响范围内土地利用对客流影响具有时空分异特征且存在类型差异,为针对性探讨不同站点两者的复杂非线性关系,提出一种基于土地利用空间分布规律、对站点实际影响范围进行差异化识别的方法;并通过分时段多尺度地理加权回归,获取能够表征土地利用对客流影响时空变化特征的站点聚类指标,采用K-means++算法将研究区域内的站点划分为4类;进而基于改进的梯度提升决策树模型分类定量探讨不同类别下土地利用与轨道交通客流的复杂非线性关系。研究表明:通过捕捉不同站点土地利用与客流的时空分异特征对站点进行分类识别,可有效提升两者非线性关系模型的解释度。根据模型输出结果,发现不同类别站点影响轨道交通客流的关键土地利用要素不同,第1类中关键变量为相对重要性分别为61.35%和30.08%的公交站点数量和慢行密度;第4类的情况类似但相对数值有所变化,公交站点数量的相对重要性由61.35%下降至30.31%;建筑密度在第2类中以66.57%的相对重要度占据最大比例;但在第3类中仅占5.59%。此外,不同类别站点影响范围内土地利用与轨道交通客流的关系存在较为显著且各异的阈值效应。研究表明,对于不同类别站点的用地开发应各有侧重,且应结合实际将土地利用设计指标控制在相应的合理范围内。研究为差异化的站点周边土地利用开发策略的制定提供了理论支持和量化指导。

关键词：多尺度地理加权回归土地利用空间差异性阈值效应梯度提升决策树轨道交通客流