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列车激励下UHPC简支箱梁桥面板局部振动研究

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土木工程学报 2024年第9期57卷 56-67页

作者：孔德睿张迅刘子琦罗浩李小珍西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学桥梁智能与绿色建造全国重点实验室四川成都611756

基于现场试验分析高速列车激励下32m简支PC箱梁的局部振动行为。建立车-轨-桥耦合振动分析模型,计算梁体不同位置的加速度响应,与实测结果进行对比验证其可靠性。采用数值方法研究56m简支UHPC箱梁的局部振动特性,对比不同滤波条件下两... 详细信息

基于现场试验分析高速列车激励下32m简支PC箱梁的局部振动行为。建立车-轨-桥耦合振动分析模型,计算梁体不同位置的加速度响应,与实测结果进行对比验证其可靠性。采用数值方法研究56m简支UHPC箱梁的局部振动特性,对比不同滤波条件下两种箱梁的振动响应,分析车速对局部振动的影响规律,讨论车桥高阶共振机理及其对行车安全性的影响。研究结果表明:梁体不同位置均表现出局部振动特性,顶板中心和翼板边缘最为显著;UHPC箱梁的局部振动较PC箱梁更剧烈;箱梁在特定速度下出现振动较大的现象,与桥面板局部振动模态和列车激励的高阶共振有关;PC箱梁的局部振动受第6和第7共振速度带影响较大,UPHC箱梁受第3、第6和第7共振速度带影响较大。

关键词：高速铁路 UHPC箱梁局部振动高阶共振行车安全性

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基于扰动补偿的高速列车自适应滑模黏着控制

铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 913-923页

作者：曹帅王嵩唐杰萍何小毛西南交通大学电气工程学院四川成都610031

列车安全和平稳运行依赖于牵引力的有效发挥,而牵引力的有效发挥受限于轮轨间的黏着状态。为了解决高速列车行驶在低黏着轨面时牵引力不足的问题,考虑到车重、阻力、坡度等参数不易精确获取,设计一种基于扰动补偿的自适应滑模黏着控制... 详细信息

列车安全和平稳运行依赖于牵引力的有效发挥,而牵引力的有效发挥受限于轮轨间的黏着状态。为了解决高速列车行驶在低黏着轨面时牵引力不足的问题,考虑到车重、阻力、坡度等参数不易精确获取,设计一种基于扰动补偿的自适应滑模黏着控制算法。根据黏着计算模型和简化列车模型,建立高速列车轮轨动力学模型。通过设计动态观测精度更高的鲁棒黏着观测器,以精确获取当前轨面提供的黏着力。在此基础上,针对列车工作在最优黏着点附近时能够获得较大牵引力这一特性,采用梯度观测极值搜索算法获取该点附近的蠕滑速度。同时,设计基于扰动补偿的自适应滑模控制器控制电机输出转矩,使高速列车能够在部分系统参数未知的情况下跟踪极值搜索算法输出的蠕滑速度,从而提高列车牵引力。基于扰动补偿的自适应滑模控制,通过观测补偿系统不确定部分和自适应调节开关增益,减少滑模控制律抖振对黏着控制性能的影响。研究结果表明,基于扰动补偿的自适应滑模黏着控制算法在系统中存在未知参数时,能够控制列车在10 s内到达冰雪轨面最优黏着工作点附近,在1 s内到达潮湿轨面最优黏着工作点附近。此外,相比于传统滑模黏着控制和自适应滑模黏着控制,所提算法控制律抖振更低,并且能够更精确地搜寻和跟踪最优黏着工作点。所提算法可以为实际列车黏着控制算法设计提供参考。

关键词：高速列车黏着观测器极值搜索扰动观测器滑模控制

复合空间索对大跨度铁路悬索桥横向刚度影响的研究

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振动与冲击 2024年第11期43卷 148-154,164页

作者：向活跃陶宇汪镇钟进坤李永乐西南交通大学桥梁智能与绿色建造全国重点实验室成都611756 西南交通大学桥梁工程系成都610031

为提升大跨度铁路悬索桥的横向刚度,提出一种由主、副斜拉索组成的复合空间索结构。然后,基于材料有效利用率和静力分析,对复合空间索的直径、主斜拉索在加劲梁和地表的锚点位置、副斜拉索的数量等参数进行了优化。最后,采用风-车-桥耦... 详细信息

为提升大跨度铁路悬索桥的横向刚度,提出一种由主、副斜拉索组成的复合空间索结构。然后,基于材料有效利用率和静力分析,对复合空间索的直径、主斜拉索在加劲梁和地表的锚点位置、副斜拉索的数量等参数进行了优化。最后,采用风-车-桥耦合振动分析法,基于行车性能得到了桥梁横向挠跨比限值,分析了主、副斜拉索对横向挠跨比限值提升率的影响。结果表明:基于材料有效利用率,主斜拉索与加劲梁的锚点位置宜设在1/4主跨附近,且主斜拉索的地表锚点、加劲梁锚点与桥塔的垂直距离相等时最优,每组复合空间索中副斜拉索设置1根即可;在复合空间索的最优布置形式下,桥梁横向挠跨比可降低14.18%,横向挠跨比限值可提升16.79%。

关键词：复合空间索铁路悬索桥风-车-桥系统横向挠跨比横向挠跨比限值

送风方式对高速列车通风和呼吸污染物扩散特性的影响

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西南交通大学学报 2024年第1期59卷 94-103页

作者：李田吴松波张继业西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室四川成都610031

高速列车交通网络发达且载客量大,但车厢环境封闭易造成污染物的堆积,为提高乘车舒适性和安全性,基于计算流体动力学理论(CFD),建立满载工况的全尺寸车厢通风计算模型.针对排风口位于两侧车窗上端的排风方式,采用速度不均匀系数、温度... 详细信息

高速列车交通网络发达且载客量大,但车厢环境封闭易造成污染物的堆积,为提高乘车舒适性和安全性,基于计算流体动力学理论(CFD),建立满载工况的全尺寸车厢通风计算模型.针对排风口位于两侧车窗上端的排风方式,采用速度不均匀系数、温度不均匀系数、能量利用系数和通风效率作为列车通风系统的评价指标,对比研究6种送风方式对车厢内流场特性和呼吸污染物扩散特性的影响,包括多孔顶板送风、下部送风、多孔顶板送风+下部送风、局部多孔顶板送风、侧顶送风、局部多孔顶板送风+侧顶送风.研究结果表明:通过调整风口之间的流量分配比例可以使送风气流均匀地流向客室两侧,改善车内温度均匀性;采用下部送风时,有助于提高通风系统的能量利用系数和通风效率,分别高达1.38和1.21,但会恶化车内乘坐舒适性;通过研究乘客之间呼吸污染物的相互影响情况发现,第C列乘客的呼吸污染物容易向第B列乘客的呼吸区域进行扩散,加剧乘客之间的交叉感染;通过减小多孔顶板的送风口尺寸,采用局部多孔顶板送风可以有效缓解该现象,使污染物的体积浓度下降至0.0019.

关键词：高速列车示踪气体内流场污染物扩散数值模拟

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青藏高原东北隅断层活动及地壳变形模式

地球物理学报 2024年第7期67卷 2596-2611页

作者：徐炜祥苏小宁虞思晗朱庆兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070 西南交通大学地球科学与环境工程学院成都611756

精准分析青藏高原东北隅断层活动和地壳变形模式对于理解区域大地震空间分布特征和地震危险性分析具有重要意义.本文在已有GPS速度场的基础上,通过建立由21个GPS连续观测站组成的3条跨断层剖面的加密观测,获得研究区较高空间分辨率的GP... 详细信息

精准分析青藏高原东北隅断层活动和地壳变形模式对于理解区域大地震空间分布特征和地震危险性分析具有重要意义.本文在已有GPS速度场的基础上,通过建立由21个GPS连续观测站组成的3条跨断层剖面的加密观测,获得研究区较高空间分辨率的GPS速度场.利用K-中心点和欧拉矢量结合的方法分析GPS速度场的空间聚类特征,发现在陇西块体内部存在显著的差异性变形,进而结合区域已有块体-断层划分模型,给出与最新GPS速度场更为吻合的块体-断层模型.改进模型的最大特点是在陇西块体内部存在一条北北东向的右旋剪切带.利用最新GPS速度场和改进的块体-断层模型,基于负位错理论反演主要块体的运动特征和主要断层的滑动速率,结果显示在改进块体-断层模型中新增的右旋剪切带在分配该地区应变积累特征时扮演着重要的角色,进而计算的六盘山断裂的挤压速率远小于已有的结果,其地震危险性也可能相应地降低.

关键词：青藏高原东北隅 GPS速度场欧拉矢量聚类分析负位错模型滑动速率

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基于离散线性化模型预测控制的PEMFC水管理容错控制方法

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中国电机工程学报 2024年

作者：邱丹洛张雪霞黄磊唐双喜岳嘉玲西南交通大学电气工程学院

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)系统在工作过程中极易出现的膜干、水淹等水管理故障，为缓解故障对系统安全性、可靠性、耐久性等的影响，提出了一种基于离散线性化的模型预测控制(discrete linearized... 详细信息

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)系统在工作过程中极易出现的膜干、水淹等水管理故障，为缓解故障对系统安全性、可靠性、耐久性等的影响，提出了一种基于离散线性化的模型预测控制(discrete linearized model predictive control，DLMPC)的燃料电池水管理故障容错控制方案：首先为燃料电池系统构建数学模型并建立状态方程，然后对系统进行离散线性化处理，最后利用DLMPC的方法分别对三种故障状态的输出进行控制。仿真结果表明：所提出的容错控制方法具有良好的控制效果，能够在不同的负载电流以及故障状态下快速准确地调节阴阳极压力差和氧气分压至设定值，调节时间和超调量较传统PID均缩短了80%以上。

关键词：燃料电池模型预测容错控制水管理

大跨度双幅非对称平行主梁涡激振动干扰效应研究

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振动与冲击 2024年第7期43卷 1-9,29页

作者：宋玉冰遆子龙杨凌李永乐李泽腾西南交通大学桥梁智能与绿色建造全国重点实验室成都611756

在双幅式桥梁的建设中,公路与铁路同层并排布置的大跨双幅非对称主梁属于较特殊的设计。由于公路桥与铁路桥的动力特性不一致、主梁尾流特性差异较大以及非对称双梁间存在特殊且显著的气动干扰,使得非对称双幅主梁的涡激振动特性更为复... 详细信息

在双幅式桥梁的建设中,公路与铁路同层并排布置的大跨双幅非对称主梁属于较特殊的设计。由于公路桥与铁路桥的动力特性不一致、主梁尾流特性差异较大以及非对称双梁间存在特殊且显著的气动干扰,使得非对称双幅主梁的涡激振动特性更为复杂。为系统探究干扰效应对主梁涡振性能的影响,以一座大跨度公铁两用双幅桥为研究背景,开展了双幅主梁涡激振动风洞试验与流固耦合数值模拟,其中公路梁为Π型叠合梁,铁路梁为流线型箱梁。研究结果表明:公路梁位于迎风侧时出现了较大幅值的竖弯和扭转振动,且风速区间与结构振动频率具有典型涡振“锁定”特征,而位于背风侧时,振动现象基本消失;铁路梁位于迎风侧时未见明显振动现象,而位于背风侧时,试验观察到了大幅振动,且振幅具有迅速上升又迅速下落的特点,无明显“锁定”区间。数值流场表明,公路位于不同位置处(迎、背风侧)时,主梁附近涡结构的尺度与分布均有明显不同。当位于迎风侧时,下桥面腔内大尺度漩涡的存在以及涡结构的周期性变化是位于迎风侧时产生涡振的主要原因;当位于背风侧时,受干扰效应影响,下桥面腔内漩涡尺度减小,升力振荡频率改变,涡振锁定现象消失。铁路附近流场及压力分布表明:当位于迎风侧时,主梁附近流场稳定,自激升力近似为直流力;当位于背风侧时,受公路尾流的干扰,铁路表面存在较大面积的负压区,公路尾流的脉动导致了铁路气动升力的振荡,因而产生了大幅振动。研究了双幅非对称平行主梁间气动干扰效应对涡振性能的影响,揭示了涡振及气动干扰机理,为类似桥梁的工程设计提供了参考依据。

关键词：桥梁工程非对称双幅主梁气动干扰涡激振动(VIV) 风洞试验数值模拟

TACS车载设备复杂运营场景分阶段组合测试方法

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铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2547-2556页

作者：赵双月张亚东饶畅郭进西南交通大学信息科学与技术学院四川成都611756 重庆交通大学交通运输学院重庆400074

基于车车通信的TACS(Train Autonomous Control System)列车运行系统通过深度融合车载控制系统和信号系统来实现线路资源管理、列车定位及追踪运行等各项关键功能,对可靠性和安全性的要求严格。针对TACS系统在复杂场景下的车载设备测试... 详细信息

基于车车通信的TACS(Train Autonomous Control System)列车运行系统通过深度融合车载控制系统和信号系统来实现线路资源管理、列车定位及追踪运行等各项关键功能,对可靠性和安全性的要求严格。针对TACS系统在复杂场景下的车载设备测试存在输入空间组合爆炸、测试用例冗余甚至无效等问题,提出一种车载设备分阶段组合测试方法。首先,以TACS车载设备自动折返场景为研究对象,依据相关规范文件分析其功能需求,提出测试阶段的划分原则与方法,辨识各个阶段下的测试参数、取值及约束,建立各阶段测试模型。其次,提出一种基于测试需求分阶段优化覆盖的组合测试用例生成算法,通过计算各阶段下的测试需求,采用基于贪婪覆盖策略的算法,结合Z3约束求解器,动态生成组合测试用例,实现约束异构影响下的测试需求全覆盖。最后,得到满足约束条件和覆盖强度的车载设备测试用例集。研究结果表明:该方法能够生成满足约束及覆盖率的测试用例集,有效减少了同一场景下模型间67.75%的冗余覆盖;与主流测试工具进行对比,该方法在覆盖强度为2时减少约50%的冗余测试用例,在覆盖强度为3时减少约36%的冗余测试用例。研究成果通过提高测试用例集的精简性,有效地降低了测试成本,为TACS车载设备测试用例的生成提供了参考。

关键词：铁路运输组合测试贪婪算法车载ATP 约束求解

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基于协同降噪与IGWO-SVR的高填方路基沉降预测

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铁道学报 2024年第3期46卷 87-98页

作者：苏谦张棋张宗宇牛云彬陈德西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031

高填方路基沉降影响山岭重丘区重载铁路运营安全。为克服实测沉降数据掺杂随机噪声、现有预测模型适用性差的不足,提出基于协同降噪算法与IGWO-SVR模型的沉降预测方法。运用互补集合经验模态分解法(CEEMD)与小波包变换法(WPT)对含噪沉... 详细信息

高填方路基沉降影响山岭重丘区重载铁路运营安全。为克服实测沉降数据掺杂随机噪声、现有预测模型适用性差的不足,提出基于协同降噪算法与IGWO-SVR模型的沉降预测方法。运用互补集合经验模态分解法(CEEMD)与小波包变换法(WPT)对含噪沉降数据进行协同降噪处理;提出基于佳点集初始化均布、非线性收敛控制与自身历史最优记忆位置更新的改进灰狼优化(IGWO)算法,并结合支持向量回归模型(SVR),构建IGWO-SVR沉降预测模型。进一步地,利用大准铁路工点及现有文献研究成果,验证IGWO-SVR模型的优越性。结果表明:协同降噪法可有效消除原数据中噪声项的干扰波动;在小样本数据集上,IGWO-SVR模型较传统沉降预测模型与现有文献所述预测模型,具有更高的预测精度与稳定性。研究成果为重载铁路高填方路基沉降预测提供了新途径。

关键词：重载铁路高填方路基沉降预测协同降噪改进灰狼优化支持向量回归