欧洲应答器编码策略的安全性研究

应答器信息在车-地间进行无线传输过程中的安全可靠性对于保障列控系统的安全十分重要。我国列车控制系统（CTCS）已将应答器作为CTCS-1及以上级别系统的关键设备，用于向运行列车传输列控安全信息。本文分析了应答器信息在传输和接收过程中可能存在的随机突发错误、异步传输错误、长短帧报文误译及报文切换时错译等各种错误模式。为保证信息传输和接收过程的安全可靠性，研究了欧洲应答器编码策略中采用的CRC循环冗余码及同步信息码校验、10到11bit字转换、整形约束条件检查等防护措施在编、译码过程中对以上错误模式的防范能力，从理论上论证得到：欧洲应答器编码策略有效保证了应答器信息在传输和接收过程中的安全性，对于我国研制适用于CTCS的应答器具有借鉴作用。     

欧洲应答器编码策略的安全性研究

应答器信息在车-地间进行无线传输过程中的安全可靠性对于保障列控系统的安全十分重要。我国列车控制系统(CTCS)已将应答器作为CTCS-1及以上级别系统的关键设备,用于向运行列车传输列控安全信息。本文分析了应答器信息在传输和接收过程中可能存在的随机突发错误、异步传输错误、长短帧报文误译及报文切换时错译等各种错误模式。为保证信息传输和接收过程的安全可靠性,研究了欧洲应答器编码策略中采用的CRC循环冗余码及同步信息码校验、10到11 bit字转换、整形约束条件检查等防护措施在编、译码过程中对以上错误模式的防范能力,从理论上论证得到:欧洲应答器编码策略有效保证了应答器信息在传输和接收过程中的安全性,对于我国研制适用于CTCS的应答器具有借鉴作用。     

基于AutoCAD的铁路站房信息系统施工图辅助设计软件的研发

针对当前铁路站房信息系统施工图设计过程中存在人工绘制图纸和统计工程量效率低、标准不统一、易出错等问题，开发了一套基于AutoCAD的铁路站房信息系统施工图辅助设计软件。该软件框架分为3个模块：参数设定、数据处理和成果生成。在参数设定模块，设计了标准化信息系统设备终端一览表、通用图块及通用说明模板，实现各信息子系统标准化数据批量导入；在数据处理模块，搭建各信息子系统数据结构模型，实现信息系统模型数据化；在成果生成模块，通过对信息系统多叉树数据模型节点遍历并对节点内数据分析计算，实现信息系统施工图绘制、工程量统计、部分设备及线缆选型的自动化。该软件的应用有助于提高铁路站房信息系统施工图的绘图效率及设计质量。     

桥上无缝线路纵向附加力计算软件研发与应用研究

为保证铁路轨道、桥梁在温度及列车荷载作用下满足强度和稳定性的要求，大跨度桥梁需进行无缝线路纵向附加力检算。针对桥上无缝线路纵向附加力计算模型建立难度大、耗时长、且建立的模型通用性不足的特点，根据桥梁轨相互作用理论，基于Windows系统采用VB.net及ANSYS APDL二次开发语言，研发了桥上无缝线路纵向附加力计算软件。软件拥有完善的前后处理模块，前处理模块可实现多种桥跨组合等参数的输入，内核采用梁轨相互作用有限元计算程序，后处理模块可实现数据可视化及计算报告自动输出。软件操作简便，界面友好，功能强大。以60 m+100 m+60 m连续梁为例，对无缝线路纵向附加力进行了计算及结果对比，结果误差在2.12%以内，验证了编制软件的正确性。     

动力荷载下钢管混凝土墩柱抗震性能极限分析

为研究钢管混凝土桥墩极限抗震性能，采用Abaqus软件建立圆钢管混凝土桥墩三维实体-壳单元有限元模型。为更准确的描述圆钢管混凝土桥墩的抗震性能退化、震后残余位移变化规律，模型中对混凝土引入裂缝、对钢管引入韧性损伤，进行单向拟静力、单向拟动力、双向拟动力、振动台加载下圆钢管混凝土桥墩抗震性能试验验证。分析结果表明：考虑水平裂缝和钢材韧性损伤影响的钢管混凝土墩柱实体-壳精细有限元塑性抗震计算方法合理，反映循环荷载下钢管混凝土桥墩的滞回曲线“捏拢”效应、塑性大变形阶段承载力退化现象和单、双向动力荷载下钢管混凝土桥墩震后残余位移，也反映钢管混凝土墩柱的界面滑移和约束作用规律；相同地震波作用下全填充钢管混凝土桥墩的地震响应最小，填充混凝土有利于提高桥墩的极限抗震能力。提出适用于双向地震波作用的钢管混凝土桥墩墩顶残余位移与最大位移响应之间的计算公式。     

基于无线通信的站台安全门智能监控系统设计与实现

为解决轨道交通站台安全门设备数据监控智能化程度低、设备调试方法单一的问题，采用模块化的设计方法实现基于无线通信的站台安全门智能监控系统。完成系统总体架构设计和系统主要功能设计，详细说明了系统中的关键技术“数据采集模块设计”“门控单元(DCU)设计”“无线传输模块设计”；对无线传输模块核心芯片M20的原理和程序编写进行了研究设计，在试验室中通过充分试验验证相关功能。试验人员可手持无线终端对站台安全门系统的系统级数据、站台级数据、单门级数据进行实时监控以及单门快速调试工作。试验结果表明，该系统可对站台安全门设备状态实现无线监控，提高地铁运营效率和站务人员维修保护的灵活性，保障站台安全门系统的安全性和可靠性。     

特殊区段的接触网整体吊弦的长度计算修正

广州地铁一号线接触网悬挂装置按等导高布置，吊弦长度的确定要求精确，本文着重探讨了设计者在进行常规计算以外，如何从：（１）结构高度非标准值存在高差；（２）跨中有集中负载；（３）在曲线段存在超高等三方面对吊弦长度进行误差修正。     

双竖井铁路隧道活塞风非定常流动理论计算研究

针对既有竖井影响下活塞风理论计算研究的不足，基于连续性方程和伯努利方程建立双竖井铁路隧道活塞风非定常流动理论计算模型；将列车在双竖井铁路隧道中行驶的全过程分为4个阶段，分别推导各阶段隧道内活塞风非定常流动的理论计算式；通过模型试验和数值模拟2种方法，验证理论计算式的可靠性并进行修正。结果表明：随着列车与竖井相对位置的变化，隧道内与竖井内的风流关系呈动态变化，若按固定值计算会引起较大误差，而采用数值模拟方法可实现风流动态关系式的反推，达到修正理论计算式的目的；修正后的理论计算式精度较高，总体误差低于10%，适用列车速度范围为0～360 km·h-1；该理论计算式不仅可计算结构类似的铁路或地铁隧道活塞风速，还可推广应用于单竖井或多竖井（3个及以上）隧道。     

Cummins2007涡轮增压柴油机整机高效计算模型

本文介绍一种精确、灵活而且高效的柴油机整机计算模型,其包括一个适用于排量为6.7L、带冷却的废气再循环(EGR)、空气冷却和多级喷油装置的6缸涡轮增压柴油机的多区准维燃烧子模型.该模型的发动机性能和Nox排放量预测能力已在22种发动机运行工况下得到验证.模型的输入值仅是实际的发动机控制模块"控制作用",包括喷油率、喷射...     

基于扩频序列的高铁无线信道测量仿真系统研究

为了评估不同扩频序列对高铁无线信道测量性能的影响，构建了基于扩频滑动相关的高铁无线信道测量仿真系统。在发射端分别生成Random、m、Kasami、Gold、ZC、Golay等6种扩频序列，通过COST207丘陵场景的标准信道模型传输调制信号，在接收端利用滑动相关算法估计出信道冲击响应。研究结果表明：Golay序列、ZC序列和m序列的自相关特性优于另外3种序列，进行高铁无线信道测量时误差相对较小；接收端利用估计的信道冲击响应可以有效提取信道的多径时延和多普勒扩展特性。仿真结果为构建可工程化应用的高铁无线信道测量系统提供了技术支撑。     

基于正弦内插的UM2000信号解码算法

UM2000数字轨道电路采用调频方式传输28位码组信息。UM2000信号解码时间按长、短窗设计,解码算法主要由带通滤波、过零检测、滑窗DFT、门限判决和CRC校验组成,其中过零检测解调算法采用正弦内插法对UM2000信号的过零时刻进行计算。影响解码性能的主要因素有信号采样时间、插值算法和正弦内插法使用的采样点数和插值点数。对不同信噪比条件下的仿真信号和测试箱生成信号进行解码测试。仿真信号的测试结果表明:当带内谐波干扰信噪比分别为3,4和5时,1.562 5 s短窗的安全译码率分别为80%,81%和86%,3.125 0 s长窗的安全译码率分别为99%,100%和100%。测试箱生成信号的测试结果表明:1.562 5 s短窗的安全译码率为95.27%,3.125 0 s长窗的安全译码率分别为98.06%,99.91%和98.23%。说明UM2000信号解码算法在满足信号系统实时性要求的条件下,实现了UM2000信号的安全译码。     

风沙环境下高速列车气动特性分析

基于SST k-ω湍流模型和Euler-Lagrange离散相模型，建立了风沙环境下高速列车空气动力学计算模型，研究了不同沙粒浓度、不同风速及不同车速条件下的列车空气动力学性能。计算结果表明：风沙环境下，列车头车迎风侧主要受正压力影响，背风侧主要受负压力影响，最大正压力区域由鼻尖逐渐向迎风侧偏移；由于横风的影响，随着沙粒浓度的增强，头车迎风侧沙粒质量浓度增大，背风侧沙粒质量浓度变化较小；对于固定的车速和风速，头车气动力系数随沙粒浓度的增强而增大，且与沙粒浓度近似呈线性关系；沙粒浓度固定时，头车气动力系数随风速的增大而增大，随着车速的提升，头车气动力系数反而下降；风沙环境下，头车侧力系数、头车侧滚力矩系数可近似拟合为沙粒浓度、侧偏角及合成风速的二次多项式；头车升力系数可近似拟合为沙粒浓度、侧偏角及合成风速的三次多项式。     

高速铁路列车站台间距检测系统

为了严格控制高速铁路列车与站台间距，确保高速列车安全运营与乘客安全，须要开发高速铁路列车站台间距检测系统。本文设计了移动测距滑台，使用纸板、木板、玻璃、漆面不锈钢等多种材料对巴鲁夫超声波传感器的精度和性能进行了测试，最大误差为0.47 mm，测试结果较理想，可作为高速铁路列车站台间距检测的主体传感器；设计了有线、无线两种整体检测方案，其中，有线方案采用分布式架构，便于系统扩容，可灵活扩展，统一管理各子系统；无线方案采用对等网状网组网，唤醒后的组网速度快，所有节点都是对等节点，节点扩展容量大，配置维护较简单。两种方案都具备历史记录、设备报警等功能，根据现场实际情况选择方案。     

新建并行工程对高铁轨道位移影响的概率分位研究

目前,既有高速铁路用地范围内新建并行工程越来越普遍。在计算新建并行桥梁对既有高铁轨道位移的影响过程中,针对土层力学参数离散性大造成的计算结果可靠性难以评估的问题,建立土体-桥梁-轨道有限元模型,采用参数敏感性分析方法计算轨道位移变化对土层力学参数摄动的敏感性,提取敏感系数较大的参数,利用响应面法获得轨道变形与敏感的土层力学参量的多项式关系。根据土层参数的概率分布进行响应面函数计算,并评估计算结果的可靠度。研究结果表明：依托工程所处地区,轨道位移对含砾质黏土和粉质黏土的力学参数敏感性系数较大,其中内摩擦角对轨道位移的影响最为显著。对响应面函数进行评估,高铁轨道位移响应面预测值与有限元模型计算值的误差在1%之内,响应面函数可以代替有限元模型进行既有高铁轨道位移计算;以95%的置信水平计算土层参数变异时依托工程的桥墩位移,得到墩顶横向位移值为1.119 mm,竖向位移值为-0.725 mm,工程的可靠性较高。通过响应面拟合有限元计算结果,可以极大地提高计算效率,获得考虑土层参数离散性时既有高铁轨道位移计算结果的概率分位值,能为今后类似工程预测轨道位移提供一种可靠度分析方法。     

基于改进YOLOv5s算法的列车驾驶员手势识别

随着智能铁路的发展，人工智能技术得到广泛应用。通过深度学习对列车驾驶员手势实时检测，可提高检查驾驶员手势执行情况的效率，保证列车运行安全。针对现有手势识别算法识别精度低、检测速度慢、难以部署等问题，提出一种改进的YOLOv5s列车驾驶员手势识别算法。首先在原始主干网络的卷积操作之后添加CBAM模块，加强重要特征信息，抑制次要特征信息；其次在颈部网络中引入BiFPN模块，在不过多增加计算量的情况下，更好地实现多尺度特征融合；最后通过改进的K-means聚类算法生成适合本文数据集的先验框，更好地提升预测框精准度，加强模型的识别性能。实验结果表明，本算法在测试集上平均精确率均值为0.955,检测速度为71 FPS,网络模型所占内存为15.9 MB,验证了该算法具有识别精度高、检测速度快、模型内存占比小等优势，对于实现工程部署有重要意义。     

刨削式防爬器的吸能特性及防爬性能研究

刨削式防爬器的防爬性能直接影响其吸能的稳定性。基于EN 15227:2020《铁路应用-铁路车辆车体的耐撞性要求》,采用LS-DYNA软件的大变形碰撞仿真分析技术建立有限元模型，对刨削式防爬器的吸能特性和防爬性能进行研究，再通过刚性墙碰撞试验验证刨削力与压缩行程的关系，通过垂向加载试验测量残余塑性变形进而验证防爬器的防爬性能。研究表明：刨削式防爬器的吸能特性及防爬性能良好；仿真分析与试验结果误差在20%以内，具有较好的一致性，仿真分析结果真实可信，防爬性能研究方法实用可行。     

重载铁路轨道不平顺谱的分析和表征

轨道不平顺的数学表达对线路状态评估和轮轨动力学分析具有重要意义。计算和分析大秦和朔黄重载铁路2～70 m波长范围内的轨道不平顺谱特征，提出重载铁路轨道不平顺的数学描述，可用于轨道不平顺序列模拟和线路状态评估。数据来源为这两条铁路的高低、轨向、水平和轨距轨道不平顺实测数据。使用小波分析和Welch修正周期图法计算轨道不平顺谱，并与国内外标准轨道谱进行对比；使用多项式拟合算法拟合轨道不平顺谱包络，并使用国内外标准谱拟合公式进行拟合实验对比。最后，给出了发生在钢轨焊缝位置的周期不平顺表达式，并结合轨道拟合谱的逆傅里叶变换方法，对轨道不平顺空间序列进行数值模拟。研究表明：大秦和朔黄轨道不平顺谱的频率和幅度特征基本一致，因此可以使用统一的拟合公式进行拟合；提出的8阶多项式拟合公式能精确地拟合轨道不平顺谱的形状；随机不平顺和周期不平顺的共同表达使轨道不平顺拟合谱的形状和轨道不平顺的数值模拟更为合理和准确。     

AHP策略下CTCS网络安全风险评估方法

工业控制系统的网络安全风险评估通常受多种不确定性因素的影响，为有效降低评估过程中专家主观因素和其他不确定性因素对评估结果造成的影响，提出一种基于攻击树和层次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）策略的网络安全风险评估方法，并将其应用于中国列车运行控制系统（Chinese Train Control System,CTCS）的风险评估实践。首先，分析CTCS结构及其安全威胁，并基于安全威胁构建攻击树模型；其次，研究CTCS安全事件的产生机制，基于AHP策略分析安全事件可能导致的损失，将不确定性因素纳入安全事件发生概率的计算，通过安全事件发生概率及其损失计算出CTCS的风险值，当被评估对象为新上线系统或专家评估经验不足时，为降低数据波动引起的评估偏差，计算时去掉安全事件概率的最大值和最小值；最后，基于所提方法开展风险评估试验并进行仿真。结果表明：考虑攻击不确定因子和影响因子，风险评估结果在较低风险至中风险连续区间内的分布率接近100%，相对于未考虑不确定性因素的情况，风险评估结果在连续区间的分布率提升了近15%；去掉安全事件概率的最大值和最小值时，风险评估结...     

微型钢管桩在大厚度黄土地区的承载性能研究

研究目的:微型桩以其桩径小、承载力高、工艺简单等诸多优势在地基加固中得到广泛应用，但对黄土地区微型钢管桩的承载性能研究还相对匮乏。故本文依托某实际加固纠偏工程，进行现场微型钢管桩单桩竖向承载力试验，并通过理论分析与数值模拟进行验证，以此研究大厚度黄土地区微型钢管桩的破坏模式和承载性能。研究结论:(1)微型钢管桩由桩身材料决定的承载力最大，由桩侧阻与端阻确定的承载力最小，由稳定性决定的承载力居中；(2)在桩正常工作条件下，微型钢管桩的实际承载能力远大于理论计算值，是理论计算值的1.3倍以上；(3)微型钢管桩具有良好的承载性能，长细比达到400仍表现出良好的工作状态；(4)在工程实践中，设计超大长细比微型钢管桩，既不经济又容易发生屈曲失稳破坏；(5)本文研究可为在黄土地区微型钢管桩的承载性能研究提供参考。     

小剪跨比铁路圆端桥墩拟静力试验及易损性分析

为厘清小剪跨比圆端铁路桥墩横桥向的地震损伤机理,以国内某铁路沿线桥梁为参考开展3组缩尺比1∶8的拟静力试验,对滞回曲线的延性、残余位移、滞回耗能和刚度退化4个方面进行分析,以试验结果为参考使用OpenSees建立纤维截面有限元模型并进行耐震时程动力计算,以桥墩的位移延性比为损伤指标,基于试验中观察得到的4个关键节点定义无、轻微、中度、严重和完全损伤5种损伤状态之间的位移延性比临界值,通过易损性分析桥墩的损伤发展历程。研究结果表明：1)配筋率从0.3%提升至0.7%,桥墩的承载能力提高至1.37倍,极限位移提高至1.22倍,最终残余位移提高至1.55倍,耗散能量增加至1.80倍,初始刚度提升至1.08倍,最终刚度提升至1.12倍。提高配筋率可以提升桥梁抗震性能,也能增加桥梁抗震韧性。2)当桥墩配筋率由0.3%提至0.7%时,在多遇地震下,轻微损伤概率从87.2%降为29.8%;在设计地震下,中度损伤的概率从63.5%降为30.0%;在罕遇地震下,严重损伤的概率从61.7%降为16.4%。纵筋配筋率可以大幅降低桥墩的损伤概率,提升桥墩的抗震性能。3)在现行铁路规范允许的延性系数为4.8时,...