铁路货车焊缝疲劳数据可视化系统开发与应用

为了解决目前铁路货车焊缝疲劳数据管理效率低,难以满足产品快速抗疲劳设计需求的问题,研究并开发了集三维可视化模型,焊缝疲劳计算,虚拟疲劳、试验测试的焊缝疲劳评估数据管理于一体的三维可视化系统.为了实现该系统,提出了基于场景图的CAD/CAE可视化模型装配树;研究并嵌套了试验测试等效应力幅焊缝疲劳评估算法;提出了基于面向焊缝对象的可视化方法、MVC模式数据映射技术,建立了主S-N曲线法、IIW名义应力法、等效应力幅法焊缝疲劳评估数据与焊缝模型的双向映射.最后以C70E车体焊缝疲劳设计作为实例,证明了该软件系统的有效性及实用性.     

鄂东长江大桥施工过程非线性稳定性分析

为探讨大跨度混合梁斜拉桥施工过程中结构非线性稳定性的变化规律及其影响因素,以鄂东长江大桥为研究对象,按照结构型式及施工工序的特点,采用LSB和ANSYS有限元软件计算大桥施工过程非线性稳定安全系数并获得结构失稳形态,分析了非线性因素对静力稳定性的影响规律.此外,探讨了混合梁斜拉桥设计与施工工程参数——钢混结合部位置、索梁锚固方式、施工临时荷载及横向风荷载与大桥施工过程非线性稳定性的关系.结果表明,上述工程参数对施工过程非线性稳定性有不同程度的影响,但总体上并非其控制性因素.      

铁路重载货车轮对弹性振动及其动态影响

为研究轮对弹性振动特性及其对重载货车动力学性能的影响，以30 t轴重重载货车为研究对象，对轮对刚、柔建模时的整车运动稳定性、曲线通过性能等进行了对比研究. 首先，给出了多体动力学中弹性体的数学建模方法；其次，建立轮对柔性体有限元模型，分析了轮对的弹性振动模态，进一步将其集成于多刚体系统中，形成重载货车刚柔耦合动力学分析模型；最后，针对货车多刚体和刚柔耦合两类建模方法，以干线不平顺叠加短波不平顺作为系统激励源，对比分析了重载货车的轮对振动响应、蛇行运动稳定性以及动态曲线通过性能的差异. 研究结果表明:相对刚性轮对而言，柔性轮对的变形能够缓和轮轨刚性冲击，同时弱化轮轨间的刚性约束能力，导致其振动幅度降低，使得车辆非线性临界速度下降约9%，通过小半径曲线时，轮轨横向力也降低了约13.7%，轮对弹性振动对重载货车动态性能的影响同样不容忽视.      

面向诱导的交通状态概率预报技术

为了获取准确客观的交通流运行状态信息,满足交通诱导的需求,综合考虑城市道路中交通流演变的随机性和复杂性,以及实时交通状态判别本身具有的不确定性,通过分析交通状态和影响因素之间的映射关系,提出了一种交通状态概率预报的Logistic回归模型. 该模型借助Logistic回归方法探讨交通状态和交通参数之间的函数关系,并对下一时段交通状态及其发生的概率进行预报. 最后结合实际数据,进行了不同预报时长的分级交通状态的概率预报实验,独立样本检验结果表明,该模型预报准确率高,稳定性好.     

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自动货车车道（ATL）是一项缓解城际高速公路货车比例偏高问题的下一代物流技术. 本文提出了一种微观-中观混合交通仿真器,用于精确评估在大规模公路网上引入自动货车车道所引起的交通流变化,并设计集成框架以确保路径选择与微观-中观仿真器校核的一致性,使用扩展后的微观车辆跟驰模型和车道变换模型反映轿车与货车之间的相互作用. 通过3个仿真案例评价自动货车车道对交通流、货车比例、旅行时间及总旅行时间节省的影响. 最后,使用混合仿真器分析道路的安全性和交通事故对旅行时间的影响. 仿真结果表明：引入自动货车车道改变了New Tomei-Meishin高速公路及该路网中其它高速公路的交通量,缩短了旅行时间,提高了安全性. 应在大范围公路网络中分析自动货车车道系统,从而获得更精确的评价.     

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建立了公路载货汽车生产模型，实证分析了我国公路货运行业运力增长与生产率之间关系的演变过程及原因，证明货车投入与货车生产率关系符合经济学规律;认为以往我国实现公路运力增长经历了边际生产率递增和边际生产率递减两个阶段;目前我国运力供应主要受市场调节作用和需求增长的影响，存在运力结构性过剩.在分析影响运力增加和货车生产率主要因素基础上，提出今后运力增长应主要通过运输组织与管理的技术进步、采用规模生产经营方式来实现.     

体悬电机变轨距转向架动车动力学性能及参数优化

建立了一种适用于1 435/1 000 mm轨距变换、电机体悬的高速动车组变轨距转向架动车的动力学模型;重点计算在2种轨距线路上动车采用不同的轮轨匹配关系、不同磨耗状态下的运行稳定性分岔特性,并计算了轨距、轮轨游间对运行稳定性的影响;计算了车辆运行垂向和横向平稳性以及在不同曲线工况条件下车辆的曲线通过性能,结合相关动力学标准对各项动力学性能指标进行了评定,并对造成各项动力学指标差异的原因进行了简要分析;以电机体悬式变轨距转向架动车的12个悬挂参数为因子,以车辆蛇行失稳速度、轮轴横向力、轮轨垂向力、轮重减载率和脱轨系数5个动力学指标为响应,采用最优拉丁超立方设计方法进行试验设计;建立径向基神经网络代理模型,采用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法对动车主要的悬挂参数进行多目标优化。计算结果表明:在设计工况条件下,所设计的高速动车组变轨距转向架动车在2种轨距线路上运行稳定性、平稳性和曲线通过性能均能满足设计要求;在1 000 mm轨距上运行的稳定性优于1 435 mm轨距情况,但运行平稳性和曲线通过性能劣于1 435 mm轨距情况;优化后的悬挂参数可以兼顾车辆的运行稳定性、平稳性和曲线通过性能,使车辆具有更好的动力学性能,在2种轨距线路运行上所有计算性能指标均满足相关标准。      

步履式顶推曲线钢箱梁桥倾覆稳定性研究

曲线钢箱梁桥在步履式顶推过程中,影响横向倾覆稳定性的因素规律、控制指标和标准等尚未完全明确.针对曲线钢箱梁桥,分别考虑设计参数和施工参数,分析曲率半径、顶推跨径、桥梁宽度与稳定系数的相关性,并系统研究支点脱空、支点纵横向间距以及轴线偏移等因素对钢箱梁桥横向倾覆稳定性的影响规律,提出稳定控制措施和量化控制指标.结果表明:...     

考虑地震攻角的曲线梁桥易损性及通行能力评估

为探究地震攻角对曲线梁桥地震易损性的影响，采用曲线梁桥参数化建模方法建立有限元模型，通过增量动力时程分析和概率地震需求分析生成桥梁-地震动样本对训练集、验证集和测试集。基于反向传播神经网络(BPNN)、宽界限法和串并联概率理论建立曲线梁桥构件—单体—网络三个层次的地震易损性快速计算和评估模型，对比分析地震攻角对曲线梁桥的易损性影响规律，并对区域桥梁网络震后通行能力进行快速评估。结果表明，地震攻角对曲线梁桥的动力响应、地震易损性影响明显，忽略地震攻角影响可能会对交通网络的震后通行能力评估带来较大误差。     

基于BP神经网络的隧道位移反分析方法研究

通过设置合理的神经网络结构参数,采用基于数值模拟与正交试验方法建立的训练样本,最终由数学计算得到BP神经网络反演模型。通过神经网络反演模型位移反演分析,将分析结果与地质勘察成果相结合,对围岩性质等目标参数进行优化调整,对于隧道支护参数设计有实际意义,有助于进一步加强隧道稳定性。     

基于RBF神经网络的单塔斜拉桥模型修正

为获得某单塔双索面斜拉桥换索过程中的工作状态,建立了一种联合子结构与径向基神经网络的有限元模型修正新方法.根据模型参数修正理论,通过分析设计参数的相对灵敏度确定需要修正的参数;为满足参数离散性要求,在模型修正过程中引入了子结构方法,并认为每一子结构中的设计参数是不变的.采用径向基(RBF)神经网络作为模型修正优化算法.将子结构与RBF神经网络相结合,从而将有限元模型修正的反问题转化为正问题;同时,对子结构的划分、RBF神经网络构建以及输入输出参数的确定进行了讨论.以某单塔斜拉桥为例,验证了所提的联合模型修正方法.结果表明:计算值与测量值之间的误差,在有限元模型修正前后有很大改善.     

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机非相互穿越模型是信号交叉口混合交通微观仿真系统中反映机动车和自行车相互影响的核心模型. 为了描述交叉口处机动车穿越自行车流的决策行为,分析了两相位信号交叉口右转机动车穿越邻道直行自行车的微观行为,提出了基于BP神经网络的机动车穿越决策模型. 以北京2个交叉口调查数据为基础,对该模型验证并与Logistic模型比较,结果表明BP模型优于Logistic模型且具有较好的预测精度. 根据所建模型的映射关系计算出系统输出对输入参数的一阶灵敏度矩阵,灵敏度分析结果表明,自行车提供给机动车的穿越间隙是影响机动车穿越决策行为的决定性因素,且间隙在2.76s～2.96s变动时对机动车穿越决策行为影响最大.     

基于粗糙集和RBF神经网络的高速公路路面使用性能评价研究

利用可辨识矩阵对影响路面使用性能评价的宽泛指标集进行分类、约简,得出对路面使用性能评价最有影响的数据指标,建立RBF神经网络模型,并把处理后的数据指标作为RBF神经网络的输入进行训练、仿真.通过实例,给出了该方法的具体实现过程.与没有采用指标约简的RBF神经网络进行结果对比,该方法在路面使用性能评价上更具有实用性、有效性和可靠性.     

交叉口右转机动车穿越决策BP仿真模型及灵敏度分析

机非相互穿越模型是信号交叉口混合交通微观仿真系统中反映机动车和自行车相互影响的核心模型. 为了描述交叉口处机动车穿越自行车流的决策行为,分析了两相位信号交叉口右转机动车穿越邻道直行自行车的微观行为,提出了基于BP神经网络的机动车穿越决策模型. 以北京2个交叉口调查数据为基础,对该模型验证并与Logistic模型比较,结果表明BP模型优于Logistic模型且具有较好的预测精度. 根据所建模型的映射关系计算出系统输出对输入参数的一阶灵敏度矩阵,灵敏度分析结果表明,自行车提供给机动车的穿越间隙是影响机动车穿越决策行为的决定性因素,且间隙在2.76s～2.96s变动时对机动车穿越决策行为影响最大.     

车辆冲击数值模拟研究

为了研究车辆冲击对车辆运行安全性的影响,依据缓冲器计算理论,利用Simulink软件建立了货车缓冲器动力学修正模型;根据车辆系统动力学理论及车钩计算模型,利用UM软件建立了装用K6转向架的C80货车完整自由度车辆模型.将上述模型联合仿真,实现了车辆冲击的数值模拟.计算结果表明:两组车之间的冲击比一辆车与一组车间的冲击危害更大;车钩和从板质量使车辆产生高频小幅的车钩力;悬挂因素导致完整自由度车辆冲击模型的车钩力比单自由度车辆冲击模型小21.7%;车辆在纵向、横向和垂向存在耦合关系,轮轨垂向力随着冲击质量以及重心高度的增加而增大,轮轨横向力随着车端纵向压力的增加和曲线半径的减小而增大.      

脉冲干扰复数域Cohen-Grossberg神经网络的稳定性

为了分析脉冲干扰因素对复数域神经网络的影响,研究了一类具有脉冲干扰的变时滞复数域Cohen-Grossberg神经网络的平衡点的动态行为.在假定放大函数、自反馈函数以及激活函数定义在复数域的情况下,首先,利用M矩阵和同胚映射的相关原理,分析了该系统平衡点的存在性和唯一性;其次,利用向量Lyapunov函数法以及数学归纳法,研究了该系统平衡点的全局模指数稳定性,并建立的稳定性判据;最后,通过两个数值仿真算例验证了所得结论的实用性和正确性.仿真结果显示系统状态在0.5 s便可收敛到平衡状态.研究结果表明:时滞和脉冲干扰强度越大、放大函数越小,则神经元状态的指数收敛速度越慢.      

二系横向减振器参数对 快捷货车动力学性能的影响

运用Simpack动力学仿真软件建立160 km/h快捷货车模型,研究了二系横向减振器性能参数对快捷货车动力学性能的影响.结果表明:节点刚度在2～15 MN/m范围内变化时,对快捷货车动力学性能影响较明显;阻尼系数为35 kN·s/m时,快捷货车运行平稳性最优,且阻尼系数对快捷货车垂向动力学性能影响较小;卸荷速度取值0.08～0.10 m/s范围内,有利于快捷货车曲线通过.     

高速列车抗蛇行减振器参数的多目标优化研究

为了研究抗蛇行减振器参数匹配规律以兼顾不同轮轨接触状态下高速列车横向稳定性,针对国内运行典型结构参数的高速列车,建立车辆横向动力学简化模型,分别考虑到高、低锥度两种轮轨接触状态下车辆的横向稳定性,采用多目标优化方法对抗蛇行减振器刚度和阻尼值进行多参数优化,并分析最优抗蛇行减振器参数的影响因素. 结果表明:优化的抗蛇行减振器阻尼值主要取决于车辆二系横向阻尼,得出了两类阻尼值的抗蛇行减振器选配类型,即当二系横向阻尼较小时,转向架单侧需匹配较小阻尼值600～1000 kN?s?m?1,或当二系横向阻尼较大时,匹配大于4 000 kN?s?m?1的抗蛇行减振器;抗蛇行减振器刚度显著影响不同轮轨接触状态下的车辆稳定性,减小抗蛇行减振器刚度有利于低锥度状态车辆稳定性,反之亦然.      

小样本监测信息露天矿边坡变形预测模型对比分析

利用GM（1,1）,BP神经网络和灰色BP神经网络组合三种模型,分别对不同样本容量的小样本监测信息进行测试,对比分析预测结果的准确性与稳定性.结果表明,边坡变形预测模型受既有监测信息的样本容量影响较大,样本容量的增加有利于边坡变形预测模型精度的提高.在既有监测信息较少的情况下,GM（1,1）模型预测精度虽然最高,但缺乏稳定性;单一BP神经网络模型的预测精度由于样本较少,其精度较差.从预测结果的稳定性和精度两个方面综合对比来看,灰色BP神经网络组合模型更适用于小样本监测信息情况下的露天矿边坡变形趋势的预测.     

基于行驶稳定性的山区公路弯道最小半径优化

做好山区公路弯道最小半径指标设计是提升山区公路安全性的重要举措.通过对车辆弯道行驶动力学分析,以事故临界状态为限制建立安全模型,讨论了在不同设计车速下,弯道圆曲线最小半径与超高、横向附着系数等参数的关系,通过Carsim仿真软件验证了安全模型的正确性.理论分析及仿真结果表明,弯道设计应重点考虑避免车辆发生横向侧滑失稳,弯道最小半径与超高、横向附着系数值成反比,与车速呈正比,并与车型参数无关,进而提出山区公路弯道最小半径指标优化建议.在实际设计应用中,还应根据预测弯道最大运行车速值和横向附着系数值对最小半径指标进行校核.