基于ROPES的CTCS-3级列控系统车载设备的建模

针对列控系统传统建模方法存在的缺点,在对CTCS-3级列控车载设备进行需求分析、系统分析和对象分析的基础上,引入嵌入式系统的快速面向对象开发过程(ROPES)的建模方法。利用该方法进行CTCS-3级列控系统车载设备的体系架构设计,建立了系统的详细模型。利用Rhapsody工具,将模型转换成基于实时框架技术可执行的代码,自动生成测试案例,对模型进行验证。测试结果表明,该建模方法有效降低了软件设计的复杂度,缩短了车载设备软件的开发周期。     

基于灰色系统理论的铁路客运专线路基沉降预测

基于灰色预测模型GM（1,1）模型、离散灰色预测DGM（1,1）模型和非线形离散灰色预测NLFDGM（1,1）模型,采用FORTRAN语言,编制了路基沉降预测程序GREYMODEL。将该程序应用于铁路客运专线路基典型断面沉降预测,并与实测结果进行对比。结果表明：DGM（1,1）模型作为GM（1,1）模型的离散形式,两种模型的预测结果比较接近,短期预测精度高,中长期预测精度低;结合等维信息建模,非线形离散灰色预测NLFDGM（1,1）模型具有极高的精度和稳定性,在路基沉降预测中推荐使用;并提出了若干关于提高灰色模型预测稳定性和精度的建议。     

基于BIM技术的桥梁下部结构参数化建模与协同设计应用

为解决铁路桥梁下部结构建模过程中，参数化程度低、各专业协同数据传递不畅等问题，对铁路桥梁下部结构参数化建模与协同设计应用进行研究。本文为铁路桥梁应用较为广泛的桥墩、基础类型提供了参数化建模方法，提出下部结构协同设计功能的实现方式和流程，并从数据、建模、应用三个层面对开发工作展开论述。在数据层面，提出桥梁下部构件数据结构的定义思路，并基于Bentley平台EC框架建立参数化数据与三维模型间的联系，解决了设计信息的传递问题；在建模层面，基于平台图形接口与参数化模板技术，实现不同截面、不同类型实体的创建，提高了参数化建模功能的适用性；在应用层面，对软件界面及主要功能进行详细介绍，通过将三维参数化建模方法与协同设计数据融合，开发了基于协同接口的三维建模与下部结构计算功能，实现了协同数据的高效利用，保证了三维模型的准确性与设计数据的统一性。该参数化建模方法在通苏嘉甬铁路项目信息模型设计中进行了应用，实现了设计成果的三维可视化分析与各专业接口的快速核查。     

山地轨道交通隧道Geo-BIM建模方法与应用研究

为解决山地轨道交通隧道在BIM建模中存在的隧道线路偏差大、隧道构件复杂繁多、属性添加效率低以及呈现效果单一等问题,提出一种基于Revit+Dynamo+Excel及EVS软件的山地轨道交通隧道Geo-BIM建模方法。结合隧道线性工程特点,对Revit内置Dynamo插件二次开发,实现隧道快速精准的参数化建模和批量定义属性参数。提出基于EVS软件建立隧道三维地质体模型的方法,制定地层建模和岩性建模的实现方式和标准流程,结合隧道BIM模型全面实现隧道建设过程中的可视化。依托施家山隧道项目,基于Cesium框架实现了BIM模型、GIS地表和地质体三维模型的集成,实现三维可视化模型与模型属性、数据信息等可交互式操作。实践表明,Geo-BIM建模方法可以快速地对隧道BIM模型及其三维地质模型进行建模,通过集成后的模型信息之间能够表现出很好的交互效果,具有良好的工程应用价值。     

高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真技术的研究

高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真主要包括动车组运行的牵引负荷功率计算和牵引供电系统的潮流计算。通过建立牵引计算模型得到动车组运行过程中的电气负荷特性,基于多导体传输线模型,建立牵引网等值电路,基于牵引变电所端口电气量通用变换关系,建立牵引变电所等值电路,基于牵引负荷功率进行牵引供电系统潮流计算,可以得到动车组运行过程中牵引供电系统的电压和电流的变化。以此为基础,编制了高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真程序,通过仿真程序对云南省开通的首条高速铁路—长昆客运专线邓家山牵引供电系统进行了仿真计算,计算结果与中国铁道科学研究院的实地测试结果相一致。高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真技术的研究对于深入研究高铁牵引供电系统的运行规律,对供电系统中各种供电指标的核查、校验等具有重要意义。     

基于FARIMA的铁路数据网流量趋势预测

利用FARIMA模型,对铁路数据网中的真实数据流量进行建模并分析,提出一种新型的基于FARIMA模型的铁路数据网流量预测方法,该方法能够同时描述网络流量的长相关特性和短相关特性。将FARIMA过程转换为差分过程和ARMA过程进行趋势预测,并且根据平均绝对误差、绝对百分比误差等多项指标进行比较验证。通过对高速铁路数据网6个月的数据进行建模分析,利用不同的参数设置预测未来2个月的流量趋势,并与真实数据进行对比。实验结果表明该方法比传统的基于ARMA模型的预测方法更为精准,能够适用于铁路数据网流量趋势预测。     

基于遗传算法的线路大型养路机械捣固作业单元区段选择模型

针对现有养护维修计划编制效率低下且相应模型编制复杂的问题,以维修单元内大型养路机械捣固作业计划编制最优化为原则,建立基于遗传算法的线路大型养路机械捣固作业单元区段选择模型。该模型以单元区段划分和多目标0-1整数规划方法为基础,以最大化养护维修作业量为目标,通过遗传算法搜索决策实现了养护维修作业的最优化。为验证该模型的计算效果,基于朔黄铁路的轨道高低不平顺检测数据进行计算,并与传统的枚举法进行对比。结果表明,在目标函数值近似的情况下,该选择模型计算效率约为传统枚举算法的200倍,能够有效减少养护维修计划的编制时间,提高养护维修计划自动编制的可行性。     

铁路机车检修动态业务流程的建模与实现

为实现铁路机务段机车检修业务流程的建模与自动化管理,提出了应用状态机工作流建立检修业务流程管理系统。介绍了状态机工作流理论基础的有限状态机理论。以状态机工作流模型为基础,开发了一套检修业务流程建模与管理系统,为其定义了丰富的图形化建模工具,并建立了一套支持运行时业务流程运行与管理工作的轻量级工作流引擎核心程序,能够实现检修业务流程的快速建模、自动运行与管理,以及检修业务流程的动态更改、属性配置等。实践表明:业务流程建模简单快速,提升了检修系统柔性能力,易于推广。     

斜拉桥损伤诊断有限元建模与数据提取方法研究

为便于斜拉桥损伤诊断的快速建模和分析,在已有研究方法基础上,基于ABAQUS有限元软件提供的PYTHON语言接口和GUI程序,提出了一种斜拉桥有限元建模与数据提取的方法。利用RSG构造器和调用Mdb对象中Part与Assembly对象编写程序,提出批量和点选相结合交互生成空间三维钢筋、预应力钢筋和斜拉索的方法;利用RSG构造器和调用Odb数据库中模型数据与结果数据的对象编写程序,提出点选、节点或单元集及编号3种形式相结合提取Odb数据库静力与动力瞬态响应数据到Excel表格的方法。通过算例展示了所提出方法的应用过程,表明了所提出方法的实用与高效。     

中低速磁浮列车系统振动响应的非线性度分析

基于磁浮列车车辆—轨道—桥梁耦合动力学、电磁学、控制学和现代信号分析理论,采用数学建模与数值计算方法研究磁浮控制系统不同参数状态下车辆振动响应的非线性特征(非线性度).首先建立中低速磁浮列车—轨道—桥梁的耦合动力学模型和PID悬浮控制模型;然后编制数值计算程序,计算车辆系统在不同控制参数下的动力学响应及其非线性度指标;...     

地铁杂散电流场的有限元模拟

为了研究地铁杂散电流场的分布规律及其影响范围,建立二维地铁杂散电流场数学模型,采用伽辽金有限单元法进行求解,根据有限元控制方程编制求解程序.对存在解析解的圆环域恒定电位场的模拟计算结果表明,该数学模型和计算程序是合理的可行的.对均匀介质、成层介质的地铁杂散电流场模拟计算结果表明:从地铁隧道到周围地下环境的电位都是非线性衰减的;距离地铁隧道越远,杂散电流强度越小;加大地铁隧道附近区域的电阻可以减小地铁杂散电流的影响范围.本文有限元模拟计算结果可作为确定杂散电流防护范围、定量评价地铁杂散电流对周围地下环境影响程度的依据.     

基于IGES的铝合金车体结构中性面抽取的研究

在铝合金车体结构有限元建模过程中,往往通过车体的三维设计图转换成有限元模型.在有限元模型中,需要对车体的壳体结构进行大量的抽取中性面处理,这种处理往往采用交互式操作,工作量大且易出错.本文以MATLAB为平台,研究了基于IGES文件的壳体结构批量抽取中性面问题,可对车体的壳体结构实现自动抽取中性面,提高了有限元建模的效率.     

CATIA二次开发应用于铁路箱涵出入口建模

针对铁路涵洞出入口在各种孔径、角度等约束条件下的批量三维建模问题,以铁路钢筋混凝土框架箱涵通用图为研究对象,以Excel作为数据源对CATIA二次开发进行了研究,利用VB.NET调用CATIA类库,采用独立窗体显示并加载通用图数据,开发出基于VBScript的箱涵出入口三维建模程序。可通过向程序导入Excel通用图数据文件,在CATIA中自动创建、拉伸及裁剪出入口三维模型,并批量输出模型文件。本程序已在铁路BIM相关设计项目中应用,效果良好,改变了手动建模的工作模式,提高了建模效率。     

铁路GSM-R网络编号方案关键问题研究

铁路枢纽地段地形复杂,客货运大小车站相连,且线路较为密集;高速铁路、客运专线、城际铁路、客货混跑铁路纵横交错,因此GSM-R移动通信系统除了在前期设计阶段中进行相应规划外,在后期GSM-R网络编号方案中需要对既有线路进行分析,同时对本线数据进行合理编制。结合郑州铁路枢纽的实际情况以及相邻线路GSM-R网络编号方案,对郑机城际铁路GSM-R网络编号方案当中遇到的重点与难点进行相应分析,最终形成郑机城际铁路GSM-R的网络数据报表。通过报表中的数据可以看出,合理的GSM-R网络编号方案,可以充分利用GSM-R系统的既有资源,同时可以为铁路运输提供更好、更准确的服务。     

基于Revit平台的墙体模型自动生成算法

分析了施工图图元组成,通过过滤图层以及图元类型提取墙线图元信息;重点对重叠弧线进行分类并提出处理重叠线的方法;对表示弧形墙体的同心弧线进行分类,提出获取弧形墙中心线以及墙体厚度的方法。基于Revit平台,利用C#语言进行程序开发,实现墙体的自动生成,验证了算法的可行性,提高了墙体模型的建模效率及准确性,实现了墙体模型的三维重建。     

大跨度板桁加劲梁桥简化建模方法研究

大跨度板桁加劲梁桥的抗风研究需建立全桥模型分析桥梁的动力特性,针对全桥精细化有限元模型单元数多,计算费时等特点,基于桁架和正交异性板的连续化等效板厚公式,将板桁加劲梁的正交异性板简化为桁架,使其成为空间桁架结构。为了保证空间桁架的力学性能与板桁加劲梁等效,分别确定桁架各杆件的截面特性,形成新的简化建模方法。最后以主跨跨径为1 386 m的某板桁加劲梁悬索桥为例,分别建立精细化模型和简化模型,通过分析动力特性对简化建模方法进行验证。结果表明:精细化模型与简化模型的自振频率吻合良好,简化建模方法能满足动力特性的分析要求。     

基于ANSYS的铁道机车车辆车体建模研究

具体分析了铁道机车车辆各种车体结构、有限元结构模型、ANSYS软件特点，以动车组、客车、敞车和罐车车体为例，基于ANSYS软件对如何快捷有效合理地建立各种车体模型进行了探讨，总结了一些车体建模的方法，可以很大程度上提高车体建模的效率。     

大跨度PC斜拉桥结构快速分析神经网络模型

为进行大跨度PC斜拉桥、悬索桥等复杂结构的优化设计、可靠性分析或模型修正,提出基于神经网络的结构快速分析方法。通过对比分析不同样本集构造方法对结构分析精度与效率的影响,认为均匀试验设计法是构造网络训练样本的最优方法。基于Matlab工具箱函数newrb建立招宝山大桥平面分析的径向基函数网络模型,该模型含45个输入层节点和2个输出层节点。根据均匀试验设计法生成180个训练样本,利用有限元分析软件ANSYS进行参数化批量分析,得到样本的模拟试验结果,采用OLS法对径向基函数网络进行训练,用训练好的网络预测结构响应。结果表明:该神经网络模型满足结构快速分析的精度要求,与有限元分析结果吻合良好。     

基于数字化设计系统的铁路站场BIM自动化建模研究

铁路站场设计是一项复杂庞大的系统工程,应用BIM技术可集成工程项目各种相关信息,形成工程数据模型,实现项目全生命周期中动态的工程信息创建、沟通和管理。然而,当前国内外铁路站场BIM的研究尚处于起步阶段,存在着建模工作量巨大,效率较低的问题。基于此,对铁路站场BIM模型快速构建方法进行了研究,提出基于铁路站场数字化设计系统,可将设计参数信息进行数字化保存,依据参数信息高效驱动铁路站场BIM模型的构建,并对铁路站场数字化设计系统总体架构与BIM模型设计插件的程序模块与流程进行了介绍。通过开发的软件原型系统初步验证,该方法能实现铁路站场BIM模型构建在效率与质量上的双重提升。     

轨道交通三维视景模型的建模与控制

提出了基于MSTS（Microsoft Train Simulator）平台的轨道交通三维视景建模方法，分析了其视景模型特点，介绍了静态模型、动态模型建模与导入线路的过程，并以屏蔽门模型、信号机和道岔模型为例，详细介绍了动态模型的控制方法。实践证明，基于MSTS平台的建模方法具有高效性、可扩展性与灵活性。