基于灰色关联分析的LS-SVM铁路货运量预测

为提高对铁路货运量的预测精度及建模速度,在分析货运量影响因素基础上,提出基于灰色关联分析的LS-SVM铁路货运量预测方法。将货运量影响因素分为社会需求与铁路供给两方面因素,采用灰色关联分析法对两方面因素与货运量进行相关性分析,根据灰色关联度值,结合定性分析筛选LS-SVM输入变量,简化LS-SVM结构,再通过随机权重粒子群(SIWPSO)算法优化选择LS-SVM模型参数。通过对我国1980～2009年铁路货运量实例分析表明:该方法具有较快的收敛速度和较高的预测精度。     

基于免疫多输出支持向量回归算法的隧道工程位移反分析新方法

智能位移反分析作为计算模型参数辨识的一种方法在隧道工程中得到了广泛应用,鉴于现阶段智能位移反分析方法存在的主要问题,在一维支持向量回归算法的基础上,引入多输出的损失函数,建立了隧道工程围岩位移反分析的多输出支持向量回归(MSVR)模型,该模型将多个输出变量统一建模,解决了位移变量间的相关性问题,并引入免疫克隆选择算法(...     

基于响应面法的桥梁节段参数模型修正

为解决节段施工的混凝土结构中,节段间参数差异性较大、模型修正时所有节段取统一整体参数作为待修正参数与实际情况不符的问题,提出选择节段参数作为待修正参数,利用更多施工阶段实测指标作为目标函数的监控计算模型动态修正方法。该方法通过Plackett-Burman(P-B)实验对大量参数的显著性及影响程度进行分析,能够快速筛选出影响程度较大的显著性参数作为待修正参数,然后选择响应面法中的中心复合设计(CCD),考虑待修正参数间的交叉项、高次项的影响,得到待修正参数与目标函数之间的显式函数关系式,根据目标函数实测响应数据最优化待修正参数取值。以某无背索斜拉桥施工阶段监控计算模型动态修正为工程背景,开展关键施工阶段基于三维精细有限元模型的节段参数筛选实验和CCD参数修正实验。研究结果表明：修正后的节段参数具有明确的物理意义,修正参数后的模型高度吻合实际结构响应,修正模型精度较高,可准确指导下一阶段施工。运用提出的监控模型动态修正方法,对后续关键施工阶段监控模型计算结果与实际结构响应之间出现偏差时的监控模型进行动态修正,最终成桥状态达到设计状态,证明了该方法的有效性。     

基于径向基函数响应面方法的大跨度斜拉桥有限元模型修正

采用ANSYS有限元软件建立某大跨度斜拉桥试验室物理模型的三维有限元模型.基于灵敏度分析,选取模型待修正参数和用于模型修正的特征量.采用实验设计方法生成数样本,通过有限元分析提取对应的特征量信息,进而建立待修正参数与特征量关系的径向基函数响应面模型.通过对响应面模型的拟合误差分析,确定径向基函数的最优形状参数.以斜拉桥自振频率和静态索力构建目标函数.基于建立的响应面模型,采用遗传优化算法进行有限元模型修正.结果表明,采用径向基函数响应面模型拟合斜拉桥设计参数与特征量之间的隐式关系有较高的精度;基于仿真数据的模型修正有较高的精度,基于试验数据的模型修正能得到合理的结果,该方法可有效地修正复杂桥梁结构有限元模型.     

钢轨平直度测量仪测试平台仿形面波形数据建模分析

目前钢轨平直度测量仪检测精度评定方法存在大量测量仪的检测数据未参与其检测精度评定的数据统计分析中,为了能精确评定测量仪检测精度,需更多千分尺测量数据而增加人工测量的工作量。采用BP神经网络基于千分尺测量得到仿形面曲线函数B0(n)建立仿形面波形数据数学模型,并基于BP模型残差分析引入周期性函数进行组合修正,以得到千分尺在各个对应的测量仪检测位置上的测量值的曲线函数B(n),通过对比分析测量仪的连续检测数据A(n)与B(n)的相似度,可更充分的对钢轨平直度测量仪的检测精度进行评定及其性能的全面验证。实验结果表明:组合模型建模方法正确可行、建模精度较高,其平均绝对误差仅为0.0218 mm,平均相对误差仅为1.09%。     

HX_D2型电力机车车轮型面的多目标优化

为优化HXD2型大功率交流传动电力机车的车轮型面,建立该机车的动力学模型,并根据大秦线直线以及800和1 000m半径曲线的线路参数分别设置2种线型。以轮轨磨耗、轮轨最大接触应力和轮轴横向力为目标函数,以4段衔接的不同半径圆弧描述车轮型面与钢轨的接触部分,将两端圆弧的半径以及两中间圆弧的圆心坐标作为设计变量,以满足临界速度、轮轨最大接触应力、横向平稳性、垂向平稳性、车轮疲劳因子、轮轨横向力和脱轨系数的要求为约束条件,建立HXD2型电力机车车轮型面多目标优化模型。采用基于高斯径向基响应面的多目标优化方法求解该模型,得到新的车轮型面。结果表明:新车轮型面可使HXD2型电力机车在800和1 000m半径曲线线路上运行时一位轮对的磨耗指数分别降低19.16%和15.95%,一位轮对外侧的轮轨最大接触应力分别降低28.72%和31.44%,一位轮对的轮轴横向力分别降低22.63%和18.57%。     

基于磨耗量和车轮旋修的踏面建模方法研究

为合理确定踏面旋修参数,提出了一种基于磨耗量的踏面建模方法,该方法通过"踏面磨耗量"和"轮缘磨耗量"构建出磨耗后的踏面曲面,其优点是能直接利用现成测量数据,不需要购置踏面轮廓测量设备和配属专属人员。通过和实测踏面廓型计算的踏面旋修量对比可知,该建模方法具有较高的计算精度,通过该建模方法进行车轮旋修,不会造成旋修浪费,该方法具有可行性。     

基于神经网络的轨道车辆横向振动模型辨识

论述了车辆横向振动系统的神经网络辨识建模方法。根据横向振动系统的运动方程建立了描述其特性的神经网络模型，并运用递归预测误差算法识别了多变量离散模型的模型参数，进一步辨识了其结构参数。该方法参数估计过程直观，收敛速度快。计算表明，离散模型是可靠的，辨识结果正确。     

基于双响应面的地铁车辆底架稳健优化设计

为了减少地铁车辆底架优化过程中由于不确定性因素引起的目标响应分散性问题,利用双响应面模型对其进行稳健优化设计。首先利用Monte Carlo方法筛选出对目标响应影响较大的设计变量,进行拉丁超立方抽样得到设计变量及目标响应的样本点;再运用最小二乘法对样本点进行拟合,求得目标响应的多项式响应面函数,对其进行均值估计和方差估计,得出均值和方差的响应面函数;最后以方差函数最小为优化目标,以均值函数为约束条件建立稳健优化模型,采用内点法对其进行优化求解。研究结果表明,通过双响应面模型进行稳健优化后底架结构的抗外界因素干扰能力提高,并且强度得到改善,质量减小。     

基于SolidEdge的减速器三维建模研究

对减速器中齿轮传动设计参数化方法进行深入研究,将设计计算与建模有机结合协同处理,采用同级变量技术与关联建模方法研究装配模型中的参数化,可以很方便地完成对图形的修改,避免繁琐的设计计算、绘图工作,提高设计精度和效率,还能将设计缺陷尽可能降到最低,提高产品的竞争力。     

基于万有引力搜索算法优化支持向量机的软土路基参数反演

理论计算沉降误差较大的一个重要原因就是其涉及的土体参数取值不够准确,因此,参数反演成为减小参数测试误差的一种有效手段。为此,结合数值分析和智能优化,提出一种基于万有引力搜索算法优化支持向量机的软土路基参数反演方法。根据均匀试验设计方法,对加载过程中的路基沉降进行数值模拟,并根据数值计算结果构造出支持向量机的训练样本。同时选择适用性强且应用广泛的径向基函数作为核函数,建立支持向量机沉降代理模型,从而减少有限元计算沉降的次数和耗费的时间,提高运算效率。运用万有引力搜索算法对支持向量机的2个重要参数进行寻优,进一步提高支持向量机的拟合精度,获得优化后的沉降代理模型。利用优化后的沉降代理模型计算得到随荷载与时间变化的沉降序列值,并将路基的实测沉降序列数据作为比较依据,根据实测沉降序列值与计算沉降序列值之间的残差平方和最小的原则获得需反演的参数。运用该反演方法对广东某高速段软土路基的工程实例进行分析,将2个计算断面反演得到的参数再代入数值模型中计算。研究结果表明,得到的沉降计算值与实测值的相对误差分别为3.68%和4.76%,说明该反演方法行之有效且精度较高,为岩土工程参数的反演提供了一种新手段...     

基于混合核函数GA-SVR的动车组制动闸片寿命预测

制动闸片是基础制动装置中的执行机构,对其使用寿命的精确预测直接关乎动车组的安全运行问题。为解决传统的SVR模型在寿命预测时存在着不能兼顾各类核函数优良性能的问题,进一步提高动车组制动闸片剩余寿命预测精度,提出一种基于遗传算法优化且集合了不同核函数优点的混合核SVR回归模型。首先分别采用具有优良泛化能力的多项式核函数和突出学习能力的RBF核函数构建2个单个核函数SVR回归模型。随后利用遗传算法以交叉验证方式下模型预测产生的均方误差和作为适应度函数,对2个单一核SVR回归模型的惩罚因子c和函数带宽g进行寻优求解,得到2个性能最佳的单核SVR回归模型。然后以均方误差最低为目标调整混合因数,将2个核矩阵融合为一个仍满足Mercer条件的混合核矩阵,作为新的GA-SVR模型核函数矩阵。最后基于得到的模型对动车组制动闸片剩余寿命进行评估。结果表明：混合核模型在各个时段预测时产生的累积相对误差均低于单一核模型,且在方上差也更为平稳。直接体现了所建立的模型在学习能力与泛化能力上都较单一核GA-SVR模型有了提高,有效提高了动车组制动闸片寿命预测的精度,更出色的泛化能力也表明了该模型具有一定的工程实用价...     

车轮踏面多目标优化设计研究进展

车轮踏面优化设计是轨道交通系统的基本问题。根据车轮踏面优化模型的建立及其求解方法,车轮踏面优化设计的数值研究方法可以分为两类,即单目标优化设计方法和多目标优化设计方法。在综述轮轨踏面同步设计法、扩展方法、基于轮轨接触曲线的滚动半径差法和基于接触角曲线法等单目标优化方法的基础上,论证了车轮踏面优化是一个多目标优化问题,并给出了建立车轮踏面多目标优化模型的思路。车轮踏面多目标优化需要求解带约束的非凸不可微规划问题,求解精度和效率直接决定优化结果的可靠性和实用性。现有的求解方法包括遗传算法和拟高斯方法。针对现有计算方法存在计算量大、易早熟、收敛慢的缺点,提出求解车轮踏面多目标优化问题的响应面方法。该方法利用多项式响应面逼近目标函数和约束函数,避免了优化过程中由于数值求导带来的迭代振荡问题;同时该方法具有计算量小、收敛快的优点。以降低轮轨磨耗为目的对车轮踏面进行优化的实例表明,响应面方法能有效的优化车轮踏面。最后对车轮踏面这一课题的发展方向进行了展望。     

基于替代模型的缆索承重桥梁固有频率预测

大跨缆索承重桥梁空间组成复杂,影响参数多,结构动力分析具有显著不确定性。提出一种基于支持向量机的结构固有频率预测方法,采用遗传算法和交叉验证算法进行超参数寻优,实现了复杂高维结构参数与动力响应间的非线性映射建模。以南溪长江大桥为背景,采用ANSYS三维建模对悬索桥进行模态分析,选用拉丁超立方试验抽取样本数据保证结果的全面性,考虑参数敏感性和样本量对模型预测精度和效率的影响,利用MATLAB函数实现固有频率的回归预测。研究结果表明：遗传支持向量机替代模型样本量达350组时,均方误差值为7.848 2×10-4基本收敛;样本量在50～1 000组范围内,经遗传算法参数寻优的预测误差随样本量增加的变化趋势与交叉验证算法较一致,但遗传算法精度更高;在350组样本量下,遗传算法单次寻优耗时仅为交叉验证算法的37.06%。准确预测基频后,进一步预测了南溪长江大桥第3阶、第5阶和第7阶固有频率,预测结果的均方误差和平均绝对误差均小于0.005,满足精度要求。研究成果可为复杂结构动力分析和安全状态评估提供一种精确高效的分析方法。     

基于改进最小二乘支持向量机的电力机车牵引电机建模

介绍利用最小二乘支持向量机的回归理论对牵引电机磁化曲线进行拟合,从而建立准确的电力机车牵引电机模型的方法.针对最小二乘支持向量机参数选择耗时长的问题,提出一种基于三步搜索技术的参数选择方法.理论分析及仿真结果表明,该方法可优化选择最小二乘支持向量机的参数,并可提高最小二乘支持向量机的建模速度.将该方法用于电力机车牵引电机建模的参数选择,仿真结果表明,该方法建立的电力机车牵引电机模型精确度高,可用于对电力机车主电路性能及控制策略的研究.     

含面内转角自由度的4结点平行四边形单元

首先利用12结点等参数单元的形函数，求出含转角自由度的4结点平行四边形膜元的形函数，由此推导含转角自由度的4结点平行四边形膜元的单元刚度矩阵，其与一般的板单元组合后，形成了一种适用范围更广、收敛更快、精度更高及抗畸变能力更强的壳单元。在相同精度的情况下，使用本单元求解问题可以减少单元数量，降低结构总自由度数。该单元能直接与每个6个自由主的空间梁柱单元相联结，能有效地解决工程实际问题，对于一些斜交工程问题尤为适用。     

铁路轨道不平顺预测模型研究与应用

在保障列车行车安全的前提下提高维修效率和减少经济开支具有重要意义。为此,利用综合轨道检测车检测的历史轨道不平顺动态检测数据TQI值进行科学合理的分析,建立一种基于数据选择向量的非等时距灰色模型和神经网络理论相结合的预测方法,对实际线路轨道不平顺值进行预测,相对误差分别为2.63%、2.516%和2.025%。将预测模型应用在年度轨道状态最优综合维修计划的编排中,以养护维修时间和维修地点为决策变量,以年度轨道不平顺平均值最小为目标函数,在考虑了一系列约束函数的情况下,建立了利用遗传算法求解最优解的辅助决策模型。实验结果表明,该方法提高了预测精度,具有较好的实用性,能够快速地编排出线路的年度养护计划。     

车撞混凝土桥墩精细化建模方法

车桥碰撞属于典型的非线性动力过程,采用理论方法通常难以求解。有限元方法(Finite element method,FEM)是研究车桥碰撞问题的重要工具,但其前处理过程涉及参数及算法众多,实际操作极其繁杂。为提升研究者建模效率,同时提高模型计算精度,提出一种精细化建模方法,该方法操作步骤为：1)以实际工程为背景,建立完整车辆-桥梁碰撞模型,并进行验证;2)进行网格敏感性分析,选择合适网格尺寸,取得计算效率与精度的平衡;3)对重力荷载进行初始加载,避免桥墩产生P-delta效应。研究结果表明：该精细化建模方法能较好地还原真实事故情况,并且碰撞过程满足能量守恒定律,沙漏能仅为总能量的2.3%;网格尺寸为35 mm和50 mm时桥墩的损伤情况、碰撞力和最大位移均比较接近,100 mm网格桥墩产生的碰撞力和最大位移偏大;ANSYS/LS-DYNA软件默认加载方式下的桥墩轴力呈现幅度较大的波动,最大轴力比预期轴力高75%,采取的重力初始化方法能够在一定程度上消除ANSYS/LS-DYNA软件的固有弊端,避免P-delta效应。该精细化建模方法能有效实现车桥碰撞模拟,并且能够取得良好的精度,可为未...     

考虑参数随机性的大跨度轨道交通斜拉桥线形预测分析

为提高对大跨度轨道交通斜拉桥线形变化的预测精度,考虑影响结构长期变形因素的随机性,将响应面法引入到大跨度轨道交通斜拉桥主梁的长期变形预测中。试验抽样采用均匀设计法,响应面模型采用偏最小二乘法进行拟合,将主跨跨中竖向变形表达成各随机变量的显示函数,同时选择R2检验进行响应面模型的精度检验。通过Monte Carlo法抽样得到某置信水平下的变形预测值。本文以蔡家嘉陵江大桥为例,按上述理论得到主跨跨中竖向变形在95%置信水平下的置信区间,与有限元计算结果和实测数据相比,该预测结果吻合较好且偏于安全。     

基于随机灰色蚁群神经网络的集装箱结点站运量预测

根据铁路集装箱运量预测受到多因素影响以及非线性的特点,利用随机灰色变量描述预测系统的不确定性,建立了随机灰色预测模型以及基于蚁群算法的递归神经网络模型,在此基础上,提出了一种基于随机灰色蚁群神经网络的集装箱结点站运量预测方法.最后,以兰州铁路局兰州北站为例,对模型的预测精度和有效性进行分析.研究结果表明:基于蚁群算法的...