具有输入时滞的二轮自平衡车自适应滑模控制

对具有输入时滞的二轮自平衡车系统, 设计了一种自适应滑模控制算法; 采用拉格朗日函数建立二轮自平衡车系统的动力学数学模型, 并在系统模型中考虑实际中存在输入时滞, 以及在处理输入时滞时所引入的未知扰动; 对变换后的输入矩阵做奇异值分解, 进一步设计了对扰动参数具有自适应估计能力的自适应滑模控制器; 基于Lyapunov稳定性理论, 保证了闭环系统鲁棒渐近稳定; 试验采用陀螺仪MPU-6050以及加速度传感器构成小车姿态检测装置。分析结果表明: 当控制参数较小时, 系统的超调量较小, 然而系统的调节时间较长; 当控制参数较大时, 系统产生了较明显的超调量, 然而系统的调节时间缩短了; 当外加扰动较小时, 车体速度变化小于0.08 m·s-1, 倾角角速度变化小于0.6°·s-1; 当外加扰动较大时, 车体速度变化小于0.10 m·s-1, 倾角角速度变化小于0.8°·s-1; 初始倾角为5°时, 车体速度保持在0.005 m·s-1范围内, 倾角角速度保持在0.022°·s-1范围内; 初始倾角为10°时, 车体速度保持在0.007 m·s-1范围内, 倾角角速度保持在0.031°·s-1范围内。可见, 自适应滑模控制算法能在引入适量干扰和不同初始车体倾角的情况下, 使小车自主调整并迅速恢复稳定状态。      

高速列车跟驰运行控制策略与安全车距的互动演化

为实现高速列车的安全、高效、平稳运行,利用Petri网描述与分析了给定跟驰状态下高速列车控制策略与安全车距的互动演化机理,探讨了高速列车复杂跟驰形势下的安全车距计算问题,建立了能够反映高速列车控制策略的停车减速运行数学模型,提出了基于控制策略的安全车距计算方法,以满足高速列车当前跟驰状态下行为调整的安全性、高效性和平稳（舒适）性和有助于动态安全车距和控制策略的实时标定。在前车速度分别为250、300、350 km·h-1,后车速度为300 km·h-1三种跟驰状态下,计算了前后车分别采取不同的控制策略时应保持的安全车距。计算结果表明：随着前后车控制策略的变化,安全车距是不同的,对列车行为调整的平稳（舒适）性与跟驰效率的影响也存在差异;综合考虑安全、效率和列车行为调整的平稳（舒适）性,宜针对高速列车不同跟驰状态重新标定不同跟驰控制策略下的安全车距,并建立相应的数据库,作为列车运行和控制的依据。     

高速列车隧道车内外压力变化的实车试验

基于350 km·h^-1中国标准动车组在大西高铁科学试验段的实车试验，结合压力保护阀工作状态，研究了列车通过试验段全程的车内外压力变化特征，分析了隧道长度、线路坡度、隧道群和列车速度对车内外压力变化的影响；针对EN 14067-5—2010中实车试验最大压力变化量的估算方法和TB/T 3250—2010中“整车车内可构成一个气压密封舱”的条文进行了实测数据验证，研究了整车气密效率的变化特征以及其与车内压力舒适性的关系。分析结果表明：EN 14067-5—2010中车外压力峰值计算方法得出的结果与实测数据存在较大差异，对其中列车和隧道壁面摩擦导致压力变化进行变量替代修正后的计算与实测差异明显减小；在压力保护阀关闭状态下，列车通过大坡度隧道后车内外长时间保持较大压力差；车厢内端门、风挡通过台门、司机室门的关闭几乎不存在气密性效果，整列车内贯通空间可视为一个气压密封舱；头车端和尾车端进入隧道引起的压力变化以及空气与列车和隧道壁面摩擦引起的压力变化与列车速度的平方成正比；整车气密效率随隧道长度的增大呈减小趋势，且其减小会带来车内人员耳部不适的问题。研究成果可为进一步认识高...     

行人过街人车冲突等级评价及影响分析

无信号控制路段人车冲突等级的划分对于采取交通安全策略有重要意义,本文采用交通调查和数据分析的方法探索人车冲突严重程度的影响因素.通过视频采集确定了综合人、车、路 3方面特性的 14个解释变量,通过变量间相关性分析对解释变量进行筛选,再建立基于Odered Probit回归分析的人车冲突量化模型确定了影响显著的因素.     

放射状专用线直达列车取送车问题的算法

对于放射状铁路专用线直达列车取送车问题，为了充分发挥调车机车的能力，本文将取车、送车单独考虑。通过建立排序论模型，给出放射专用线上直达列车送车计划的一个快速简单算法。     

基于RFID车-车通信的防碰撞预警系统设计

针对路边侧方位停车起步或车门开启时存在与道路上行驶车辆发生碰撞的问题,设计了基于无线射频识别(RFID)车-车通信的防碰撞预警系统.停放车辆通过传感器收集自身转向车轮转动和车门开闭状态的数据,采用RFID技术将收集到的数据信息传输至附近道路的行驶车辆,经道路行驶车辆的电子控制单元(ECU)安全判别后,决定是否生成预警或...     

吊舱推进电机的无模型自适应滑模矢量控制

为解决半潜船吊舱推进电机控制系统中负载扰动造成的转速跟踪性能差的问题, 提出一种基于数据驱动的吊舱推进电机转速矢量控制方法; 对包含未知负载扰动的推进电机转速方程进行离散化处理, 给出关于输出转速与输入电流离散后的非线性转速系统; 由于非线性转速系统方程中变量较多且负载扰动模型未知, 设计了基于数据驱动的无模型自适应控制器, 并给出了伪偏导数估计算法; 采用滑模观测器观测螺旋桨负载扰动, 同时给出了滑模控制器; 结合无模型自适应控制和滑模控制给出了负载扰动下的无模型自适应滑模(MFASM)控制方案; 构建了吊舱推进电机无模型自适应滑模矢量控制调速系统, 并在MATLAB/Simulink环境下给出了仿真结果。研究结果表明: 在船舶正常作业恒定转速下, 在0.3~0.5 s时间区域内, 采用MFASM矢量控制方案和PI矢量控制方案的吊舱推进电机的转速误差分别为2、6 r·min-1; 在0.8~1.0 s时间区域内, 采用无模型自适应滑模矢量控制方案和PI矢量控制方案的吊舱推进电机的转速误差分别1、3 r·min-1; 对于船舶操车作业的可变转速情形, 采用MFASM矢量控制方案的推进电机转速和转矩达到稳态的时间比PI矢量控制方案少0.01~0.03 s。可以看出, 采用MFASM矢量控制方案可改善吊舱推进电机转速跟踪性能, 是一种有效的抑制负载扰动的数据驱动控制方法。      

基于ARMAX代理模型的车-桥耦合系统可靠性研究

为探究车-桥耦合系统可靠性的效率和精度,建立列车-桥梁的耦合振动模型,并采用自回归方法模拟轨道不平顺. 回顾ARMAX （auto-regressive moving average exogenous）模型的基本原理,提出了基于ARMAX代理模型的车-桥耦合系统可靠性分析框架;利用代理模型获得列车响应预测值,并与直接蒙特卡罗模拟（monte carlo simulation,MCS）法结果进行对比,探讨了代理模型在分析行车安全时的计算精度和可靠性分析效率. 结果表明:代理模型预测列车竖向和横向加速度响应的效率显著高于MCS法,约为3个数量级;预测竖向、横向车体加速度的精度分别为98.66%、86.55%,求解精度较好,可显著提高车-桥耦合系统可靠性分析的效率.      

基于半挂汽车列车智能化的人/车操作界面技术对策

我们在研究半挂汽车列车智能化的同时应加强对其人／车操作界面的控制。良好的人／车操作界面可以进一步加强半挂汽车列车的行驶安全性，真正实现人-车-路的协调统一。     

高速列车滑模自抗扰黏着控制方法

为解决高速列车运行过程中因轨面情况改变，导致列车没有达到最大黏着利用而出现空转或滑行等问题，设计了一种基于最大黏着系数的滑模自抗扰(SM-ADRC)黏着控制器；考虑轮轨间黏着特性的复杂、时变与非线性等特点，基于黏着机理分析，建立了轮轨间牵引系统的力学模型；采用极大似然估计(MLE)方法对不同轨面的相关参数进行辨识，计算了当前轨面的最大黏着系数，保证列车始终能达到最大黏着利用；通过引入滑模算法改进了自抗扰控制(ADRC)中非线性误差反馈控制律部分，设计了一种SM-ADRC黏着控制算法，利用Levant跟踪微分器减小初始跟踪误差，利用扩张状态观测器(ESO)估计和补偿系统总的外部扰动，由滑模控制提高系统的鲁棒性；采用MATLAB软件对CRH380A型高速列车进行仿真，在轨面情况改变时，由SM-ADRC黏着控制器控制列车跟踪设定速度，并将其与比例积分微分(PID)控制器、滑模控制器、ADRC的仿真结果进行对比。仿真结果表明：干燥轨面的最大黏着系数是0.160,16 s时辨识出真值；潮湿轨面的最大黏着系数是0.106,18 s时辨识出真值；ADRC的速度跟踪误差范围为±1 km·h^-...     

关于复线插入段与不停车会车的探讨

本文首先描述了两相对运行列车的相对晚点时分与不停车会车的关系,从而得到一组更准确的 不停车会车的实现条件并由此导出不停车会车的实现概率的计算公式。其次,在指出了文 献〔1〕中最小复插段长度的计算中存在的不足之后,重新给出了复插段最小长度和设计长度 的计算公式。最后,给出了一种避免列车在长大坡道上停车的新方法,为复插段的设计、运营 以及拓宽其应用范围提供了一些更客观的理论依据。      

面向大客流的城轨备用车投放车站选择与优化模型

为快速疏解城轨线路上车站的大客流，减少乘客的等待时间，研究了备用车投放问题; 在考虑列车追踪关系、列车停站时间等约束的基础上，建立了综合备用车投放时机确定、投放最佳车站选择和时刻表动态调整的多目标优化模型; 界定了城轨备用车开行条件，提出了城轨备用车投放时机的定量化判定方法; 用0-1变量表征车站是否具备备用车投放条件，并将其作为模型输入，以减小大客流车站乘客等待时间和降低运行图偏离时间(延误时间)为优化目标，构建了备用车投放的混合整数非线性规划模型，该模型通过比较不同的备用车投放方案效率得到最佳的备用车投放车站和后续开行计划; 为同时求解0-1变量与连续变量，设计了带惩罚函数的改进粒子群优化算法求解模型。研究结果表明:该方法可对所有符合备用车开行条件的车站制定投放方案，并进一步筛选出最优的备用车投放车站，最多可减少1 318 209 s的乘客等待时间，优化效率为21.9%，且改进的粒子群优化算法对混合整数非线性规划模型的适用性较好; 相比于既有城轨线路列车运行调整和时刻表优化方法，本文提出的方法在应对突发大客流的备用车投放时机上做出了更加定量化的判断，优先考虑了大客流车站的疏解能力和效率，并优化了备用车与后续列车的开行方案，可以有效解决高峰时段车站大客流问题。      

基于MNL模型的网约车乘客出行行为

为研究基于多项评定(muhinomial logit,MNL)模型的网约车乘客出行行为,以2018年大连市主要商圈内具有网约车乘车经历的出行者为调查对象,设计网约车乘客出行意向调查(stated preference,SP)问卷,建立MNL模型,探索出行方式选择行为的关键影响因素及其作用规律,并进行弹性分析.研究结果表...     

6m级土压盾构机后配套渣土车设备选用研究

土压盾构掘进过程中,后配套设备渣土车选用往往不被重视,但其又在一定程度上影响了掘进速度。通过对常见的一次性出土列车编组工作循环进行分析,结合6m级土压平衡盾构机出土量对各个工序进行时间设定,比较了各种编组列车在不同掘进长度下的工作效率,介绍了渣土车选用方法。对土压盾构施工渣土车选用具有一定的参考意义。     

长大货物车回送时混编列车纵向冲动分析

使用空气制动系统与纵向动力学联合仿真系统,计算l辆HXD1机车+60辆载重C70车辆+1辆HXD1机车短编组列车加挂350 t落下孔车回送运行施行紧急制动的列车纵向冲动,分析350 t落下孔车编组位置、前后机车操纵同步性对回送列车的纵向动力学影响.仿真分析表明,主控机车和从控机车操作同步性能的好坏直接决定了整列车纵向动力学性能,350 t落下孔长大货物车的位于列车中部时列车最大车钩力增幅最小.     

城市轨道交通快慢车停站方案优化研究

快慢车模式作为一种有效匹配乘客多样化出行需求的手段,能提升企业服务水平,降低运营成本,其核心问题是确定合理的列车停站方案。首先,针对快慢车越行特点进行分析,得出快慢车越行会导致乘客的出行时间和列车周转时间增加,并导致线路的通过能力降低的结论,因此提出快车在慢车站不停站越行慢车的观点,以降低越行造成的不利影响。然后,对城市轨道交通快慢车模式下乘客出行时间的变化和企业运营成本的变化进行全面的分析,构建快慢车停站优化模型,并用遗传算法进行求解。结果表明,高峰小时内乘客能节省旅行时间3 976 815s,企业能节省1列车底的购置费及12 000元的停站成本。     

基于机器学习的网约车合乘出行碳减排状态预测

网约车合乘出行可有效提高车辆运输效率,与常规网约车出行相比具有显著的碳减排潜力。然而,现实中网约车合乘出行能否真正减少碳排放受多方面因素影响,往往存在较大差异与不确定性。为识别碳减排潜力较大的网约车合乘订单,提出一种基于机器学习的网约车合乘出行碳减排状态预测模型,并解析其碳减排机理。首先,基于成都市真实的网约车合乘订单与轨迹数据,应用COPERT(COmputer Program to calculate Emissions from Road Transport)排放模型分别计算合乘出行碳排放量及其替代的独乘出行碳排放量,进而得到合乘出行相比独乘出行的碳减排量。然后,基于历史的合乘行程碳减排及其订单特征数据,训练XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)模型以预测未来潜在合乘出行的碳减排状态。最后,采用ALE (Accumulated Local Effects)分析方法对预测模型进行特征变量解析,以识别影响合乘出行碳减排状态的关键因素。结果显示：研究区域内平均每次网约车合乘出行可减少碳排放307.23 g,但仍有15%的网约车合乘行程未能实现减碳;XGBo...     

基于中国两轮车事故的典型场景提取与分析

为研究基于中国实际道路交通环境下的两轮车避让系统典型测试场景,从上海联合道路交通安全科学研究中心(SHUFO)的交通事故深度调查数据库中,筛选得到160起发生在2010-2014年间汽车与两轮车碰撞的案例,提取出事故所涉及的驾乘人员、两轮车、汽车、道路及环境等基本特征信息,利用聚类分析的多元统计学方法,分析两轮车事故的典型工况与典型场景。并将其与国内外已有的两轮车避让系统测试场景进行对比,分析差异及原因,为两轮车避让系统提供了参考数据。     

基于车辆-移动轨道耦合模型的列车碰撞爬车行为

为了揭示车辆参数对列车碰撞爬车行为的影响规律,首先基于车轨耦合的基本思路,建立车辆模型和移动轨道模型,用非线性轮轨接触模型耦合车辆模型和移动轨道模型;非线性钩缓装置模型用于连接相邻的两个车辆模型;然后通过模拟两同型列车低速正面碰撞,获得了不同参数情况下车辆和轨道的动态响应;最后用车轮抬升量作为车辆碰撞爬车指标,分析了车轮抬升量对碰撞速度、车体质心高度和二系垂向刚度的灵敏度和相对灵敏度. 结果表明:在其他条件不变的情况下,当碰撞速度增大至27 km/h时,车轮抬升量陡增至36.5 mm;质心高度增大20%时,车轮抬升量增加41%;二系垂向刚度增大20%时,车轮抬升量减小16.6%;车轮抬升量随碰撞速度和质心高度的增大而增大,而随着二系垂向刚度的增大而减小;车轮抬升量对碰撞速度的灵敏度是非线性的;质心高度和二系垂向刚度的相对灵敏度分别为205%和?83%.      

基于单调速器法的并车控制器模型与并车推进装置特性分析

针对船舶并车推进装置的并车控制问题,介绍了单调速器法的控制原理,建立了基于单调速器法的并车控制器模型,并在动力装置性能仿真模型库的基础上,构建了CODAD并车推进装置的模块化实时仿真模型.分析了在单调速器控制方法下并车推进装置的稳态特性,并车过程和加速过程的动态特性.讨论了控制算法的优化,为控制策略的合理制定提供了理论基础.