基于集成法的高速铁路运营安全综合评价

针对高速铁路安全运营问题,采用集成法进行了综合研究.从“人员—车体—轨道及设备—环境”角度对影响高速铁路安全的因素进行分析,建立高速铁路运营安全的评价指标体系,对高速铁路运营安全进行了评价研究.针对高速铁路运营过程中影响因素进行系统分析,结合结构熵权法、灰色聚类法、模糊评判法的适应性特点,将不同的方法运用到高速铁路运营安全评价的不同步骤中,构建了高速铁路运营安全集成评价方法.将该方法应用于京沪高速铁路运营安全评价,分别对2011~2013年铁路运营安全数据进行采集和计算,结果显示各年京沪高速铁路运营安全值分别为6.141 8,6.314 9,6.694 1,表明京沪高速铁路运营安全状况处于安全等级,且安全值逐年上升,评价结果较为直观的反映了高速铁路运营安全的态势,表明该方法在高速铁路运营安全综合评价应用中有较好的实用性.     

基于效率-安全评价的近距离错位交叉口信控优化

在城市中2个近距离错位交叉口之间的交织路段,来自不同方向的车流相互干扰严重,尤其是在交织长度限制下的连续换道操作,对交通效率和安全水平造成不良影响.因此,基于效率-安全综合考虑,研究了一种安全协调信号控制方案.即在上游交叉口的支路处设置右转信号灯,将交织路段内主、次路的车流冲突点进行时间和空间上的分离,并对近距离错位交叉口进行系统的相位和配时优化设计,从而达到降低车辆运行延误、提高行车安全性的目的.以福州市浦上大道-金州南路-金港路交叉口为例,运用Vissim微观仿真软件和SSAM替代安全评价模型,从效率-安全2个方面综合比较安全协调信控方案与信控现状、单点优化方案的优劣.实验结果表明,相对于信控现状,单点优化方案和安全协调信控方案的效率-安全水平分别提升了36.17% 和57.17%,验证了安全协调信控方案的优越性.此外,通过Vissim调整2个交叉口之间的距离,比较安全协调信控方案和单点优化方案相对于信控现状的效率-安全综合优化程度.研究表明,近距离错位交叉口的间距越小,安全协调信控方案的优越性越明显.     

基于时空GPSO-SVM的短时交通流预测

为了提高城市道路短时交通流预测的精度,提出了一种基于时空遗传粒子群支持向量机的短时交通流预测模型.通过主成分分析法对路网原始交通流量进行时空相关性分析,用较少的主成分代替原始交通流量并作为预测因子,在粒子群算法中引入遗传算法的交叉和变异因子,避免粒子群算法陷入局部最优.利用改进后的粒子群算法优化支持向量机参数,得到最优的支持向量机模型,并实现城市道路的短时交通流预测.以长春市路网的实测数据为基础进行了实例验证,结果表明,优化支持向量机参数时,遗传粒子群算法不会陷入局部最优,优化效果更好;与粒子群支持向量机模型和遗传粒子群支持向量机模型相比,所提出预测模型的相对误差波动较稳定,平均预测精度分别提高了4.96%和3.41%.     

考虑UIC强度准则的轨道车轮辐板渐进结构拓扑优化方法

为了提高轨道车轮的结构性能, 利用渐进结构拓扑优化方法(ESO)建立了轨道车轮的结构优化模型; 以双S型轨道车轮为设计蓝本, 分析了轨道车轮的辐板设计域, 提出了轨道车轮在多工况作用下的渐进结构拓扑优化方法; 介绍了利用渐进结构拓扑优化方法实现结构应力均匀化的优化思路; 根据《整体车轮技术检验》(UIC 510-5:2003)标准, 分别考虑了轨道车轮在直线工况、曲线工况和道岔通过工况, 不仅获得这3种典型工况共同作用下的拓扑优化结构, 而且还获得了3种典型工况依次作用下的6种拓扑结构; 对比了优化前后车轮辐板的应力, 并利用有限元工具验证了优化后车轮的辐板应力特性, 证明渐进结构拓扑优化方法的正确性和有效性。研究结果表明: 利用渐进结构拓扑优化方法对轨道车轮的拓扑优化是适用的; 在车轮质量不增加的前提下, 优化后车轮辐板的厚度增加且不等厚, 有效地减小应力集中, 降低结构应力; 对比原双S型车轮, 优化后6种车轮模型的结构性能均有所提升, 分别提高了16.6%、20.7%、22.5%、21.3%、20.1%和19.5%, 其中, 方案3的优化车轮在3种工况下辐板处的最大结构应力分别降低了4.0%、14.5%和6.7%。研究有助于轨道车轮结构强度的提高, 并对多工况耦合作用下轨道车轮结构优化具有重要的参考价值。     

磁悬浮列车跨系统运行Petri网模型

根据磁悬浮列车跨系统运行需求, 研究了其运行控制系统的总体框架, 明确了需要增加的功能子系统。基于系统理论, 采用Petri网对系统关键属性、列车运行过程及各子系统的功能进行了层次化的建模。最高层模型描述系统整体关键属性, 低层模型描述列车运行过程及可靠性。此模型可用来定量分析磁悬浮列车系统层面上跨系统运行时, 失败率与各子系统部件可靠性之间的关系。如每年磁悬浮列车跨系统运行失败次数不超过1次, 则连接相邻列控系统的2个通信网, 其失效率都需低于10^-6次·h^-1。当列车跨系统运行触发时间分别为0.2、2.0min, 步进时间分别为4、16min时, 则跨线运行失败率分别为1.95×10^-5、1.65×10^-5次·h^-1。仿真结果表明: 列车跨系统失败率随a网和b网可靠性的提高而降低, 同时随着跨系统触发时间和步进时间的增加而降低。层次化建模分析方法可以根据系统层面的关键属性要求, 定量确定各子系统部件的可靠性需求。     

交通信号协调控制方案过渡优化算法

建立了信号控制方案过渡前后的交叉口相位差调整量关系方程组, 针对各交叉口过渡信号周期的允许取值范围, 利用交叉口相位差调整比例的极小极大原理, 提出了单周期对称调节过渡算法与N周期加权调节过渡算法。分析结果表明: 单周期对称调节过渡算法将在满足一次过渡条件下, 实现交叉口相位差实际调整量最大值的最小化; N周期加权调节过渡算法则可以综合考虑各交叉口过渡信号周期的不同允许取值范围, 根据交叉口相位差最大调整比例的最小化要求, 通过N个过渡信号周期最终实现协调控制方案的快速平滑过渡。与其他过渡算法相比, N周期加权调节过渡算法实现了对于控制区域内交叉口相位差调整量的整体优化, 使过渡方案能够更好地满足不同信号交叉口的控制需求, 具有更广的适用范围与实用性。     

基于复杂网络理论的国内地铁网络特性分析

基于复杂网络理论,在分析国内地铁网络拓扑结构的基础上对其相继故障进行了研究.结果表明:国内地铁网络具有较大平均最短路径,聚类系数近似为零,节点度和介数具有线性正相关性,度分布近似为Poisson分布,网络结构近似为随机网络;在相继故障扩散过程中蓄意攻击比随机攻击具有较快的传播速度,但在扰动幅度和故障规模关系中呈现出相似的变化趋势,蓄意攻击效果并不明显.     

橡胶颗粒对微表处性能的影响及其降噪效果

采用湿轮磨耗试验、负荷轮粘附砂试验和轮辙变形试验方法, 对比分析了添加橡胶颗粒对于稀浆混合料的水稳定性、抗磨耗性等路用性能的影响。通过轮胎/路面振动测试装置, 研究了轮胎在橡胶颗粒微表处上的垂直振动衰减特性。试验结果表明: 添加橡胶颗粒改善了稀浆混合料的成浆性能, 延长了稀浆混合料的可拌和时间, 但混合料的初期强度有较小幅度降低, 达到相同路用性能其油石比需提高约1%;橡胶颗粒的掺量不超过5%时能满足微表处轮辙变形的要求; 与传统微表处相比, 橡胶颗粒掺量为2%~5%的微表处加铺在沥青路面上的振动衰减系数提高3%~13%, 加铺在水泥路面上的振动衰减系数可提高16%~24%。     

带有凹陷的环肋圆柱壳水下声振特性分析

为研究凹陷对环肋圆柱壳水下振动与声辐射的影响,采用结构有限元耦合流体边界元方法,通过FOR?TRAN代码计算流体附加质量和附加阻尼,用DMAP代码将附加质量和附加阻尼矩阵同结构质量和结构阻尼矩阵叠加,实现了流固耦合计算,得到了在不同凹陷范围、凹陷深度、凹陷位置,以及力作用点与凹陷的相对位置时,圆柱壳的水下均方法向速度级和辐射声功率级频响曲线。分析结果表明：当力的作用点不在凹陷位置时,凹陷对圆柱壳的水下振动与辐射噪声影响很小,可以忽略;当力的作用点在凹陷位置时,带有凹陷的圆柱壳水下均方法向速度级和辐射声功率级的分贝值明显高于无凹陷时的情形,曲线峰值相差达4 dB。因此,在对带有凹陷的环肋圆柱壳进行试验研究时,应尽量避免激励力作用在凹陷位置,这样得到的结果会更准确。     

无砟轨道结构抬升用高聚物注浆材料剪切黏结性能研究

为了研究高聚物注浆抬升后无砟轨道结构的稳定性,通过无砟轨道结构实尺模型抬升试验,揭示了高聚物注浆材料的扩展形态及固结体的密度分布规律,并模拟高聚物注浆材料与支承层混凝土的黏结,研究了高聚物注浆材料固结体的剪切黏结性能及压缩性能。结果表明,高聚物注浆材料在无砟轨道下方呈椭圆形扩展,与支承层混凝土形成良好黏结,距抬升孔越近固结体密度越高;随着固结体密度的增加,固结体的压缩强度及剪切黏结强度均逐渐增加,固结体的弹性模量和剪切黏结模量略有增大;固结体的压缩和剪切黏结强度明显高于级配碎石,但弹性模量和剪切黏结模量与级配碎石相当,这确保了服役中高聚物注浆材料固结体能够与级配碎石同步变形、协同受力,保证了抬升后无砟轨道结构的稳定性。