疫情防控背景下的地铁多车站客流协同控制模型及算法

基于各车站在各时段客流进站速率的协同优化,考虑客流控制和客流承载过程中的各种约束,以列车车厢内客流聚集总风险最低和乘客在车站总等待时间最短为双目标,构建疫情防控背景下的多车站地铁客流协同控制模型。针对模型的非线性特点,设计基于变邻域搜索的启发式算法进行求解。依托南昌地铁1号线实际客流数据构建算例进行验证。结果表明：实施客流协同控制后,研究时段内全部23列列车的满载率均未超过满载率阈值0.5,且客流聚集总风险值较控制前下降65.41%,乘客平均等待时间仅为3.87 min;随着列车最大满载率阈值的增加,乘客的等待时间呈指数下降趋势,而客流聚集风险则呈线性增长;缩短发车间隔时间能够有效降低列车满载率,但列车运行成本也会急剧增加;按实际发车间隔时间（10 min）实施客流协同控制后,所有列车的满载率均低于0.5,客流聚集总风险值下降22.36%,而乘客平均等待时间仅增加0.6 min,验证了模型及算法能更加高效地降低列车满载率。     

基于小波包分解多尺度排列熵及2阶特征选择的转辙机故障诊断方法

针对转辙机高精度故障诊断的需求,结合声音信号非接触、易采集等优势,提出一种基于声音信号的非接触式故障诊断方法。首先,基于小波包分解与多尺度排列熵,实现对声音样本的特征提取;其次,提出基于ReliefF和二进制粒子群优化算法的2阶特征选择方法,得到最佳特征集合,实现对声音样本的特征选择;最后,基于支持向量机算法对最佳特征集进行训练和测试,完成对转辙机的故障诊断。依托10种常见工况下共计800组声音样本开展实验,结果表明：该方法在反位—定位和定位—反位转换过程中得到的特征点数分别为13和39个,故障诊断准确率分别为99.67%和100%;相比于单一特征选择方法,采用的2阶特征选择方法能够大大降低特征维度,提高故障诊断准确率;相比于k近邻和线性判别分析这2种分类器,支持向量机分类器在转辙机故障诊断中更具优势。     

隧道智能施工协同管控技术研究与应用

为解决隧道施工过程中外部环境感知、多装备协作和数据资源实时共享等问题,对隧道建造全工序进行研究并构建隧道智能施工协同管控技术。首先,研究智能感知技术,采用三维激光扫描技术实现隧道施工关键工序的环境智能感知,利用隧道掘进装备多源数据采集与存储技术实现多工序下的传感数据统一管理;然后,研究隧道内多机通信与协作技术,设计提出1种AP+Mesh的无线自组网方案,打通隧道内装备间数据交互的信息通道,并结合施工工序提出基于主从架构的多机协作方案;最后,从技术、部署和功能3个维度设计平台架构,实现调度管理、进度管理、风险预警、质量管理和装备管理5大系统功能。经过在渝昆高铁和黄黄高铁的实际应用,表明隧道智能施工协同管控技术可整合“人—机—岩”所有信息资源,实现隧道施工过程外部环境感知、数据采集存储和装备间协作管理;该技术各项功能满足施工需要,平台端施工建议参数或指令可直接下发至具备智能化功能的装备,指导各掘进装备按工序施工。     

基于数据驱动的机车车轮剩余寿命预测技术

为优化机车车轮运维管理,提高机车车轮剩余寿命的预测精度和稳定性,提出基于数据驱动的机车车轮剩余寿命预测模型。依托机车车轮全寿命周期的造修和运维数据,分析影响车轮服役寿命的主要因素,包括轮径、历史和环境影响因素。构建基于数据驱动的机车车轮剩余寿命预测模型,模型以轮径区间作为寿命计算单元,并引入轮径历史和环境损失率,综合考虑3类因素对寿命预测的影响。现场测试中,因某轮径区间的数据不符合计算要求,导致轮径环境损失率存在数据缺失问题,于是采用多层感知机算法对缺失项进行预测和补充。基于测试集中的车轮旋修数据,对比数据驱动预测算法和传统预测算法的预测效果。由结果可知,数据驱动预测算法的预测精度和稳定性均优于传统预测算法。     

考虑接触轨轨缝的靴轨系统动态特性研究

在城市轨道交通中,列车供能除采用架空接触网系统外还常采用靴轨系统。在靴轨系统中,集电靴沿接触轨滑行,振动行为复杂,易受线路条件和结构本身的影响。当接触轨出现轨缝时,集电靴通过会产生较大冲击力,造成靴轨系统受流工况恶化。文章基于多体动力学和有限元理论,搭建靴轨耦合动力学模型,并与实测数据相对比,验证模型准确性。基于所搭建的模型,考虑在标准规定的最恶劣的接触轨轨缝条件,分析靴轨系统在不同速度和轨缝方向下的动态性能。结果表明,相对于前低后高轨缝的工况,集电靴通过前高后低轨缝时,车辆运行速度对靴轨系统受流质量的影响更加严重。     

整体桥上无缝线路钢轨非线性附加力算法研究

在计算桥上无缝线路的纵向阻力时,阻力模型通常采用无缝线路设计规范中建议的双折线纵向阻力模型,即有载与无载分别考虑后再线性叠加,未考虑钢轨的非线性行为。在计算方法上,工程中常采用有限元模型进行计算,有限元法建模效率较低、不便于对各设计参数的更改。为准确快速求得高速铁路整体式桥上梁轨相互作用下的钢轨附加力、钢轨位移、钢轨弹塑性分界点及整体桥墩顶位移等参数值的大小,提出更贴近于桥上钢轨实际受力的多折线纵向阻力模型,并采用建立微分方程组的数值解法,通过建立具有变化规律的平衡矩阵式来求解桥上无缝线路钢轨纵向阻力值的相关参数。研究分别给出了有载、无载工况下求解整体式桥上钢轨附加应力值的规律性矩阵式,经有限元法验证,得到该方法下的温度、制动力附加应力值的误差均较小,分别为1.6%和0.5%。并结合规律矩阵式得到同时考虑有载与无载下的非线性附加力的计算方法,非线性叠加与线性叠加两方法下的总附加应力计算差值随着制动/牵引力下的梁轨相对位移值的增大而增大,当梁轨相对位移小于1.8 mm时,2种方法误差少于5%,可忽略不计,但随着梁轨相对位移的进一步增加,非线性阻力模型计算的结果则更贴近于实际。     

地铁大修钢轨廓形及其对等效锥度影响分析

地铁钢轨达到大修周期需进行更换,为探究大修期废旧钢轨的磨耗水平与轮轨匹配关系,实测了大修期钢轨的廓形,并仿真计算轮轨匹配等效锥度,并进一步分析大修钢轨廓形对等效锥度的影响。研究结果表明：(1)选用UIC519积分法,利用多体动力学软件UM计算轮轨匹配等效锥度合理可行,计算结果可靠;(2)达到6亿t换轨期后,直线段钢轨磨耗量普遍小于3 mm,远小于维修规则中侧磨16 mm、垂磨14 mm的限值要求;(3)大修所换钢轨廓形的磨耗对轮轨等效锥度影响均未超标准限值,说明钢轨磨耗对轮轨动态影响较小;(4)钢轨廓形垂磨中扁平状的磨耗对等效锥度影响相对较大,说明轨顶扁平状不利于行车舒适性和安全性。     

“空地水”一体化测绘技术在航道测量中的应用

航道测量主要包括RTK陆上地形测量、单波束水下地形水深测量等,测绘成果通常只能以坐标点、矢量线形式体现在图纸上,无法获取测区直观的影像资料,并且受现场测量技术和条件的制约,在测区较大、通航或施工繁忙等情况下,难以保证水上水下测量的时效性、一致性和完整性。结合无人机低空摄影测量、高精度单机RTK定位、三维激光与影像扫描、多波束扫测及单波束测量、无人测量船综合应用等多种高新测绘技术,研究了适用于长江航道的多平台、多方位协同采集与多源数据融合处理的作业方式,对所获取的各种数据的类型、格式、数据量等,依据统一的数据标准进行融合及加工,以用于数据融合展示与分析,并基于该作业方法开发了一套可满足各种航道测绘的多源数据融合处理及成果可视化展示平台。研究结果表明,该多波束测深精度达到0.3 m,激光点云的平面精度和高程精度均达到0.4 cm,达到了规范要求的精度水平。     

一种基于人工神经元网络算法的 谐波多路同步快速检测装置

通过对高铁牵引供电系统中谐波传输特性进行分析,设计以人工神经元网络算法为核心的快速谐波检测算法,实现牵引供电系统多路谐波数据同步检测。试制装置现场测试表明,该装置可实现牵引供电系统多路馈线50次以内谐波的同步快速检测,并具有较高的精度及良好的实时性。     

基于多轴准则的焊接构架疲劳强度分析方法

根据节点几何特征,提出焊缝坐标系的建立方法,计算节点在焊缝坐标系下的应力分量。参照DVS1612标准,提出基于多轴准则的结构疲劳强度分析方法。对地铁车辆转向架焊接构架典型焊缝的疲劳强度进行评估,指出所研究焊缝的疲劳强度主要受正应力分量的影响,剪应力对结构疲劳强度的影响较小。对比研究了不同分析方法下的节点材料利用度特征。结果表明,在压缩应力占主导的区域,基于多轴准则的分析方法将使评估结果偏于安全;对于抗疲劳能力较差的接头,基于多轴准则的分析方法,采用DVS 1612标准提供的疲劳曲线将获得偏于保守的计算结果。