基于场景动力学和强化学习的自动驾驶边缘测试场景生成方法

为解决小概率高风险边缘测试场景的问题,本文提出一种基于场景动力学和强化学习的边缘场景生成方法,实现边缘场景的自动生成,能模拟真实世界中车辆间的对抗与博弈行为的特征。首先将随时间动态变化的场景模型由一组微分方程描述为场景动力学系统;然后利用神经网络作为通用函数逼近器来构造场景黑盒控制器,并基于强化学习实现边缘场景控制器的优化求解;最后以超车切入场景为例,在Matlab/Simulink软件进行仿真验证,结果表明,边缘场景强化生成模型在场景交互博弈、覆盖率和可重复测试等方面具有良好的性能。     

基于改善轮轨共形度的60 kg/m钢轨廓形优化

重载铁路及客货共线铁路运营条件下,轮轨磨耗问题尤为突出.为了有效减缓轮轨磨耗发展,以不同接触条件下轮轨廓形共形度最优为原则,设计目标函数及约束条件,建立钢轨廓形非线性优化数学模型,并基于序列二次规划法进行求解,提出60 kg/m钢轨廓形的优化方案;从轮轨接触几何关系、车辆-轨道系统动力作用、磨耗的角度对优化廓形的优化效果进行了对比分析.结果表明：1）所提出的60 kg/m钢轨优化廓形相对于原始廓形使目标函数值降低了50%,与LM车轮廓形具有更高的共形度水平;2）优化廓形的轮轨接触点分布更为均匀,在轮对横移量较小的条件下轮径差更小,在轮对横移较大的条件下轮径差更大;3）优化廓形对车辆运行安全性和平稳性无显著影响,可有效增大轮轨接触面积达11.24%,降低接触应力达20.42%,减缓轮轨磨耗发生发展速率.     

高速列车隧道空气动力学数值仿真系统的开发

介绍高速列车隧道空气动力学数值仿真系统的原理与应用。该系统对高速列车通过隧道时诱发的空气动力学效应进行模拟,计算结果有利于隧道的优化设计。     

公路货运量预测的系统动力学模型构建

用系统工程的观点对公路货运系统进行了综合、动态的分析,在具体分析公路货物运输系统主要影响因素的基础上,分别构建了道路运输需求及供给的子系统动力学模型,该模型可以通过计算机进行模拟,进行公路货运量的预测。     

长江流域航运与水环境协调发展模型

为促进长江流域航运与水环境的协调发展,利用系统分析方法和系统动力学模型,建立了长江流域航运与水环境协调发展模型,对各种宏观调控政策和措施效应进行了仿真模拟分析。模拟结果表明,计算指标模拟值与实际值基本吻合,最大相对误差为12.9%,表明模型能较好地模拟长江流域航运与水环境协调发展系统;航运污染主要来源于船舶事故污染和船员生活污染,占总污染90%以上;人口、水环境、航运及工农业协调增长模式有助于水环境质量的持续改善;船舶事故应急管理水平的提高是航运污染治理的关键。     

空气弹簧对车辆曲线通过性能的影响

建立了考虑左右空气弹簧垂向耦合模型的车辆系统数学模型,由理想气体的状态方程得到空气弹簧的力学方程,分析了车辆通过曲线时车辆与空气弹簧的动态特性。仿真结果表明:由于高度阀的动作,车辆在驶出曲线后各空气弹簧的压力不一致,导致车体不能回到静平衡位置;车辆以正常速度通过曲线时,车辆曲线通过动力学性能变化不大;在车辆多次通过同一种曲线的较恶劣工况时,空气弹簧内气压变化范围是一定的;增加抗侧滚刚度能明显抑制车体侧滚,从而减小空气弹簧内气压的变化量;增大空气弹簧横向跨距,并选择合适的刚度和阻尼,能使车辆驶出曲线后各空气弹簧压力接近静平衡值。     

车辆-轨道耦合动力学系统可视化仿真

为了提高车辆-轨道耦合动力学系统可视化仿真的逼真度,采用迹线法计算了车轮踏面接触轮廓面,以平面方式表现轮轨动态接触关系,钢轨以梁的形式参与振动,通过实时建立具有一定垂向、横向和扭转振动形态的钢轨模型来模拟钢轨的振动行为。仿真结果表明,在保证优良的实时性的同时,可以清晰地观察轮轨接触点的变化情况,免去了在复杂的三维场景中变换视点的操作,使轮轨动态接触关系更简洁,通过实时创建钢轨模型,使钢轨振动行为的模拟更逼真。     

车辆动力学仿真中关键元件的建模

为了提高车辆动力学模型中非线性元件数学模型的模拟精度,分析了一、二维干摩擦副、三大件转向架的摩擦楔块和带串联刚度阻尼器的动力学性能,建立了非传统的数学模型,即不含速度状态变量的模型,并设计了对应的Simulink程序,用典型例题与传统模型的性能进行了对比分析。分析结果表明:非传统数学模型能克服强非线性带来的数值计算问题,提高了计算精度和计算效率,一般根据不同模型的规模和非线性元件数,计算速度能提高2~10倍。     

有碴轨道下沉变形参数影响分析

为理解轨道下沉变形产生与发展机理及主要影响参数,以道床下沉为例,运用车辆-轨道耦合动力学理论和轨道下沉变形法则,借助已开发的仿真分析程序,分析了运营条件与轨道结构参数对道床下沉变形的影响。分析结果表明:车辆运行速度、车辆轴载、线路运量是轨道下沉破坏主要控制因素;采用重型钢轨、大截面尺寸轨枕和重质道碴可以降低道床下沉量;轨枕间距大,道床弹性模量高,不利于道床下沉变形的控制;当路基K30模量小于90MPa.m-1时,道床下沉量随着K30值的增加而增大,当K30值大于90MPa.m-1时,随着K30值的增加道床下沉量反而降低。可见,为了阻止有碴轨道下沉变形,应注重轨道结构参数的匹配,合理安排运输。     

两万吨组合列车制动特性

为了减小重载列车纵向冲动,提高列车制动特性的同步性,利用基于空气流动理论的空气制动仿真系统,计算了列车制动系统的制动管路和各缸室的瞬态气体状态,获得制动系统动态特性,预测了两万吨组合列车的紧急制动与常用制动特性,分析了制动波的传递特性。计算结果表明:两组合列车可以缩小最大制动时间差50%,如果在两组合列车尾部配置机车,最大制动时间差可以缩小75%,四组合列车最大制动时间差可以缩小75%;紧急制动波速等速前后传递,常用制动时向前传递的制动波波速要比向后传递的制动波波速小。可见,组合列车是一种改善列车制动同步性的理想方式。