铁道车辆承载吸能结构优化研究

为得到具有理想耐撞性能的铁道车辆承载吸能结构,分别基于多项式响应面法的二次响应面模型、四次响应面模型和Kriging法的响应面模型等3种代理模型,构造承载吸能结构的比吸能SEA及比吸能与撞击力峰值之比REAF关于设计参数的二次、四次和Kriging法响应曲面,结合遗传算法整体寻优分别得到这3种代理模型的SEA和REAF的最优值.对比分析结果表明:Kriging法响应面模型的拟合精度高于多项式的二次和四次响应面模型,四次响应面模型的拟合精度次之;但是Kriging法响应面模型拟合曲面没有多项式响应面模型的光滑,其原因是Kriging模型采用的局部插值方法虽能提高模型拟合精度、却不利于降低模型拟合过程中的数字噪声;整车车体碰撞仿真表明,承载吸能结构优化后的整车车体具有更好的耐撞性能.     

养生作用对硫沥青性能影响分析

硫磺部分替代传统石油沥青用于道路工程建设可减少石油沥青用量,降低施工能源消耗,促进工业废渣中硫磺的回收利用,具有较高的经济和环保价值。为探究硫磺掺量（质量分数）及养生作用对硫沥青（SEA）性能的影响,采用差示扫描量热仪（DSC）验证硫沥青中硫磺的重结晶现象,对养生前后硫沥青的基本物理性能和黏度进行分析,并采用动态剪切流变仪（DSR）和弯曲梁流变仪（BBR）对养生前后硫沥青的流变特性和疲劳性能进行评价,最后借助荧光显微镜（FM）观察养生前、后硫磺在沥青中的微观分布特性。研究结果表明：养生后高硫磺掺量的硫沥青DSC曲线出现吸热峰,硫沥青（特别是高硫磺掺量下）的劲度有所增加,因此对硫沥青进行养生使其性能稳定后再进行相关性能评价更具现实意义;硫磺掺量较低（≤ 10%）时,硫磺主要以溶解硫的形式存在于沥青中起到软化沥青的作用,因此沥青的低温变形能力有所改善,但其高温抗变形能力有所降低;当硫磺掺量较高（≥ 35%）时,硫磺主要以重结晶的形式悬浮在沥青中使沥青变硬,在增加沥青高温抗变形能力的同时也牺牲了其低温抗裂能力;硫磺掺量较低时,硫沥青黏度随着硫磺掺量的增加而降低;硫磺掺量较高时,硫沥青90℃和105℃黏度随着硫磺掺量的增加而增加,但硫沥青120℃和135℃黏度相差不大,同时硫磺加入最高可降低沥青的施工温度达20℃;线性振幅扫描（LAS）试验结果表明,养生后的硫沥青疲劳寿命比基质沥青长,其中35%硫沥青疲劳性能最佳;硫磺掺量进一步增加,硫沥青疲劳寿命缩短至与基质沥青相近;FM分析表明,硫磺掺量不高于5%时,硫磺全部溶解于沥青中,且养生后硫磺未重结晶,相应硫沥青无荧光性;硫磺掺量高于5%时,硫磺在沥青中分布均匀,养生后10%硫沥青中硫晶斑尺寸和面积显著增大,高硫磺掺量硫沥青中硫晶斑面积仅略有增加。     

遗传算法在船舶运行轨迹大数据智能采集中的应用

针对当前舰船航迹数据采集方法信息更新速度慢、采集精确度低,无法满足海上航道信息采集要求的问题,提出了基于遗传算法的船舶运行轨迹大数据智能采集应用方法。分析和挖掘船舶航迹数据,得到船舶总体运行特征,优化航迹压缩算法,通过实时处理冗余信息并进行多层存储,噪声去除、插值和航迹分割大型船舶航迹数据,实现轨迹空间并行聚类,采用遗传算法简化航迹数据,得到多个块区域的点集合数据,并窗口化处理块区域,识别航迹通道边界,完成船舶航迹数据的精确采集。实验结果表明,所提方法的信息更新速度较快,能够有效提高采集精确度,满足船舶航行轨迹采集要求。     

基于改进遗传算法的双向渐进结构优化方法研究

本文提出了一种基于改进遗传算法的软删除双向渐进结构优化法(G-BESO),以解决传统双向渐进结构优化法(BESO)中参数(如进化率)设置不当而导致无法获得最优拓扑构型的问题.首先确定单元权重系数与单元密度的递推关系式,形成一种考虑单元密度历史信息的材料插值模型,从而增强恢复误删高效单元的能力.然后引入遗传算法中的交叉和变异操作,启发式地更新结构状态以提高全局寻优能力.最后将该方法编写成可用于实际工程结构优化设计的程序.算例表明,提出的方法能稳定得到最优拓扑形状且计算效率更高,可为工程结构的拓扑优化设计提供一定参考.     

基于黄金比例遗传算法的动车组列车节能优化研究

为研究注重最小化能耗的动车组列车运行控制,针对列车单质点模型受力分析不准确问题,提出一种对附加阻力进行处理的多质点方法,进而以多质点模型为基础进行2次优化。为解决遗传算法寻优时容易陷入局部最优的问题,提出一种基于黄金比例遗传算法的优化方法,1次优化通过该算法为列车运行寻求一组满足约束条件的目标速度集合,获得列车节能运行速度曲线。考虑过电分相对列车运行的影响,进行2次优化,将运行区间划分为操纵固定段和操纵可优化段,并通过黄金比例遗传算法搜索出一组操纵可优化段内满意的工况转换点,结合1次优化得到列车最终运行曲线。以兰考南-开封北线路CRH3型动车组为仿真实例,列车运行能耗降低了10.83%,表明所提方法是可行的。     

基于GA-GM(1,N,α)幂模型的铁路客运量预测

针对在铁路客运量预测领域传统的灰色预测模型不能反映真实系统的非线性结构特点及其背景值的赋值不合理的问题,提出使用对系统相关因素引入幂指数且经过背景值优化的GM(1,N,)幂模型进行客运量预测。背景值优化时设置待定参数,利用线性组合结构重新计算背景值。对此模型产生的较多的待定参数,采用能够并行运算、全局寻优的遗传算法进行一次性求解。最后使用此模型对甘肃省铁路客运量进行建模预测,并与传统GM(1,N)模型、GM(1,N)幂模型进行对比分析。结果证明,GM(1,N,)幂模型具有更高的预测精度,对铁路客运量预测有一定的应用和研究价值。     

遗传算法在铁路车辆重量测量中的应用

准确测量铁路货运列车车辆的重量对于货物计量、监控车辆超偏载、确保行车安全具有十分重要的意义,文中介绍了一种能够测量货车重量系统的组成和工作原理,同时论述了利用遗传算法对测量数据进行处理,找出和真实数据误差最小的数值,从而提高测量精度的方法。     

土石方调配问题双层规划模型及算法研究

研究目的:针对铁路土石方工程中较少考虑对生态环境影响的现状,研究如何构建合理的土石方调配问题模型,实现铁路土石方工程与生态环境的有效协调,减少对生态环境的影响的同时,从而实现土石方工程系统最优的目标。研究结论:根据土石方工程具体特点,系统地描述土石方调配问题,在此基础上兼顾政府监管部门与施工企业双方不同的利益目标,建立土石方调配问题双层规划模型。在双层规划模型中,上层模型为土石方工程系统最优模型,下层模型为土石方调配费用最低模型。计算结果表明:土石方调配问题双层规划模型在减少对保护生态环境影响同时,降低工程建设成本。     

改性橡胶碾压混凝土路用性能及作用机理

为增强碾压混凝土的韧性和耐久性,改善其路用性能,将粒径为1～2 mm的橡胶颗粒用5%NaOH溶液进行改性处理,并设置不做处理的对照组,然后分别以5%、10%、15%、20%等体积取代砂加入碾压混凝土。通过改进VC值、抗压强度、抗折强度、干燥收缩、抗冻等试验,分析橡胶碾压混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能,采用工业CT和扫描电镜,对比分析改性前后混合料的孔隙结构和微观形貌,揭示橡胶颗粒对碾压混凝土混合料力学性能的微观作用机理。结果表明：相比于纯碾压混凝土,橡胶颗粒的掺入降低了碾压混凝土早期强度增长速率,改善了碾压混凝土的塑性;在相同橡胶掺量下,改性橡胶碾压混凝土力学性能优于未改性橡胶碾压混凝土,且改性橡胶颗粒掺量不宜大于15%,此时对道路路面结构的承载能力影响较小;当改性橡胶掺量≥15%时,对碾压混凝土的干缩性能有改善效果;改性橡胶颗粒掺量为5%～20%时,掺量越大,对碾压混凝土的抗冻性能改善程度越显著;橡胶颗粒的加入减少了碾压混凝土中的孔隙体积,优化了孔隙结构,改性后的橡胶颗粒表面更加粗糙,减小了橡胶颗粒与水泥砂浆结合面间的裂缝宽度,提高了改性橡胶碾压混凝土混合料中橡胶颗粒与骨料之间...     

遗传算法在五连杆悬架优化中的应用

针对五连杆悬架的特点，运用多体系统动力学的理论建立了悬架的运动学分析模型，基于遗传算法开发了优化器的核心单元，并解决了它们之间的通讯和协调问题以实现在车轮上下跳动过程中车轮外倾角的运动学特性变化量与目标值之间的偏差最小作为优化设计的目标，说明了遗传算法在五连杆悬架优化中的应用。应用这种优化体系对某型轿车五连杆悬架进行了实例优化分析。