融合光纤传感与压电感知的列车结构健康监测方法

结构健康监测技术是提升列车运行可靠性、安全性,降低运营成本的变革性技术。针对列车转向架结构损伤诊断与寿命预测的需求,提出融合光纤传感与压电感知的转向架材料试样结构健康监测方法,并构建基于光纤传感的结构载荷识别方法,利用光纤测量的应变信息反演结构所受的外部载荷,识别结果可为结构寿命预测提供载荷输入。同时,研究压电感知Lamb波信号在不同裂纹长度下的变化规律,基于相关系数法建立用于表征裂纹长度的损伤指数模型,实现对结构裂纹损伤萌生、扩展全过程的损伤诊断。依据所提出的列车结构健康监测方法框架,对压电传感器实时诊断的结构裂纹损伤情况建立仿真模型,使用光纤传感器反演得到的外部载荷对仿真模型进行加载。最后,开展列车转向架构架材料试样的疲劳试验,结果表明：基于光纤传感的反演载荷与真实载荷间的相对误差为1.30%,损伤因子与裂纹长度相关系数达到0.97。研究成果可推进结构健康监测方法在高速列车上的工程化应用。     

面向肋板拉入装配的设备集成监测与智能维护系统研究

针对肋板拉入装配设备智能化程度及管理效率低,影响肋板切割及装配精度,制约肋板拉入装配效率和成功率的现状,设计融合无线传感器网络（WSN）技术与无线射频识别（RFID）技术的肋板拉入装配设备数据采集和传输方法。构建设备数据的多传输模式通信网络,定义肋板拉入装配设备数据模型,提出基于设备运行状态数据与设备状态模糊综合评价理论的肋板拉入装配设备集成监测与智能维护方法。在此基础上,设计并开发面向肋板拉入装配的设备集成监测与智能维护系统。该系统可实现肋板拉入装配设备全生命周期的监测和维护,有利于更加合理高效地实施肋板拉入法。     

船舶空气润滑减阻系统风险分析

空气润滑减阻技术可以有效降低船舶阻力,提升船舶的设计能效指数。该技术在国内船舶建造领域已有实际应用。如何将空气润滑减阻系统应用船舶上,需要考虑该系统与船舶现有布置、系统之间的兼容性、安全性、公约规范的合规性。通过对空气润滑减阻系统的分析,识别出相应的风险点,并提供合理的解决方式,避免了设计方案不合规而造成的后续设计修改。     

基于分布式应力监测的桥梁支座转角和位移状态多级评估

支座病害已成为影响桥梁安全的主要因素之一,但常用的支座监/检测手段智能化、自动化程度低,时效性差.为实时掌握桥梁支座服役状态,提出了基于分布式应力监测的桥梁支座转角、位移状态多级评估方法.首先,介绍了适用于所提方法的智能盆式橡胶支座结构及应力测点布置;其次,提出了综合考虑橡胶板两主轴方向各测点应力变化特点的测点标准化应力比指标,并基于此设定了服役期支座转角、位移状态多级评估判据,然后以位于广东西南沿海的山竹沟垌中桥实际工程为例,确定了可用的智能盆式支座型号,建立了支座精细化有限元模型;最后,通过数值仿真分析对所提方法进行说明,明确了用于服役期支座转角、位移状态多级评估的各阈值取值.     

既有地铁线上跨基坑管幕MJS地基加固施工实例分析

以徐州新建彭祖大道下方的隧道开挖区间为研究对象,针对徐州的地质条件研究了该地下工程近距离上跨既有运营地铁2号线对2号线的影响,并且采取了管幕加MJS工法联合加固地基的施工方案,对既有地铁2号线进行加固保护和控制地表的沉降.通过有限元分析可以看出,管幕法联合MJS工法可以有效控制既有2号线的变形隆起数值,在一级放坡施工阶段,铺设管幕数值为3.92 mm,未铺设管幕数值则为6.45 mm,并且在铺设管幕的情况下开挖基坑的变形也得到了较好的控制,证实了联合两种方案可以有效地保护既有2号线和基坑的施工安全.最后以10 d为一个周期进行监测,数据呈现出正常的变化规律,监测的结果与施工工况、土质状况基本吻合.     

基于监测数据的铁路钢桁梁车致支座位移响应分析

为了分析采用温度-位移关系模型来评估活动支座滑移性能的局限性,开展了列车作用下铁路钢桁梁支座位移响应特征的研究.基于桥梁健康监测系统,对比了温度和列车综合作用下某钢桁梁1#～3#支座位移响应的差异,并分析了产生差异的原因;针对受列车影响显著的3#支座,建立了位移响应特征与列车作用工况的映射关系,提出了一种可以基于车致支座位移来识别支座滑移状态是否异常的方法.研究表明:列车荷载破坏了温度与3#支座位移的滞回路径,难以利用温度-位移模型来评估3#活动支座的滑移状态;由列车荷载引起的3#支座位移响应特征可分为4种类型,并且有唯一的列车荷载工况与之对应;3#支座位移终态在一个区间范围内往复振荡,该振荡区间的长度可用于活动支座滑移状态是否异常的判别,也为桥梁活动支座滑移状态的评估提供了一种新思路.     

基于5G传输的铁路基础设施监测方案研究

随着铁路基础设施监测技术智能化、信息化的高速发展,现有铁路通信技术难以满足铁路基础设施监测大容量、低时延的传输需求,亟需新技术提供支撑。利用铁路5G通信技术的大带宽、低时延、海量连接等特性,可解决铁路基础设施监测相关通信需求。针对铁路基础设施监测需求,对5G和互联网协议安全虚拟专网（IPSec VPN）、虚拟专用拨号网络（VPDN）、数据网络名称（DNN）等网络技术进行研究,并分析基于不同网络接入方式的铁路基础设施智能监测技术方案及其适用场景,为铁路基础设施监测相关工作提供参考。     

基于北斗三代的铁路监测预警系统设计

针对铁路安全隐患问题,提出将第三代北斗卫星导航系统（简称：北斗三代）高精度定位技术引入铁路监测预警,设计了基于北斗三代的铁路监测预警系统,该系统利用北斗高精度定位的原理实现位移数据高精度监测,同时具备实时传输和即时预警等功能。实践证明,该系统相对于基于GPS的监测预警系统具有明显优势,可见的卫星个数显著增加,水平精度提高20%以上,高程精度提高50%以上。同时通过不同基线长度下监测性能的对比,为合理布设基准站提供参考。     

基于智能算法协同的铁路网络加密流量智能监测系统研究

针对铁路网络安全需求中加密威胁难检测,加密业务与加密流量监管困难的现状,特别是加密流量分析粒度不够,技术支撑性不足等问题,设计了由数据获取子系统、特征建模子系统、智能分析子系统、配置管理子系统组成的基于智能算法协同的铁路网络加密流量智能监测系统,阐述了基于两阶段长短期记忆（LSTM,Long Short-Term Memory）网络的加密流量异常识别、基于Elmo+LSTM+SelfAttention模型的加密流量应用类型识别关键技术。该系统有助于提升加密流量监测技术水平、增强铁路网络安全综合防御能力,也为未来铁路领域网络与信息系统安全运行维护提供了技术支撑。     

钢桥疲劳研究进展

系统归纳与剖析了钢桥疲劳研究新进展,总结了钢桥疲劳荷载、疲劳机理、抗疲劳设计方法、疲劳安全监测与评估、疲劳安全维护等方面的创新成果,探讨了钢桥建设与运维面临的技术挑战,展望了钢桥疲劳创新研究发展方向。研究结果表明：(1)已研发的与桥位处交通荷载特征、结构型式、设计使用年限匹配的车辆、列车、温度疲劳荷载模型,推进了长寿命桥梁抗疲劳设计理论的完善;(2)采用车辆-温度耦合疲劳应力的“冲浪”计算模型能够较好反映钢桥实际疲劳损伤度,温度与车辆耦合作用下的疲劳累积损伤度比仅考虑车辆作用时大10%~ 15%;(3)涌现了物理疲劳试验、数字疲劳试验和原位疲劳试验技术相融合的疲劳机理研究新范式,部分改变了传统疲劳认知,探明了畸变变形比、应力比对畸变疲劳行为与细节疲劳强度的影响规律,发现了实桥拉吊索服役大应力比条件下钢丝疲劳强度骤降现象,揭示了拉吊索钢丝强度等级由1 670 MPa提高到2 060 MPa时钢丝疲劳强度先增大、后下降的客观规律,明确了耐候钢桥细节腐蚀后疲劳强度并未下降的客观事实;(4)全桥多物理场、跨尺度和多概率疲劳孪生模型的构建已逐步实现,促进了数据原生、数据相生和虚实共生的钢桥疲劳元宇宙技术的诞生;(5)为解决钢桥细节带疲劳裂纹工作状态下的设计难题,需要把疲劳裂纹作为控制结构使用功能和安全的关键技术指标,采用损伤容限理论进行钢桥抗疲劳设计;(6)为突破裂纹感知和荷载获取的技术瓶颈,需将声发射、数字摄像/摄影、计算机视觉技术、深度学习等人工智能新技术深度融合,创建钢桥数字化疲劳荷载与损伤监测数据库,为钢桥疲劳机理、设计与评估方法研究提供完备信息;(7)为解决传统线性累积损伤评估模型无法对开裂细节疲劳寿命进行预测的技术难题,需构建基于数字孪生技术的钢桥数字疲劳评估模型,实现疲劳裂纹跨尺度、全程精准数字化描述,建立钢桥疲劳智能监测-孪生模拟-智能评估-智慧决策一体化数字疲劳评估平台;(8)冷维护技术能够对钢桥疲劳裂纹进行靶向、高效加固,且可实现对原结构零损伤或微损伤,能在不中断交通条件下实施,应用前景广阔;(9)针对钢桥疲劳损伤程度、性能提升与延寿目标需求,可灵活运用冷维护、热维护和冷-热混合维护技术,实现钢桥疲劳维护的强韧化、轻量化。