• 2019年第0卷第4期文章目次
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    • >特约文章
    • 超低功耗无线传感器技术应用与智能状态监控

      2019, 36(4):1-7.

      摘要 (201) HTML (0) PDF 1.25 M (741) 评论 (0) 收藏

      摘要:智能制造物联网,即工业 4.0、中国 2025 或无人工厂,都非常注重通过空中传送,智能、无缝地重新配置系统的生产能力。 如今,无论单个机器还是整条工厂生产线、制造执行系统甚至资源规划系统中的连接都必须向通用化转变,从而真正能够实现每个子系统的利用效率最大化,也就是最优化的方案。 数据是它们之间的通用语言。 因分布式无线传感器因其能在 CPS IoT 和云数据平台之间实现无缝和可靠互连的数据平台,已广泛用于空间,人类,环境,自动化,军事,结构和建筑应用等领域的传感和监测。 随着技术的进步,这种设备变得更小更便宜,使得它们更具吸引力。 然而,操作可持续性仍然是这种电池供电设备的主要问题,需要定期更换新电池。

    • >交通科学与工程
    • 重载铁路车辆轴重对钢轨疲劳裂纹萌生和磨耗发展的影响

      2019, 36(4):8-16.

      摘要 (209) HTML (0) PDF 2.22 M (696) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生和磨耗共存发展预测方法,分析重载铁路车辆轴重对钢轨疲劳裂纹萌生和磨耗发展的影响。 研究发现,在 800 m 小半径、钢轨材质为 U75V 热处理的曲线外轨上,随着车辆轴重从 23 t 逐步增加到 30 t,钢轨平均磨耗发展速率从 3.813 2 μm/万次增加到 4.208 3 μm/万次,平均疲劳累积损伤从 0.019 5 万次增加到 0.028 8 万次,裂纹萌生寿命从 31.8 万次减少到 23.1 万次。 轴重平均每增加 1 t,钢轨平均磨耗发展率增加 1.48%,平均疲劳累积损伤率增加 6.81%,而裂纹萌生寿命减小 3.93%。

    • 环境与车辙影响下OGFC空隙率与吸声系数相关性

      2019, 36(4):17-23.

      摘要 (208) HTML (0) PDF 961.42 K (658) 评论 (0) 收藏

      摘要:取配合比相同的 OGFC 车辙板,利用自主开发的“老化+水损害”环境模拟装置对车辙板分别进行单一热氧老化作用、单一水损害作用、老化-水分共同作用的环境处理,并进行车辙试验,试验后于车辙板胶轮碾压处取直径为 50 mm 的圆柱体芯样。 测试并计算各芯样空隙率及连通空隙率,后采用传递声函数法对所有芯样进行吸声系数测试。 在此基础上分析试件空隙率、连通空隙率与吸声系数均值、吸声系数峰值的关系。 结果表明,试件空隙率、连通空隙率与吸声系数峰值之间相关性更高, 其中连通空隙率与吸声系数峰值的相关性优于空隙率。 对比之前的研究得到,本实验对车辙板所做的环境处理及车辙试验对试件空隙率、连通空隙率与吸声系数峰值的相关性无明显影响,用吸声系数峰值表征环境及车辆荷载作用后的 OGFC 混合料的连通空隙率是更加有效的。

    • 350km/h高速列车过特长双线隧道时表面压力分布数值模拟分析

      2019, 36(4):24-31.

      摘要 (209) HTML (0) PDF 5.49 M (690) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于三维定常不可压的黏性流场 N-S 及方程湍流模型,利用有限体积数值模拟方法分析计算出某型时速 350 km/h 高速列车在明线及特长双线隧道内运行时的局部流场结构及压力波分布情况。 研究发现:流场分布结构复杂且不规律,整体趋势上列车靠近隧道的一侧所受静压大于靠近中心线的一侧所受静压,同时迎风侧压力波动现象较为明显,且两侧所受静压沿列车长度方向逐渐减小;隧道方面:列车侧与无车侧内轮廓所受静压沿列车长度方向逐渐增大,然后于列车头部位置骤降并逐渐趋于平缓下降,到背风侧列车尾部位置突增达到一个极大值,然后逐渐下降并趋于稳定,列车侧内轮廓所受静压沿列车长度方向在靠近列车头车司机室部位,压力波动现象较为明显,且迎风侧压力波动现象较背风侧更为突出,无车侧基本无压力波动现象产生,轮廓静压分布沿着隧道底部逐渐向隧道顶部基本保持稳定。

    • 危险品运输车主动防撞系统性能测试分析

      2019, 36(4):32-38.

      摘要 (256) HTML (0) PDF 2.85 M (969) 评论 (0) 收藏

      摘要:在分析基于单线激光雷达的汽车主动防撞系统(AACS)原理的基础之上,依据欧盟标准 ECE R131 及国家标准 GB/T 33577-2017,针对某危险品运输车匹配的 AACS 性能进行了测试与评价。 测试结果表明,当危险品运输车在遇到前向碰撞和后向追尾情况下,主动防撞预警系统可有效提醒驾驶员或同时采取自动紧急制动措施以避免追尾或碰撞,同时指出了目前基于单线激光雷的 AACS 存在的一些问题并提出相关建议。

    • 基于弹性薄板理论的下穿铁路框架涵顶板受力分析

      2019, 36(4):39-47.

      摘要 (214) HTML (0) PDF 2.05 M (720) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对下穿铁路路基的框架涵顶板的受力进行分析,以南昌某国道框架涵下穿铁路路基为背景工程,引入 Kirchhoff 弹性薄板理论计算,将挠度表达式设为双三角级数的形式,采用通解加特解两部分探讨承受了上覆土荷载以及列车荷载时箱涵顶板的受力特征,表达式中通解的的积分常数根据矩形薄板的边界条件来确定。 理论计算采用 Wolfram Mathematica 计算软件,将计算所得到的解析解与 ABAQUS 有限元计算结果进行对比,对比结果表明二者吻合度较好,说明基于弹性薄板理论的解析解能够较好地满足工程计算需要,该方法可用于研究实际下穿工程中框架涵顶板的受力情况,具有很好的工程实用价值。

    • 就地热再生沥青混合料水稳定性非线性分析

      2019, 36(4):48-56.

      摘要 (203) HTML (0) PDF 1.01 M (769) 评论 (0) 收藏

      摘要:就地热再生开放性施工,施工温度不稳定,级配、沥青性质不均匀,使得路面质量受碾压温度、再生剂、温拌剂 3 种因素的影响较大,其突出的问题为路面水稳定性,主要表征的指标为冻融劈裂抗拉强度、劈裂抗拉强度、冻融劈裂抗拉强度比。 通过采用正交试验方法,利用极差与方差分析计算 3 种因素影响的程度,回归出非线性模型评价因素与水稳定性的变化规律。 结果表明:碾压温度对冻融劈裂抗拉强度、劈裂抗拉强度指标的影响程度最高,再生剂次之,温拌剂最小,而再生剂对冻融劈裂抗拉强度比指标的影响程度最高,温拌剂次之,碾压温度最小。 并提出了采用交叉模型作为回归碾压温度、再生剂、温拌剂与水稳定性指标关系的模型,可用于实测现场实际的碾压温度,估算再生剂及温拌剂的最佳掺量,以保障再生沥青路面水稳定性满足要求。

    • >交通管理与控制
    • 中国民航客运市场需求预测的系统动力学模型研究

      2019, 36(4):57-66.

      摘要 (273) HTML (0) PDF 1.27 M (1070) 评论 (0) 收藏

      摘要:民航运输发展所需基础投资建设周期长、投资大、专有性强,固定投资数量应与民航发展阶段规模相匹配,科学的需求预测是合理规划民航基础建设和机队建设的基础。 运用系统动力学原理,分析航空客运需求内外影响因素,建立中国民航客运市场需求预测的系统动力学模型,因素考虑更加全面,精度提升明显。 运用所建模型,基于我国经济社会发展水平,预测我国航空客运需求量将于 2024 年左右达到 10 亿人次。 民航客运市场需求系统动力学模型,对于派生的民航运输长期需求预测与分析, 具有普遍适用性和长效性。

    • 基于地铁的带时间窗地下物流路径优化研究

      2019, 36(4):67-74.

      摘要 (209) HTML (0) PDF 966.99 K (812) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着电子商务的快速发展,城市物流配送量日益增长,加剧了城市交通拥堵状况。 相对应的,城市交通拥堵也严重影响着物流配送的准点率和服务水平。 为了缓解物流导致的交通拥堵,文中将地面物流转移至地下,提出基于地铁的地下物流配送模式,并且考虑地下物流与地面物流的转运时间协同,引入货物在地面转运点堆积的时间成本惩罚函数,以总成本最低为目标函数,建立基于地铁的带时间窗地下物流路径优化模型。 利用遗传算法进行路径优化并用 MATLAB 实现算法。 最后,以南京市为例,利用模型得出最优路径以及总成本最优的调度方案。

    • 基于多元联系数集对分析法的道口安全评价

      2019, 36(4):75-80.

      摘要 (267) HTML (0) PDF 637.09 K (733) 评论 (0) 收藏

      摘要:铁路道口安全是保证铁路运营安全管理的重要环节,然而其影响因素众多,管理困难,致使相关事故仍难防范。 针对铁路道口事故频发,分析了引发道口事故安全的人、车辆、道口特性、安全防护装置、环境 5 个方面的主要因素,构建了道口安全评价指标体系。 并引入多元联系数集对分析原理,建立了多元联系数集对分析法在道口安全评价中的应用模型,并以中国铁路某局集团有限公司管辖范围内的道口为背景,得出道口安全所处的“态势”,验证了该模型的适用性,探讨出定量判断道口安全评价体系的又一方法。

    • 二流理论的解析与城市路网动态评价方法

      2019, 36(4):81-87.

      摘要 (284) HTML (0) PDF 895.58 K (931) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了能够动态、实时地评价城市路网的运行状况,在经典二流理论的基础上,通过引入交通流理论和生长模型的方法,对二流理论服务质量参数 n 进行了推导和解析,发现由于没有考虑网络车速分布的影响,n 的取值存在不唯一性,不能很好地评价城市路网的运行状况。 进而根据二流理论的基础假定,结合动态 OD 矩阵,提出了以停车时间比例 fs 为指标的新的实时动态评价方法。 结合仿真发现,该方法能够避免二流理论用 n 参数评价路网的不足,更好地对路网的实时运行状况进行评价,评价指标 fs 越小表示路网运行状况越好。 最后以南京市主干路网为例验证了所提方法的有效性。

    • 基于分级顾客满意度的水果电商物流配送网络选址-路径问题

      2019, 36(4):88-94.

      摘要 (246) HTML (0) PDF 1.15 M (786) 评论 (0) 收藏

      摘要:互联网高速发展下,具有巨大市场潜能的水果电商市场不断吸引着投资者与消费者。 在激烈的市场竞争下,顾客满意度是影响企业市场竞争力的重要因素之一。 文章基于水果特性,以水果新鲜度和配送时效性为标准对顾客满意度进行了分析,建立了基于分级顾客满意度的选址-路径优化模型,并设计了相应的求解算法。 最后,通过实例应用验证了该模型的可行性与有效性。

    • >学科基础与前沿
    • 基于CA温度模型混凝土结构截面承载力研究

      2019, 36(4):95-101.

      摘要 (187) HTML (0) PDF 3.06 M (714) 评论 (0) 收藏

      摘要:钢筋混凝土结构在火灾作用下,材料受到不同程度的损伤,,导致构件的承载力、可靠度不断降低。 研究高温下的钢筋混凝土结构截面承载力有利于规避风险。 通过建立元胞自动机温度扩散模型,了解温度场的分布,分析材料的损伤。 本文通过三面受火梁以及四面受火柱,研究受火后正截面与斜截面的剩余承载力。 通过与有限元计算比较,证明本文运用的剩余承载力计算模型的准确性。

    • 基于临界距离理论砂浆梁断裂性能的研究

      2019, 36(4):102-112.

      摘要 (188) HTML (0) PDF 4.30 M (975) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用一种只基于线弹性理论基础的新型断裂准则———临界距离理论,对 3 种强度、槽口深度、槽根部半径共 27 种组合下的 U 型槽口梁试件进行三点弯曲实验。 通过公式计算和有限元模拟得出及校核临界距离理论参数,并据此推导出一种预测槽口梁试件最大荷载的新公式。 分析发现,对于不同槽口特征下试件的最大荷载,新公式具有良好的预测精度,且临界距离理论参数 L 值随砂浆强度的增长而增大。

    • 隧道群上方土体开挖对隧道竖向变形影响分析

      2019, 36(4):113-118.

      摘要 (236) HTML (0) PDF 738.76 K (773) 评论 (0) 收藏

      摘要:地铁上方土体大面积开挖时,因为卸荷作用,土体会发生隆起,同时土体下方的隧道也会伴随出现变形,变形过大将会影响列车的安全运行。 如何控制开挖土体引起的隧道竖向变形是一个非常重要的问题。 以杭州某河道开挖工程为研究对象,运用 ABAQUS 有限元软件进行数值模拟,建立三维模型,分析隧道上方土体开挖顺序对隧道的竖向变形影响。 分析结果表明:隧道群上方土体开挖应优先开挖埋深较浅隧道上方的土体,同时尽可能保证开挖区域的对称性,以减小隧道不均匀变形。 本文的研究结果可为今后的类似工程提供借鉴。

    • 对一个无证书签密方案的攻击与改进

      2019, 36(4):119-123.

      摘要 (270) HTML (0) PDF 477.78 K (775) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了简化证书的管理和密钥托管的问题,同时提高无证书签密方案的计算效率和安全性,陈虹等人提出一种可证安全的无证书签密机制,并在随机预言机下证明该机制满足机密性和不可伪造性。 通过构造 3 种攻击算法,证明了陈虹等人所提出的安全机制不能抵抗用户公钥替换攻击、系统主密钥与用户部分公钥泄露攻击、合谋攻击,分析了这些漏洞产生的原因,并提出了改进的修补方案。

    • 基于区间数学的接触网预防性机会维修方法研究

      2019, 36(4):124-130.

      摘要 (185) HTML (0) PDF 955.81 K (679) 评论 (0) 收藏

      摘要:接触网是一个由众多零部件组成的关联系统,对接触网进行维修时需考虑零部件相互之间的影响和差异。 利用区间数学建立接触网预防性机会维修模型,并将其转化为基于可靠性灵敏度的维修决策优化问题,以维修费用最小为优化目标,以接触网整体运行可靠性指标为约束,对接触网不同零部件的机会维修区间进行优化求解。 算例分析结果表明,基于区间数学方法建立的接触网维修优化模型,可在保证接触网系统可靠性的基础上,有效减少接触网的维修次数,降低接触网的维修费用,可为接触网的运营维护提供指导。

    • 一种适用于WSN数据实时加密传输的超轻量级流加密方案

      2019, 36(4):131-136.

      摘要 (189) HTML (0) PDF 740.92 K (737) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于电力无线传感器网络实时数据传输中缺乏数据机密性保护以及设备计算能力较弱、带宽受限等问题,提出了一个超轻量级流加密方案。 该方案由密钥创建、加密和解密 3 部分组成,并进一步基于该方案设计了一套适用于电力无线传感器网络的数据加密传输协议,给出了关键实现和仿真。 仿真结果表明相比其它算法,效率有极大提高,实现难度低,适用于电力无线传感器网络设备计算能力较弱的应用场景下数据安全传输。

    • 基于交流侧并联功率解耦电路的控制器设计

      2019, 36(4):137-142.

      摘要 (202) HTML (0) PDF 719.40 K (855) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对光伏并网发电系统中交流侧解耦电路控制存在的问题,在系统控制中同时使用 DSP 数字控制和 74 系列芯片模拟控制,在能实现较低硬件成本的基础上又能更好的实现对微逆变器和解耦电路的控制。 总结了 DSP,FPGA 与 DSP+FPGA 控制器的优缺点,借鉴双 CPU 的设计思路,在此基础上进行相关创新改进,以 74L 芯片为核心设计了功率耦合电路的模拟控制电路,根据设计建立了实验平台,根据实验结果可以证明设计与理论的科学性和可用性,为微逆变器的耦合电路控制提供了新的思路。

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