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2023, 40(1):1-9. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230209.011 CSTR:
摘要:鉴于梁式桥行车舒适性差的特点,为探究过桥车辆在公路梁桥行驶过程中的乘坐舒适性,以一座梁式桥为分析对象,基于车桥耦合振动理论,进一步建立车桥耦合振动微分方程。 采用自编车桥耦合 MATLAB 程序计算车辆座椅加速度,以国际标准 ISO2631-1 的加速度均方根值评价方法对司乘人员乘坐舒适性进行评价,分析车辆类型、乘坐位置、车重、桥面不平顺、车速等因素对车辆乘坐舒适性的影响。 结果表明:不同的车辆类型,小汽车的行车舒适性优于货车和公交车;多排座椅的两轴公交车,前排座椅的乘坐舒适性比后排座椅的乘坐舒适性好且座椅距离车辆质心位置越远,乘坐舒适性就越好;不同乘客处于同排位置,站立乘客的舒适性要比座椅乘客的舒适性差;车辆乘坐舒适性对桥面路况等级很敏感,其随桥面路况的恶化而迅速降低;不同的车重,车辆乘坐舒适性随车重的增加而提高;车辆行驶速度对乘坐舒适性有一定的影响,但影响较小,为提高乘坐舒适性,建议对梁式桥的行驶车辆采取限速措施。
摘要:以某铁矿项目为工程背景,选用离散元颗粒流程序(PFC)对尾矿固化体的力学特征进行模拟,确定了尾矿固化体细观力学参数,建立了尾矿固化体单轴压缩数值模型,并在此基础上研究尾矿粒径分布及颗粒数量的简化对模拟尾矿固化体的力学特征的影响。 研究发现:数值模型单轴压缩计算结果与试验值平均误差为 5.5%,证明采用该方法构建的数值模型能有效预测尾矿固化体单轴抗压强度,且对尾矿固化体柔性及脆性破坏形态的捕捉效果较好,进而证明了利用 PFC 数值模型对尾矿固化体进行模拟有效可行;由于不同工程条件下尾矿粒度分布差异比较大,若尾矿粒径分布较广,建立尾矿数值模型时,可对尾矿粒径分布及颗粒数量进行一定程度的简化。 分析表明,当模型尾矿颗粒粒组范围选取比达到 50%以上,能较好地模拟尾矿固化体应力应变曲线及破坏形态。
2023, 40(1):19-24. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230209.013 CSTR:
摘要:土工格室对一般路基的性能影响显著,但在两侧挡墙高填方填土路基中增加土工格室对路基承载性的提高程度还不明确。 通过模型试验,设置无筋和 3 种不同加筋间距等 4 种工况,研究土工格室在两侧挡墙路基中的应用效果、不同层间格室和挡土墙的力学特征。 试验表明:加筋除了对承载力的影响显著,同时对路基初始模量有较大改善,在达到容许荷载时,其依旧能保持结构自身完整性;筋材所受拉应力与深度呈反比,首层格室所受拉应力和提升速率均远大于其余层;挡土墙受力呈三角形分布,于 0.22H 处突然增大。
2023, 40(1):25-33. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230209.003 CSTR:
摘要:研究了高速磁浮列车在定常气动荷载作用下曲线上的运动稳定性。 建立了考虑气动荷载影响的高速磁浮车在曲线导轨上的动力学模型,经过特征值分析提出了磁浮车的临界速度概念,分析了临界状态时车速、控制参数、气动系数对高速磁浮车曲线导轨上的临界速度影响。 结果表明:当系统达到临界状态时,它有两个临界速度。 在临界状态条件,位移控制参数由 20 000 kN/m 降为 2 000 kN/m,气动系数从 0.05 降为 0.01,第一类临界速度变大。 第一个临界速度出现特征值的实部为零而虚部不为零,第二个临界速度出现在特征值的实部和虚部都为零。 失稳是由于偏离平衡位置引起的,位置由曲线导轨特征和侧风荷载产生。 气动升力和向心的风荷载会提高稳定性;气动降力和离心的风荷载会降低稳定性;水平角可与向心力配合,竖直角允许设置的范围小。
2023, 40(1):34-43. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230209.012 CSTR:
摘要:基于演化博弈理论,引入奖励和惩罚机制,构建网络货运平台与政府监管部门间的演化博弈模型,并对其均衡点的稳定性进行分析。 理论研究与仿真结果表明: 在静态惩罚下,无论是静态还是动态的奖励机制,系统均不存在均衡稳定点; 在静态奖励动态惩罚和动态奖惩机制下,两者均趋于一个稳定的均衡点,且在动态奖惩机制下效果更好; 网络货运平台的运营行为受到政府奖惩政策的影响,且惩罚机制的约束性作用更为显著。
2023, 40(1):44-51. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230209.005 CSTR:
摘要:为了能准确有效地评估终端区进场航班的运行效能,从航班进场效率和机场终端区容量提升能力两方面入手,建立面向不同跑道运行模式、不同类型飞行程序的效能评价指标体,利用基于熵权法改进的 TOPSIS 综合评价模型对终端区进场航班进行效能评价。 引入基于终端区管制负荷的进场效率指标用于评估航班的进场效能,并将其与传统效率指标做相关性分析,验证了该指标的合理性。最后以南京禄口机场为实例,利用 AirTop 软件分别对典型日航班做隔离运行、独立运行(传统 ILS 模式、基于 RNP AR 技术、基于 PMS 技术)仿真,对多种模式进行对比分析。 实验结果表明,PMS 技术模式下的进场效能最优,具有良好的进场效率和提升容量的能力。
2023, 40(1):52-59. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230209.010 CSTR:
摘要:针对动车组网压互感器在运行过程中频繁发生故障的问题展开研究,得出了自然环境下绝缘老化以及过电压、过电流对绝缘的影响是造成网压互感器故障的主要原因,并通过基于有限元法的仿真证明了理论分析的正确性。 最后通过添加静电屏、 增加 C 段绕组首端绝缘距离的方案对绝缘进行优化设计,通过增大高压绕组线径、增大铁心截面积及绕组匝数对过负荷能力进行优化设计,通过增加侧表面换热系数对散热进行优化设计,实现了增大绝缘强度、提高过负荷能力、减小温升的功能,并进行了有限元仿真分析。仿真结果表明,优化后的网压互感器最大场强由 2.79 kV/mm 减小至 2.24 kV/mm,增大了端部绝缘裕度; 在 90 kV 工频耐压下饱和度能控制在 110%内,励磁电流能在极限容量允许范围内,有效提升过负荷能力;热点温度由原来的 115.7 ℃减小至 108.8 ℃,散热能力有所提升。 仿真结果证实了优化设计的合理性,可为工程应用提供参考。
2023, 40(1):60-66. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230209.008 CSTR:
摘要:为解决交通网络最优路径问题,提出改进的行程时间估计模型,并设计基于该模型的最优路径算法。 行程时间估计模型在分段截断二次速度轨迹模型的基础上进行改进,用路段节点的到达速度代替同一出发时刻下测得的速度,通过构造在时间和空间上连续的速度轨迹来估计行程时间。 首先,基于 Yen′s KSP 算法以路段距离为阻抗求解 K 条最短路径;其次,分别用改进的行程时间估计模型估计 K 条最短路径的行程时间;最后,以行程时间为成本选择最优的路径。 通过 Sioux Falls 网络的数值试验验证模型和算法的有效性和优越性。 试验结果表明:改进的分段截断二次速度轨迹模型相比于原始模型精度平均提高了 65%;算法的最优路径结果能减少路径经过的交叉口数和缩短最优路径的总长度,而且最优路径的行程时间估计结果与真实值的 MAPE 保持在 3%内。
2023, 40(1):67-74. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230209.001 CSTR:
摘要:移动机器人穿越动态密集人群时,由于对环境信息理解不充分,导致机器人导航效率低且泛化能力弱。 针对这一问题,提出了一种双重注意深度强化学习算法。 首先,对稀疏的奖励函数进行优化,引入距离惩罚项和舒适性距离,保证机器人趋近目标的同时兼顾导航的安全性;其次,设计了一种基于双重注意力的状态价值网络处理环境信息,保证机器人导航系统兼具环境理解能力与实时决策能力;最后,在仿真环境中对算法进行验证。 实验结果表明,提出的算法不仅提高了机器人导航效率还提升了导航系统的鲁棒性,主要表现为:在 500 个随机的测试场景中,碰撞次数和超时次数均为 0,导航成功率优于对比算法,且平均导航时间比最好的算法缩短了 2%;当环境中行人数量、导航距离发生变化时算法依然有效,且导航时间短于对比算法。
2023, 40(1):75-81. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230209.004 CSTR:
摘要:针对高铁无砟轨道中扣件发生松动,导致高铁扣件发生偏移或丢失的问题,提出一种基于改进 Faster R-CNN 的高铁扣件检测算法。 在特征提取网络中引入可变形卷积,构建可变形残差卷积块,使特征提取过程更加集中于扣件区域,实现扣件状态的精确提取;并采用 Alpha-IoU 作为目标回归损失函数提高高铁扣件的回归精度。 实验结果表明,该算法提高了高铁扣件的检测精度,相比于其他算法,能更准确地进行扣件定位和状态检测。
2023, 40(1):82-91. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230209.007 CSTR:
摘要:为探究滞变阻尼对周期轨道结构带隙的影响,以我国有砟轨道为例,基于能量泛函变分原理分析其带隙特征。 通过将滞变阻尼效应引入钢轨、扣件和道床中,研究了周期性有砟轨道的频散特性随阻尼的变化情况。 进一步地,研究了阻尼作用下轨道结构的振动传输特性。 结果表明:无阻尼轨道结构的带隙范围与振动响应的衰减范围一致;钢轨阻尼很小且对轨道结构带隙几乎没有影响,在计算和预测振动时可以忽略;扣件的阻尼会略微增加轨道结构带隙,对带隙整体影响不大,但对于振动响应, 扣件阻尼的耗散作用会增加 150~500 Hz 内振动衰减范围;道床阻尼增大会增加第一阶带隙范围,但会减小第二阶带隙范围, 在振动响应中,增大道床阻尼能够使 260 Hz 内的钢轨振动均发生衰减。
付翊宸,周杰,石大鹏,董晨曦,孙鹏辉,李艳军,曹新鹏,郑海忠
2023, 40(1):92-98. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230209.009 CSTR:
摘要:为了提高 CrN 涂层耐磨性能,采用磁控溅射技术研究外部 Cr 层对 CrN 磨损宽度的影响。 通过设置不同载荷、转速、旋转半径研究表面摩擦磨损情况。 结果表明,旋转半径增大,离心力作用效果更加明显,其中在转速为 300 r/min,旋转半径 6 mm 时, 未溅射 Cr 层的 CrN 涂层平均磨损宽度达到 945.7 μm, 且外侧磨损更加严重, 相同条件下溅射外部 Cr 层的磨损宽度为 571.2 μm,说明外部 Cr 层在磨损过程中有效抑制表面磨损区域增加。 溅射外部 Cr 层后,在转速为 200 r/min 时的摩擦系数与表面磨损区域宽度随旋转半径增加而增加。 表面磨痕呈犁沟状,磨损机制为磨粒磨损。
2023, 40(1):99-105. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230209.002 CSTR:
摘要:基于近年来微波腔与磁子相互作用的实验进展以及非线性库理论,提出将腔-磁系统与压缩库耦合,分析其中的磁子阻塞效应,以实现磁性量子级的操控。在一个受驱动的微波腔中放置一个钇铁石榴石小球,球体中的 Kittel 模与微波腔模耦合,同时腔场与压缩真空库耦合。 通过数值求解系统的量子主方程,详细分析了关联函数受耦合强度、失谐量、耗散率等因素的影响。 从理论上证明了与压缩库耦合的腔-磁系统可以产生单磁子阻塞和双磁子阻塞, 并且可以通过调节驱动强度或者失谐量灵活地在单磁子阻塞、双磁子阻塞、双磁子隧穿之间进行切换。 所提出的磁子阻塞方案主要由压缩库的非线性诱导得到,为腔-磁系统实现单磁子和双磁子阻塞提供了一种可能的新途径。
2023, 40(1):106-116. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230209.006 CSTR:
摘要:密度峰值聚类(DPC)是一种新提出的基于密度和距离的聚类算法,由于其原理简单,无需迭代和能处理形状数据集等优点,正在数据挖掘领域得到广泛应用。 但 DPC 算法也有着一定的缺陷,如:对截断距离参数敏感,初始聚类中心的选择非自动化,后续标签分配存在链式问题,时间复杂度较高等。文章对 DPC 算法的研究现状进行了总结与整理,首先介绍了 DPC 的算法原理和流程;其次,针对 DPC 算法的不足对 DPC 算法的优化进行概括和分析,指出了优化算法的核心技术以及优缺点;最后, 对 DPC 算法未来可能面对的挑战和发展趋势进行展望。
2023, 40(1):117-126. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230209.015 CSTR:
摘要:现代有轨电车平交路口段市政路面承受社会车辆和有轨电车两种荷载作用,介于道路与钢轨之间过渡区域的路面受力特征复杂,病害频发,成为市政道路上的薄弱部位。 为探究平交路口过渡段路面的病害机理,在现场病害调研的基础上,对病害类型进行了统计与分类,同时建立了路-轨过渡区三维有限元模型,考虑社会汽车和有轨电车双重荷载,分析了轨侧路面结构的力学响应。 现场调研结果表明,过渡区病害主要分布在轨侧 30 cm 范围,轨道附近路面沉降值大多分布在 0~10 mm 范围,裂缝和轨道周边材料剥落是主要的病害类型。 力学分析结果表明,路面结构的承载力和强度不足、路面结构变形不协调、路面沉降下车辆荷载的冲击作用,是造成路-轨过渡区发生破坏的重要内在机理。 针对病害产生机理,提出在路面结构下方铺设高模量混凝土以及在道路与轨道之间增设过渡区材料的处治对策。