• 2024年第41卷第6期文章目次
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    • >交通基础设施
    • 基于离散元法的土石混合体力学特性数值分析

      2024, 41(6):1-10.

      摘要 (69) HTML (0) PDF 41.52 M (113) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】探究断层破碎带内部土石混合体力学特性对隧道开挖稳定性的影响。【方法】采用离散元软件PFC 3D构建黏性土石混合体精细化模型,结合大型三轴压缩试验结果进行细观参数标定,开展系统性研究,分析不同因素对土石混合体的宏观力学特性的影响。【结果】随着含石量的增大,块石与土体基质逐步形成块石-土体骨架结构,抗剪强度快速增加;当块石倾角从0°增加到90°时,土石混合体抗剪强度呈现先下降后上升的趋势,在45°左右达到最低值;在高围压的作用下,不同倾角的块石整体移动和旋转差异更加显著,对试样强度影响较大。【结论】无论土石混合体内土体基质是何种性质,围压、含石量、块石倾角对土石混合体力学特性影响均较为显著,断层破碎带区域施工需结合上述因素进行综合分析,总结合理的超前支护方案。

    • 双块式无砟轨道路基不均匀沉降静力损伤影响及评级

      2024, 41(6):11-18.

      摘要 (70) HTML (0) PDF 2.36 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】为补充双块式无砟轨道沉降维修标准,研究双块式无砟轨道路基不均匀沉降损伤问题。【方法】建立含路基不均匀沉降的双块式无砟轨道三维有限元模型,分析路基沉降作用下轨道结构各部件的空间受力和变形影响规律;在此基础上, 提出一种双块式无砟轨道路基不均匀沉降静力损伤等级划分及评价方法。【结果】结果表明:沉降波长20 m,幅值对轨道结构应力变形及层间离缝影响较大;沉降幅值10,15,20 mm及以上,损伤评级依次为Ⅱ级,Ⅲ级和Ⅳ级。沉降幅值10 mm,波长越小,轨道结构层间越易产生脱空现象;沉降波长12 m及以上对轨道结构应力影响较大,道床板纵向拉应力最大值均超过限值 3.50 MPa;建议20 m以下波段沉降损伤评级Ⅲ级,20 m及以上波段沉降,损伤评级均为Ⅱ级。【结论】研究成果便于高铁智慧运维“科学修和精确修”,建议沉降损伤等级与线路轨道静态几何容许偏差管理值关联,保持维修等级与损伤等级一致,沉降综合维修控制在15 mm以内。

    • 开裂简支梁动力特性的两种解析方法对比研究

      2024, 41(6):19-27.

      摘要 (55) HTML (0) PDF 1.24 M (76) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】为开展桥梁结构损伤识别和状态评估等工作,进行了开裂简支梁动力特性两种解析方法的对比研究。【方法】根据传递矩阵法和分段振型函数法基本思想,采用无质量扭转弹簧模拟裂缝引起的局部柔度,分别借助递推方法和Heaviside 函数,推导了带任意数量裂缝简支梁动力特性的两种求解方法,并与ANSYS有限元结果对比分析。【结果】无论是单裂缝、双裂缝还是三裂缝梁,两种方法计算结果与有限元结果吻合较好,均具有较高的计算精度;与传递矩阵法相比,分段振型函数法在计算多裂缝梁固有频率时具有更高的计算效率,尤其是对于高阶频率,三裂缝下最大计算时间差值为16.51 s;裂缝数量增加,传递矩阵法固有频率计算时间分别增大到2.85倍,13.30倍,分段振型函数法分别增大到1.10倍,5.43倍,传递矩阵法计算时间显著增加且呈指数增长趋势;裂缝深度的变化对计算效率的影响较小。【结论】探讨裂缝深度及数量对两种方法计算效率的影响,对于提升桥梁结构损伤识别的效率和准确性具有显著的实际意义。

    • 基于能量法的地表堆载引起邻近隧道沉降研究

      2024, 41(6):28-34.

      摘要 (47) HTML (0) PDF 1.28 M (78) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】为研究地表堆载对邻近地铁隧道沉降的影响,对隧道纵向变形进行了计算和分析。【方法】采用两阶段分析法,首先利用Boussinesq解计算出邻近地铁隧道在地面堆载作用下所受到的竖向附加力;再将地铁隧道简化为置于Pasternak地基上的Euler梁,基于Rayleigh-Ritz法写出系统各部分的功能表达式,建立系统总能量方程,利用变分原理求解控制方程,将计算结果与实测数据进行对比,验证文章方法的有效性;最后研究了偏移距离d、隧道埋深z、荷载p、堆载范围BL对沉降的影响。【结果】研究结果表明:在堆载正下方及两侧(0.5~1)L范围内,沉降量影响较大;随d增大,隧道最大沉降量逐渐减小;pwmax呈线性关系,堆载越大,最大沉降量越大;堆载随着LB的增加,其最大沉降量逐渐增大然后趋于稳定,L相比于Bwmax 影响更大。【结论】文章方法能够有效计算地面堆载引起的隧道纵向变形,并与实测数据吻合较好,由此可以判断地面堆载作用下隧道衬砌的安全性。

    • 有砟高铁清筛轨道质量分级控制指标研究

      2024, 41(6):35-42.

      摘要 (41) HTML (0) PDF 1.16 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】为了提高有砟高铁道床周期维修的效果,以及规范有砟高铁道床清筛的施工流程。【方法】基于沪蓉线合宁段 2019年1月—2023年5月动态检测数据,绘制轨道质量指数(TQI)的时域曲线和TQI变化率散点图。【结果】研究发现轨道进入“损耗期”时距离上一次周期维修的最短时间为 12个月;TQI变化率大于 2.0%时对应的 TQI值为 TQI≥4.0 mm。基于沪蓉线合宁段2022年10月—11月清筛施工过程中,道床在各工序作业前、后测量的TQI数据,整理得到各工序后轨道TQI下降的平均值,结合施工作业验收要求和有砟高铁线路清筛前的 TQI值,提出有砟高铁道床清筛的轨道质量分级控制指标。轨道质量指数(TQI)时域曲线呈现“浴盆曲线”特征,应在轨道处于“损耗期”前进行道床周期性维修作业;有砟高铁道床周期维修的 TQI 指标:TQI≥4.0 mm,有砟高铁道床周期维修宜以12个月为周期;提出有砟高铁道床清筛的作业分级管控指标,施工后静态轨道质量需满足:清筛并三捣两稳后 TQI≤5.0 mm,五捣三稳后 TQI≤4.5 mm,七捣四稳后 TQI≤4.0 mm,1 次精捣后 TQI≤3.0 mm,2次精捣后TQI≤2.5 mm。【结论】轨道质量分级控制的研究为有砟高铁道床养护维修的管理和施工提供了参考。

    • 公铁立交铁路槽形梁桥改扩建方案研究

      2024, 41(6):43-49.

      摘要 (40) HTML (0) PDF 1.15 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】为探究复杂工况下铁路槽形梁的合理建设方案,针对梁桥改扩建工程展开研究。【方法】以跨越某高速公路的铁路槽形梁桥改扩建工程为研究对象,在面临改扩建前后主梁空间位置重合、保通等复杂工况下,从主梁结构受力、施工技术及交通导改3个方面,对原址高位现浇后落梁和异位预制顶推2种方案进行了详细的对比分析与研究。【结果】研究结果表明:主梁的各项安全系数及应力验算指标均低于相应限值,满足规范要求,其中,异位预制顶推方案的应力储备相对较高。原址高位现浇后落梁方案存在落梁高度大、施工技术要求高的问题,而异位预制顶推方案则具有施工风险低、对桥下交通影响小的优势。在顶推过程中可充分利用既有框架边墙作为临时墩,实现对既有结构的最大化利用。在施工过程中,2种方案均需采取交通导改措施,但理论上不用中断桥下交通。【结论】2种方案均能满足保通要求,但异位预制顶推方案在应力储备、 安全系数及施工风险方面相较于原址高位现浇后落梁方案表现出明显优势。

    • >交通管理控制
    • 长江经济带城市经济与高铁网络协同发展研究

      2024, 41(6):50-57.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 940.55 K (68) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】为了研究长江经济带城市高质量发展水平与高铁网络发展水平之间的协同发展程度。【方法】利用熵权法测算了 2008—2020年长江经济带106个城市的经济高质量发展水平,并结合社会网络分析法,综合测算了高铁网络发展水平。随后,运用耦合协调模型,分析两个系统之间的耦合协调度。并在此基础上,运用莫兰指数研究耦合协调度的空间效应。【结果】结果表明,长江经济带整体的高铁网络发展水平和城市经济高质量发展均逐年提升,两者间的耦合协调度在空间上呈现正相关性, 但存在发展不均衡的现象。其中,长江下游地区和A类城市两个系统间的耦合协调度提升相对较快,明显高于其他地区。值得注意的是,在长江经济带的高铁网络中,一些城市具有显著的控制力和影响力,而另一些城市则几乎被边缘化。【结论】长江经济带城市经济与高铁网络协同发展稳步向好,在后续的政策制定中,应确保高铁能够服务到各个重要节点,更好地促进城市间经济的互联互通。

    • 基于改进YOLOv7算法的复杂场景烟雾检测研究

      2024, 41(6):58-64.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 2.82 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】旨在解决复杂场景中目标烟雾失检、检测精度低的问题。【方法】基于YOLOv7算法基础上进行优化改进,将原模型Neck部分的PAFPN结构替换为渐近式特征金字塔结构AFPN并引入ECIoU作为目标回归损失函数,在自构建数据集SMdatase和Pycharm平台上进行验证。【结果】实验结果表明:改进后的算法准确率比原YOLOv7模型提高了1.3%,达到68.6%, 平均精度均值(mAP)比原YOLOv7模型提升了1.8%,达到64.6%,且改进后算法的计算复杂度仅有82.5 GFLOPs,比原YOLOv7模型下降了27.4%。【结论】提出的基于改进YOLOv7算法,既能降低网络计算复杂度又能提升检测精度,为复杂场景烟雾检测的后续研究提供了新思路。

    • 考虑可靠性的冷链公铁联运多目标路径优化

      2024, 41(6):65-73.

      摘要 (44) HTML (0) PDF 1.06 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】为了确保货物按时到达,提高冷链公铁联运的可靠性,解决不同需求下的路径优化问题。【方法】在不确定时间条件下,引入路径时间可靠性的概念,并将路径方案的可靠性定义为所有运输路径对应时间可靠性的最小值。构建以总运输成本最小化、碳排放量最小化、路径方案可靠性最大化为目标的多目标优化模型。采用NSGA-Ⅱ,结合精英策略求解计算实例, 分析不同路径方案可靠性策略及不确定时间对路径优化的影响。【结果】以路径方案可靠性为目标的优化模型的解集平均可靠性接近0.9,Pareto解集的分布空间更大。与不确定的等待转运时间相比,不确定的公路运输时间对路径方案可靠性的影响更显著。【结论】文章提出的优化模型能够有效提供高可靠性路径,满足不同承运人的需求。

    • 基于改进RetinaNet的遥感图像目标检测算法

      2024, 41(6):74-80.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 18.79 M (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】针对通用目标检测器直接应用于遥感图像检测效果不佳的问题,提出了一种基于改进RetinaNet 的遥感图像目标检测算法。【方法】算法结合了下采样块和卷积核动态选择的优势。首先,该模型在基础特征提取网络ResNet50上引入一个改进的下采样模块,对特征进行多种下采样处理;然后,采用卷积核选择机制动态选择空间感受野,以此对多尺度的语义信息进行建模;最后,得到目标物体的分类和回归结果。【结果】实验结果表明,该方法在大规模遥感图像目标检测数据集DOTA上的平均精度均值(mAP)比原RetinaNet网络提升了3.2个百分点。【结论】通过引入下采样模块和动态选择卷积核大小的机制在一定程度上改进了对多尺度遥感目标的识别能力。

    • 分车模式下地铁客货协同运输与时刻表联合优化

      2024, 41(6):81-89.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 3.23 M (66) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】为了研究分车模式下地铁客货协同运输与时刻表联合优化问题,对列车、需求与潜在的时空轨迹之间的关系进行了重构,从而构建了整数线性规划模型,替代了传统的非线性规划模型。【方法】该模型的目标函数包含了货运列车的运用数量、客运需求的等待时间以及货运需求的滞留时间,所需满足的限制条件主要包括客货需求的流平衡约束、客货列车的容量约束、客运需求的最长等待时间约束以及货运需求的最长滞留时间约束等。通过松弛表示客货流量分配的整型变量,原始模型可等价地转化为混合整数规划模型,这可提高模型的求解效率。以北京地铁原八通线为场景构造一系列算例,并利用商业求解器Gurobi对其进行求解。【结果】实验结果表明:相较于原始模型,Gurobi能够更快地求解松弛模型;相较于原时刻表, 优化后的时刻表能够减少系统的广义成本。【结论】所提出的方法不仅能够满足分车模式下的地铁客货协同运输需求,而且可以有效控制分车模式下的地铁货运对客运需求的影响。

    • >载运装备运维
    • 基于改进模糊层次分析法的高速列车轮轨等效锥度优化方案评价研究

      2024, 41(6):90-98.

      摘要 (42) HTML (0) PDF 1.30 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】针对当前缺乏高速列车轮轨等效锥度优化方案综合评价体系的问题,提出基于改进模糊层次分析法的综合评价方法。【方法】结合影响等效锥度选取的主要动力学因素,选取了14个评价指标构建指标分解模型,采用改进的三标度层次分析法确定权重。在动力学软件Simpack中建立3种等效锥度的模型,计算底层指标值并进行无量纲化处理,确定模糊评价隶属度矩阵,并构建模糊理论系统评价模型,得出3种方案的综合评价结果。【结果】3种等效锥度方案的得分分别为:方案M1为 26.2%,方案M2为17.9%,方案M3为16.2%,方案M1为最优选择。通过对两组具有显著差异的等效锥度方案进行动力学仿真计算,发现结果与综合评价体系的结论相一致,验证了评价方法的可靠性。【结论】可有效评价高速列车轮轨等效锥度方案, 能够为高速列车的等效锥度方案优选提供科学依据。

    • Cu-Ni-Si-Cr铜基复合摩擦材料合金元素正交优化研究

      2024, 41(6):99-105.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 66.84 M (76) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】开发高性能铜基复合摩擦材料,以满足高铁提速后的制动系统要求。【方法】制备Cu-Ni-Si-Cr合金为基体的铜基复合材料,采用正交实验法探究合金中Ni,Si,Cr的合金元素比例对铜基复合材料的力学性能和摩擦学性能的影响。【结果】结果显示:以Cu-7Ni-1.75Si-0.75Cr为基体的铜基复合材料硬度和强度最高,分别为49.90 HBW和171.98 MPa;摩擦系数和磨损量综合性能最佳。在25~650 ℃条件下,随着温度的提高,摩擦系数先增加后减小,磨损量不断增加,在450 ℃下,铜基复合材料的摩擦系数最高,磨损机理由磨粒磨损向氧化磨损和磨粒磨损转变。【结论】通过正交实验法得到最优元素配比的铜基复合摩擦材料,对有效提升其高温摩擦性能具有重要意义。

    • 某乘用车前悬下控制臂结构性能评估与优化设计

      2024, 41(6):106-111.

      摘要 (34) HTML (0) PDF 6.70 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】为了评估某乘用车前悬下控制臂的结构性能是否满足设计要求。【方法】首先,基于有限元方法建立下控制臂网格模型,对其进行自由模态仿真,获取其前三阶频率。然后,建立前悬架多体动力学模型,获得下控制臂外联点的力和扭矩, 并采用惯性释放方法对其进行强度性能仿真,获取各个工况的应力水平。最后,对下控制臂的厚度进行优化,获取最优结构。【结果】下摆臂的前三阶频率均处于外部激励频率范围之外,满足振动特性要求;各工况的最大应力均低于材料屈服值,满足强度属性要求;优化后的结构性能符合设计标准,并且其重量减轻了12.5%。【结论】研究结果能够为同类产品设计及优化提供有效的借鉴和参考,具有重要的实际工程意义。

    • >交叉学科前沿
    • 基于滤波衰减的自知识蒸馏压缩算法

      2024, 41(6):112-120.

      摘要 (54) HTML (0) PDF 1.70 M (74) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的】为了解决模型剪枝后性能损失严重的问题,提出了一种基于滤波衰减和自知识蒸馏的压缩算法。【方法】文章通过滤波衰减机制来保留冗余滤波器的信息,进而缩小剪枝前后的模型差异,降低剪枝导致的性能损耗。同时,在剪枝过程中引入一个退火衰减函数,使得滤波器的衰减呈现动态变化,进而能够快速高效地搜索模型的最佳子结构,提高模型的收敛速度。此外,还利用自知识蒸馏技术在预训练模型和压缩模型之间进行知识转移。【结果】结果表明,该压缩算法在减少VGG-16 模型37.3%FLOPs的条件下,将模型精度提升了0.12个百分点。【结论】该方法能够为卷积神经网络提供一种更稳定、更高效的模型压缩方法。

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