基于多目标交叉熵优化的轮对轴承故障特征提取方法 被引量：13

1

作者 顾晓辉 杨绍普 +2 位作者 刘永强 任彬 张建超 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期285-292,共8页

从复杂干扰中提取轮对轴承的故障特征,需要同时从冲击性和循环平稳性两个方面考虑。而在提取过程中,单一的指标很难统一并平衡二者的权重。为此,提出一种基于多目标优化的非对称实Laplace小波解调方法。在第一个目标中,以最大化平方包... 从复杂干扰中提取轮对轴承的故障特征,需要同时从冲击性和循环平稳性两个方面考虑。而在提取过程中,单一的指标很难统一并平衡二者的权重。为此,提出一种基于多目标优化的非对称实Laplace小波解调方法。在第一个目标中,以最大化平方包络的峭度为适应度函数,利用窄带信号包络的时域稀疏性表征故障的冲击性特征。在第二个目标中,以最大化平方包络谱的峭度为适应度函数,利用窄带信号包络的频域稀疏性表征故障的循环平稳性特征。并通过将非支配排序和拥挤距离排序引入交叉熵算法实现了多目标最优非对称实Laplace小波解调以降低冲击性噪声或循环平稳性噪声的干扰。试验结果表明,该方法可实现复杂干扰下轮对轴承的故障特征提取,并通过与单目标优化方法的对比分析,验证了该方法的优越性。 展开更多

关键词 轮对轴承 故障特征提取 多目标优化 交叉熵 非对称实Laplace小波

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敞开式TBM穿越高地应力隧道支护优化研究 被引量：3

2

作者 任道远 高新强 +2 位作者 马泽骋 樊浩博 朱正国 《粘接》 CAS 2023年第6期153-157,共5页

依托国家重点铁路工程雅林段孜拉山隧道穿越高地应力TBM施工段,通过精细化三维数值模拟,分析在高地应力条件下,不同支护体系对围岩变形、塑性区深度、支护结构受力情况的影响规律。研究结果表明,在高地应力条件下,围岩的超前变形在总变... 依托国家重点铁路工程雅林段孜拉山隧道穿越高地应力TBM施工段,通过精细化三维数值模拟,分析在高地应力条件下,不同支护体系对围岩变形、塑性区深度、支护结构受力情况的影响规律。研究结果表明,在高地应力条件下,围岩的超前变形在总变形量中占比较高;较早的施作刚性较大的支护,支护结构所受压应力过大,进而导致初期支护的变形与破坏,降低施工安全性。选用超前支护、多次喷混凝土与长短锚杆相结合的支护体系,与原有施工方案相比,较好地控制了掌子面前方岩体超前变形,减小了围岩总变形量,降低了支护结构的应力水平,提高了围岩及支护的稳定性。 展开更多

关键词 高地应力隧道 敞开式TBM 多次喷混凝土 精细化三维数值分析

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铁路与新能源融合发展现状及展望 被引量：3

3

作者 胡田飞 刘济华 +2 位作者 李天峰 岳祖润 张翊敏 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2023年第2期122-132,共11页

铁路资产能源化、用能绿色化是助力实现交通领域“碳达峰、碳中和”目标的重要途径。本文在分析铁路与新能源融合发展需求的基础上,梳理了铁路沿线太阳能、风能、地热能、声能、制动能、振动能等各类新能源的自然禀赋条件,总结了当前铁... 铁路资产能源化、用能绿色化是助力实现交通领域“碳达峰、碳中和”目标的重要途径。本文在分析铁路与新能源融合发展需求的基础上,梳理了铁路沿线太阳能、风能、地热能、声能、制动能、振动能等各类新能源的自然禀赋条件,总结了当前铁路与新能源融合形式、技术特征、设备水平的发展现状;分类汇总了铁路服务设施、运载体、基础设施与新能源融合的具体场景,讨论了车站站顶光伏、新能源机车、基础设施自供电监测设备等主力场景的发展规模及面临的问题。按照铁路新能源供给潜力分级,从微型、小中型、大型、超大型等不同规模新能源系统的角度,构建了铁路与新能源融合的系列场景及方式,重点讨论了铁路沿线基础设施病害防控电气化设备与小型、中型分布式离网光伏系统融合这一新型主力场景。进一步从能量捕获与转化、负载、储能、能源管理等技术方面,提出了铁路与新能源融合的未来趋势、关键技术、重点方向,以期为相关领域的规划建设、转型发展研究提供参考。 展开更多

关键词 铁路 新能源 服务设施 运载体 基础设施 电气化 融合场景

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车辆主动悬架自适应变论域T-S模糊控制研究

4

作者 李韶华 季广港 +1 位作者 冯桂珍 王贺 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期733-739,828,共8页

针对传统变论域模糊控制存在过度依赖专家经验、伸缩因子参数不能自适应调整的问题,提出一种车辆主动悬架自适应变论域T-S模糊控制策略,从而提高车辆的行驶平顺性。结合神经网络和T-S模糊推理建立基于自适应神经模糊推理的一阶T-S模糊... 针对传统变论域模糊控制存在过度依赖专家经验、伸缩因子参数不能自适应调整的问题,提出一种车辆主动悬架自适应变论域T-S模糊控制策略,从而提高车辆的行驶平顺性。结合神经网络和T-S模糊推理建立基于自适应神经模糊推理的一阶T-S模糊控制器,利用神经网络的自学习特性产生完善的模糊规则,进而在传统函数型伸缩因子的基础上,将系统误差和误差变化率作为动态参数引入伸缩因子中,实现伸缩因子参数的自适应调整,解决了传统函数型伸缩因子因参数确定难度大导致控制效果差的问题。通过随机工况下的仿真分析和基于相似理论的缩尺实验,对所提出算法的有效性和工况自适应性进行了验证。结果表明,所提出的自适应变论域T-S模糊控制策略具有较强的工况适应性,在不同车速、路面激励下均可有效提高车辆的平顺性并保证轮胎接地安全性。 展开更多

关键词 主动悬架 变论域 伸缩因子 T-S模糊控制 神经模糊系统

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深埋高地应力TBM隧道岩爆发生机理研究

5

作者 杨腾杰 高新强 +5 位作者 王立川 薛永庆 孔超 樊浩博 朱正国 赵静波 《国防交通工程与技术》 2024年第3期18-23,11,共7页

为分析高地应力隧道岩爆发生机理,以西南山区某新建TBM隧道为工程背景,通过室内岩石力学试验分析围岩基本力学特性,然后基于弹性力学理论建立板裂屈曲岩爆的力学失稳模型,最后通过离散元UDEC软件对隧道岩爆演化过程进行分析。结果表明:... 为分析高地应力隧道岩爆发生机理,以西南山区某新建TBM隧道为工程背景,通过室内岩石力学试验分析围岩基本力学特性,然后基于弹性力学理论建立板裂屈曲岩爆的力学失稳模型,最后通过离散元UDEC软件对隧道岩爆演化过程进行分析。结果表明:①隧道围岩满足发生岩爆的岩性条件,岩爆倾向性为中等~强烈;②拱顶板裂屈曲岩爆可视为围岩板裂结构在水平切向应力作用下断裂失稳所导致,劈裂岩体厚度为岩爆主要影响因素;③隧道开挖卸荷后洞壁围岩开裂剥离弹射破坏主要是张拉破坏造成。为保障隧道施工安全提供理论依据。 展开更多

关键词 高地应力隧道 岩爆机理 板裂屈曲 岩爆倾向性 离散元模拟

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基于改进TOPSIS-GRA模型的岩爆倾向性预测

6

作者 杨腾杰 高新强 +4 位作者 王立川 薛永庆 孔超 朱正国 赵静波 《河南科学》 2024年第6期825-835,共11页

准确的岩爆预测对保障地下工程施工安全具有重要意义.针对此提出了一种基于改进TOPSIS-GRA的岩爆倾向性预测模型.在综合分析影响岩爆发生的主要因素以及现有的岩爆评价指标体系后,从地应力、岩性和岩体结构方面选取应力系数σθ/σc、... 准确的岩爆预测对保障地下工程施工安全具有重要意义.针对此提出了一种基于改进TOPSIS-GRA的岩爆倾向性预测模型.在综合分析影响岩爆发生的主要因素以及现有的岩爆评价指标体系后,从地应力、岩性和岩体结构方面选取应力系数σθ/σc、脆性系数σc/σt、弹性能量指数Wet和完整性系数Kv等4个指标构建岩爆评价预测体系.分别选用层次分析法和CRITIC法求得主客观权重,并通过距离函数确定主客观权重的偏好系数以此得到组合权重.以国内外17组典型岩爆工程实例为样本,引入相对熵和灰色关联度对TOPSIS评价法改进,从而对岩爆烈度等级进行评价预测.最后通过冬瓜山铜矿等工程对模型的准确适用性进行验证.研究结果表明:改进模型的岩爆预测结果和实际情况一致,预测准确率为88.9%,相比传统TOPSIS岩爆预测法,改进模型的工程应用前景更加广阔. 展开更多

关键词 岩爆预测 TOPSIS法 相对熵 灰色关联理论 组合权重

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基于回归正交试验的高地应力TBM隧道变形影响因素敏感性研究

7

作者 任道远 高新强 +2 位作者 马泽骋 樊浩博 朱正国 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第6期121-128,共8页

依托某国家重点铁路工程隧道穿越高地应力TBM施工段,通过精细化三维数值模拟与回归正交试验相结合,运用多元线性回归方法对试验结果进行研究,分析不同支护因素的敏感性并判明其对控制围岩变形起到的利弊作用,同时得到该试验的一次回归方... 依托某国家重点铁路工程隧道穿越高地应力TBM施工段,通过精细化三维数值模拟与回归正交试验相结合,运用多元线性回归方法对试验结果进行研究,分析不同支护因素的敏感性并判明其对控制围岩变形起到的利弊作用,同时得到该试验的一次回归方程,为结构优化提供快速计算公式,以此来调整参数,优化支护结构。一次回归正交试验选取短锚杆长度、长锚杆长度、钢拱架间距、锚杆环向和纵向间距、喷射混凝土等级与地应力水平作为研究影响因素,采用L8(27)正交表,不考虑交互作用进行回归正交试验,计算常数项与各偏回归项系数,建立回归方程,对试验结果进行方差分析与失拟性检验。检验结果表明:因素地应力水平F值大于F0.001,地应力水平对围岩变形起到决定性影响,短锚杆长度、钢拱架间距与锚杆纵向间距的F值均大于F0.025,其均对控制围岩变形有显著影响;所建立的回归方程显著,失拟性检验不显著,回归方程具有较好的拟合程度。在设计施工时首先应考虑采取措施释放地应力,其次在选取支护参数时应将短锚杆长度、钢拱架间距与锚杆纵向间距纳入重点考虑内容。 展开更多

关键词 高地应力隧道 回归正交试验 三维数值分析 多元一次回归方程 敏感性研究 多重联合支护 失拟性检验

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复杂轮轨摩擦条件下驱动方式对地铁轮轨动态相互作用影响研究

8

作者 李牧皛 刘鹏飞 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期215-226,共12页

旋转电机驱动和直线电机驱动是地铁列车最常采用的两种驱动方式。基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立考虑旋转电机和直线电机两种驱动方式的地铁车辆-轨道三维耦合动力学模型;同时为精确反映轮轨系统动力学相互作用,在这两种模型中建立... 旋转电机驱动和直线电机驱动是地铁列车最常采用的两种驱动方式。基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立考虑旋转电机和直线电机两种驱动方式的地铁车辆-轨道三维耦合动力学模型;同时为精确反映轮轨系统动力学相互作用,在这两种模型中建立考虑轮轨空间运动的轮轨非赫兹滚动接触模型。利用所建立的动力学数值模型,系统地对比分析牵引工况下复杂轮轨界面摩擦条件对这两种地铁车辆轮轨系统动态相互作用的影响。结果表明:牵引载荷对旋转电机地铁车辆切向相互作用影响显著,但对直线电机地铁车辆切向相互作用影响很小;在低黏着接触条件下,旋转电机地铁车辆防滑控制器会被触发,此时轮轨接触表现为全滑动状态,而直线电机地铁车辆的轮轨接触则表现为局部滑动状态;在复杂轮轨摩擦条件和牵引工况下,旋转电机地铁车轮踏面磨耗量明显高于直线电机地铁的车轮踏面磨耗量。 展开更多

关键词 地铁车辆 驱动方式 车辆-轨道耦合动力学 复杂轮轨摩擦条件 轮轨非赫兹滚动接触 磨耗

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手掘式顶进法进洞施工顶进力计算与后背结构力学特性

9

作者 董北毅 高新强 +2 位作者 马泽骋 樊浩博 朱正国 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第21期9192-9198,共7页

顶进法施工中,顶进力的计算尤为重要。对于进洞施工埋深随顶进距离变化(洞口有一定坡度)的情况,尚未有相关理论公式,推导了洞口带有坡度情况下的顶进力理论计算公式,并与模拟结果进行对比,结果表明推导的顶进力理论计算公式较为准确,反... 顶进法施工中,顶进力的计算尤为重要。对于进洞施工埋深随顶进距离变化(洞口有一定坡度)的情况,尚未有相关理论公式,推导了洞口带有坡度情况下的顶进力理论计算公式,并与模拟结果进行对比,结果表明推导的顶进力理论计算公式较为准确,反映了洞口坡度对顶进力的影响。对3种不同的后背结构型式受力变形特征进行了模拟计算,结果显示连续墙+钢筋混凝土墙效果最好,连续墙+钢架次之,摩擦桩+钢架最差,采用连续墙+钢架后背结构时需着重注意钢架与连续墙的连接型式。 展开更多

关键词 进洞施工 数值模拟 顶进力 后背结构

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考虑动态效应的隧道“零刷坡”顶进法进洞施工全过程数值模拟

10

作者 董北毅 高新强 +2 位作者 马泽骋 樊浩博 朱正国 《施工技术（中英文）》 CAS 2023年第18期9-15,22,共8页

顶进法数值模拟研究中,均采用静力学模拟方法,未见顶进法进洞全过程动态顶进模拟。采用显式动力学方法模拟了顶进法进洞动态全过程力学响应,对比了隐式静力学和显式动力学方法模拟结果,证明显式动力学结果可靠;并对显式动力学方法进行... 顶进法数值模拟研究中,均采用静力学模拟方法,未见顶进法进洞全过程动态顶进模拟。采用显式动力学方法模拟了顶进法进洞动态全过程力学响应,对比了隐式静力学和显式动力学方法模拟结果,证明显式动力学结果可靠;并对显式动力学方法进行了进一步研究,在计算过程中使用基于时间和空间的单元删除算法,解决了ABAQUS显式动力学不能模拟开挖的问题。模拟结果表明,显式动力学方法可有效模拟顶进法进洞施工过程。综合顶进力大小、经济性和施工效率,顶进法进洞施工可不进行注泥浆减摩。推导了洞口带有坡度情况下的顶进力理论公式,较好地反映了洞口坡度对顶进力的影响。 展开更多

关键词 隧道工程 数值模拟 顶管 顶进法 显式动力学 施工技术

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隧道装配式仰拱V型接头衬砌结构受力特征研究 被引量：2

11

作者 赵晓勇 秦哲麟 +4 位作者 高新强 王飞 齐凯 樊浩博 朱正国 《国防交通工程与技术》 2022年第6期11-16,60,共7页

利用“荷载-结构”模型,采用ABAQUS分析软件建立了隧道马蹄形断面装配式仰拱衬砌结构三维模型,分析了在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩荷载下,仰拱块与边墙连接处V型接头凸起长度分别为3、5、8、10 cm时仰拱块及二次衬砌拱墙的受力特征和安全系... 利用“荷载-结构”模型,采用ABAQUS分析软件建立了隧道马蹄形断面装配式仰拱衬砌结构三维模型,分析了在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩荷载下,仰拱块与边墙连接处V型接头凸起长度分别为3、5、8、10 cm时仰拱块及二次衬砌拱墙的受力特征和安全系数。研究发现,当V型接头凸起长度为5~8 cm时,仰拱块接头处受到的压力、摩擦力最小;二次衬砌与仰拱块接头处的接触程度随V型接头凸起长度的增加而减小,随围岩等级的降低而增加;仰拱块顶板的最大水平拉应力会随接头凸起长度的增加而增大,当围岩等级为Ⅴ、Ⅵ级时,仰拱块腹板上方的顶板处可能会出现受拉破坏;装配式仰拱衬砌结构的安全系数会随接头凸起长度的增加而先增大后减小,并且Ⅴ、Ⅵ级围岩中不宜采用装配式仰拱衬砌。 展开更多

关键词 矿山法隧道 装配式仰拱 V型接头受力 接触紧密程度 衬砌安全系数

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铁路沿线光伏供电系统优化设计方法研究

12

作者 胡田飞 刘济华 +2 位作者 张翊敏 袁一飞 梁硕 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期769-780,共12页

离网式太阳能光伏系统是解决铁路沿线设施电气化运维用电需求的必要途径。《光伏发电站设计规范》(GB 50797―2012)等相关规范的规定或建议一般以年最大发电量为目标,主要面向均衡性负载和并网发电,直接用于铁路沿线时存在盲目性。针对... 离网式太阳能光伏系统是解决铁路沿线设施电气化运维用电需求的必要途径。《光伏发电站设计规范》(GB 50797―2012)等相关规范的规定或建议一般以年最大发电量为目标,主要面向均衡性负载和并网发电,直接用于铁路沿线时存在盲目性。针对铁路沿线特殊的用电场景与负载需求,提出了铁路沿线离网式光储系统的组件匹配原则及设计流程,构建了面向任意时间跨度的光伏供电系统优化设计模型,并基于Python语言编制了计算程序。模型包括太阳辐照量模型、光伏阵列倾角及间距模型、发电量模型、光伏组件数量及串并联方案模型、蓄电池模型、控制器模型及逆变器模型等。计算程序实现了光伏阵列最优倾角的自动搜索,可以针对不同地理位置、用电量和用电时间跨度(月、季节、年等)的负载需求,并考虑气象条件、组件性能衰减等因素的影响,完成光储系统的设计选型和安装方案优化。在准池铁路的实际应用表明,一年中光伏阵列在各月对应的最优倾角存在明显差异,6月达到最小值16°,12月达到峰值69°。以全年、夏半年、冬半年的最大总辐照量为目标时,最优倾角分别为46°、25°、61°。对于案例中冬季型负载,采用基于本文模型的设计方案相比规范建议方案节省投资8.8%。研究成果可为铁路沿线光伏供电系统应用提供一种便捷的设计方案。 展开更多

关键词 铁路 光伏供电系统 光伏阵列 太阳辐照量 最优倾角 冬季型负载

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基于结构重参数化与自适应注意力的复杂路面快速识别模型

13

作者 王雪玮 李思渊 +2 位作者 梁晓 李韶华 郑津津 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期245-258,共14页

在复杂行驶环境下快速准确地识别前方路面类型,是车辆主动控制系统及时做出预判的关键前提。针对现有方法未能兼顾精度和速度且难以在车端部署的问题,提出一种基于结构重参数化与自适应注意力的路面分类模型,可对车辆前方的沥青、水泥... 在复杂行驶环境下快速准确地识别前方路面类型,是车辆主动控制系统及时做出预判的关键前提。针对现有方法未能兼顾精度和速度且难以在车端部署的问题,提出一种基于结构重参数化与自适应注意力的路面分类模型,可对车辆前方的沥青、水泥、冰雪、沙土、花砖、石板、湿滑等复杂路面进行快速准确的甄别。首先,构建以水平/垂直/方形/点形等多分支异构卷积为核心的特征提取骨干网络。其次,提出一种轻量高效的注意力机制,能够根据特征尺寸自适应地聚合空间上下文信息,并根据特征维度自适应地进行局部跨通道交互,使模型聚焦于高相关的路面特征。在此基础上,引入结构重参数化思想,对模型的训练周期和推理周期进行解耦,在训练时通过多分支学习获得高裕度的特征表示,而在推理时将多分支结构等价转换为直铺式单支路结构,在不牺牲模型性能的前提下获得轻量化的部署模型以及显著的推理加速。试验结果表明:提出的模型能够在复杂行驶环境下有效识别路面类型,以6.57×10^(6)的参数量取得99.14%的全场景分类精度和96.48%的新场景分类精度,同时具有496.28帧·s^(-1)的服务器推理速度和33.89帧·s^(-1)的边缘推理速度。与现有其他主流模型相比,提出的模型取得了准确性、实时性和轻量化的良好平衡,具备对复杂多变场景的高适应性,在车前路面类型识别任务上有明显优势。 展开更多

关键词 交通工程 路面类型识别 自适应注意力 结构重参数化 推理速度 轻量化模型 复杂路面

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冻土地区铁路路基主动供热防冻胀方法现场试验研究

14

作者 胡田飞 张宗凯 +2 位作者 张晓东 何宝华 王力 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期156-166,共11页

路基冻胀是冻土地区铁路运营的顽疾,在防排水、土质改良和保温等措施难以消除冻胀的情况下,人工供热是一种备选方案。依托准池铁路K44+970—K45+020冻害路段,设计基于地源热泵的分布式供热方案,建设1个长度为20 m的现场试验段。在2021—... 路基冻胀是冻土地区铁路运营的顽疾,在防排水、土质改良和保温等措施难以消除冻胀的情况下,人工供热是一种备选方案。依托准池铁路K44+970—K45+020冻害路段,设计基于地源热泵的分布式供热方案,建设1个长度为20 m的现场试验段。在2021—2022年冬季开展1个冻融周期的供热试验,基于监测数据对热泵换热温度、路基温度场、冻结深度、轨道变形量等指标进行分析。研究结果表明:热泵的供热温度可达50℃以上,热源品位高且供热量稳定。供热试验段内路基冻结范围和温度极值比天然工况显著减小,线路中心处最大冻结深度由148 cm减小为88 cm,冻结锋面保持在地下水毛细迁移高度以上。试验段路基横向冻结深度差值由天然条件的49 cm减小为13 cm,有利于消除横向冻胀差异引起的水平不平顺。试验段纵向上的冻结深度差值基本控制在20 cm以内,可以避免次生高低不平顺。天然路基呈先发育深层冻胀、后在降雪融水入渗时发育浅层冻胀的规律,最大冻胀量达9.4 mm。试验段内路基未发育深层冻胀,且浅层冻胀量得到有效控制,轨道变形量控制在±3 mm以内,没有超出作业验收管理值,有效缓解了试验段冻害问题。 展开更多

关键词 路基冻胀 分布式供热系统 地源热泵 供热温度 温度场 冻结深度 冻胀量

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季节性冻土区铁路路基保温材料应用现状及展望 被引量：2

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作者 胡田飞 袁一飞 +1 位作者 岳祖润 张宗凯 《水利与建筑工程学报》 2023年第2期169-177,共9页

路基冻胀是冻土区铁路建设与运营的主要基础病害之一,保温是路基冻害防控的一种常用措施。在总结路基保温材料使用性能要求的基础上,综述目前无机类与有机类保温材料、超高性能绝热材料、相变材料、泡沫轻质土及泡沫混凝土等5大类19种... 路基冻胀是冻土区铁路建设与运营的主要基础病害之一,保温是路基冻害防控的一种常用措施。在总结路基保温材料使用性能要求的基础上,综述目前无机类与有机类保温材料、超高性能绝热材料、相变材料、泡沫轻质土及泡沫混凝土等5大类19种保温材料的常规性能及改性或实用化工艺的发展现状。总结了目前我国铁路路基既有的保温方案及适用场景,提出了新建铁路与运营铁路保温方面存在的问题以及发展方向。最后,结合近年新型保温材料的技术优势及发展趋势,提出复合强化层等6种新型铁路路基保温方案,以期为铁路路基保温技术的创新和发展提供参考。 展开更多

关键词 铁路路基 冻害 保温材料 保温结构 复合强化层

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华北地区铁路路基冻胀监测及冻害发育特性 被引量：2

16

作者 胡田飞 刘济华 +3 位作者 张宗凯 岳祖润 李天峰 杨志浩 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期40-53,共14页

为掌握中国华北地区铁路路基冻害机理,在准池铁路K45+010建立路基监测断面,监测并分析华北地区路基温度场、冻结深度和冻胀量的变化规律,探究其与大气环境、地下水的关系;提出路基温度估算式,计算分析中国华北地区路基冻害发育特性,并... 为掌握中国华北地区铁路路基冻害机理,在准池铁路K45+010建立路基监测断面,监测并分析华北地区路基温度场、冻结深度和冻胀量的变化规律,探究其与大气环境、地下水的关系;提出路基温度估算式,计算分析中国华北地区路基冻害发育特性,并与东北、西北地区进行对比。结果表明:准池铁路冻结期持续约141 d,最低气温达-24.7℃,冻结深度增大速度为1.11~2.89 cm·d^(-1),路肩冻结深度最大为197 cm,轨道冻胀量最大为9.4 mm;华北地区铁路冻结期轨道变形分为初始波动、快速冻胀、稳定冻胀、冻融循环和融化回落5个阶段,快速冻胀和融化回落阶段历时均为15~20 d,为线路维护的重难阶段;东北、西北和华北地区路基冻害发育特性存在显著差异,东北地区多属温带季风气候,降水量大,冻胀量最大;西北地区多属大陆性气候,路基冻胀持续时间最长,冻结深度最大,主要发育深层冻胀;华北地区纬度相对较低,冻结期最短,表现为先发育深层冻胀、后在降雪融水入渗时发育浅层冻胀的规律,冬季降水容易融化入渗加剧冻害。华北和东北地区冻胀防控应优先以水分为对象,西北地区优先以温度为对象。 展开更多

关键词 铁路路基 准池铁路 冻胀监测 温度场 冻结深度

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基于DRBF-EKF算法的车辆质心侧偏角与路面附着系数动态联合估计 被引量：5

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作者 李韶华 王桂洋 +1 位作者 杨泽坤 王雪玮 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1853-1865,共13页

车辆质心侧偏角和路面附着系数是实现车辆底盘智能化所需要的关键参数.车辆质心侧偏角对于提高车辆安全性和操控性至关重要,轮胎-路面附着系数决定轮胎力的峰值,进而确定汽车的动力学稳定性边界.本文针对四轮独立驱动电动汽车提出了一... 车辆质心侧偏角和路面附着系数是实现车辆底盘智能化所需要的关键参数.车辆质心侧偏角对于提高车辆安全性和操控性至关重要,轮胎-路面附着系数决定轮胎力的峰值,进而确定汽车的动力学稳定性边界.本文针对四轮独立驱动电动汽车提出了一种基于惯性测量单元、轮毂电机内置转速/转角传感器的车辆质心侧偏角和路面附着系数动态联合估计方法.对四轮独立驱动电动汽车进行车辆动力学分析,结合Dugoff轮胎计算模型得到车辆质心侧偏角估计器;利用机器学习中高维数据降维PCA多元分析方法,提取主元特征参数,建立路面附着系数估计器.采用可自适应调节网络结构的双径向基神经网络和扩展卡尔曼滤波DRBF-EKF方法,通过K-means算法改进RBF神经网络结构,扩展卡尔曼滤波进行噪声滤波提高估计精度,实现车辆质心侧偏角和路面附着系数的动态联合估计.通过仿真和实车实验表明,所设计的DRBF-EKF动态联合估计器实时性和估计精度均优于扩展卡尔曼滤波算法,可以适应车辆行驶过程中路面附着特性与车速的变化,表现出较强的鲁棒性;与DRBF方法相比,显著提高了估计精度;并且分析了可以同时满足估计精度和实时性要求的最佳隐含层神经元个数. 展开更多

关键词 四轮独立驱动 参数估计 质心侧偏角 路面附着系数 神经网络

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高速列车轴箱轴承健康监测与故障诊断研究综述 被引量：5

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作者 顾晓辉 杨绍普 +1 位作者 刘文朋 刘泽潮 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1780-1796,共17页

随着我国高速列车的发展,针对其运营维护中的故障预测与健康管理问题日益受到关注.轴箱轴承是高速列车走行部中的关键旋转部件,在复杂的轮轨相互作用下极易出现由疲劳、过载等原因导致的失效,影响列车的行车效率和运行安全.而现有诊断... 随着我国高速列车的发展,针对其运营维护中的故障预测与健康管理问题日益受到关注.轴箱轴承是高速列车走行部中的关键旋转部件,在复杂的轮轨相互作用下极易出现由疲劳、过载等原因导致的失效,影响列车的行车效率和运行安全.而现有诊断方法和技术难以满足高速列车动态化、系统化的安全保障需求,亟待进一步发展轴箱轴承健康监测和诊断技术.首先,介绍了工程中维修检测、轨边监测和车载监测系统的主要内容和发展现状.然后,从动力学正、反问题两个方面,分析和总结了在轴箱轴承的理论建模方法和轴箱轴承与列车耦合系统的动态特性分析、基于先进信号处理技术和机器学习技术的诊断方法等方面的研究思路和研究进展.最后,对轴箱轴承健康监测与故障诊断技术的发展趋势进行了展望,评述了在指导列车故障预测与健康管理方面的不足. 展开更多

关键词 轴箱轴承 状态监测 故障诊断 故障预测与健康管理

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基于理论承载性能与应力扩散计算的高强预应力锚索适配垫板设计方法

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作者 郭新新 高新强 吴锦花 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1942-1953,共12页

垫板是高强预应力锚索系统的核心组成构件,当其与锚索间适配性不足时,会出现结构可靠性低以及围岩支护效果差等问题。基于垫板的承载力学特性及其应力扩散作用,提出适配高强预应力锚索的垫板设计方法。为此,首先分析垫板的应力扩散作用... 垫板是高强预应力锚索系统的核心组成构件,当其与锚索间适配性不足时,会出现结构可靠性低以及围岩支护效果差等问题。基于垫板的承载力学特性及其应力扩散作用,提出适配高强预应力锚索的垫板设计方法。为此,首先分析垫板的应力扩散作用与锚索的支护效应间的关联性。其次,基于不同形式垫板的结构受力特征,提出碗形垫板和平板形垫板的理论承载力计算公式,并由此计算得到满足高强预应力锚索承载性能需求的垫板型式及其结构参数。接着,通过建立“垫板(碗形、平板形)-围岩”三维数值仿真模型,分析不同型式及结构参数垫板的围岩应力扩散效果,并由此优选得到适配高强预应力锚索的垫板型式及其结构参数。最后,通过现场应用案例,分析适配垫板下高强预应力锚索系统支护效果。研究结果表明:提出的垫板设计方法实现了对高强预应力锚索系统中垫板的有效选用,适配加载300 kN的高强预应力锚索系统垫板为25 cm×25 cm×16 mm的碗形垫板,其拱高35 mm、孔口半径32 mm、碗底半径75 mm;同时,适配垫板下高强预应力锚索系统的围岩变形控制效果提升了11.9%~15.2%。研究结果有助于提升高强预应力锚索系统的可靠性与支护效果,并为预应力锚固系统中垫板的设计提供了一种可行且有效的方法。 展开更多

关键词 高强预应力锚索 承载性能 应力扩散 碗形垫板 平板垫板

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寒区路基地源热泵系统冻胀防控效果 被引量：4

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作者 胡田飞 王力 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期871-880,共10页

为解决目前寒区路基冻胀病害难以根除和缺少冻胀灾后抢险措施的难题,设计了一种寒区路基地源热泵系统。结果表明:路基热泵宜采用直接膨胀式换热形式,实体装置可以自动化地输出40、 50、 60℃等不同水平供热温度,制热系数大于3.0,实现对... 为解决目前寒区路基冻胀病害难以根除和缺少冻胀灾后抢险措施的难题,设计了一种寒区路基地源热泵系统。结果表明:路基热泵宜采用直接膨胀式换热形式,实体装置可以自动化地输出40、 50、 60℃等不同水平供热温度,制热系数大于3.0,实现对地热能的高效收集、转化与传递。热泵运行第1、 5、 10 d的热作用半径分别达到0.76、 1.64、 2.30 m。案例模拟表明,在天然条件下路基中心冻结深度为0.89 m;而在人工供热条件下,冻结深度减小至0.2 m以内,土体升温幅度和热扩散范围随供热温度的提高而增大。实际应用中,面向冻胀快速解冻与应急抢险时,热泵沿路基纵向间距宜取2.0~4.0 m,供热容量设计为1.0~2.0 kW。 展开更多

关键词 路基冻胀 人工供热 热泵 供热温度 冻结深度

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