检索结果-内蒙古大学图书馆

力学学报 2025年第4期57卷 969-986页

作者：李欣然陕耀周顺华同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室

过渡段动力稳定性问题已成为制约400 km/h及以上高铁运营关键难题,亟需从波动和能量的角度探究由基础非均匀引发的线路系统动力响应放大机理.将高铁过渡段车致弹性波传播问题提炼为非均匀介质刚性基弹性层中波的散射问题,采用模态叠加法... 详细信息

过渡段动力稳定性问题已成为制约400 km/h及以上高铁运营关键难题,亟需从波动和能量的角度探究由基础非均匀引发的线路系统动力响应放大机理.将高铁过渡段车致弹性波传播问题提炼为非均匀介质刚性基弹性层中波的散射问题,采用模态叠加法+有限差分法的混合求解方法构建倾斜界面耦合刚性基弹性层散射计算模型,该模型优势体现在设置有限差分区域有效模拟弹性层材料非均匀变化的同时,保留了两侧连续介质区,这样可在实现网格数量控制的同时,获取各导波模式散射系数并由此分析反射及透射场各导波模式对能量的分配及运载情况,模型两类区域间建立的数学关系也可成功反映模型计算精度与参与计算导波模式数量间正向关系.结果表明:当弹性层耦合界面由垂直转为倾斜后,使原本占据主体能量的透射场基阶模式导波能量发生转移,界面偏转越多,散射场能量的分配越分散,这直接体现在透射场基阶模式能量占比下降上;入射波入射锐角界面时,反射场及透射场的高阶模式导波容易获得更多的能量;在高阶模式导波波函数值沿弹性层厚度起伏分布特征作用下,高阶模式导波分配到更多能量的原因可能与导波复杂传播方向与其位移活跃区间产生更多匹配有关.

关键词：高铁过渡段散射能量导波模式叠加有限差分混合方法

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高频低幅振动下颗粒材料抗剪强度衰减细观机理研究

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中国科学：技术科学 2023年第10期53卷 1687-1698页

作者：付龙龙叶伟涛周顺华王炳龙代宁同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804

高速铁路速度的进一步提升,需要解决轨下土工基础在高频振动作用下的稳定性问题.前期通过试验研究发现,即使在动应力水平相对较低的条件下,高频振动作用仍会导致颗粒材料出现流态化、强度衰减等一系列区别于低频振动的现象.这些现象的... 详细信息

高速铁路速度的进一步提升,需要解决轨下土工基础在高频振动作用下的稳定性问题.前期通过试验研究发现,即使在动应力水平相对较低的条件下,高频振动作用仍会导致颗粒材料出现流态化、强度衰减等一系列区别于低频振动的现象.这些现象的力学机理目前尚未完全明确,不利于未来更高速铁路的轨下土工基础设计.结合离散元数值模拟开展了双轴试验,分析了高频低幅振动下力链数量、各向异性及遗传颗粒等细观指标的演化规律,量化了颗粒材料中承载主体骨架结构的发展变化.结果表明,颗粒材料宏观偏应力的发展、波动等与细观力链的演化规律表现出较强的一致性;高频低幅振动作用下骨架结构的变异程度与抗剪强度衰减存在线性关系,骨架结构变异越大,抗剪强度衰减越大.

关键词：高频低幅振动偏应力降力链骨架结构变异双轴压缩

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基于新息自适应卡尔曼滤波地铁测速定位方法

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仪器仪表学报 2025年第1期46卷 236-246页

作者：万俊豪左建勇丁景贤潘宇同济大学交通学院上海201804 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804

城市轨道交通车辆的测速定位存在可用传感器较少,小半径曲线和大坡度变化线路多,运行工况变化频繁,实时性与精度要求更高等问题。提出了基于新息自适应卡尔曼滤波的测速定位方法,以无人驾驶地铁为研究对象,首先基于先验牵引制动目标级... 详细信息

城市轨道交通车辆的测速定位存在可用传感器较少,小半径曲线和大坡度变化线路多,运行工况变化频繁,实时性与精度要求更高等问题。提出了基于新息自适应卡尔曼滤波的测速定位方法,以无人驾驶地铁为研究对象,首先基于先验牵引制动目标级位约束,将列车视为一维刚性均布质量模型,考虑列车经过等效变坡点的动力学行为,建立修正机动加速度的列车运动模型。然后基于新息自适应卡尔曼滤波实时估计与修正受到运行工况与线路情况变化影响的统计噪声。最后以3种典型工况的实车数据为例,基于16组动车轴速信息进行测速定位,并对比采用平均轴速法与无自适应估计噪声的常规卡尔曼滤波算法下的6种精度评价指标,结果表明:采用该方法有效修正轮轨蠕滑引起的渐进型数据漂移,减少高速区高频噪声,速度误差均方根为0.349 0 km·h^(-1),制动停车位置误差为0.491 3 m,具备较高的测速与定位精度;在高速区轴速存在1.5%比例随机缺失工况下,速度误差均方根可稳定在0.371 7 km·h^(-1)左右,制动停车位置误差可稳定在0.042 0 m左右,对高速区测量轴速缺失具备较强鲁棒性;在列车滑行工况下,速度误差均方根为0.360 1 km·h^(-1),制动停车位置误差为0.310 5 m,对列车空转滑行具备较强鲁棒性。研究结果能够为无人驾驶地铁列车精确测速定位提供理论依据与工程参考。

关键词：无人驾驶地铁测速定位方法机动加速度新息自适应卡尔曼滤波

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基于黏滑振动特性的钢轨波磨形成机制

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振动．测试与诊断 2024年第5期44卷 949-957,1039,1040页

作者：王志强雷震宇同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804

为了研究钢轨波磨形成机制,首先,基于线路实测钢轨波磨,从黏滑振动理论角度探讨了波磨的形成原因;其次,运用车辆-轨道耦合模型,研究了轮轨系统的黏着蠕滑特性;最后,结合轮对-轨道系统有限元模型模态分析和轮轨黏滑关系,对钢轨波磨的成... 详细信息

为了研究钢轨波磨形成机制,首先,基于线路实测钢轨波磨,从黏滑振动理论角度探讨了波磨的形成原因;其次,运用车辆-轨道耦合模型,研究了轮轨系统的黏着蠕滑特性;最后,结合轮对-轨道系统有限元模型模态分析和轮轨黏滑关系,对钢轨波磨的成因进行了解释。当车辆运行在半径为350 m的曲线段时,内轨侧黏滑曲线出现了明显的负斜率特性,从而导致内轮易在内轨表面发生滑动,加剧内轨磨耗;外轨侧黏着系数随着蠕滑率的增加而增大,说明外轮不会发生明显滑动,磨耗相对较少;轨道超高状态对内外侧钢轨的磨耗发展有重要影响。随着线路曲线半径的增加,内外轨侧的黏滑曲线负斜率现象均呈减少趋势,说明波磨的发生概率逐渐降低。结合轮轨黏滑关系和模态特征可知,轮轨系统黏滑负斜率条件下,轮对扭转振动和内轨弯扭振动的耦合作用是造成钢轨波磨的主要原因。波磨演化分析表明,轨面固定缺陷会导致相同位置处产生同相位的钢轨磨耗,并沿着钢轨纵向发展,最终形成钢轨波磨。

关键词：轨道工程波磨黏滑特性负斜率模态分析耦合振动

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温度应力对CRTSⅡ型轨道板脱空影响规律研究

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铁道工程学报 2023年第9期40卷 33-37页

作者：祝文君杨承越于中旭许玉德同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804

研究目的:温度应力是高速铁路无砟轨道结构稳定的重要影响因素。本文主要以CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的脱空病害为研究对象,通过有限元软件进行建模分析,在考虑轨道结构自重以及轨道层间相互作用的条件下,探究正负温度梯度作用对不同位... 详细信息

研究目的:温度应力是高速铁路无砟轨道结构稳定的重要影响因素。本文主要以CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的脱空病害为研究对象,通过有限元软件进行建模分析,在考虑轨道结构自重以及轨道层间相互作用的条件下,探究正负温度梯度作用对不同位置、不同面积的轨道板与CA砂浆层间脱空病害发展规律的影响,为CRTSⅡ型轨道板脱空的病害防治工作提供理论依据。研究结论:(1)温度梯度作用下,轨道板产生的脱空高度会随初始脱空尺寸的增加而逐渐增加,其增长规律因初始脱空所处位置的不同而存在差异,当轨道板初始脱空区域超过70%,板中最大脱空高度可达到10 mm;(2)初始脱空尺寸会影响温度作用后轨道板内部的变形以及轨道结构的脱空面积,总脱空面积的增长近乎于线性;(3)在高速铁路无砟轨道结构的实际运营中,必须严控轨道板与CA砂浆层间的黏结质量,避免初始脱空、离缝在温度作用下急剧扩展造成轨道结构稳定性严重下降的不利情况发生。

关键词：脱空面积脱空高度 CRTSⅡ型板式无砟轨道 CA砂浆层温度梯度

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基于内聚力模型数值算法的无砟道床变形与损伤分析

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铁道学报 2024年第9期46卷 139-147页

作者：严道斌石梓煊许玉德同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804

针对高速铁路无砟道床层间黏结数值模拟问题,推导混合断裂模式双线性内聚力模型,提出有限元分析框架下的双线性内聚力模型(CZM)数值算法,通过与有限元软件计算结果对比,验证算法的正确性。基于所提出算法,以内聚力单元模拟层间界面,建立... 详细信息

针对高速铁路无砟道床层间黏结数值模拟问题,推导混合断裂模式双线性内聚力模型,提出有限元分析框架下的双线性内聚力模型(CZM)数值算法,通过与有限元软件计算结果对比,验证算法的正确性。基于所提出算法,以内聚力单元模拟层间界面,建立CRTSⅢ型板式无砟道床有限元模型,分析温度梯度荷载作用下结构变形与层间损伤规律。结果表明:所提出CZM数值算法与有限元软件计算结果一致,可以反映内聚力单元在受拉、受剪、受拉剪模式下的力学与损伤特性;在-50~100℃/m温度梯度范围内,正温度梯度荷载作用下轨道板垂向位移可达0509 mm,负温度梯度荷载作用下则可达0409 mm;轨道板与自密实混凝土层层间损伤受正温度梯度影响大,层间损伤萌生于板角并向板中发展,温度梯度为972℃/m时层间黏结局部失效。

关键词：高速铁路无砟道床结构变形层间损伤双线性内聚力模型数值算法温度梯度

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高速铁路区间完全中断场景双向到发线运用优化

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 1-9,F0002页

作者：高博文欧冬秀董德存同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804

针对高速铁路区间完全中断场景下的列车运行调整问题,提出了双向到发线运用优化策略。从宏观角度将列车运行过程抽象为由事件和活动构成的网络,对提出的双向到发线运用策略进行建模,建立高速铁路区间完全中断场景下列车运行调整混合整... 详细信息

针对高速铁路区间完全中断场景下的列车运行调整问题,提出了双向到发线运用优化策略。从宏观角度将列车运行过程抽象为由事件和活动构成的网络,对提出的双向到发线运用策略进行建模,建立高速铁路区间完全中断场景下列车运行调整混合整数线性规划(MILP)模型。根据现场实时性要求,采用自编算法与商业优化软件Gurobi相结合的方式对模型进行求解。运用模型和算法对构建的9个现场中断案例进行算例测试。结果表明,双向到发线运用优化策略可以有效减少中断事件对列车运行的影响,相比于目前到发线运用策略,最多可减少10%的列车延误时间。

关键词：高速铁路区间中断到发线运用时刻表调整混合整数线性规划(MILP)

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基于主成分分析和深度森林算法的S700K转辙机故障诊断

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 35-40页

作者：胡小晨郭宁沈拓董德存同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804

针对目前转辙机故障诊断准确性不高、效率低等问题,提出了一种基于主成分分析(PCA)和深度森林(gcForest)算法的故障诊断方法。对于S700K转辙机11种故障模式下的电流、功率曲线,采用主成分分析进行电流特征值特征简约,然后使用嵌入简约... 详细信息

针对目前转辙机故障诊断准确性不高、效率低等问题,提出了一种基于主成分分析(PCA)和深度森林(gcForest)算法的故障诊断方法。对于S700K转辙机11种故障模式下的电流、功率曲线,采用主成分分析进行电流特征值特征简约,然后使用嵌入简约特征值的改进深度森林模型提高数据处理能力,增强模型内在特征代表性。结果表明,改进深度森林模型故障诊断准确率为97.62%,验证了该方法的有效性和优越性。

关键词：故障诊断 S700K转辙机主成分分析(PCA) 深度森林(gcForest)算法

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城市轨道交通浮置板轨道纵向联板的动力效应分析

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振动工程学报 2024年第5期37卷 822-829页

作者：杨新文孙志昂张昭张英杰同济大学轨道交通结构耐久与系统安全上海市重点实验室上海201804 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

城市轨道交通浮置板轨道纵向联结处存在薄弱环节,轨道设计时对板与板纵向联结的动态效应考虑不足。通过引入等效密度及等效地基系数的方法对钢弹簧浮置板轨道系统板下基础进行合理的模型简化,建立了预制式和现浇式浮置板系统振动特性三... 详细信息

城市轨道交通浮置板轨道纵向联结处存在薄弱环节,轨道设计时对板与板纵向联结的动态效应考虑不足。通过引入等效密度及等效地基系数的方法对钢弹簧浮置板轨道系统板下基础进行合理的模型简化,建立了预制式和现浇式浮置板系统振动特性三维有限元分析模型,充分考虑了钢轨、剪力铰和板下基础对浮置板结构振动特性的影响,研究了浮置板轨道系统模态与谐响应特性,分析了浮置板纵向联结处的动力效应特性。结果表明:浮置板轨道在1~200 Hz低频段的模态振型变化主要表现为四种运动方式:刚体运动、弯曲、弯扭组合和扭转;对于预制板轨道系统,浮置板主导整个系统的振动特性表现的频段在系统模态分析和谐响应分析中表现出一致的规律;对于现浇板轨道系统,当频率为32.6~57.8 Hz时,浮置板对系统振动特性的主导作用弱化,表现为过渡频段;浮置板联板动力效应产生的低阶弯曲模态在预制板系统中表现为刚体运动模态;对于由Ns块板组成的浮置板系统,联板效应引起的单块板每阶弯曲模态频率附近的附加模态数为N_(s)/2-1。

关键词：浮置板轨道城市轨道交通模态分析有限元法联板效应

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面向冲突化解的双线交汇区段列车编队双层优化模型

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 18-26页

作者：宁正张雷何积丰同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

针对虚拟编组列车在双线交汇区段上面临的冲突与通过效率问题,提出了多种速度组编协调策略。将列车汇入时间、次序、编队组合和速度序列决策集成在双层优化模型中,上层模型优化通过效率,下层模型提高编队质量;设计双层嵌套粒子群算法,... 详细信息

针对虚拟编组列车在双线交汇区段上面临的冲突与通过效率问题,提出了多种速度组编协调策略。将列车汇入时间、次序、编队组合和速度序列决策集成在双层优化模型中,上层模型优化通过效率,下层模型提高编队质量;设计双层嵌套粒子群算法,将汇入时间作为双层模型的中间交互变量,使列车群能根据环境需求收敛于不同队形。仿真结果表明,加入协调速度优化可以提高组编过程效率,双层编队模型可以在确保编队结构稳定性和均衡性的同时提高既有线路通过率。

关键词：虚拟编组列车编队方法双层优化模型冲突化解编队协调

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