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期刊信息/Journal information
铁道科学与工程学报
铁道科学与工程学报

余志武

双月刊

1672-7029

jrse@mail.csu.cn

0731-82655133；82656174

410075

长沙市韶山南路22号

铁道科学与工程学报/Journal Journal of Railway Science and EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是中南大学主办的以理工为主的综合性学术刊物。1979年创刊，1982年公开改进，主要刊登土木工程、建筑工程、交通工程、自动控制、计算机科学与技术、运输管理工程、机电工程、数学力学、基础研究等方面的学术论文。1992年起被列为全国中文核心期刊，1994年被列为美国Ei Page数据库核心期刊。
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    高速铁路土工格栅加筋膨胀土边坡作用机制

    张锐周豫兰天郑健龙...
    1-12页
    查看更多>>摘要：土工格栅加筋处治是解决膨胀土边坡问题的关键技术.为深入研究格栅与膨胀土相互作用机制,依托南宁铁路改柳南线工程,开展加筋设计及格栅抗拔稳定性计算.将考虑膨胀土侧向膨胀影响及格栅反包约束作用的设计方案应用于实际工程中,并通过预埋设的监测元件,对自然降雨-蒸发气候下加筋边坡的含水率、应力、位移及格栅应变的变化特征进行长期监测.研究结果表明:在考虑侧向膨胀及格栅约束的影响下,土工格栅的抗拔稳定安全系数仍满足规范要求.基于监测数据发现,受大气环境影响,体积含水率的波动幅度由浅至深逐渐减弱;格栅应变变化趋势与土体应力变化趋势基本一致,随季节性干湿气候呈"波浪"式变化;靠近坡面土体受大气干湿循环的影响更为显著,对降雨入渗敏感,其土工格栅应变变化迅速,峰值出现时间早;格栅应变峰值远小于格栅允许拉应变,且边坡累积水平位移量较小,表明加筋边坡滑移破坏风险较低;在降雨过程中,格栅对边坡土体施加弹性约束,允许坡面发生一定程度的膨胀,释放坡体因增湿产生的膨胀势,从而避免边坡因侧向应力增大形成渐进式滑坡,体现了土工格栅加筋膨胀土边坡"以柔治胀"的作用机制.研究成果可为高速铁路膨胀土边坡的土工格栅加筋设计与施工提供理论和技术支撑.

    高速铁路加筋膨胀土边坡筋土相互作用现场监测土体位移

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    高速铁路预售期旅客购票量分布预测

    徐光明林珊珊米希伟王凯...
    13-25页
    查看更多>>摘要：在预售前(相隔31 d)预测高速铁路预售期旅客购票量分布是铁路企业精准进行收益管理的前提.基于高速铁路预售模式和旅客售票数据,分析预售期内各预售日旅客购票量的相关性,探究预售期旅客购票量分布的影响因素.综合考虑出发日特征以及旅客购票量分布时序特征的影响,构建了考虑多输出间关联性的最小二乘支持向量回归-卷积长短期记忆网络(MLSSVR-ConvLSTM)模型.以京沪高铁线路中上海虹桥站至北京南站、上海虹桥站至徐州东站、上海虹桥站至无锡东站这3种不同距离OD旅客为例,进行预售期旅客购票量分布预测实例分析.研究结果显示:MLSSVR-ConvLSTM模型预测结果较好地反映了真实的预售期旅客购票量分布的变化趋势,平均绝对百分比误差为6.7%～11.0%,预测效果优于多元线性回归(MLR)、K近邻回归(KN)、极致梯度提升算法(XGBoost)、支持向量回归机(SVM)、多输出最小二乘支持向量回归(MLSSVR)和卷积长短期记忆网络(ConvLSTM)等模型,验证了所提出模型的合理性和有效性.进而表明,在构建预售期旅客购票量分布预测模型时,考虑预售期旅客购票量分布整体性以及各类因素的综合影响可有效地提高模型预测精度.所提出的预售期旅客购票量分布预测模型可以为铁路企业制定动态票额分配和浮动票价等政策提供理论支撑.

    高速铁路预售期旅客购票量分布预测MLSSVR-ConvLSTM模型售票数据

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    外置转向架包覆对高速列车气动阻力影响

    邓海丁艳思向南燊项涛...
    26-37页
    查看更多>>摘要：转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响.基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式对高速列车气动性能的影响.研究了转向架区域安装小裙板、半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板等5种方案下的高速列车气动性能,比较了不同方案下高速列车气动阻力的变化规律,阐明了高速转向架包覆方式对整车气动阻力、车底流动特性以及列车表面压力分布的影响.研究结果表明:随着转向架裙板包覆面积的增加,转向架腔后端板受到的气流冲击逐渐减弱,后端板上的正压分布降低,列车转向架区域周围的边界层厚度逐渐减小,转向架区域内的压力分布差异性逐渐减小,从而实现了列车整车气动阻力系数的降低.与小裙板模型相比,半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板模型的列车气动阻力系数分别降低了5.2%、8.65%、10.3%、11.1%.对于轴箱外置式转向架来说,全包裙板+大底板方案可有效改善转向架区域流场,降低整车气动阻力.研究得到的转向架包覆方式将为新一代高速列车气动减阻设计提供有利支撑,实现列车气动节能.

    轴箱外置式转向架高速列车包覆方式气动减阻流场结构

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    高速列车流线型转向架与底部导流板的气动减阻效果研究

    柳宁李岩松龙金兰姜琛...
    38-47页
    查看更多>>摘要：为适应高速列车进一步提速的更低气动阻力实际需求,针对CR400AF型高速列车动车转向架和带头型简化车体,应用底部流动导向控制思想,采用附加轻质易造型材料包覆原有部件的理念,开展转向架各部件流线型化和车体底部导流板综合减阻效果的验证试验与数值仿真研究.验证试验选择有无导流板的流线型转向架带简化车体模型,在3种试验速度工况下阻力试验值与仿真值误差均少于10%,验证了数值仿真的可靠性,带导流板试验模型较不带导流板试验模型均有减阻.数值仿真研究运用Realizable k-ε湍流模型,采用切割体笛卡尔网格划分技术,并在边界层内采用棱柱层网格,控制第1层网格的厚度,确保y+值能满足壁面函数要求.经稳态明线运行的仿真模拟网格无关性检验后,探究了流线型动车转向架与导流板组合运用的气动减阻特性及效果.对比了流线型动车转向架与安装导流板前后动车转向架、简化车体以及转向架舱上的阻力变化情况和压力分布变化情况,分析了转向架区域的流场结构变化.数值仿真结果表明:流线型设计的动车转向架相较于原始动车转向架有一定的减阻效果,在400 km/h的运行速度下减阻率达到1.08%.流线型设计动车转向架与导流板组合运用后,转向架区域的流场结构显著改善,总体气动减阻效果明显,总气动阻力减少了5.87%.

    高速列车减阻导流板转向架流线型设计

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    轨道车辆制动副摩擦自激对车轮磨耗的影响

    宋瑞张宇航周劲松张忠凯...
    48-57页
    查看更多>>摘要：轮轨周期性磨耗会加剧轮轨动态相互作用,造成车辆系统关键部件发生疲劳断裂,引起车体的异常振动,对乘坐舒适性和运行安全性有较大影响,然而先前研究很少将制动副振动与车轮磨损进行联系.为研究车轮周期性磨耗的原因,通过考虑制动单元的自激振荡对车轮磨损的影响,建立考虑轮轨附着的列车制动系统扭转模型.利用数值方法对制动系统的振动状态进行求解,通过一些非线性理论的相关图谱(系统运动的分岔图、相图、庞加莱截面图、频谱图和时域图等),深入探究制动工况下系统的振动情况,得到制动单元内部因摩擦因数的负斜率特性引起的自激振荡对车轮磨损的影响.研究结果表明:制动系统因摩擦自激产生的不稳定运动仅在车速较低时发生,随着制动速度的降低,当车速低于12.88 km/h时,制动系统会从稳定区间进入振荡区间进而引发制动系统颤振.与此同时,制动系统的颤振会引起车轮蠕滑率的波动,进而影响轮轨间的切向力与轮轨磨损.当制动速度处于振荡区间时,车轮会出现不均匀磨损;当制动速度靠近振荡区间的临界值时,车轮磨损近似均匀;当制动速度处于稳定区间时,车轮纵向蠕滑力近似无波动,车轮不再因制动副的自激振荡产生异常磨损.最后探究了制动压力对系统运动稳定性与轮轨磨耗的影响,发现大制动压力下系统振幅增大,磨损更为明显.探究制动系统对车辆周期性磨耗的影响,可为车轮周期性磨耗机理的研究和控制措施的选用提供参考.

    列车车轮制动单元自激振荡不均匀磨耗制动压力

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    基于时间敏感网络的列车通信网络实时流量调度优化

    梁晨贺德强任子阳靳震震...
    58-69页
    查看更多>>摘要：随着轨道交通智能化的发展,列车控制与监测产生的高带宽实时数据对列车通信网络提出了更高的要求.时间敏感网络可作为兼具高传输速率、高确定性和高兼容性的下一代列车通信网络解决方案.然而,实现时间敏感网络确定性通信机制的流量门控调度设计难以拓展到实际场景规模.因此,针对车载网络流量特性,提出一种基于改进增量式调度策略和改进灰狼优化算法的列车通信网络流量门控调度生成方法.首先,基于列车通信网络流量和拓扑结构建立门控调度系统模型.然后,为提高调度生成效率,提出了基于增量式调度的单帧简易调度(Single Frame Simple Scheduling,SFSS)策略,弥补了门控调度模型在计算速度方面的不足.其次,为提高灰狼优化算法的寻优性能,引入了粒子群优化算法、Logistic混沌映射策略和反正切函数,提出了改进灰狼优化(Improved Grey Wolf Optimization,IGWO)算法,改善了实时周期性流量的实时性能和带宽占用.最后,利用SFSS策略和IGWO算法对列车通信网络门控调度系统模型进行测试和求解,通过实验验证所提出调度生成方法的可行性和有效性.实验结果表明,与其他方法相比,提出的门控调度生成方法在计算精度和计算速度方面具有更大的优势,流量调度的平均端到端时延降低为57 μs.研究成果能够满足列车通信网络流量调度的需求,可有效地实现时间敏感网络确定性通信在列车中的应用和改善.

    列车通信网络时间敏感网络流量调度增量式调度改进灰狼优化算法

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    面向高质量开行的中欧班列开行方案动态优化方法研究

    罗君培王莹胡梦影
    70-81页
    查看更多>>摘要：为满足中欧班列高质量发展的目标要求,将运力优先释放给高质量货物,基于分类货物对班列开行质量的贡献程度对中欧班列开行方案的优化方法进行研究.首先,将货物按照货物价值、来源班列运营平台、时效性不同进行分类,并设置货物运输效益系数,计算出包含经济效益及社会效益在内的不同品类货物的综合货物运输效益,用于反映货物运输特性对班列开行质量的影响.其次,根据线路现状选择备选城市作为集结中心,设计出"混合轴辐式"中欧班列开行模式,并加入时间因素构建出时空网络.然后,以货流平衡、班列接续、编组限制、集结中转作业及口岸作业限制等能力为约束条件,建立了以班列开行综合运输效益最优为目标的开行方案优化模型.结合模型特点,进一步设计列生成算法对优化模型进行求解,并利用Gurobi软件对限制主问题和原整数规划问题进行了求解.算例表明,基于"混合轴辐式"网络的"直达+中转"模式,使得运输需求满足率提升了3.56%,优化后的中欧班列开行方案实现了在口岸能力有限的情况下对运营质量较好班列公司的货物以及高价值时间敏感货物进行优先运输,并使其均衡到达口岸以缓解口岸拥堵,顺应中欧班列高质量运输的发展需求.研究可以为中欧班列日常运输计划的制定提供支撑.

    中欧班列时空网络时间成本高质量运输

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    铁路集装箱客运化班列停站方案与运行图协同优化研究

    韩涛魏玉光王怀相夏阳...
    82-93页
    查看更多>>摘要：铁路集装箱客运化系统对于改善我国铁路集装箱运输效率和提升铁路在高附加值货物运输市场的竞争力具有重要意义.在客运化系统中,集装箱班列的停站方案与运行图是班列运输组织计划的核心内容,前者确定各班列的停站模式,后者确定班列在各车站的出发与到达时间,二者之间相互影响,共同决定服务质量.因此,为提升运输组织计划编制效率,有必要在基于铁路通道的运营环境下,研究考虑不同运行区段的集装箱客运化班列停站方案与运行图协同优化问题.在满足箱流需求与符合列车运力的前提下,考虑具体的集装箱至列车的分配,将列车停站方案约束嵌入到列车运行图编制过程中,一方面使得停站方案与箱流分配方案相协调,另一方面保证列车在站停留时间能满足集装箱装卸作业的要求.以总列车停站时间最小为目标,综合考虑货物运到期限、车站到发线资源的分配、列车追踪间隔时间以及列车停站时间等约束,构建混合整数线性规划模型,并借助优化求解器CPLEX对模型进行求解.以实际中欧班列通道为案例进行实证分析,验证提出方法的有效性.实验结果表明,客运化系统能够充分发挥网络运输的优势,在仅牺牲部分列车能力利用率的前提下,具有列车开行频率高、运输集装箱数量多以及运到期限短的优点.

    铁路集装箱运输客运化模式列车停站方案列车运行图中欧班列

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    基于改进YOLOX与多级数据关联的行人多目标跟踪算法研究

    韩锟彭晶莹
    94-105页
    查看更多>>摘要：目标跟踪是计算机视觉领域的基本问题,行人多目标跟踪在智能监控、智慧交通等多个领域有着广泛的应用前景.然而实际跟踪场景中存在频繁遮挡、尺度变化等情况,给多目标跟踪算法带来了极大的挑战.为了进一步提升跟踪精度,在DeepSORT的基础上,提出一种基于改进YOLOX与多级数据关联的行人多目标跟踪算法.对于检测器,为了增强网络的特征表达能力,提高检测精度,在YOLOX骨架网络与颈部网络分别引入ECA通道注意力模块与ASFF自适应特征融合模块.对于身份识别特征,为了减少数据关联步骤的错误匹配数量,提高跟踪效率,使用轻量的OSNet重识别网络与NSA卡尔曼滤波获取目标特征.对于数据关联,为了减少身份切换次数,避免目标丢失,将检测与跟踪都进行分类处理,使用不同的相似性计算方法,实现基于检测置信度与轨迹状态的多级数据关联.实验结果表明:与改进前YOLOX与DeepSORT简单结合的算法相比,在YOLOX中引入ECA模块与ASFF模块使误检数量大幅降低,使用YOLOX-s模型时降幅可达17%;结合OSNet模型与NSA卡尔曼滤波的特征提取方法能提高跟踪稳定性,IDF1指标提高0.77%,IDSW减少947;基于检测置信度与轨迹状态的多级数据关联算法可以明显改善跟踪性能,MOTA指标提升3.36%.算法最终在MOT17与MOT20测试集上的MOTA达80.4%与77.7%,IDF1达78.4%与76.7%.提出的行人多目标跟踪方法相较于其他先进算法在跟踪精度与跟踪速度上达到更好的平衡,可为工业上在线行人多目标跟踪应用提供参考.

    多目标跟踪目标检测注意力机制数据关联计算机视觉

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    钢管混凝土双块式轨枕无砟轨道结构疲劳性能试验研究

    刘晓春陈佳琦罗延亮朱志辉...
    106-115页
    查看更多>>摘要：新型钢管混凝土(CFT)双块式轨枕克服了桁架钢筋双块式轨枕存在的生产制造复杂、存放易锈蚀、运营阶段易开裂等问题,可广泛应用于高速铁路和城市轨道交通无砟轨道结构.为检验CFT双块式轨枕无砟轨道结构的疲劳性能,采用11根预制CFT双块式轨枕现浇制作足尺无砟轨道结构节段模型,开展橡胶隔振垫式减振轨道和现浇整体式轨道节段的疲劳试验,揭示其疲劳损伤特性,分析典型疲劳加载循环次数后静载作用下轨道结构应变和变形分布及其演化规律.研究结果表明:1.5倍静轴重的疲劳荷载累计作用500万次后,减振节段及整浇节段CFT双块式轨枕无砟轨道结构混凝土均未出现肉眼可见的裂缝,轨枕与现浇道床整体工作性能良好,疲劳性能满足规范要求;停机开展静载试验过程中轨道结构各测点混凝土横向应变值随荷载增大而近似线性增大,最大拉压应变值均远小于混凝土的极限应变值,工作状态良好;轨道整浇节段道床板中处于整体受拉的状态,可见设置层间连接钢筋实现了道床与底座的共同工作;疲劳试验过程中轨道结构测点竖向位移值总体随着静载的增大而逐渐增大,位移量级较小,满足规范要求,减振轨道节段竖向位移值及其变化率大于整浇轨道节段.研究结果可供类似研究及钢管混凝土双块式轨枕无砟轨道结构工程应用参考.

    无砟轨道双块式轨枕钢管混凝土减振轨道疲劳试验静载性能

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