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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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    基于粒子群算法的复杂山区铁路土方调配与取弃土场选址协同优化

    吕春妍蒲浩宋陶然李伟...
    1202-1212页
    查看更多>>摘要：复杂山区铁路线路土方调配及取弃土场选址对铁路项目的成本、工期、安全性、环境影响程度等产生长久深远影响,二者之间存在着复杂关联耦合关系.然而,既有方法忽略了上述联系,难以实现铁路线路土方调配与取弃土场选址协同优化.对于复杂山区铁路线路,构建了融合调配段落划分点、土方调配量、取弃土场的统一自变量集合,考虑了土方调配、取弃土场选址复杂约束,以土方调配成本、取弃土场建设成本及便道建设成本的综合费用为目标函数,集成综合基础信息子系统、土方调配优化子系统与取弃土场选址优化子系统,建立了土方调配与取弃土场选址的协同优化模型.为求解此协同优化模型,提出一种基于粒子群算法的累进求解策略.首先根据线路划分土方调配段落,进入土方调配优化子系统求得土方调配解,借助移动窗口法构建取弃土场备选池,进入取弃土场选址优化子系统求得取弃土场址解;其次,基于粒子群算法通过更新线路土方调配段落划分来累进迭代寻求最优解.以某复杂山区铁路为例,对铁路线路土方调配及取弃土场选址协同优化模型进行案例验证,与人工方案相比,最终机选最优方案可节省13.77%的综合费用.测试结果表明本方法的有效性,可提高铁路土方调配与取弃土场选址求解效率,为设计人员提供参考.

    铁路线路土方调配取弃土场选址协同优化累进求解算法

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    基于结构方程模型的绿色铁路建造能力形成机理研究

    王青娥潘阿敏郭珍旭潘丽鹦...
    1213-1221页
    查看更多>>摘要：在"碳达峰碳中和"双碳目标驱动下,铁路的绿色转型势在必行,然而目前铁路工程企业绿色铁路建造能力尚显不足,究其原因是由于绿色铁路建造能力建设目标不明确、依据不充分.首先,通过文献分析归纳出绿色铁路建造能力的4个构成维度,筛选识别出5类影响因素和23个影响因素指标.其次,根据绿色铁路建造领域相关研究成果提出影响因素作用的研究假设,建立结构方程概念模型.最后,通过调查问卷进行数据收集,进行理论模型的拟合和检验,再基于拟合结果分析揭示各影响因素对企业绿色铁路建造能力的作用效应.研究结果表明:企业技术发展及人才建设水平、行业发展水平、企业内部绿色发展水平、企业综合管理水平和政府推力对绿色铁路建造能力均有显著正向影响,且影响效应依次递减;政府推力和行业发展水平仅对绿色铁路建造能力产生间接影响,企业内部绿色发展水平、企业综合管理水平和企业技术发展及人才建设水平仅起直接作用.研究揭示了绿色铁路建造能力的形成机理,为提高企业绿色铁路建造能力提供理论依据,有助于提高铁路工程企业对绿色铁路建造能力的认知水平,帮助其快速实现绿色转型.

    绿色铁路绿色建造能力影响因素结构方程模型形成机理

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    公路桥梁物化阶段环境影响货币化分析

    王琳谢雨蕾李晓钟
    1222-1231页
    查看更多>>摘要：为科学定量地评估公路桥梁物化阶段环境影响,并明确降低桥梁工程负面环境影响的关键着力点,基于生命周期评价方法引入支付意愿理论建立公路桥梁物化阶段环境影响货币化分析模型,将环境影响评价结果统一到经济维度,使其兼具环境和经济含义.应用该模型对渝湘高速五布河特大桥进行分析,从时间和空间2个维度出发研究桥梁基础结构、下部结构、上部结构和桥面系4个部分环境影响值分布特征,并采用MATLAB软件开展蒙特卡洛模拟,对各具体施工环节环境影响值进行不确定性分析.研究结果表明:桥梁材料生产阶段是物化阶段环境影响控制的重点,该阶段各影响类型中由于全球变暖造成的环境影响尤为明显.基础、下部和上部结构在材料生产阶段的环境影响值自下而上呈递增趋势,在施工建造阶段呈递减趋势.打桩钻孔机械、起重及垂直运输机械和泵类机械被确定为关键机械类型,是施工建造阶段环境影响值的主要贡献来源.桥墩-混凝土和主梁-混凝土2个施工环节的总体不确定度最大,以变异系数作为衡量指标,钢筋施工环节总环境影响不确定度小于混凝土施工环节,各环节总环境影响不确定度小于各类环境影响不确定度.研究结果符合工程实际,验证了模型的适用性,可为公路桥梁环境影响评价工作提供科学依据和有益参考.

    桥梁工程生命周期理论支付意愿理论环境影响蒙特卡洛模拟

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    地铁列车刨削式防爬吸能结构冲击力平稳行为参数优化

    许平魏鲁宁邢杰关月溪...
    1232-1243页
    查看更多>>摘要：为提升地铁列车在碰撞过程的平稳性和耐撞性,提出一种刨削式吸能防爬器.该吸能结构因其抗偏载能力强,结构紧凑等优点被广泛应用于地铁列车的端部吸能结构中.以某型地铁列车的刨削式防爬器为研究对象,使用有限元仿真的方式建立该吸能结构的对称简化模型,并结合台车冲击的试验数据验证有限元模型的准确性;通过数值仿真的方式,将刨刀前角(α)、刨刀后角(β)、刨刀宽度(w)和刨削深度(d)作为输入变量,以总吸能量(EA)和吸能阶段的平均刨削力(MPF)为耐撞性指标,以样本方差(S2)作为考核参照,通过全因子法对输入变量进行参数化分析;在此基础上,利用径向基函数构建代理模型,并采用多目标遗传算法(MOGA)对该吸能结构的主要设计参数进行优化设计,以确定结构参数的最佳的配置方案.研究结果表明:在该型刨削式防爬吸能结构的主要设计尺寸参数中,β对EA、MPF以及S2的影响均不明显;α对MPF、EA呈负相关,同时与S2呈正相关;w和d对EA与MPF呈正相关、与S2呈负相关;通过优化设计得到的吸能结构的最优的参数设计方案中:d为3.94 mm;α为7.78°,w为34 mm;最优设计方案的EA提高了5.91％,MPF提高了5.89％,S2降低了45.4％,耐撞性与平稳性得到了提高.研究结果可为地铁列车刨削式防爬吸能结构的设计提供工程参考.

    地铁列车刨削式防爬器耐撞性台车试验平稳性多目标优化

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    基于tSNE多特征融合的JTC轨旁设备故障检测

    武晓春郜文祥
    1244-1255页
    查看更多>>摘要：无绝缘轨道电路(Jointless Track Circuit,JTC)的轨旁设备在室外长期运营过程中,其可靠性会逐渐降低,进而给列车行车安全带来严重威胁.以轨道电路读取器(Track Circuit Reader,TCR)感应电压为基础,针对JTC故障诊断研究中轨旁设备故障类型复杂和故障特征提取不充分等问题,提出一种基于t分布随机邻域嵌入(t-distribution Stochastic Neighbor Embedding,tSNE)多特征融合的JTC轨旁设备故障检测模型.首先,根据不同轨旁设备故障对TCR感应电压信号的影响,分析各轨旁设备的故障特性.其次,提取TCR感应电压信号的方差、有效值、峰值因子等幅值域特征,以及排列熵、散布熵特征构成原始故障特征集.为了去除其中的冗余信息,得到具有较高判别性的融合流形特征,利用tSNE算法进行特征融合.最后输入深度残差网络(Deep Residual Network,DRN)得到故障检测混淆矩阵,实现轨旁设备故障定位.实验结果表明:tSNE算法融合后的特征在异类和同类故障样本之间分别有较大的类间间距和较小的类内间距,相比主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)、随机相似性嵌入(Stochastic Proximity Embedding,SPE)、随机邻域嵌入(Stochastic Neighbor Embedding,SNE)算法具有更优的融合特征提取效果.此外,结合DRN可以有效识别多种轨旁设备故障,达到98.28%的故障检测准确率.通过现场信号进行实例验证,结果表明该故障检测模型能满足铁路现场对室外设备进行故障定位的实际需求.

    轨旁设备幅值域排列熵散布熵多特征融合故障检测

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    考虑车桥耦合及环境腐蚀的铁路钢桥疲劳分析

    胡春建孙洪斌卢大治冯乾朔...
    1256-1265页
    查看更多>>摘要：耐候钢通过改变合金元素以在其表面形成致密保护性防锈层因而具备良好的耐大气腐蚀性能,因此其在免涂装使用中为带锈工作,应用于公路和铁路桥梁中时可能存在腐蚀和疲劳耦合损伤问题.基于潍莱铁路线一座全焊接免涂装耐候钢桥开展列车动力作用下的关键构件和焊接节点疲劳损伤分析,并进行考虑腐蚀劣化影响下的疲劳寿命评估.基于列车-轨道-桥梁耦合系统模型研究在高速列车动力荷载下桥梁主桁关键构件动力响应并得到结构中最不利构件位置,分析关键构件在列车通行振动效应下的疲劳损伤度;结合考虑局部节点板精细化的多尺度耦合有限元模型,考虑轨道不平顺和列车运行速度的影响,得到桥梁节点板在不同速度下的疲劳损伤度;考虑环境腐蚀对桥梁疲劳寿命的影响,结合桥梁列车年运营量进行腐蚀环境下桥梁关键杆件和节点的疲劳使用寿命评估.研究结果表明:铁路钢桁梁桥在列车动力作用下不同构件的疲劳损伤不同,刚度较小以及应力响应影响线较短的构件疲劳损伤度更大,其中疲劳损伤度由大到小依次为节点横梁、腹杆、下弦杆、上弦杆.轨道不平顺和列车运行速度对桥梁节点板应力响应最大值影响并不显著,列车运行速度为120 km/h时与所分析桥梁共振更明显.环境腐蚀会降低铁路桥梁疲劳寿命,且对桥梁不同构件寿命影响程度不同.研究成果可为同类型铁路钢桁梁桥在腐蚀环境下的疲劳寿命评估和设计提供参考.

    铁路钢桁梁桥车桥耦合系统多尺度有限元模型应力响应疲劳损伤分析腐蚀疲劳寿命评估

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    基于放电电压平台研究的蓄电池寿命状态评估

    成庶吕壮壮刘畅向超群...
    1266-1274页
    查看更多>>摘要：为解决传统动车组镍镉蓄电池的返修方法导致部分蓄电池在触发返修条件前已性能劣化,同时大量已达返修标准的蓄电池性能并未过度衰退的问题,设计单体镍镉蓄电池全寿命加速老化实验并获取相关实验数据.首先,采用集成经验模态方法建立单体电池全寿命健康状态类别划分模型,然后运用离散小波变换消除放电电压平台数据的奇异值,进而利用极限学习机算法预测蓄电池寿命状态,最终实现对蓄电池全生命周期寿命的准确预测与健康状态评估功能.实验结果表明:相较于传统的蓄电池寿命阈值分类方法,运用集成经验模态建立的健康状态类别划分模型能有效避免蓄电池寿命末端出现误警情况.作为融合算法模型输入的放电电压平台数据易获取,基于离散小波变换的数据预处理方法可提升算法准确率近3%,最终可达到96%～98%.此外,相对于传统的神经网络模型,融合算法模型不涉及迭代,因而能兼顾算法的预测精度与计算效能.蓄电池识别健康状态的F1值为0.976 3,识别老化阶段的F1值为0.950 9,识别故障阶段的F1值为0.939 394.相较于传统的依据动车组运营里程和使用年限进而决定蓄电池是否返修的方法,融合算法模型提供了显著的评判标准,能判别蓄电池是否应该返修,并有效地识别蓄电池的健康状态,降低了动车组的运营成本,保障动车组运营安全,为电池寿命评判和检修策略的优化提供参考.

    寿命评估集成经验模态分解离散小波变换极限学习机放电电压平台在线检测

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