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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。
正式出版
收录年代

    高速铁路轨道运维拨道技术研究

    徐凌雁袁伟谢剑谢浩然...
    2557-2568页
    查看更多>>摘要：为探讨优化高速铁路拨道换板合理作业参数以进一步提升轨道板更换效率,以既有运营线拨道换板整修为研究对象,结合线上无砟轨道换板作业实际测试,建立了考虑钢轨、扣件、轨道关键部件的线路拨道有限元模型,研究了垫轨、拨轨状态下工装布置间距、扣件松开长度、温差等对拨道作业的影响,为更换不同类型、不同块数伤损轨道板提供数据支持与指导.研究结果表明:进行钢轨横向拨道作业前,需首先分析各垫轨、拨道工装以及轨距拉杆的相对布置间距,确定合理的工装布置方式.拨道作业时,扣件最大上拔力位于未松开的第1组扣件处,上拔力受工装抬轨高度及松开扣件长度的共同影响,与温度不相关,当扣件压力限值取18 kN时,在750 mm的钢轨横向拨道量条件下,线路总长度至少达到80 m即可保证扣件不发生上窜现象.钢轨的最大米塞斯应力位于轨距拉杆处轨底内侧,应力沿着从扣件松开处向拨道中心的方向减小,与钢轨材料弹性柔度成正相关.横向最大拉应力始终位于拨道横移加载处,应力状态均与扣件松开长度近似呈反比例函数关系,且满足钢轨允许最大拉应力限值要求.当施工轨温低于锁定轨温时为钢轨最不利受力情况,为了保证可一次性更换2块轨道板长度,建议最小线路总长度取120 m(扣件松开长度100 m).研究结果可为进一步优化高速铁路轨道运维技术和保障高铁安全运营提供参考.

    高速铁路无砟轨道拨道换板运维线上试验

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    面向高速铁路道岔运维文本的知识抽取方法

    林海香白万胜赵正祥胡娜娜...
    2569-2580页
    查看更多>>摘要：为实现高速铁路道岔运维知识图谱的自动构建,从而为道岔智能运维提供决策支持,须利用知识抽取技术从高速铁路道岔运维文本中提取关键知识.同时,为进一步解决道岔运维文本中的实体嵌套与知识三元组重叠问题,提出一种基于多模块联合学习的高速铁路道岔运维知识抽取模型RTOM-KE.首先,依据定义的实体与关系类型,采用基于BIOES的2阶段知识标注策略,分别标注头实体以及相对应关系下的尾实体;其次,通过轻量级预训练模型BERT-base与双向长短期记忆神经网络BiLSTM构成的编码器模块获取文本的多维共享编码表示,将编码器模块的隐藏状态和全局上下文特征组合之后作为头实体抽取模块的输入;最后,通过头实体抽取模块提取文本中的所有候选头实体.同时,将候选头实体标签和来自编码器模块的多维共享词表征作为尾实体抽取模块的联合输入,通过特定的关系门机制筛选与头实体相关联的尾实体,从而获得高速铁路道岔运维知识三元组.通过充分的对比实验以及消融实验,结果表明:RTOM-KE模型能够较为精准全面地抽取不同复杂程度的三元组,有效解决实体嵌套与三元组重叠问题,基于道岔运维数据集的模型精确率、召回率与F1值分别可达88.3%、86.9%和87.6%.研究结果可为进一步构建高速铁路道岔运维知识图谱以及道岔智能运维提供支持.

    高速铁路道岔运维知识抽取BERT模型

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    基于多层次客流需求的高铁列车谱系结构优化设计

    王汝心聂磊付慧伶佟璐...
    2581-2591页
    查看更多>>摘要：高速铁路的高质量服务特性激发了大量不同类型旅客的多样化出行需求.当前铁路旅客列车开行数量日益增多,但提供的客运产品分类较少,列车谱系化特征不明显,难以适应旅客的多样性需求.设计具有显性差异特征的铁路客运产品,满足不同类型旅客在经济、快捷、方便、舒适等方面的异质性出行需求,实现铁路客流分类与产品分类的高效匹配,对新时代铁路旅客运输发展具有重要意义.结合当前我国高速铁路网列车开行结构现状,并考虑路网中各线路具有不同的资源、能力、客流特征,基于铁路客运产品谱系化思想和发展趋势,从列车停站模式、旅速、运距、频率几个维度将既有列车种类进一步拓展划分为11类谱系,分析多层次旅客对谱系列车的选择,运用整数规划并结合客流分配技术,构建决策各线路区段上从11类谱系中选择列车开行种类、范围和数量的列车谱系结构优化模型,达到客流类型与列车谱系结构之间的有效匹配.以我国部分高铁路网为例开展案例研究,研究结果表明:优化后的列车开行结构明显改善,各高铁线路上列车谱系结构差异化分布特征明显;不同层次客流旅速、列车谱系和客流层次对应、列车客座率、"车-流"运距比等指标均表现出较好的"车-流"匹配效果.在高铁列车大规模成网运营条件下,研究结果可为设计具有谱系特征的列车产品提供方法和技术指导.

    高速铁路客流需求谱系结构整数规划模型"车-流"匹配

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    高速铁路信号云联锁系统数据容错技术研究

    何志彬邢科家张宏扬魏东冬...
    2592-2602页
    查看更多>>摘要：为适应铁路信号系统的数字化发展需求,将云计算技术引入铁路信号联锁系统(云联锁),有助于为联锁系统提供更高的灵活性、可扩展性和计算性能.目前,研究如何确保云联锁系统的安全性问题极具挑战性.为了解决目前商用云计算平台尚不能提供满足铁路信号系统安全苛求等方面的技术保障措施,针对云联锁系统的安全性,提出一种用于云联锁系统的数据容错恢复方案,确保云平台可以运行联锁应用,并保障云联锁功能的安全性和正确性.首先,对既有计算机联锁系统的安全措施和目前针对云平台的安全技术手段进行分析,找出云联锁系统的安全保障措施的难点,提出一种云联锁系统结构,分析进路控制过程,探索适合于针对云联锁的监控方法.然后,根据进路控制过程,使用特征编码方法对联锁进路和输入信息进行编码.运用基于矩阵算法的容错技术,检测联锁运算数据错误,通过监控软件的运行行为来检测云联锁系统潜在的设计缺陷和计算错误等.对多节点的联锁运算故障进行分析,提出针对云联锁可能发生的多重故障的故障恢复方案,并对采取的措施进行详细分析.最后,通过平均危险失效概率定量计算分析云平台的安全性.研究结果表明:与传统技术相比,提出的监控方案具备更高的安全性能.研究结果可为进一步研究类似的高安全铁路信号系统、铁路信号系统数字化和信息化研究提供参考.

    铁路信号联锁云计算基于算法的容错数据恢复安全

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    基于SEM-物元可拓模型的空铁联运服务质量评价研究

    屠琪涵成耀荣
    2603-2614页
    查看更多>>摘要：空铁联运是旅客联程运输的重要模式之一,是促进客运"一体化"发展、建设交通强国的关键一步,而提升联运服务质量是旅客联运工作的重点,更是我国现代化建设的题中之义.为建立健全空铁联运服务质量的综合评价体系,针对空铁联运的全过程、全链条展开全方位的质量评估,通过环节分析、相关文献和政策文本研究,建立了包含可靠性、舒适性、便捷性、移情性4个维度下,18个二级指标的评价体系;另一方面,设计测评量表和测评问卷,对旅客联运服务质量展开调查研究.基于结构方程模型(Structural Equation Modeling,SEM)建立假设,对评估指标体系进行检验,并根据结构方程模型中各指标的标准化路径系数,计算得到评价体系中各指标的权重.通过物元可拓模型建立旅客联运服务质量的SEM-物元可拓综合评价体系,对实例进行综合评价.结果表明:结构方程模型中假设成立,验证了旅客联运服务质量指标体系的有效性和可靠性;在实例中,空铁联运服务达到4级(良好)水平,对空铁联运服务质量影响最大的质量维度是便捷性,其次是可靠性、舒适性和移情性.而对空铁联运服务质量影响最大的前6个指标依次为时刻表衔接(0.076)、准时性(0.074)、投诉及售后处理(0.063)、行李服务便捷(0.062)、市内交通便捷(0.060)、换乘流畅便捷(0.060).根据综合评价结果以及各指标的表现,有针对性地提出了空铁联运服务质量的优化策略,可为联运服务质量的优化提供参考.

    空铁联运客运服务质量综合评价法结构方程模型物元可拓模型

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    基于生产计划协同的商品车海铁联运班列开行方案优化研究

    赵阳子李海鹰王莹张家瑞...
    2615-2625页
    查看更多>>摘要：在物流业制造业深度融合创新发展的背景下,编制列车开行方案的同时考虑与主机厂生产计划的协同配合对推动商品车海铁联运高质量发展有着重要意义.为助力主机厂精益化管理、促进商品车海铁联运降本增效,从优化商品车海铁联运各环节衔接的角度出发,基于主机厂生产计划特点和海铁联运作业流程,综合考虑海运船期、班列开行方案和主机厂生产计划的协同配合,研究商品车海铁联运班列开行方案的优化方法.在构建商品车海铁联运动态运输服务网络的基础上,假设一定决策周期内生产计划和备选船期已知,以最小化海铁联运系统总物流成本为目标,以网络流平衡、弧段能力和班列编组数量要求等为约束条件,建立班列开行方案的优化模型,确定决策周期内班列开行方案和对接船期的选择.选取商品车海铁联运典型案例进行求解验证和灵敏度分析,并与原模式下船期确定和产运分离两个情景进行比较分析.由重庆鱼嘴站—广州港的商品车海铁联运案例分析可知,协同生产计划模式下的目标函数值对比船期确定情景和产运分离情景分别降低了147 400元和80 500元,并在一定程度上改善了运输时效.算例结果表明,在组织商品车海铁联运时将主机厂生产计划纳入考虑能够有效降低物流成本,提高运输效率;所提模型能够为海铁联运班列的开行方案决策提供有效参考.

    海铁联运生产计划列车开行方案服务网络优化

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    重联编组条件下城轨车底运用方案优化研究

    朱昌锋贾锦秀马斌孙元广...
    2626-2636页
    查看更多>>摘要：随着对城市轨道交通日常客流出行规律的不断挖掘,运输组织创新是解决客流与运力有效匹配问题、实现系统能耗节约及社会经济效益最大化的关键手段,而重联编组运营模式可有效提高客流与运力的匹配度.通过分析重联编组与固定编组条件下车底运用问题的差异性,构建基于"影子列车"的重联编组车次接续法,以车底与车次接续、车底一致性和重联编组作业等为约束条件,以车次接续总成本最小和车底使用时间标准差最小为目标函数,构建重联编组条件下城市轨道交通车底运用方案优化模型.通过引入非线性惯性权重更新方法和动态学习因子,设计多目标混沌粒子群优化(Multi-objective Chaos Particle Swarm Optimization,MOCPSO)算法.以某城市轨道交通线路的102个车次为例验证模型的有效性,并对车次接续时间上限、车底重联解编作业和车底存放情况进行讨论分析.研究结果表明:MOCPSO算法通过引入Logistic混沌优化策略可有效跳出局部最优;车次接续时间上限越大,需要投入的车底数量越多,不宜使车次接续时间过长;在车底运用过程中应尽可能地减少联挂解编作业的次数.该方法可为决策者提供一系列不同运营投入和车底运用均衡性下的车底运用Pareto非劣方案,有助于协调线路运能利用,同时降低了轨道交通的能耗.

    城市交通重联编组车底运用多目标优化混沌粒子群算法

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    基于ASP-SAC算法的列车自动驾驶速度控制

    刘伯鸿卢田
    2637-2648页
    查看更多>>摘要：随着经济建设的绿色转型以及人工智能的快速发展,城市轨道交通已成为居民日常出行的重要方式,在保障安全性、高效性和准点性的前提下,列车运行的节能性和舒适性需求也越来越被关注.合理的运行策略能够有效实现多种目标需求下的列车自动驾驶速度控制,强化学习作为一种智能决策方法,能够有效解决这一控制问题.首先,通过综合分析技术、安全性和乘客体验等方面的因素,基于专家经验动作划分和状态信息熵将软演员-评论家(SAC)改进为动作状态经验优先软演员-评论家(ASP-SAC)方法,用于研究列车自动驾驶速度控制问题.其次,将问题马尔可夫形式化,搭建了列车运行环境,确定了状态空间、动作空间以及基于目标控制的奖励函数.最后,以北京地铁亦庄线的一段区间数据为例进行试验,对ASP-SAC方法进行验证并与其他一些算法在相同环境下进行性能优劣比较.研究结果表明:该方法对于多目标控制需求下的列车自动驾驶速度控制问题具有可行性,与未改进前相比算法效率提高22.73%,与PPO算法相比提高29.17%,改进效果良好.同时,列车运行时在安全性、舒适性无误的情况下,准时性、精确性和节能性都强于SAC、DQN、PPO以及PID算法,其中能耗分别减少3.64%、5.62%、4.38%、7.35%,控制效果良好.此外,该方法亦具备鲁棒性,在列车自动驾驶速度控制方面具有一定的优越性和可参考性.

    列车自动驾驶多目标控制强化学习ASP-SAC算法速度控制

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    铁路工程建设可持续供应链网络集成优化研究

    张得志李翔周赛琦马璇...
    2649-2659页
    查看更多>>摘要：随着国家对铁路工程项目可持续发展的日益重视,迫切需要先进且集成的供应链网络设计方案理论与方法来提高供应链效率、可持续绩效以及资源利用率.实施可持续供应链网络设计已成为实现铁路工程可持续发展的重要途径,而供应商选择、物流设施选址、路径规划、库存管理以及工程废弃物回收再利用等决策是铁路工程供应链管理的核心与关键问题.针对我国铁路工程建设供应链管理特点,从可持续视角研究铁路工程建设供应链网络设计集成优化问题,提出两阶段的求解框架:其中,第1阶段基于可持续指标体系运用模糊TOPSIS方法确定最佳供应商选择;第2阶段针对物流设施选址、库存控制策略与网络最佳流量分配的集成决策问题,构建了基于模糊规划的多周期多目标供应链网络集成决策优化模型.该优化模型考虑了运输过程的不确定性,以供应链总成本、碳排放量最小以及社会效益最大为优化目标.针对上述多周期多目标优化模型的特征,设计了改进的宽容分层序列算法进行求解.最后,基于我国丰雄商铁路工程建设项目进行案例研究,验证了上述求解框架与算法的有效性,并针对单位运价、单位运输碳排放量以及弃置率3个关键参数进行了敏感性分析.研究结果表明:1)批量折扣策略可以在联合采购中节省大量成本;2)运输模式与路径优化对系统的效率和可持续绩效有决定性影响;3)与管理学手段相比,推进新能源的使用是降低碳排放量最有效的措施;4)社会效益的提高不可避免地需要更高的成本,政府合理的补贴政策是提高企业积极性的关键举措;5)长远来看,铁路工程项目中的废弃物回收利用是实现可持续工程建设的重要途径,其技术和应用的发展都应受到重视.

    铁路工程建设供应链网络设计供应商选择集成优化多目标优化不确定性宽容分层序列算法可持续性

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    基于边界投射与GPU解析的铁路线路LoD网格场景建模方法

    陈燕平宋陶然孙颖
    2660-2671页
    查看更多>>摘要：层次细节(LoD)网格地形模型是构建铁路线路三维可视化场景的重要基础.然而,受制于LoD网格模型多层次、多尺度表达的复杂动态特征,以及经典LoD四叉树三维网格地形的独立、分块结构形式,在全球数字地形平台上进行铁路线路建模时,地形裁剪开孔、线路地形融合等环节面临诸多难题.对此,提出全球LoD网格地形上基于外边界投射的铁路线路开孔建模方法,以及利用GPU顶点解析的铁路线路LoD地形动态融合叠置方法,从而实现铁路线路LoD网格地形三维场景高效建模.采取GPU与CPU相结合的办法,首先对地形裁剪区域进行过滤,屏蔽区域内的冗余三角形,留下开孔区域,对区域外围顶点通过投射到区域边缘的修正方式实现点位移动以完成边缘填充,从而避免规则网格上的三角网整合建模,实现复杂地形的规则网格兼容表达.然后,在为地形顶点设置全球统一纹理坐标的基础上,在GPU中对地形纹理与叠置图像分别建立不同的纹理坐标转换关系,实现两者的同模无缝表达,其中针对叠置图像的交互,采用仿射变换的方法突破多重空间非线性变换的困难,解决交互时纹理坐标转换的不同步问题.最终,通过某段184 km铁路线路三维建模案例进行有效性验证.研究结果表明:本文方法可对特定地形区域进行开孔裁剪,再利用GPU顶点解析使铁路线路与LoD地形叠置融合,实现外部铁路模型与真实地形的高效融合,铁路大场景三维建模的渲染效率可由40～70帧提升至55～77帧,优化比率约为30%.

    铁路线路层次细节模型地形裁剪图像叠置三维可视化

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