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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

    基于多源差异对抗的高速列车小幅蛇行识别

    刘鑫宁静王子轩洪梓轩...
    3469-3480页
    查看更多>>摘要：高速列车的蛇行运动会增加车辆各部分的载荷,剧烈的蛇行运动会使得轮轨间产生较大冲击,产生脱轨的风险,严重威胁到行车安全,因此需要对车辆的蛇行状态进行识别,特别是对蛇行失稳状态开始之前的小幅蛇行状态的识别.目前大多数的研究主要集中在利用单工况数据进行的深度学习以及单源迁移学习,然而高速列车在运行时面临复杂多变的工况.考虑到不同工况下的多源域数据具有不同的分布,仅使用单个工况数据建立的列车蛇行识别模型很难满足各种工况下的识别精度要求.提出一种基于多源双层差异对抗的高速列车小幅蛇行状态识别方法.该方法在训练过程中使用多个工况下具有不同分布的真实蛇行运动数据,并采用双层差异对抗训练策略.初层差异对抗中结合矩匹配模块和领域对抗模块,使得模型既能减小源域与目标域的分布差异,也能减小源域与源域的分布差异.在初层差异对抗的基础上,采用次层差异对抗训练方法,使得模型能够进一步对齐数据的边缘分布和条件分布,从而更好地学习可区分的特征,提高诊断任务的准确性.通过公共轴承数据验证该模型可行性后,用于高速列车蛇行状态识别研究中.实验结果表明,该方法能够正确识别出蛇行运动的不同状态,几种不同识别任务准确率均在99％以上,其诊断效果明显优于单源模型以及其他多源模型,证明了该方法的可靠性.说明该方法在高速列车蛇行状态智能监控中具有一定的工程应用价值.

    高速列车小幅蛇行多源域迁移学习双层差异对抗故障识别

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    风阻制动板外形参数对高速列车气动特性影响分析

    张普阳乔峰王树宾尹振坤...
    3481-3492页
    查看更多>>摘要：随着高速列车运营速度的不断提升,应对更高速列车安全制动及紧急停车问题日益凸显.针对这一问题,就流线型头部及等截面车身位置布置风阻制动板,采用基于SSTk-ω湍流模型的RANS方法研究了风阻制动板高度、开口设计及开口制动板位置、高度与开口协同等因素对列车气动特性的影响,并通过风阻制动列车风洞试验验证了数值模拟方法的正确性.结果表明风阻制动板影响了列车表面压力分布特性,诱发气流强分离现象.此外,风阻制动板增强了整车压差阻力,进而增强列车气动阻力.增高的风阻制动板会扩大压力分布范围,导致板后回流区分布范围增加,其所受气动阻力得到增加.风阻制动板的开口设计及开口制动板位置的变化带来的影响并不显著,但开口设计能够强化后方增高的风阻制动板所受气动阻力.合理增高制动板对于整车的气动增阻效果最为明显,最大增阻效果为原始高速列车所受气动阻力的422.91％.相比于单纯的开口设计及开口制动板位置的变化,采用开口设计与增高协同布置能够具有较好的气动增阻表现,增阻效果为420.67％.

    高速列车风阻制动外形参数气动特性数值模拟

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    风切变下评价方法对高速列车振动舒适性评价结果的影响

    刘东润李田钟睦鲁寨军...
    3493-3506页
    查看更多>>摘要：科学合理地评价乘坐舒适性对于风区高速列车运行性能的提升至关重要.针对在大风专项试验中发现的新问题,既有平稳性指标在风切变下的评价结果,与司乘人员实际感受差异巨大,表明现有舒适性指标在风切变下的应用存在局限开展研究.首先,对既有不同振动舒适性评价方法Sperling指标、ISO-2631、EN-12999、UIC-513、以及GB-5599等进行了系统梳理和评估差异的理论分析;其次,结合不同评价方法要求,通过多体动力学方法和人体动力学参数模型,建立了可一体描述车体与人体动力学影响的六自由度列车—座椅—人体耦合模型;在此基础上,进一步将风切变下实测列车气动载荷作为输入激励,分析了真实气动载荷作用下现有舒适性指标评估流程、频率加权曲线等对评价结果的影响,揭示了评价结果产生差异的原因;最后,基于既有振动舒适性评价方法,对风切变下高速列车振动舒适性的评价从指标参数、测点位置以及评价过程3个方面进行了建议和补充.研究结果表明:由于频率加权曲线和对各个方向振动的考虑形式不同,导致不同评价方法对人体敏感频率的侧重和振动形式的权重存在差异;建议风切变下振动舒适的评价方法将侧滚角速度和角加速度纳入并增加相应测点位置,同时旋转振动幅值可对转动舒适性进行评价,能在一定程度上反映出风切变下转动振动对振动舒适性的影响.

    高速列车风切变舒适性评价方法标准

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    高速铁路接触网弹性吊索失效机理分析

    袁远纪占玲陈立明张海波...
    3507-3517页
    查看更多>>摘要：随着高铁列车运行速度的不断提升和开行数量的增加,高速铁路接触网弹性吊索的服役环境变得更加复杂、恶劣,进而导致其在服役过程中易于发生疲劳断裂.基于高速铁路接触网弹性吊索的服役工况,结合失效分析和动力学仿真,对弹性吊索进行失效机理分析.首先采用扫描电子显微镜(SEM)表征吊索断口处的微观组织形貌,并通过能谱(EDS)对断口处的成分进行分析,系统研究吊索的断裂机制;然后基于动力学理论构建"车-弓-网"空气动力学模型和弓网刚柔耦合多体动力学模型,采用流-固耦合方法,实现气动与多体动力学的耦合;最后结合吊索服役工况,对明线与隧道,以及隧道内不同张力条件下弹性吊索振动及受力的影响进行仿真模拟.结果表明:线夹紧固时引起弹性吊索的横向压痕,在弓网振动引起的疲劳交变应力作用下导致弹性吊索发生弯曲疲劳断裂,含有S、Cl离子的大气腐蚀环境加速了断裂进程.隧道内受电弓气动抬升力的变化,导致弹性吊索的动态张力、振幅、弯折角度大幅增大,是造成隧道内弹性吊索过早疲劳失效的根本原因;同时张力的松弛导致振幅增大也进一步缩短了弹性吊索的寿命.建议优化弹性吊索与线夹的连接方式,降低连接时的弯曲应力,从而提高弹性吊索的使用寿命.

    弹性吊索失效分析动力学分析接触网弯曲疲劳

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    铁路动车组司机工作压力对不安全行为作用机理研究

    张彦春陈敏李卓
    3518-3528页
    查看更多>>摘要：铁路动车组司机是确保铁路行车安全的关键岗位,其工作压力极易造成不安全行为,从而引发铁路安全事故.为剖析铁路动车组司机工作压力对不安全行为的作用机理,提高铁路动车组司机不安全行为管理措施的科学性,基于文献分析与理论研究,引入情绪耗竭、心理脱离作为工作压力对不安全行为作用的中介变量,引入组织支持感作为调节变量,构建铁路动车组司机工作压力对不安全行为作用机理概念模型,借鉴成熟量表和专家咨询意见,针对5个变量形成22项测量题项,对铁路动车组司机开展问卷调研,通过实证研究探讨了铁路动车组司机工作压力对不安全行为的作用路径.研究结果表明:铁路动车组司机工作压力正向影响不安全行为、情绪耗竭,负向影响心理脱离,还可通过情绪耗竭、心理脱离中介作用于不安全行为,且工作压力对不安全行为的直接效应大于中介效应;心理脱离负向影响不安全行为和情绪耗竭,情绪耗竭正向影响不安全行为;组织支持感可削弱工作压力与不安全行为的直接关系,也可削弱工作压力与情绪耗竭的直接关系,对工作压力与不安全行为的调节作用更显著.研究成果为制定铁路动车组司机不安全行为干预策略、降低铁路人因安全事故发生率和提高铁路运输安全管理水平具有借鉴意义.

    安全管理不安全行为工作压力作用机理干预策略

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    基于NL2SQL的铁路客运营销数据智能交互

    牛一凡吕晓艳李仕旺张奥...
    3529-3539页
    查看更多>>摘要：为解决因对铁路客运营销业务知识匮乏、客运营销数据库结构不熟悉及结构化查询语句使用不熟练等因素导致的铁路客运营销数据查询门槛高及营销数据利用率低的问题,提出一种基于NL2SQL的铁路客运营销数据智能交互模型.首先,基于铁路客运营销数据高频查询需求,建立了包含多张数据表,涉及大量铁路客运营销业务专业数据的实验库,并人工标记得到2000条常用结构化查询语句的实验数据.然后,使用收集到的铁路客运营销业务相关语料数据,利用P-tuning参数微调方法对Chinese-RoBerta-wwm-ext预训练模型进行了微调,实现了非结构化文本数据的数字化表达,从而建立了专精于铁路客运营销业务的动态词嵌入模型;接着,针对SQL语法的结构特点,基于双向长短期记忆网络建立了关键词预测、聚合运算符预测、算术运算符预测、逻辑运算符预测、排序预测、聚合条件预测和列预测等7个预测子模型,进而基于SQL各模块关联关系对7个子模型进行整合构建了SQL预测模型;最后,将该SQL预测模型作为微调后的Chinese-RoBerta-wwm-ext预训练模型的下游任务,构建了基于动态词嵌入和SQL抽象语法树的SQL预测模型,并利用由客运营销标记数据和CSpider数据集组成的混合数据集对该模型进行了训练和测试.经过对比实验和验证,该模型对标记的客运营销SQL数据预测的逻辑形式准确性达到68.4％,执行正确率达到75.9％,能够准确预测出要查询的列名、表名、操作符和条件等,相较于基于GLoVe固定词嵌入的模型(基准模型)和基于池化层参数微调的模型(对比模型)皆有较大的提升.该模型的应用对于进一步降低数据库使用门槛,更好地让数据服务于决策具有重要推动性作用.

    智能交互铁路客运营销数据Chinese-RoBerta-wwm-ext

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    基于元模型和自适应算法的卷状货物运输托盘多目标优化

    潘帅袁舜王振东王戍培...
    3540-3551页
    查看更多>>摘要：铁路卷状货物运输托盘设计、改进等工作往往依靠工程经验,通过仿真分析、实物检测的组合方式.然而,这种设计方法过于依赖个人经验,设计效率低,试验资源浪费严重,难以达到预期效果.为将传统设计思路转化为数学优化问题,引入元模型和自适应多目标优化算法对运输托盘进行设计、改进.建立托盘三维模型,制定装载加固方案,进行静载、冲撞工况仿真分析;对托盘进行强度试验(静载、冲击试验),检验仿真分析可靠性;采用SolidWorks和Ansys协同仿真技术,搭建参数驱动化CAE仿真环境;提出基于最大最小距离准则和ESP诱导协同优化的最优拉丁超立方取样方法,创建高维参数空间矩阵;以各工况许用应力、变形阈值为约束,建立多目标优化数学模型;比较不同元模型精度,选择GWO-BP神经网络,搭载自适应第三代非支配排序遗传算法(A-NSGA-Ⅲ)获得最佳参数组合,实现托盘轻量化、不同工况应力最小化.研究结果表明:以铁路RTKD款卷状货物运输托盘为例,进行多目标优化设计,发现托盘仿真分析与实际试验值误差均少于11％,仿真应力分布趋势与实测基本吻合;优化后,托盘质量减少27.97kg,2种工况最大应力分别减少23.01MPa和37.21MPa,符合铁路货物安全运输需求.研究结果为同类型运输托盘的设计、改进提供了工程参考,对铁路卷状货物运输发展有重要促进作用.

    铁路卷状货物运输托盘有限元静载试验冲击试验元模型A-NSGA-Ⅲ

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    部分充电策略下多中心混合车队联合配送路径优化

    张得志周少宇周理昆王煜恺...
    3552-3562页
    查看更多>>摘要：城市物流电动车与燃油车混合运输场景中,运输资源共享调度和充电策略联合优化方面存在不足.基于此,综合考虑客户时间窗、混合动力车队、电动车部分充电策略、多中心间联合配送机制和碳排放等实际因素,研究带时间窗和部分充电的多中心混合车队绿色车辆路径问题.以车辆固定成本、运输成本、充电成本、碳排放成本和时间惩罚成本之和最小化为目标构建优化模型,并设计混合改进遗传-变邻域搜索算法进行求解.基于湖南省某物流企业的实际数据进行仿真实验,验证了上述模型及算法的有效性,并从配送模式、车队配置和充电策略3个方面进行了敏感性分析.研究结果表明:1)联合配送模式有助于加强配送中心间的协同合作,促进运输资源共享调度,降低物流配送成本并减少碳排放,是一种经济环保的配送模式.2)电动车充电时间过长会影响客户时间满意度下降,且对纯电动车队而言,这一影响更为显著.3)混合车队相比纯电动车队具有更低的配送成本和更高的客户满意度,相比纯燃油车队在降低配送成本和减少碳排放方面更有优势.合理的车队配置不仅能减少企业运营成本,还可以同时兼顾客户利益和环境利益.4)在物流配送中采用部分充电策略能有效节省充电时间并提升客户服务体验.研究成果可为物流企业进行运输资源联合调度和配送方案优化决策提供参考依据.

    多中心联合配送混合车队部分充电策略混合改进遗传-变邻域搜索绿色车辆路径

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    基于传热传质理论的路面除冰盐融冰过程及影响因素分析

    李继有但汉成谭嘉伟山宏宇...
    3563-3573页
    查看更多>>摘要：为了解决不同环境下路面除冰盐的科学有效使用问题,降低由于除冰盐的滥用导致路面病害与环境污染,从路面除冰盐融冰传热传质机理出发,建立道路除冰盐融冰过程中的物质平衡方程与热通量平衡方程.采用COMSOL有限元软件建立了路面除冰盐融冰温度场模型,考虑多种因素如相变过程、风速、初始温度和太阳辐射的影响,分析融冰过程中温度场的变化规律.研究结果表明:在融冰过程中,盐溶液温度呈现先快速下降后缓慢回升的规律,在固态除冰盐完全溶解的时间段内(Ⅰ阶段),盐溶液温度迅速下降;除冰盐完全溶解后(Ⅱ阶段),盐溶液温度缓慢回升.外界环境温度的上升使得单位质量除冰盐的融冰体积增加,且外界环境温度相比风速和除冰盐用量对盐溶液最终温度的影响更大.风速越高,固体盐溶解溶解所需时间越短,Ⅰ阶段结束后盐溶液体系的温度也更低,盐溶液温度随之下降得更快.由于风速增大将加快盐溶液层与外部环境的换热,除冰盐融冰Ⅱ阶段升温明显,溶解后盐溶液的平均温度更高.另外,较高的除冰盐初始温度可以促进固态盐的溶解,且温度越高,这种促进作用更加明显.同时,随着反应初始温度的增加,融冰反应的终止温度也随之升高.除此之外,研究发现,太阳辐射对于除冰盐融冰过程的影响在Ⅰ阶段不显著,在Ⅱ阶段具有显著影响.研究结论可为道路冬季路面除冰盐的科学有效使用提供技术支撑与理论参考.

    除冰盐传热传质路面除冰热通量COMSOL

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    基于单天线航向测量的股道占用判别方法研究

    刘永强王剑姜维
    3574-3584页
    查看更多>>摘要：随着北斗卫星系统的建设完成,以卫星导航为核心的车载化列车定位成为列车定位系统的发展方向.在这一背景下,精准判别列车股道占用成为确保列车高精度位置感知的必要前提,对避免冲突、支撑列车调度决策和保障列车安全具有重要的意义.针对传统的股道占用判别方法通常依赖于地面设备,易受到成本、复杂性和维护困难等因素制约的问题,研究利用低成本的单GNSS天线进行高精度的列车航向角测量.特别是在道岔咽喉区,计算单天线测量结果与数据库中列车航向的偏差,评估对不同股道的占用概率.为此,首先构建了载波相位星间差分与历元差分的双差分模型,消除了电离层、对流层、钟差、模糊度等一系列卫星定位误差源的影响;其次,通过扩展卡尔曼滤波估计相邻历元间列车的位移变化量,同时计算伪姿态坐标系下的列车航向;最后,基于航向角偏差进行列车的股道占用判别,并利用列车进出青藏线联通河站的实测数据对所提算法进行了验证,并结合轨道电子地图,判别列车占用正线/侧线不同股道的置信概率.实验结果表明:通过单天线解算列车航向角的误差均方根为0.111°,根据航向角偏差进行股道判别的模糊区距离减少了约50m,模糊区时间减少了约5s.仅通过单天线航向解算完成高精度的航向测量,并根据航向角偏差实现股道占用判别,可作为轨道占用的一种判别方式,具有一定的工程价值.

    股道占用列车航向载波相位双差单天线测量列车姿态

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