- 刘畅;
车流径路与计费径路既有差异又存在联动关系，而车流径路是否经过合资(地方)铁路是影响该联动关系的关键因素。基于上述特点，提出车流径路、计费径路联合优化模型。模型以车流总周转量最小化和货流总成本最小化设定双目标函数，并采用双层规划结构。上层用来求解车流径路，考虑单股车流不拆分、“树形径路”和区段负荷限制等因素；下层在车流径路的基础上求解计费径路，通过构造逻辑约束，实现对车流径路是否经过合资(地方)铁路的识别，并根据不同情况分别求解，从而将车流径路与计费径路的联动规则数字化、模型化。针对模型双目标的特点，设计基于归一化思想的理想点方法对模型进行预处理。最后通过算例验证模型的可行性和有效性。
2023年12期 v.45;No.314 26-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1204K] [下载次数：425 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：3 ] - 刘畅;
车流径路与计费径路既有差异又存在联动关系，而车流径路是否经过合资(地方)铁路是影响该联动关系的关键因素。基于上述特点，提出车流径路、计费径路联合优化模型。模型以车流总周转量最小化和货流总成本最小化设定双目标函数，并采用双层规划结构。上层用来求解车流径路，考虑单股车流不拆分、“树形径路”和区段负荷限制等因素；下层在车流径路的基础上求解计费径路，通过构造逻辑约束，实现对车流径路是否经过合资(地方)铁路的识别，并根据不同情况分别求解，从而将车流径路与计费径路的联动规则数字化、模型化。针对模型双目标的特点，设计基于归一化思想的理想点方法对模型进行预处理。最后通过算例验证模型的可行性和有效性。
2023年12期 v.45;No.314 26-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1204K] [下载次数：425 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：4 ] - 禹倩;张亚东;郭进;赖培;马亮;
准确、可靠的城市轨道交通短时客流预测是智慧地铁的重要组成部分。现有的短时客流预测模型大多是在常态条件下提出的，在异常条件下难以获得满意的预测精度。为此，提出一种基于深度集成神经网络(deep ensemble neural network, DENN)的短时进站客流预测模型。该模型建模并整合了天气、时间和特殊事件等外部环境因素，最近时段进站客流的时间依赖性，以及出站客流的相关性，具有高度的灵活性和可扩展性。具体地，在DENN中，首先，嵌入一个门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)网络，用于提取最近时段进站客流数据的时间依赖性；其次，引入Transformer网络，用于自适应地捕获出站客流数据中对进站客流影响最大的时段，以提取出站客流的相关性；最后，应用全连接网络编码外部环境因素和实现特征融合及预测。在上海地铁徐泾东站和上海体育场站的数值实验表明，提出方法在普遍条件下都能取得较高的预测精度。
2023年12期 v.45;No.314 37-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 3283K] [下载次数：930 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：9 ] - 禹倩;张亚东;郭进;赖培;马亮;
准确、可靠的城市轨道交通短时客流预测是智慧地铁的重要组成部分。现有的短时客流预测模型大多是在常态条件下提出的，在异常条件下难以获得满意的预测精度。为此，提出一种基于深度集成神经网络(deep ensemble neural network, DENN)的短时进站客流预测模型。该模型建模并整合了天气、时间和特殊事件等外部环境因素，最近时段进站客流的时间依赖性，以及出站客流的相关性，具有高度的灵活性和可扩展性。具体地，在DENN中，首先，嵌入一个门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)网络，用于提取最近时段进站客流数据的时间依赖性；其次，引入Transformer网络，用于自适应地捕获出站客流数据中对进站客流影响最大的时段，以提取出站客流的相关性；最后，应用全连接网络编码外部环境因素和实现特征融合及预测。在上海地铁徐泾东站和上海体育场站的数值实验表明，提出方法在普遍条件下都能取得较高的预测精度。
2023年12期 v.45;No.314 37-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 3283K] [下载次数：930 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：9 ] - 冯芬玲;张泽;蔡明旭;
作为具有强大辐射力、带动力和影响力的国际物流品牌，中欧班列市场规模发展迅速，但发展初期的补贴政策制约中欧班列的自主造血能力。为此，从补贴行为直接利益相关者角度，考虑补贴退出与货物时间价值，构建地方政府、平台企业与托运人三者间的非对称演化博弈模型，探究补贴退出背景下中欧班列运营市场各主体策略演变及其影响因素，通过真实数据仿真分析补贴退出率、货物时间价值以及政府监察率对系统演化稳定策略的影响。研究表明，只有采取骗补惩罚措施并且保持平台企业与托运人的补贴退出力度基本一致时，市场才能演化至无补贴状态；补贴退出力度为中欧班列运营关键影响因素，应在可行范围内保持较高水平。本研究为中欧班列补贴退出提供理论参考。
2023年12期 v.45;No.314 47-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 3321K] [下载次数：730 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：4 ] - 冯芬玲;张泽;蔡明旭;
作为具有强大辐射力、带动力和影响力的国际物流品牌，中欧班列市场规模发展迅速，但发展初期的补贴政策制约中欧班列的自主造血能力。为此，从补贴行为直接利益相关者角度，考虑补贴退出与货物时间价值，构建地方政府、平台企业与托运人三者间的非对称演化博弈模型，探究补贴退出背景下中欧班列运营市场各主体策略演变及其影响因素，通过真实数据仿真分析补贴退出率、货物时间价值以及政府监察率对系统演化稳定策略的影响。研究表明，只有采取骗补惩罚措施并且保持平台企业与托运人的补贴退出力度基本一致时，市场才能演化至无补贴状态；补贴退出力度为中欧班列运营关键影响因素，应在可行范围内保持较高水平。本研究为中欧班列补贴退出提供理论参考。
2023年12期 v.45;No.314 47-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 3321K] [下载次数：730 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：3 ]
- 李岑;殷怡;乔思蓉;孙守光;
转向架作为高速列车关键承载部件，其载荷特征对于结构疲劳强度评估和可靠性设计至关重要。针对转向架构架载荷信号非平稳、非线性性质，引入多尺度熵方法，结合小波变换、集成经验模态分解等时频分析方法，对典型工况下实测构架载荷信号在不同频率下的复杂性进行分析，探究在制动、道岔和曲线工况下，高、低频构架载荷信号分量多尺度熵差异程度，具有明显差异的信号分量多尺度熵作为区别高速列车工况的指标，使用Relief算法进行特征选择，构造表征不同工况特征向量。将基于多尺度熵的工况特征向量输入支持向量机中，对特征提取方法和支持向量机参数优化方法进行评定，分析获得不同工况的最优识别方法。同时基于传统时频分析方法建立工况特征向量，输入支持向量机进行工况识别，对比识别结果，证明基于多尺度熵的工况识别方法可以明显提高工况的识别效果，为实现实时在线监测高速列车运行工况提供技术支持。
2023年12期 v.45;No.314 58-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1483K] [下载次数：292 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：5 ] - 李岑;殷怡;乔思蓉;孙守光;
转向架作为高速列车关键承载部件，其载荷特征对于结构疲劳强度评估和可靠性设计至关重要。针对转向架构架载荷信号非平稳、非线性性质，引入多尺度熵方法，结合小波变换、集成经验模态分解等时频分析方法，对典型工况下实测构架载荷信号在不同频率下的复杂性进行分析，探究在制动、道岔和曲线工况下，高、低频构架载荷信号分量多尺度熵差异程度，具有明显差异的信号分量多尺度熵作为区别高速列车工况的指标，使用Relief算法进行特征选择，构造表征不同工况特征向量。将基于多尺度熵的工况特征向量输入支持向量机中，对特征提取方法和支持向量机参数优化方法进行评定，分析获得不同工况的最优识别方法。同时基于传统时频分析方法建立工况特征向量，输入支持向量机进行工况识别，对比识别结果，证明基于多尺度熵的工况识别方法可以明显提高工况的识别效果，为实现实时在线监测高速列车运行工况提供技术支持。
2023年12期 v.45;No.314 58-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1483K] [下载次数：292 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：3 ] - 郭维平;韩志伟;杨成;王惠;刘志刚;
针对铁路C4检测车夜间采集图像由于补光不足造成的对比度偏低、亮度不足、明暗不均，严重影响后续故障识别及人工校验问题，提出一种基于深度强化学习的局部零部件区域像素级接触网图像质量增强方法。为克服接触网检测图像无效背景区域像素占比大、传统全局图像增强算法受背景干扰效果差的问题，基于PixelRL强化学习理论，设计针对接触网图像统计特征的多Agent动作组合；为得到配对训练数据集，利用EnlightenGAN算法，在对抗中生成增强的接触网配对图像；以局部像素点为操作对象，实现迭代过程中像素操作的可视化，整体算法具有较高的可解释性。实验结果表明：本方法可以在实现接触网图像增强的同时避免检测图像背景区域干扰，克服局部零部件区域像素特征信息丢失，不同区域图像亮度均衡性优于传统算法。
2023年12期 v.45;No.314 67-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1767K] [下载次数：314 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：7 ] - 郭维平;韩志伟;杨成;王惠;刘志刚;
针对铁路C4检测车夜间采集图像由于补光不足造成的对比度偏低、亮度不足、明暗不均，严重影响后续故障识别及人工校验问题，提出一种基于深度强化学习的局部零部件区域像素级接触网图像质量增强方法。为克服接触网检测图像无效背景区域像素占比大、传统全局图像增强算法受背景干扰效果差的问题，基于PixelRL强化学习理论，设计针对接触网图像统计特征的多Agent动作组合；为得到配对训练数据集，利用EnlightenGAN算法，在对抗中生成增强的接触网配对图像；以局部像素点为操作对象，实现迭代过程中像素操作的可视化，整体算法具有较高的可解释性。实验结果表明：本方法可以在实现接触网图像增强的同时避免检测图像背景区域干扰，克服局部零部件区域像素特征信息丢失，不同区域图像亮度均衡性优于传统算法。
2023年12期 v.45;No.314 67-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1767K] [下载次数：314 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：3 ] - 张强;林圣;孙小军;冯玎;
提出一种基于地震目录模拟分析场地地震危险性，评估牵引供电系统地震灾害风险的方法。基于地震活动性概率模型，采用蒙特卡洛抽样实现地震目录模拟；通过地震动衰减关系计算地震动强度，获得地震动强度序列，并以此表征场地地震危险性；在此基础上，综合地震动强度和各损失等级易损性曲线进行牵引所和接触网的地震损失量化；最后考虑风险决策实际需求，针对高影响地震事件进行风险指标计算，绘制风险区划图。结果表明：通过地震目录模拟获得的地震动强度序列可较为全面地表达场地地震危险性，提高评估准确度。提出的各项指标能有效描述牵引供电系统的地震灾害风险，风险区划图能有效表征牵引供电系统地震灾害风险的区域分布情况。评估结果可为牵引供电系统抗震设计、选址提供参考。
2023年12期 v.45;No.314 74-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 2348K] [下载次数：289 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：4 ] - 张强;林圣;孙小军;冯玎;
提出一种基于地震目录模拟分析场地地震危险性，评估牵引供电系统地震灾害风险的方法。基于地震活动性概率模型，采用蒙特卡洛抽样实现地震目录模拟；通过地震动衰减关系计算地震动强度，获得地震动强度序列，并以此表征场地地震危险性；在此基础上，综合地震动强度和各损失等级易损性曲线进行牵引所和接触网的地震损失量化；最后考虑风险决策实际需求，针对高影响地震事件进行风险指标计算，绘制风险区划图。结果表明：通过地震目录模拟获得的地震动强度序列可较为全面地表达场地地震危险性，提高评估准确度。提出的各项指标能有效描述牵引供电系统的地震灾害风险，风险区划图能有效表征牵引供电系统地震灾害风险的区域分布情况。评估结果可为牵引供电系统抗震设计、选址提供参考。
2023年12期 v.45;No.314 74-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 2348K] [下载次数：289 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：4 ]
- 李中奇;张俊豪;唐博伟;
为提升高速列车停车精度，考虑不确定性扰动对停车过程的影响，提出一种基于扩张状态观测器的终端滑模控制方法。该方法结合系统模型的输入输出信息，利用观测器估计扰动并反馈至控制器进行补偿，提高系统抗干扰能力的同时，使得控制器的设计不依赖于精准的系统模型。构造非奇异终端滑模面设计控制器中的等效控制部分，实现系统状态跟踪误差在有限时间内收敛至零。为削弱控制转矩抖振，在滑模控制器的切换项部分引入超扭曲算法，实现了系统的平滑控制。通过稳定性分析证明了该控制方法的有限时间收敛性。仿真结果表明，本文方法既增强系统鲁棒性，也极大地提高了列车停车精度。
2023年12期 v.45;No.314 83-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1853K] [下载次数：380 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：3 ] - 李中奇;张俊豪;唐博伟;
为提升高速列车停车精度，考虑不确定性扰动对停车过程的影响，提出一种基于扩张状态观测器的终端滑模控制方法。该方法结合系统模型的输入输出信息，利用观测器估计扰动并反馈至控制器进行补偿，提高系统抗干扰能力的同时，使得控制器的设计不依赖于精准的系统模型。构造非奇异终端滑模面设计控制器中的等效控制部分，实现系统状态跟踪误差在有限时间内收敛至零。为削弱控制转矩抖振，在滑模控制器的切换项部分引入超扭曲算法，实现了系统的平滑控制。通过稳定性分析证明了该控制方法的有限时间收敛性。仿真结果表明，本文方法既增强系统鲁棒性，也极大地提高了列车停车精度。
2023年12期 v.45;No.314 83-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1853K] [下载次数：380 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：3 ] - 董寅超;赵林海;
针对检测车对ZPW-2000系列无绝缘轨道电路(JTC)的健康评价能力需要提升的实际需求，基于机器学习理论提出一种JTC健康状态综合评价方法。首先，基于JTC的工作原理和检测车的数据分析，研究并确定JTC健康状态评价指标和评价函数。然后，基于JTC仿真模型，使用故障注入技术对JTC常见故障模式下的数据进行仿真，构建JTC状态数据集，并基于半监督聚类算法，结合传统层次分析法的专家经验和数据中的规律，实现数据标注。最后，基于XGBoost模型和SHAP可解释框架计算各评价指标的权重，进而构造JTC健康分数HI,实现JTC健康状态的综合评价。实验表明，本文方法能够对JTC进行准确、合理地评价，克服现有评价方法的不足，有效提升检测车对JTC的健康评价能力，为实现“状态修”提供依据。
2023年12期 v.45;No.314 92-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 2267K] [下载次数：418 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：5 ] - 董寅超;赵林海;
针对检测车对ZPW-2000系列无绝缘轨道电路(JTC)的健康评价能力需要提升的实际需求，基于机器学习理论提出一种JTC健康状态综合评价方法。首先，基于JTC的工作原理和检测车的数据分析，研究并确定JTC健康状态评价指标和评价函数。然后，基于JTC仿真模型，使用故障注入技术对JTC常见故障模式下的数据进行仿真，构建JTC状态数据集，并基于半监督聚类算法，结合传统层次分析法的专家经验和数据中的规律，实现数据标注。最后，基于XGBoost模型和SHAP可解释框架计算各评价指标的权重，进而构造JTC健康分数HI,实现JTC健康状态的综合评价。实验表明，本文方法能够对JTC进行准确、合理地评价，克服现有评价方法的不足，有效提升检测车对JTC的健康评价能力，为实现“状态修”提供依据。
2023年12期 v.45;No.314 92-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 2267K] [下载次数：418 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：5 ] - 上官伟;师泽斌;彭聪;王宗耀;
BUCK电路作为一种典型电力电子电路，是电子设备中电源模块的重要组成部分，在高速铁路列控车载设备中有广泛的应用。对电子设备的组成电路进行健康度评估与预测是提升电子设备可靠性的有效手段，因此，对BUCK电路开展健康度评估与预测的研究有助于提升车载设备的安全性与可靠性。提出一种基于敏感权重加权马氏距离的BUCK电路健康状态评估方法，可实现对电路健康状态的量化并得到电路的健康度，在得到电路健康度的基础上，构建基于NARX神经网络的BUCK电路健康度预测模型。首先建立BUCK电路的PSpice仿真模型，提取负载端响应输出的四种时域特征，得到BUCK电路健康状态特征集；针对不同特征对电路元件参数变化情况敏感度不同，计算不同特征的敏感度作为衡量该特征权重的指标；根据健康样本加权马氏距离计算结果和“3σ”原则划分健康阈值界限，实现对BUCK电路的健康度评估；利用待测样本健康度，构建基于NARX神经网络健康度预测模型，预测结果的均方根差为0.007 1,验证了所提模型的可用性与有效性。
2023年12期 v.45;No.314 103-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 2163K] [下载次数：448 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：3 ] - 上官伟;师泽斌;彭聪;王宗耀;
BUCK电路作为一种典型电力电子电路，是电子设备中电源模块的重要组成部分，在高速铁路列控车载设备中有广泛的应用。对电子设备的组成电路进行健康度评估与预测是提升电子设备可靠性的有效手段，因此，对BUCK电路开展健康度评估与预测的研究有助于提升车载设备的安全性与可靠性。提出一种基于敏感权重加权马氏距离的BUCK电路健康状态评估方法，可实现对电路健康状态的量化并得到电路的健康度，在得到电路健康度的基础上，构建基于NARX神经网络的BUCK电路健康度预测模型。首先建立BUCK电路的PSpice仿真模型，提取负载端响应输出的四种时域特征，得到BUCK电路健康状态特征集；针对不同特征对电路元件参数变化情况敏感度不同，计算不同特征的敏感度作为衡量该特征权重的指标；根据健康样本加权马氏距离计算结果和“3σ”原则划分健康阈值界限，实现对BUCK电路的健康度评估；利用待测样本健康度，构建基于NARX神经网络健康度预测模型，预测结果的均方根差为0.007 1,验证了所提模型的可用性与有效性。
2023年12期 v.45;No.314 103-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 2163K] [下载次数：448 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：5 ]
- 刘林芽;崔巍涛;秦佳良;左志远;
轨道系统的精确仿真对于车辆-轨道系统动力学研究具有重要意义。基于有限元理论，提出一种高精度的考虑扣件分布支承式的三层轨道单元模型并推导其质量、刚度和阻尼矩阵，运用Lagrange方程建立车辆-轨道耦合动力学方程，并提出一种显-隐式积分算法进行数值计算，提高了计算效率。将该模型与传统的扣件集中支承式轨道模型进行比较，研究扣件分布支承与支承长度对车辆-轨道耦合系统振动的影响。结果表明，扣件集中支承式轨道模型会高估轮轨之间的相互作用力以及轮对和钢轨的垂向振动，放大钢轨“pinned-pinned”频率附近的振动响应，扣件分布支承式轨道模型可以在时域和频域提供更精确的振幅结果；可以通过增加扣件胶垫支承长度来减轻轮轨相互作用及轨道结构的振动；采用建立的车辆-轨道耦合模型以及显-隐式积分算法可以在降低计算成本的情况下给出更为准确的结果。
2023年12期 v.45;No.314 112-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 3142K] [下载次数：271 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：3 ] - 刘林芽;崔巍涛;秦佳良;左志远;
轨道系统的精确仿真对于车辆-轨道系统动力学研究具有重要意义。基于有限元理论，提出一种高精度的考虑扣件分布支承式的三层轨道单元模型并推导其质量、刚度和阻尼矩阵，运用Lagrange方程建立车辆-轨道耦合动力学方程，并提出一种显-隐式积分算法进行数值计算，提高了计算效率。将该模型与传统的扣件集中支承式轨道模型进行比较，研究扣件分布支承与支承长度对车辆-轨道耦合系统振动的影响。结果表明，扣件集中支承式轨道模型会高估轮轨之间的相互作用力以及轮对和钢轨的垂向振动，放大钢轨“pinned-pinned”频率附近的振动响应，扣件分布支承式轨道模型可以在时域和频域提供更精确的振幅结果；可以通过增加扣件胶垫支承长度来减轻轮轨相互作用及轨道结构的振动；采用建立的车辆-轨道耦合模型以及显-隐式积分算法可以在降低计算成本的情况下给出更为准确的结果。
2023年12期 v.45;No.314 112-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 3142K] [下载次数：271 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：3 ] - 闵永智;李嘉峰;王果;
钢轨表面缺陷样本稀缺使得深度学习检测法在实际场景中表现不佳，针对传统数据增强方法得到的图像类型单一、多样性较低的问题，将注意力机制融入深度卷积生成对抗网络(DCGAN),提出一种Attention-DCGAN用于轨面缺陷图像扩充。具体地，将自我注意力和通道注意力机制融入DCGAN的生成器和判别器，自我注意力可提高图像对全局信息的利用，通道注意力增强了图像中的通道依赖关系。使用Attention-DCGAN在自制轨面缺陷数据集和Type-I RSDDs数据集上进行实验，相比DCGAN,Attention-DCGAN在自制数据集上将IS(inception score)从1.74±0.02增加到1.77±0.04,FID(Fréchet inception distance)从137.75降低到130.64;在Type-I RSDDs上将IS从1.48±0.05增加到1.54±0.02,FID从153.96降低了142.85。结果表明Attention-DCGAN在两种数据集上均提高了生成图像的质量，可用于轨面缺陷图像的扩充，有助于提高有监督深度学习检测法在钢轨检测上的应用。
2023年12期 v.45;No.314 123-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1858K] [下载次数：630 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：6 ] - 闵永智;李嘉峰;王果;
钢轨表面缺陷样本稀缺使得深度学习检测法在实际场景中表现不佳，针对传统数据增强方法得到的图像类型单一、多样性较低的问题，将注意力机制融入深度卷积生成对抗网络(DCGAN),提出一种Attention-DCGAN用于轨面缺陷图像扩充。具体地，将自我注意力和通道注意力机制融入DCGAN的生成器和判别器，自我注意力可提高图像对全局信息的利用，通道注意力增强了图像中的通道依赖关系。使用Attention-DCGAN在自制轨面缺陷数据集和Type-I RSDDs数据集上进行实验，相比DCGAN,Attention-DCGAN在自制数据集上将IS(inception score)从1.74±0.02增加到1.77±0.04,FID(Fréchet inception distance)从137.75降低到130.64;在Type-I RSDDs上将IS从1.48±0.05增加到1.54±0.02,FID从153.96降低了142.85。结果表明Attention-DCGAN在两种数据集上均提高了生成图像的质量，可用于轨面缺陷图像的扩充，有助于提高有监督深度学习检测法在钢轨检测上的应用。
2023年12期 v.45;No.314 123-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1858K] [下载次数：630 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：3 ] - 周子骥;张楠;
为更好地了解高速列车脱轨系数的随机性，采用同分布概率演化方法研究脱轨系数的概率分布函数及其高斯特性的统计证明。通过横、竖向轮轨力的均值与标准差验证脱轨系数近似服从高斯正态分布，并提出脱轨系数的近似分布函数(柯西似分布),为脱轨系数的概率统计以及阈值研究提供参考。采用蒙特卡洛法验证了脱轨系数近似服从正态分布，其柯西似分布函数能较好地拟合脱轨系数样本。然后，以6节车先锋动车组列车通过3跨32 m简支桥梁为例，讨论不同列车速度、不同轨道不平顺谱和不同桥梁挠跨比工况下，脱轨系数的高斯特性与柯西似分布函数的适用性。最后，利用现场试验数据验证本文理论方法的准确性。结果表明，高速列车脱轨系数高度服从正态分布，柯西似分布可用于脱轨系数的统计研究。
2023年12期 v.45;No.314 131-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 2186K] [下载次数：209 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：4 ] - 周子骥;张楠;
为更好地了解高速列车脱轨系数的随机性，采用同分布概率演化方法研究脱轨系数的概率分布函数及其高斯特性的统计证明。通过横、竖向轮轨力的均值与标准差验证脱轨系数近似服从高斯正态分布，并提出脱轨系数的近似分布函数(柯西似分布),为脱轨系数的概率统计以及阈值研究提供参考。采用蒙特卡洛法验证了脱轨系数近似服从正态分布，其柯西似分布函数能较好地拟合脱轨系数样本。然后，以6节车先锋动车组列车通过3跨32 m简支桥梁为例，讨论不同列车速度、不同轨道不平顺谱和不同桥梁挠跨比工况下，脱轨系数的高斯特性与柯西似分布函数的适用性。最后，利用现场试验数据验证本文理论方法的准确性。结果表明，高速列车脱轨系数高度服从正态分布，柯西似分布可用于脱轨系数的统计研究。
2023年12期 v.45;No.314 131-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 2186K] [下载次数：209 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：3 ] - 余志武;张鹏;丁叁叁;
为研究轨道梁随机参数对磁悬浮系统动力响应的影响，建立磁悬浮车辆-控制器-轨道梁时变随机动力分析模型，考虑轨道梁弹性模量、质量密度和阻尼比的随机性，采用数论选点法构造S维代表点集，运用Voronoi区域剖分概率空间并赋予点集初始概率，进而建立响应的概率密度演化方程。采用Newmark-β法和带TVD (total variation diminishing)格式的双边差分法求解概率密度函数、标准差、均值和满足99.75%概率保证率的响应最大值。首先采用文献结果和随机模拟法验证了模型的计算精度和效率，然后研究轨道梁随机参数和车速对车桥动力响应的影响。结果表明：基于概率密度演化理论的随机模型高效准确，与随机模拟法相比计算效率提高1～2个数量级；考虑轨道梁随机参数影响的车桥响应呈现明显的随机演化特征，响应的敏感程度为：轨道梁跨中加速度>轨道梁跨中位移>车体位移>电磁悬浮力；车桥随机响应受车速影响较大；随机弹性模量对车辆竖向振动有主导作用，随机阻尼比和质量密度的影响很小但不容忽略。
2023年12期 v.45;No.314 138-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 2794K] [下载次数：359 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：8 ] - 余志武;张鹏;丁叁叁;
为研究轨道梁随机参数对磁悬浮系统动力响应的影响，建立磁悬浮车辆-控制器-轨道梁时变随机动力分析模型，考虑轨道梁弹性模量、质量密度和阻尼比的随机性，采用数论选点法构造S维代表点集，运用Voronoi区域剖分概率空间并赋予点集初始概率，进而建立响应的概率密度演化方程。采用Newmark-β法和带TVD (total variation diminishing)格式的双边差分法求解概率密度函数、标准差、均值和满足99.75%概率保证率的响应最大值。首先采用文献结果和随机模拟法验证了模型的计算精度和效率，然后研究轨道梁随机参数和车速对车桥动力响应的影响。结果表明：基于概率密度演化理论的随机模型高效准确，与随机模拟法相比计算效率提高1～2个数量级；考虑轨道梁随机参数影响的车桥响应呈现明显的随机演化特征，响应的敏感程度为：轨道梁跨中加速度>轨道梁跨中位移>车体位移>电磁悬浮力；车桥随机响应受车速影响较大；随机弹性模量对车辆竖向振动有主导作用，随机阻尼比和质量密度的影响很小但不容忽略。
2023年12期 v.45;No.314 138-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 2794K] [下载次数：359 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：5 ] - 雷晓燕;胡云;司丕贤;
准确预测列车引起的环境振动对轨道交通减振降噪具有重要作用。建立点源冲击荷载作用下的轨道-半无限区域大地模型，推导预测列车在轨道上运行时引起大地振动加速度的解析公式。根据该公式，提出基于模型计算列车荷载密度和现场实测大地线源振动传递导纳的轨道交通环境振动半解析预测方法。为验证预测方法的正确性，选择昌九城际铁路某轨道区域实测大地线源振动传递导纳和地面测点振动加速度响应。根据试验区域的轨道结构类型和开行的列车类型，建立列车-轨道非线性耦合系统动力学模型，运用交叉迭代算法求解列车-轨道耦合系统动力学方程和计算列车荷载密度。运用预测公式得到地面各测点振动加速度级。预测结果与实测数据吻合良好，地面各测点加速度幅值及在频域中的分布规律具有很好的一致性，说明了预测方法的正确性。该方法具有预测精度高，容易实施的特点。
2023年12期 v.45;No.314 148-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 2101K] [下载次数：233 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：3 ] - 雷晓燕;胡云;司丕贤;
准确预测列车引起的环境振动对轨道交通减振降噪具有重要作用。建立点源冲击荷载作用下的轨道-半无限区域大地模型，推导预测列车在轨道上运行时引起大地振动加速度的解析公式。根据该公式，提出基于模型计算列车荷载密度和现场实测大地线源振动传递导纳的轨道交通环境振动半解析预测方法。为验证预测方法的正确性，选择昌九城际铁路某轨道区域实测大地线源振动传递导纳和地面测点振动加速度响应。根据试验区域的轨道结构类型和开行的列车类型，建立列车-轨道非线性耦合系统动力学模型，运用交叉迭代算法求解列车-轨道耦合系统动力学方程和计算列车荷载密度。运用预测公式得到地面各测点振动加速度级。预测结果与实测数据吻合良好，地面各测点加速度幅值及在频域中的分布规律具有很好的一致性，说明了预测方法的正确性。该方法具有预测精度高，容易实施的特点。
2023年12期 v.45;No.314 148-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 2101K] [下载次数：233 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：5 ] - 常建梅;李腾;兰天阳;冯怀平;
道砟几何形态对道床结构物理力学性能有重要影响，量化评价和分析道砟颗粒几何形态对结构的相互作用机理研究、数值仿真分析等都具有重要意义，可为道床养护维修优化提供支持。基于颗粒三维图像特点，提出一个新的局部特征评价参数——综合局部特征参数，通过检验表明该参数的有效性；结合整体形状特征参数，从整体及局部两个层次对我国铁路道砟颗粒几何形态分布规律进行统计分析。此外，分析道砟颗粒的比表面积分布规律。道砟颗粒比表面积分布规律研究有助于分析研究颗粒交互作用及能量利用效率。研究结果表明，三维尺寸方面，片状道砟尺寸偏差程度最大。随道砟粒径增加，块状道砟尺寸偏差程度逐渐变大，针状道砟基本保持不变，片状道砟逐渐减小。整体形状方面，块状道砟整体形状最接近球形，随道砟粒径增加，片状道砟整体形状向球形趋近，块状及针状道砟整体形状基本不变；局部特征方面，针状道砟局部特征最显著；随道砟粒径增加，各种形状道砟颗粒的局部特征均变得明显。道砟颗粒的比表面积与3D粒径有关，随3D粒径增加，道砟比表面积减小，其中片状道砟的比表面积减小速率最大。
2023年12期 v.45;No.314 157-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1613K] [下载次数：150 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：6 ] - 常建梅;李腾;兰天阳;冯怀平;
道砟几何形态对道床结构物理力学性能有重要影响，量化评价和分析道砟颗粒几何形态对结构的相互作用机理研究、数值仿真分析等都具有重要意义，可为道床养护维修优化提供支持。基于颗粒三维图像特点，提出一个新的局部特征评价参数——综合局部特征参数，通过检验表明该参数的有效性；结合整体形状特征参数，从整体及局部两个层次对我国铁路道砟颗粒几何形态分布规律进行统计分析。此外，分析道砟颗粒的比表面积分布规律。道砟颗粒比表面积分布规律研究有助于分析研究颗粒交互作用及能量利用效率。研究结果表明，三维尺寸方面，片状道砟尺寸偏差程度最大。随道砟粒径增加，块状道砟尺寸偏差程度逐渐变大，针状道砟基本保持不变，片状道砟逐渐减小。整体形状方面，块状道砟整体形状最接近球形，随道砟粒径增加，片状道砟整体形状向球形趋近，块状及针状道砟整体形状基本不变；局部特征方面，针状道砟局部特征最显著；随道砟粒径增加，各种形状道砟颗粒的局部特征均变得明显。道砟颗粒的比表面积与3D粒径有关，随3D粒径增加，道砟比表面积减小，其中片状道砟的比表面积减小速率最大。
2023年12期 v.45;No.314 157-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1613K] [下载次数：150 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：4 ] - 王威;张田爽;汪佳豪;相里海鹏;杨成忠;黄大维;
碎石道砟颗粒的几何形态特征是影响散粒体道床物理力学性质的重要因素之一，对其颗粒形态特征的合理描述是研究道床力学行为以及揭示道床劣化机理的关键。利用平面图形分析法提取道砟的轮廓特征，通过快速傅里叶变换和响应面法建立道砟几何尺寸与傅里叶描述符之间的映射关系，提出基于真实几何特征的碎石道砟颗粒形态重构方法，并引入相似度指标评估重构道砟颗粒形态的准确性。研究结果表明：道砟长度、最小外接圆半径和最大内切圆半径对傅里叶描述符D_2、D_3、D_8有显著影响，可以采用这些指标建立响应关系；基于真实几何特征的碎石道砟颗粒形态重构法可以较好地反映轮廓的细节特征，通过该方法得到的道砟颗粒形态与真实道砟颗粒形态的平均相似度在95%以上。
2023年12期 v.45;No.314 165-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 2165K] [下载次数：192 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：3 ] - 王威;张田爽;汪佳豪;相里海鹏;杨成忠;黄大维;
碎石道砟颗粒的几何形态特征是影响散粒体道床物理力学性质的重要因素之一，对其颗粒形态特征的合理描述是研究道床力学行为以及揭示道床劣化机理的关键。利用平面图形分析法提取道砟的轮廓特征，通过快速傅里叶变换和响应面法建立道砟几何尺寸与傅里叶描述符之间的映射关系，提出基于真实几何特征的碎石道砟颗粒形态重构方法，并引入相似度指标评估重构道砟颗粒形态的准确性。研究结果表明：道砟长度、最小外接圆半径和最大内切圆半径对傅里叶描述符D_2、D_3、D_8有显著影响，可以采用这些指标建立响应关系；基于真实几何特征的碎石道砟颗粒形态重构法可以较好地反映轮廓的细节特征，通过该方法得到的道砟颗粒形态与真实道砟颗粒形态的平均相似度在95%以上。
2023年12期 v.45;No.314 165-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 2165K] [下载次数：192 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：3 ] - 黄锋;朱涛;刘星辰;向晋扬;王毅;
开展高地应力作用下隧道衬砌受力特性研究，对完善支护结构设计方法具有重要意义。采用室内物理模型试验方法，通过设置初始高地应力和变化侧向压力系数，对下穿断层破碎带隧道围岩与结构的力学响应规律进行系统研究。试验结果表明：在高地应力作用下，下穿倾斜破碎带的隧道围岩变形、应力和衬砌内力均出现明显的非对称性与偏压现象，近断层侧拱脚应力为远断层侧拱脚的2.4倍；当侧压力系数为0.5时，远断层侧拱脚弯矩为近断层侧拱脚弯矩的1.8倍；切向围岩应力受断层破碎带的影响较大，在0.1D～0.3D洞壁距离应力集中较为明显；侧压力系数增大，非对称性增强，受力最大的位置为近断层拱脚，受力最小的位置为拱底；同时断层破碎带导致衬砌结构受力差异性增大，拱顶沉降明显，衬砌结构逐渐失稳，建议对拱脚、拱顶与拱底进行构造加强。
2023年12期 v.45;No.314 174-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 3185K] [下载次数：540 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：3 ] - 黄锋;朱涛;刘星辰;向晋扬;王毅;
开展高地应力作用下隧道衬砌受力特性研究，对完善支护结构设计方法具有重要意义。采用室内物理模型试验方法，通过设置初始高地应力和变化侧向压力系数，对下穿断层破碎带隧道围岩与结构的力学响应规律进行系统研究。试验结果表明：在高地应力作用下，下穿倾斜破碎带的隧道围岩变形、应力和衬砌内力均出现明显的非对称性与偏压现象，近断层侧拱脚应力为远断层侧拱脚的2.4倍；当侧压力系数为0.5时，远断层侧拱脚弯矩为近断层侧拱脚弯矩的1.8倍；切向围岩应力受断层破碎带的影响较大，在0.1D～0.3D洞壁距离应力集中较为明显；侧压力系数增大，非对称性增强，受力最大的位置为近断层拱脚，受力最小的位置为拱底；同时断层破碎带导致衬砌结构受力差异性增大，拱顶沉降明显，衬砌结构逐渐失稳，建议对拱脚、拱顶与拱底进行构造加强。
2023年12期 v.45;No.314 174-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 3185K] [下载次数：540 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：3 ] - 彭珍瑞;史鹏程;
为提供更完备的响应数据，提出一种借助于状态空间模型的结构外部激励计算和结构多类型响应重构的方法。首先，将二阶动力学方程转化为状态空间模型，并利用状态空间模型推导出结构外部激励的计算公式。然后，将激励与结构模态坐标组合成新的状态向量并构建增秩状态空间模型，结合结构部分观测的加速度响应实现对结构外部激励的计算以及其余位置未知速度、加速度响应的重构。同时引入粒子滤波算法以减小测量过程中有色噪声的影响，并使用萤火虫算法代替粒子滤波算法中的重采样过程，改善粒子贫化现象。最后对钢轨和外伸梁分别进行数值模拟和试验分析，验证所提方法的有效性。试验结果表明：所提方法能对结构外部激励和未知速度、加速度响应进行有效重构。
2023年12期 v.45;No.314 182-188页 [查看摘要][在线阅读][下载 2504K] [下载次数：206 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：3 ] - 彭珍瑞;史鹏程;
为提供更完备的响应数据，提出一种借助于状态空间模型的结构外部激励计算和结构多类型响应重构的方法。首先，将二阶动力学方程转化为状态空间模型，并利用状态空间模型推导出结构外部激励的计算公式。然后，将激励与结构模态坐标组合成新的状态向量并构建增秩状态空间模型，结合结构部分观测的加速度响应实现对结构外部激励的计算以及其余位置未知速度、加速度响应的重构。同时引入粒子滤波算法以减小测量过程中有色噪声的影响，并使用萤火虫算法代替粒子滤波算法中的重采样过程，改善粒子贫化现象。最后对钢轨和外伸梁分别进行数值模拟和试验分析，验证所提方法的有效性。试验结果表明：所提方法能对结构外部激励和未知速度、加速度响应进行有效重构。
2023年12期 v.45;No.314 182-188页 [查看摘要][在线阅读][下载 2504K] [下载次数：206 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：3 ]