具有未知时变参数城轨列车的精准停车鲁棒控制

列车运行情况复杂多变,使得列车质量、基本运行阻力及线路状况等参数难以精确获得且随着列车运行存在明显的时变特性。列车模型参数的不确定性和时变特性会对列车的精准停车性能产生重要的影响。在动车组多质点动力学模型的基础上,根据Lyapunov再设计方法设计了一种非线性列车鲁棒控制器。该控制器将系统中的不确定性因素视为等价干扰,并设计相应的鲁棒补偿项。根据参数的先验区间,设计的鲁棒补偿项能够抑制模型估计误差,使得列车的位置和速度跟踪误差快速收敛,最终实现精准停车的控制目标;同时,也证明了系统的最终一致有界稳定性。最后,选取城市轨道交通场景进行仿真验证,仿真结果表明:本文提出的控制方法在列车模型参数未知且时变情景下也能实现对期望停车曲线的快速、精确追踪,表现出较强的鲁棒特性。

改进麻雀算法在列车ATO多目标优化中的应用

针对列车自动驾驶(ATO)运行过程多目标优化问题,以列车运行安全性、列车动力学模型等因素为约束条件,考虑列车准时性、能耗、舒适性等指标,使用模糊隶属度法建立多目标优化模型。利用罚函数处理约束条件,将停车误差与限速作为惩罚项并构造出适当的惩罚函数加入到目标函数中,从而得到增广目标函数,提出基于改进麻雀算法(ISSA)的求解策略。为提高麻雀算法(SSA)的全局寻优能力,避免收敛于局部最优,引入Logistic映射、自适应超参数、变异算子对传统麻雀算法进行改进,通过测试函数对算法性能进行验证,表明ISSA算法的收敛速度、寻优精度比传统SSA算法好。以工况转换点为决策变量,通过ISSA算法对工况转换点的位置及速度进行寻优,进而获得目标速度-距离曲线。最后选取城轨车辆参数与线路数据进行仿真验证,仿真结果表明:所提优化策略相较于未优化前,舒适性提高了21.22%,能耗降低了22.41%,准时性与停车误差满足要求;与PSO优化方法相比,收敛速度更快,运行时间几乎一样的情况下能耗降低了12.74%,节能效果更佳;停车误差降低了20.45%,舒适性保持在舒适范围之内;对于速度-距离曲线,巡航距离更长、惰行距离变短、最高运行速度降低。由此可见,达到了综合优化ATO的目的,验证了ISSA优化策略的有效性。

计及动力部分损失的动车组精准停车自适应模糊控制

列车执行器未知故障引起的动力部分损失、列车模型参数不确定和未知外界干扰可能会造成停车精度降低进而影响运行效率,为解决上述问题影响下的动车组速度跟踪和精准停车问题,考虑设计一种输入饱和的自适应控制方案。首先,考虑列车的非线性,建立执行器复合故障下的多质点列车动力学模型,使用存在有界逼近误差的光滑非线性函数来逼近饱和函数,并根据中值定理将非仿射系统转换为仿射系统。其次,基于动车组故障模型,结合自适应模糊逻辑系统和反步法设计一种不需要执行器故障信息的自适应模糊容错控制器,利用自适应模糊逻辑系统逼近系统中未知外部干扰、模型不确定项等系统函数,并通过使用范数估计方法使得每个模糊逻辑系统只需要一个自适应参数,降低系统自适应更新律的复杂度。然后,根据李雅普诺夫稳定性定理证明闭环系统所有信号均有界,并且通过选取适当的控制器参数可保证跟踪误差收敛到原点附近任意小的邻域内。最后,选取CRH5型动车组作为控制对象进行仿真试验。仿真数据显示:控制器可以确保动车组平稳运行,同时使得最终停车误差在±0.5 cm以内,并且控制输入始终在受限范围内。仿真结果说明所设计的控制器可以在执行器复合故障和输入饱和同时存在的情况下完成预期控制目标并有效抑制外界干扰与模型不确定的影响。

基于事件触发机制的虚拟编组列车协同控制

[目的]为了提高铁路线路的运输能力,使列车在区间内形成稳定的虚拟编组列车,减少整个编组过程中的通信压力,有必要对基于事件触发机制的虚拟编组列车协同控制进行研究。[方法]介绍了虚拟编组列车控制系统,提出一种基于事件触发机制的虚拟编组列车协同控制方法。通过分析虚拟编组列车的基本概念,建立区间内存在扰动的虚拟编组列车动力学模型,并基于事件触发思想,根据列车运行过程中的状态误差,设置事件触发条件,并设计了跟随列车的分布式控制器。基于Lyapunov稳定性理论对该控制系统进行稳定性分析,并通过MATLAB仿真软件验证该算法应用于虚拟编组的有效性。[结果及结论]所设计的事件触发函数能够使虚拟编组系统渐进稳定,且该系统已避免了Zeno行为。跟随列车在控制器的作用下,在4 s内就与领航列车的速度保持了一致,在减少通信压力的同时,整个虚拟编组列车队形内部也能保持稳定的追踪间距。

重组人表皮生长因子联合纳米银敷料治疗烧伤的效果及对血清炎性因子的影响

目的探讨重组人表皮生长因子联合纳米银敷料治疗烧伤的效果及对血清炎性因子等的影响。方法选取2020年1月—2022年1月收治的烧伤100例为研究对象,按照不同的治疗方式将其分成2组,每组50例。对照组采用重组人表皮生长因子治疗,观察组在对照组治疗基础上增加纳米银辅料治疗。比较2组治疗前后血清细胞间黏附因子-1(ICAM-1)、白细胞介素-10(IL-10)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平,统计2组烧伤分泌物细菌培养阳性率、炎性症状消失时间及创面愈合时间,使用疼痛数字评分法(NRS)对患者治疗前后创面疼痛情况进行评估,统计2组创面愈合率并使用温哥华瘢痕量表(VSS)对2组瘢痕情况予以评估,比较2组治疗期间不良反应发生情况。结果与治疗前相比,治疗7 d后2组血清ICAM-1、TNF-α均降低,血清IL-10均升高,且观察组变化更显著(P<0.01)。观察组治疗7和14 d后烧伤分泌物细菌培养阳性率均低于对照组(P<0.05)。观察组炎性症状消失时间、创面愈合50%所需时间、创面愈合80%所需时间、创面愈合100%所需时间均短于对照组,创面愈合率高于对照组(P<0.01,P<0.05)。与治疗前相比,2组治疗14 d后NRS评分和治疗6个月后VSS评分均降低,且观察组低于对照组(P<0.01)。结论重组人表皮生长因子联合纳米银敷料治疗烧伤可促进创面愈合,改善创面疼痛程度,降低血清炎性因子水平。

桩基静载试验用淤泥固化土场地应用研究

为提高特大桩基静载试验可靠度,对桩基静载试验场地进行加固,以南京某桩基静载试验项目为依托,对不同固化剂掺量、不同固化深度、不同上部荷载情况下进行验证,基于现场实测数据对地基承载力、场地沉降观测结果进行数据分析,揭示各种因素的影响程度。研究结果表明,原状土地基经固化后,地基承载力由50 kPa增强至150 kPa以上;固化深度设计成1.0、1.5、2.0 m,固化剂掺量为5%,经现场平板载荷试验检测,能够满足设计要求;固化土场地上堆载加满后,场地平均沉降为16.7~19.1 mm,整体沉降均匀,根据沉降数据选择最优固化深度。

负压治疗+表皮生长因子对深度大面积烧伤患者创面恢复的影响

目的 分析负压治疗+表皮生长因子对深度大面积烧伤患者恢复的影响。方法 研究对象选取2021年1月至2023年1月收治的100例深度大面积烧伤患者,分为对照组和观察组,每组50例。对照组给予表皮生长因子+护理干预,观察组给予负压治疗+表皮生长因子+护理干预。比较2组炎性因子、基质金属蛋白酶水平、创面愈合情况、疼痛程度、瘢痕VSS评分。结果 治疗后2组患者细胞间黏附分子-1(ICAM-1)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、基质金属蛋白酶-2(MMP-2)、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)水平下降,且观察组较低,白细胞介素-10(IL-10)水平上升,且观察组较高(P<0.05)。与对照组比较,观察组愈合时间较短,温哥华瘢痕量表(VSS)评分较低(P<0.05);与治疗后7 d比较,治疗后14 d、治疗后21 d 2组创面愈合率上升,且观察组较高,数字疼痛评分(NRS)降低,且观察组较低(P<0.05);与治疗14 d后比较,治疗后21 d 2组创面愈合率上升,且观察组较高,NRS评分降低,且观察组较低(P<0.05)。结论 深度大面积烧伤患者采用负压治疗+表皮生长因子治疗后炎性反应、疼痛程度减轻,创面愈合速度加快。

设计即选择:新能源汽车造型民族化设计的生成机制

将设计视为个体选择,构建新能源汽车造型民族化设计生成机制。研究发现,民族化设计的生成遵循三层逻辑,包括浅层的“理性计算后的沿用与阐释”、中层的“感性振声下的设计理想”以及深层的“文化基因的唤醒与注入”,呈现出“工具性—抒发性—本能性”的性质路径,以及“自我保护—自我表达—自我实现”的价值结构。

城轨列车对列车通信的多天线Rake接收技术研究

近年来,列车对列车通信成为一种新兴起的技术,尤其在城轨领域具有迫切需求。但在地铁中,由于空间有限,电磁波传播受多径衰落影响较为严重,直接关系到城轨的运行安全,针对这一问题开展地铁环境列车对列车直接通信的抗多径衰落研究。首先,选择实际隧道环境下合适的通信距离和通信频段;其次,设计了一种使用三天线技术来抗多径衰落的毫米波通信机结构,提出将Pre/Post-Rake技术和多天线合并算法结合起来的方案,以降低误码率达到铁路通信标准;最后,利用毫米波路径损耗模型对改进Rake接收机的误码特性进行了仿真验证。仿真结果证明,此Rake接收机可有效抵抗多径衰落影响,提高城轨通信的可靠性和安全性。

上海市嘉定区肺结核合并糖尿病的流行病学分析

目的分析上海市嘉定区2008—2014年肺结核合并糖尿病(TB-DM)的流行病学特征,为TB-DM防治提供相应依据。方法收集整理上海市嘉定区2008—2014年间的活动性肺结核疫情登记资料,并进行统计分析。结果 190例TB-DM患者中,男性162例(85.26%),女性28例(14.74%)。TB-DM患者年龄22~87岁,中位年龄55岁;40岁后男性TB-DM构成比大幅上升。在TB-DM患者中,痰涂片阳性、合并空洞、治疗失败和转入耐多药和复治的患者占比分别为73.67%、56.32%、4.21%和13.16%,均高于未合并糖尿病肺结核组的42.51%、52.91%、0.14%和7.02%,差异有统计学意义。TB-DM患者中治愈率为72.86%,死亡率为3.16%,未合并糖尿病的患者治愈率为76.17%,死亡率为2.54%,差异无统计学意义。结论 TB-DM病情比较复杂、治疗难度高、预后凶险,应引起临床医生及相关卫生管理部门的重视,进一步加强对重点人群的结核病防治工作。

基于改进遗传算法的车车直接通信毫米波喇叭天线研究

现有车载天线不适用毫米波通信系统,因此亟须研究适用于车车通信系统的毫米波天线。首先,对比现有喇叭天线的特点,确定圆锥喇叭天线为车载天线,通过等效源法求得天线的远场辐射方向图,根据设计要求确定天线的中心频率和增益;其次,基于传统经验公式和电磁仿真软件HFSS进行建模仿真,得到天线的特性参数,通过仿真结果对比得到喇叭天线的开口直径和波导尺寸对天线电压反射系数的影响;最后,利用改进遗传算法对天线进行结构优化,使得波导尺寸和开口直径参数达到最优。结果表明:在天线主频率下,优化后的天线增益为22.2 dB,电压驻波比为1.01,并有较好的方向性,满足车车直接通信系统中车载天线具有较高增益和较强端射能力的要求。

邻陡峭崖壁深坑(80m)建筑关键施工技术研究与应用

项目以上海深坑酒店工程为载体,针对80m深紧邻建筑陡峭崖壁风化严重、直立陡峭崖壁垂直运输施工难度大、狭小崖壁空间内立面双曲主体钢结构施工难度大、坑内环境修复与品质改造提升难度大的施工问题。创新研发了邻建筑直立弧面陡峭崖壁爆破与加固技术,通过基于BIM的崖壁小扰动立体组合爆破方法与高空弧面陡峭崖壁复绿加固技术,精确定位爆破范围与爆破点,解决了崖壁坡脚保护的难题,崖壁监测数据稳定;创新研发了负向超深施工垂直运输技术,发明了多工况埋入式、截面扩大式冲击搅拌汇流消能的负向混凝土输送装备和施工方法,首次实现了负向80m的混凝土输送;创新研发了两点支撑式双曲复杂钢框架结构施工等多项技术。

基于人工鱼群算法的列车运行调整方法研究

由于列车运行调整是大规模、非线性、强约束、建模困难的问题,用一般运筹学方法不易求解。基于人工鱼群算法,提出列车运行调整方法,并给出了详细的计算步骤。具体的,考虑车站到发线数目约束和列车越行约束,以列车进入车站和驶离车站的总晚点时间最少为目标,建立了高速铁路列车运行调整模型。利用郑西高铁运输数据进行仿真,结果说明人工鱼群算法在列车运行调整中具有有效性和收敛性。

车地协同下的联锁子系统HCPN建模与验证

联锁子系统作为站内行车安全的关键保障,是车地协同下的列车运行控制系统的重要组成部分。传统联锁子系统存在地面集中控制失效风险大、列车自主化程度低等不足,为顺应精简系统结构、降低运营成本和提升列车自主化的列控技术发展趋势,设计一种车地协同下的联锁子系统用于城际铁路。考虑多车间的进路冲突是影响子系统功能实现的关键因素,提出进路预延伸策略以避免列车间的进路冲突。为确保联锁子系统功能安全,采用一种基于层次着色Petri网(HCPN)的系统功能建模与验证方法。通过对联锁子系统的主要功能实现过程—进路建立过程进行分析,提取子系统的功能需求,以此建立顶层需求模型。为缩小底层实现与顶层需求之间的差距,建立基于数据及行为低抽象度表达的模块层模型,并在其中引入死锁控制策略实现对系统功能逻辑的完整表达。以冲突进路建立场景为模型的输入参数,执行验证过程,通过对模型标准状态空间性能分析,实现对模型正确性的检验。在此基础上,采用分支时序逻辑ASK-CTL公式与状态空间搜索算法相结合的验证方法,完成对子系统功能安全性的检验。研究结果表明:模型的行为特性同子系统预期相一致,能够正确表达系统的行为。所设计子系统满足功能安全需求,可为底层实现提供依据。

无人机-智能车队协同路径实时规划研究

在智能交通系统下的路径实时决策方法中,由于智能车队因路旁检测器未设置、故障或者通信信号中断等情况而导致接收不到道路信息的问题,引入无人机,使智能车队和无人机协同工作,称之为机测工作模式。该模式是根据车道上不同信号显示下的行驶时间以及在交叉口的延误时间,动态计算行驶时间并得到一条用时最少的路径。通过4种场景,利用Matlab仿真得到的结果和理论分析一致,验证了算法的有效性。

基于动态间隔时间的列车追踪策略研究

基于追踪控制的实时性需求,提出列车追踪动态间隔时间指标,并对列车追踪运行时该指标的变化情况进行分析。根据分析结果提出一种在满足列车间实时通信的情况下,对追踪运行的2列车进行整体考虑的列车追踪方案。该方案先通过改变追踪策略,达到在追踪列车减速进限速区的过程中,间隔距离减小的同时后车速度也逐渐减小,减缓追踪间隔时间实时的变化情况,从而增大最小追踪动态间隔时间,降低列车追踪运行的安全风险;在保证安全运行的前提下,通过适当减小图定追踪间隔时间,提高效率。针对该运行方案,进一步设计模糊决策预测控制的分层控制器进行仿真,仿真结果与理论分析一致,达到预期目的。

车地协同列控系统追踪运行模块HCPN建模与验证

最近,针对城际铁路,新型的车地协同列控系统被提出。该系统被用于解决传统列控系统轨旁设备过多、结构复杂、信息流通环节多的问题。为保障行车的安全和效率,利用着色Petri网对车地协同列控系统中追踪运行模块功能的正确性和安全性进行验证。首先,基于列车运行控制功能需求,对追踪运行模块做合理设计;然后,为移动授权计算和超速防护子模块建立层次化模型,主要描述不同场景下的移动授权计算、临时限速命令下发、速度实时监控等功能的实现过程;接着,选取多车追踪运行场景对追踪运行模块进行动态仿真;最后,通过状态空间报告对模型正确性进行验证,通过检查模型节点的状态对模块功能的安全性进行验证。仿真及验证表明:模型的执行结果与追踪运行模块预期功能一致,模型行为属性的正确性及模块功能的安全性符合需求。

新型矿用纳米吸能阻车器仿真研究

结合矿井斜巷运输实际情况,提出了一种新型纳米吸能矿用阻车器的设计方案。运用LS-DYNA软件建立了包括无轨胶轮车车身、车轮及阻车装置等部件的车辆失速碰撞仿真模型,进一步研究了阻车器材料摩擦因数、纳米吸能结构布置方式、车辆行驶速度等因素对阻车效果的影响。仿真结果表明,布置了纳米吸能结构的新型阻车器阻车效果良好,能大幅度降低制动距离;随着阻车器材料摩擦因数的增大,制动距离减小,但存在车辆翻滚的危险;随着车辆行驶速度的增大,制动距离增大。研究结果对阻车器的设计应用具有指导意义。

Channel characteristics analysis of train-to-train wireless communication

Train-to-train(T2T)communication can provide protection for existing train-to-ground private network communication,and its channel characteristics directly affect the application of upper-layer communication technologies.In this study,based on the spatial distribution structure of railway operation scenarios and Fresnel zone theory,we propose a frequency allocation scheme for direct communication between tracking trains in flatland and long straight tunnel scenario.Then we use the estimation method of radio wave attenuation caused by rainfall to analyze the large-scale path loss fading of multi-band wireless channels.Furthermore,we derive the calculation equation of max Doppler frequency shift suitable for T2T communication and describe the multipath wave in the tunnel by ray tracing method to analyze small-scale fading.Simulation analysis shows that the Doppler shift value of T2T communication low frequency band is significantly lower than the frequency shift value of the train-to-ground communication under the same speed conditions.

智能柔性无轨胶轮车失速拦截装置仿真与试验分析

针对煤矿斜巷无轨胶轮车失速现象,提出了一种智能柔性无轨胶轮车失速拦截装置,可以实时监测车辆和失速拦截装置运行状态。当失速车辆碰撞在柔性阻拦装置上,缓冲吸能装置吸收车辆行驶过程中产生的动能,对失控车辆进行柔性制动,实现车辆的成功拦截。通过有限元仿真技术研究了智能无轨胶轮车失速拦截装置的阻车效果,以及拦车网材料对阻车效果的影响,并通过实车碰撞试验对该装置的智能柔性阻车效果进行了验证。结果表明,智能柔性无轨胶轮车失速拦截装置能将失速车辆拦截减速至平稳停车,车辆碰撞后能保持正常的行驶方向,不翻车,响应迅速,可实现智能柔性阻车。该成果对井下行车安全防护设施的合理设计及运输安全管理具有现实的参考意义。