多轨道Hubbard模型的隶玻色子数值算法研究

通过综合模式搜索法、广义Lagrange乘子法、以及转轴法等多种数值方法,建立了一套针对多轨道Hubbard模型隶玻色子解法的数值优化方法.该数值方法能够在考虑晶场劈裂、轨道间跳跃以及真实能带结构基础上,利用隶玻色子方法计算实际关联电子材料的性质.首先利用该方法计算了两轨道体系的.Mott金属一绝缘体转变性质,得到了与目前已有工作一致的结果;然后利用该方法讨论了Coulomb关联对三轨道体系Na_xCoO_2的影响.结果表明:在中间关联情况下由eg轨道形成的六个小Fermi面消失,原因是由于电子关联导致该轨道上的空穴数随U减少.这些结果也证实了算法的正确性和有效性.

基于云模型的城市轨道交通应急预案评价

城市轨道交通应急预案是应急机构和人员处理运营突发事件的指南,在应急管理中发挥着极其重要的作用,评价其优劣具有重要意义.为了解决在评价过程中存在评价指标主观性过强及评价结果难以量化等问题,引入CRITIC法和云模型理论,提出了二者耦合的城市轨道交通应急预案评价方法.根据实际情况建立了城市轨道交通应急预案评价指标体系,采用CRITIC法确定了各指标的权重,运用云模型的基本算法生成评价云和结果云,通过云的数字特征和云图比较直观地展现评价结果,得到待评价预案的评价等级.以某城市轨道交通应急预案为例,验证了评价方法的合理性与有效性,为应急预案的评价提供了新的理论依据.

基于乘客OD间路径旅行时间的城市轨道交通客流分布计算模型的适用性研究

[目的]针对目前城市轨道交通(以下简称“城轨”)线网客流分布计算模型的客流计算结果与实际客流存在偏差的现象,需基于OD间路径的实际旅行时间,对基于多路径概率分配的客流分布计算模型的适用性展开研究。[方法]基于乘客OD间路径的实际旅行时间,分析揭示了现有城轨客流分布计算模型存在的主要问题;融合AFC(自动售检票)系统和ATS(列车自动监控)系统两类数据,构建并标定了基于乘客OD间路径旅行时间的城轨客流分布计算模型;对目前国内城轨系统广泛采用的基于多路径概率分配的城轨客流分布计算模型的适用性进行了分析与评价。[结果及结论]现有城轨客流分布计算模型在路径选择集和路径选择比例上存在主要问题。通过基于多路径概率分配的城轨客流分布计算模型获取的路径分配比例,得到的旅行时间分布模拟结果均为单峰,无法重现从AFC票卡提取的实际旅行时间分布的多峰情况。当城轨线网较为简单时,基于多路径概率分配的城轨客流分布计算模型基本适用;当线网规模不断增加,线网结构进一步复杂,列车运行方式的多样性、乘客出行行为的差异性等不断加大的条件下,该模型对于路径阻抗差异小的OD可能适用,而对于路径阻抗差异大的OD不适用。

基于高频组合片段-基因表达式编程算法的轨道交通地面沉降预测模型

[目的]地面沉降预测和控制是轨道交通盾构法隧道施工中最为关注的问题之一。为了解决现有地面沉降预测和控制中存在的模型表达过于复杂且缺乏解释性的问题,需要一种既简洁清晰,又能够描述复杂问题的可解释模型,GEP(基因表达式编程)算法提供了这种可能性,因此需对基于HFS(高频组合片段)-GEP算法的轨道交通地面沉降预测模型进行深入研究。[方法]以杭绍城际铁路某区段盾构隧道工程为依托,选取盾构施工过程中的土舱压力、刀盘扭矩、刀盘转速、推进速度、总推力、隧道埋深及盾尾注浆量等参数作为关键输入型施工参数,地面沉降作为输出型施工参数,通过备选公式集筛选以及HFS选取,建立基于HFS-GEP算法的轨道交通地面沉降预测模型。利用该模型对第180环—第210环区段的关键施工参数进行优化调整,分析盾构施工参数变化对地面最终沉降的影响效果。[结果及结论]基于HFS-GEP算法的地面沉降预测模型可以反映盾构施工参数与地面最终沉降的显式关系;相较于传统GEP算法的地面沉降预测模型,该模型准确度更高,结构更为简洁,且收敛速度更快。通过对盾构关键施工参数进行优化调整,该模型可将第180环—第210环区段的最终沉降量控制在10 mm以内。

基于组合赋权-云模型的城市轨道交通换乘站运营安全评估研究

换乘站作为城市轨道交通联络线网的载体,其运营安全状况是影响整个线网运营的关键因素。针对现有换乘站安全评估影响因素不全面、评价标准不完善等问题,构建换乘站运营安全评估指标体系,并引入直觉模糊二元语义改进最优最劣法确定指标权重。同时,在充分考虑主观评价的犹豫性和模糊性的基础上,提出基于云模型的定性语言定量化的重构方法,并通过对比综合云与标准云的相似度给出评估结论。以上海地铁龙阳路换乘站为例,构建影响龙阳路站运营安全的指标体系,得出龙阳路站运营安全水平及设备因素对其运营安全影响最大的新结论,验证该评估方法的有效性,为准确掌握轨道交通换乘站运营安全现状,提高运营安全水平提供理论支撑。

基于P-中心模型的城市轨道交通线网应急救援站选址研究

[目的]随着城市轨道交通线网的扩大,其系统风险变得更为复杂且不可控。为提高城市轨道交通系统的应急救援能力,需对线网内应急救援站的选址问题展开研究。[方法]将地铁覆盖区域按照城市道路环线进行分区限速,得到任意路径的速度矩阵,结合距离矩阵进行转换后得到时间矩阵。在此基础上,计算任意站点间基于时间的最短路径。考虑时间、救援关系、成本3个方面的约束条件,建立了以系统最大救援时间最小化为目标的P-中心选址模型。以武汉市城市轨道交通线网应急救援站选址为案例,应用该模型,并采用自适应遗传算法在MATLAB软件中进行编程求解,得出该线网应急救援站选址的最优方案。[结果及结论]与相似研究相比,该选址方案投入更少但效益更大,充分证明了所提的P-中心模型具有先进性。

行星借力地木转移轨道优化与星历模型下中途修正设计

木星系探测具有重要的科学意义与战略价值,而地木转移是实现木星系探测的关键基础。基于行星借力飞行技术对地球木星转移轨道进行了优化设计,并在高精度星历模型中针对实际飞行可能存在的轨道误差设计了中途修正策略。基于Tisserand图分析行星借力飞行序列;以进入环木轨道探测器质量最大化为目标,构建考虑行星星历的借力飞行转移轨道优化非线性规划模型;针对实际飞行误差设计多次借力飞行轨道的中途修正策略;以中国木星系探测任务论证为背景,以2034—2036年为发射窗口,在长征5号运载火箭发射能力下,得到了多种借力转移序列的最优与次优转移方案。结果表明:金星-地球-地球借力转移的最优解可以使进入目标环木轨道的探测器质量达到4 340.8 kg,相比霍曼转移提高约1 300 kg,而后在星历模型下用蒙特卡罗仿真验证中途修正策略,结果显示,在各种误差情况下终端B平面脱靶量小于50 km,且修正脉冲消耗较小,证明所设计的行星借力转移轨道和中途修正策略能够在高精度力学环境中实现地木转移任务,可为中国木星系探测任务设计提供参考。

基于快速扩散生成模型的地铁轨道异物入侵检测算法研究

针对现有基于无监督的地铁轨道异物检测算法中,对不同视角需要进行单独训练模型的问题,提出一种基于快速扩散生成模型的统一模型检测算法。该模型基于扩散模型,在仅使用正常样本训练一个模型的条件下,实现对多个视角异物入侵检测。检测时,扩散模型对存在异物的图像部分重构为无异物,然后将重构图像和原图进行比对得出存在异物的位置。研究发现,通过合理设计扩散步长和采样时刻,扩散模型能够在不需要扩散过程的情况下,直接对图像中的异常部分进行重构,使其和正常样本一致。为加速扩散模型的采样生成过程,在求解扩散模型的常微分方程的解过程中,分解方程中线性与非线性部分,对线性部分精确求解而对非线性部分进行近似求解。在不添加其他检测网络的条件下,算法利用扩散模型中深度神经网络的编码器部分,对重构图像和原图进行特征提取,在不同尺度上对比两者特征差异,由此得到异常热力图。实验结果表明,该模型在仅需要4次神经网络前馈的条件下,受试者曲线下面积积分比在图像级别和像素级别上分别达到99.05%和97.62%,相比其他单一视角检测模型性能上达到较优水平。本研究为地铁轨道异物检测提出一种仅依赖于正常样本的统一模型的检测算法,能够行之有效地解决已有算法不能对多个视角进行检测的问题。

基于马尔可夫残差修正灰色模型的轨道质量指数及其分项预测

为研究轨道质量指数(Track Quality Index,TQI)及各分项值的变化趋势,本文考虑动检数据的非等时距特征,构建了关于TQI及各分项值的一阶灰色模型。原始数据经过累加变换后,利用最小二乘法求解模型的灰参数,并引入马尔可夫残差修正方法对灰色模型进行修正。通过对比修正前后灰色模型TQI及各分项的输出值(拟合值和预测值)与实测值,验证残差修正对提升模型预测精度和降低预测误差的改善效果。结果表明:经马尔可夫残差修正后,灰色模型TQI及各分项输出值可以较好反映其波动情况;与修正前灰色模型相比,修正后灰色模型TQI预测值与实测值的平均误差由1.59%降至0.89%,整体预测精度由2级提升到1级;TQI各分项预测值与实测值的平均误差由3.18%降至1.42%,整体精度由2~4级提升到1~2级。从降低误差和提升预测精度两方面看,修正后灰色模型的预测效果明显提升。

基于随机森林模型的合肥市主城区轨道交通站域空间活力与建成环境关联性测度

以合肥市主城区轨道交通站域为例,基于百度热力指数等多源数据分析其空间活力特征,采用随机森林模型测度地理区位、土地利用、功能设施、开发强度、交通便利度以及环境品质6个维度的建成环境要素与轨道交通站域空间活力的关联性。同时,结合K-means聚类算法,划分轨道交通站域类型并识别典型站域存在问题,从而针对不同类型轨道交通站域提出空间活力优化策略。结果表明:①合肥市主城区轨道交通站域空间活力在时序上呈现“晚高峰高于早高峰,休息日晚高峰高于工作日晚高峰”特征,在空间上呈现“内高外低”由二环线向外逐渐递减的空间分异格局;②综合工作日与休息日早/晚/非高峰时段建成环境变量对轨道交通站域空间活力的相对重要性排序,由大到小依次为:功能设施>开发强度>地理区位>土地利用>交通便利度>环境品质;③合肥市主城区轨道交通站域可划分为成熟型、成长型、初熟型、孕育型4类,聚类特征明显,在空间上呈现“圈层结构”。其中,成熟型站域集聚分布在二环线内,成长型站域沿二环线呈环状分布,初熟型站域主要呈零散状分布在二环线外滨湖区与经开区,孕育型站域主要分布在二环线外城市各区,分布范围较广。研究旨在从建成环境视角为轨道交通站域空间活力提升与低碳交通策略提供政策启示。

城市轨道交通项目资产财务价值分摊研究——基于瀑布模型

随着国内各地轨道交通线路陆续开通运营,“十四五”期间,城市轨道交通管理正在由“重设备”向“重资产”、由“重实物”向“重价值”转变。从建设到运营的过程中,资产移交起到了承上启下的关键作用。资产财务价值除了计算实体价值,还要加上分摊价值,由于城市轨道交通项目专业系统复杂,费用种类繁多,常常出现财务数据追溯困难,致使财务分摊价值计算简单笼统,对资产财务价值的准确性和完整性造成了很大影响。为了探索城市轨道交通项目合理的财务价值分摊方法,文章基于南京地铁开发的电子工程量清单,应用瀑布模型,建立了城市轨道交通项目资产财务价值四阶段分摊方法。文章成果的应用,可提高资产财务价值计算的准确性和完整性,为运营期资产管理奠定基础。

Halbach型磁浮列车永磁轨道的空间磁场计算模型

Halbach阵列因其显著的单边聚磁特性,成为提升永磁轨道悬浮性能的重要途径。针对Halbach型永磁轨道复杂的空间磁场分布行为,提出一种简捷高效的三维磁场分析方法。首先在均匀磁化假设的前提下,建立基于毕奥-萨伐尔定律的单块永磁体的解析模型。然后基于磁通叠加得到完整轨道的三维磁场解析模型。最后通过对实测值、解析解和有限元解的对比分析,验证所提模型的可靠性和准确性。本研究结果可为永磁轨道的进一步设计和优化提供重要的参考依据。

嵌入式轨道三维滚动接触模型冲击特性研究

嵌入式轨道在城市轨道交通领域得到广泛运用,在高速铁路方面,国内外也有少量的相关报道和理论研究。嵌入式轨道对减缓轮轨冲击有显著效果,其中焊接接头是引起轮轨冲击的重要原因之一,对于时速400公里以及更高运行速度的列车,焊接接头冲击激励引起的轮轨力变化十分显著,目前对于高速工况下嵌入式轨道的研究尚不充分。基于显式动力学有限元方法,采用三维高速轮轨瞬态滚动接触模型对轮轨冲击过程进行数值模拟,并探究时速400公里速度下的嵌入式轨道的冲击特性。得出以下结论:嵌入式轨道与扣件式轨道在受到不同波长冲击时均能够减小垂向轮轨力变化幅值,焊接接头波长越长,垂向轮轨冲击力越能快速趋于平缓;车轮在受到焊接接头长波冲击时,嵌入式轨道能明显降低纵向轮轨力。研究结果可为嵌入式轨道在高速铁路的运用提供参考。

基于结构方程模型的城市轨道交通服务质量影响变量因子分析模型

[目的]为进一步精准提升城市轨道交通服务,需定量提取城市轨道交通服务质量各影响变量,并分析变量间的内在关系。[方法]运用探索性因子分析提取了6个影响变量公因子,并引入结构方程理论,构建了3个影响变量验证性因子分析模型,采用调查数据对模型进行了验证。[结果及结论]一阶六因子无相关模型无法契合实际数据,一阶六因子有相关模型和二阶因子模型均可以较好地反映因子间的关系,而二阶因子模型的拟合优度明显高于一阶六因子有相关模型,其中绝对适配指数拟合优度平均提高了4.50%,增值适配指数拟合优度平均提高了0.53%,简约适配指数拟合优度平均提高了12.73%。二阶因子模型得到了六个因子对服务质量的贡献度。

基于热阻模型的城市轨道交通铝合金车辆围护结构传热系数计算方法

[目的]根据城市轨道交通铝合金车辆围护结构的特点,研究一种基于热阻模型的K值计算方法,以此提高计算准确度和效率。[方法]将围护结构分为三个层级,根据热阻串并联关系建立了围护结构的热阻模型。位于第三层级的串联热阻,除包括对流热阻、车体热阻和隔热材料热阻外,还包括将传热路径上所有其他热阻等效替代的“简化热阻”。通过理论计算和试验标定的方法确定上述四个热阻后,即可通过热阻串并联关系计算出围护结构的总热阻,进而计算出K值。[结果及结论]与试验结果对比后发现,该方法的计算结果相对偏差在7%以内。由于目前K值试验数据较少,因此需要持续积累数据并标定该热阻模型,以此达到不断提高K值计算准确度的目标。基于该方法还开发出了应用程序,提高了计算效率。

双轨道Hubbard模型的动力学平均场理论研究

基于以Lanczos方法为杂质求解器的动力学平均场理论,研究了非局域轨道间跃迁对于双轨道强关联体系中轨道选择Mott相变的影响.计算了轨道间跃迁系数不同的双轨道Hubbard模型的准粒子权重和态密度,并构建了它们在相互作用强度U和轨道带宽比t_(2)/t_(1)影响下的相图.通过正则变换引入两个有效的退耦和轨道,在一定条件下轨道间跃迁会有利于轨道选择Mott相变的发生.还比较了Bethe晶格和正方晶格的相图,虽然基于两种不同晶格能带结构得到的轨道选择Mott相变的相变点存在一定的差异,但其中关于轨道选择Mott相变的基本物理图像具有一致性.并将方法拓展到半满的Ba_(2)CuO_(4-d)材料的研究中,与根据密度泛函理论得到的能带对比,我们发现各向同性的轨道间跃迁对能带结构影响较大,进一步采用动量空间各向异性的非局域轨道间跃迁项,得到了材料的相图,在半满条件下Ba_(2)CuO_(4-d)应为轨道选择Mott材料.

基于零信任安全模型的轨道交通数据隐私保护

为解决轨道交通网络数据传输杂乱的问题,提升数据样本的安全性,研究基于零信任安全模型的轨道交通数据隐私保护方法。在零信任安全模型的基础上,分别定义公钥密码与私钥密码模板,建立完整的轨道交通数据隐私链路标签。完善数据样本验证机制以提升数据安全性,通过求解交互认证系数的方式辨别隐私数据样本,结合敏感度指标实现轨道交通数据隐私保护。实验结果表明,在轨道交通网络中应用零信任安全模型,可在保证正序数据传输速率的同时将乱序数据传输速率限制在3.52 Mb/ms以下,能够满足轨道交通数据隐私保护的应用需求。

基于DeepLabV3+模型的轨道站点影响区自行车出行环境评价

轨道站点影响区自行车出行环境评价对于促进自行车接驳出行效率和服务品质提升具有重要意义。采集百度街景、路网、轨道站点等多源数据,选取自行车出行环境的舒适性、安全性、便捷性和可达性评价指标,运用DeepLabV3+模型和sDNA分析法对轨道站点1500 m范围影响区内不同类型道路的自行车出行环境进行评价,并以南京市为例进行实证分析。结果表明:站点影响区自行车出行环境存在空间差异性;交通型道路的自行车出行中间性、天空可视度高,但自行车存取方便程度低;生活型道路的自行车存取方便程度、绿视率高,但自行车出行中间性、安全性低;综合型道路各指标相对协调。

基于SEM-CM模型的城市轨道交通运营安全评价研究

城市轨道交通是公共交通中的重要组成部分,确保运营安全平稳有序是城市轨道交通行业的重要职责。针对目前研究城市轨道交通运营安全的诸多模型中,存在的主观性较强,缺乏客观数据支撑问题,引入结构方程(SEM)结合云模型(CM),构建城市轨道交通运营安全评价模型,从设施设备、管理层面、人为因素、自然环境4个方面构建评价指标体系,通过SPSS、Amos软件运用结构方程对各项指标数据进行信效度检验及适配度分析,挖掘出数据内部的重要特征后得出相应权重。然后,计算出各指标的云模型数字特征,使用Matlab软件绘制出云图,进行结果对比分析。以贵阳市城市轨道交通为例,得出最后结论表明该模型能更好消除主观性,与实例的实际运营情况相符。

基于模型发展的建模教学的探索及课堂教学实践——以“建构地球圆轨道卫星运行模型”为例

在模型建构过程中,学生头脑中的物理模型是不断发展变化的.基于模型发展的建模教学就是根据建模过程模型的动态发展变化,提供必要的教学资源,使用适当的教学策略,提供恰当的交流平台,促进学生建构的物理模型发展.梳理了模型、心智模型、建模和建模教学等概念,并通过实例展示了基于学生模型发展的建模教学的课堂实践.