非平衡荷载下城市轨道交通车站深基坑变形特性分析

[目的]目前城市轨道交通非平衡荷载作用导致的地下工程病害、事故逐渐增多。为了解非平衡荷载对城市轨道交通车站深基坑变形的不利影响,减小施工风险,需要对该类型荷载作用下车站深基坑变形特性进行分析。[方法]基于理论分析和现场监测数据,研究了非平衡荷载下城市轨道交通车站深基坑的变形特性,分析了围护桩变形、深层土体水平位移及地面沉降的变化规律,探讨了围护桩变形同深层土体水平位移、地面沉降及开挖深度之间的关系。[结果及结论]围护桩水平位移曲线呈鱼腹状,且地层条件对围护桩变形影响明显;围护桩变形和深层土体水平位移大致呈线性关系,其中经验系数取1.30;由于偏载作用,深基坑周边地面沉降较大,围护桩最大水平位移δ_(hm)与地面最大沉降δ_(vm)存在δ_(vm)=(0.9~3.0)δ_(hm)的关系,且两者之间的比例系数大于对称荷载作用下的数值;岩层较强的抵抗变形能力限制了围护桩变形,δ_(hm)与H_(e)存在δ_(hm)=(0.009%~0.060%)H_(e)的关系,且两者之间的比例系数小于对称荷载作用下的数值;深基坑施工对周边环境影响区域主要划分为1区(主要影响区)、2区(次要影响区)和3区(无影响区),基坑施工影响区域约为(0~2.5)H_(e)。

储能式轨道列车非接触牵引供电系统设计与效率优化

[目的]非接触供电方式凭借其原副边线圈无直接电气接触的优点,目前在轨道交通行业内有探索性的应用。大功率、高频化的应用场景给非接触供电系统的设计、器件选型及耦合机构的设计带来了一定的难度,需要对其设计方案及效率进行优化。[方法]针对轨道交通应用场景,介绍了基于LCC-S型补偿拓扑的非接触牵引供电系统的系统结构,设计了250 kW非接触供电系统,原边线圈与副边接收线圈均采用双D形线圈。研究了耦合线圈的互感及磁性材料的损耗等因素对系统效率的影响,建立了系统的电路模型及耦合线圈模型。基于模型对系统进行了仿真,对副边线圈不同区域的磁芯厚度进行了参数优化。搭建了非接触牵引供电系统试验平台,并进行了250 kW功率等级的试验,以验证本优化方法的有效性。[结果及结论]仿真与试验结果验证了该优化方法的有效性与可行性,磁芯布局的优化措施可有效保证线圈互感并降低磁芯损耗。系统具备了额定工况250 kW大功率输出的能力。在气隙高度为70 mm、80 mm下,系统的静态工作效率及动态工作效率均大于90%。

地下管廊非标准轨距铁路轨道铺设施工关键技术分析

铺轨施工测量和轨道精调测量作业是提升轨道平整度和平顺性的重要工作。本文以苏州至南通GIL综合管廊工程为工程研究对象,详细阐述了地下管廊中非标准轨距轨道铺设施工工艺,提出了分两次浇筑道床混凝土的措施,确保了直埋式整体道床施工后可以为后续钢轨焊接提供作业空间的要求,详细阐述了焊轨过程中的质量控制要点,为今后类似工程提供参考和借鉴。

基于非标记分析方法应用四极杆-静电场轨道阱-线性离子阱三合一高分辨质谱仪鉴定中国仓鼠卵巢细胞膜蛋白

目的 探讨应用四极杆-静电场轨道阱-线性离子阱(Orbitrap fusion lumos)三合一高分辨质谱仪鉴定中国仓鼠卵巢(Chinese hamster overy,CHO)细胞的全蛋白质组和膜蛋白质组的非标记(label-free)分析方法,并评价其应用效果,为研究膜蛋白相关传染病的发生机制提供方法学基础。方法 贴壁培养中国仓鼠卵巢细胞,提取、富集和酶解处于对数生长期细胞的全蛋白和膜蛋白,用高效液相色谱仪联用四极杆-静电场轨道阱-线性离子阱三合一高分辨质谱仪对酶解后的多肽进行分析,利用Maxquant软件和Uniprot数据库进行搜库及鉴定,最后对鉴定膜蛋白进行基因本体论(gene ontology,GO)功能分类。结果 全蛋白组一共检测出14 300个肽段,搜库得到2708个蛋白,其中可信蛋白2002个(FDR<1%且特异性肽段>1);膜蛋白组一共检测出13 179个肽段,搜库得到2594个蛋白,其中可信蛋白1873个。在鉴定的全蛋白组和膜蛋白组中定量结果前20的蛋白中,全蛋白组中与膜相关的蛋白有4个,占比20%;膜蛋白组中与膜相关的蛋白有10个,占比50%。在膜蛋白组中,GO功能分类表明分子功能上主要涉及结合和催化活性,在生物学进程上主要涉及细胞进程、代谢过程等。结论 膜蛋白组中与膜相关的蛋白显著高于本实验的全蛋白组,基于非标记分析方法应用Orbitrap fusion lumos的分析技术是鉴定细胞膜蛋白的有效方法。

基于改进非等时距灰色模型与PSO优化的轨道不平顺预测

基于轨道动检数据开展的轨道不平顺预测研究,可用于指导以预防为主的养护维修作业。将改进非等时距灰色模型与粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)相结合来实现轨道质量指数(Track Quality Index,TQI)的高精度预测。在考虑TQI原始动检数据特征的基础上增加原始数据平滑优化、累加初始值优化和背景值优化等环节提出改进非等时距灰色模型。利用PSO算法的启发式搜索优势,以平滑优化参数、初始值优化参数、背景值优化参数为搜索目标,以预测平均相对误差为适应度函数,实现预测模型参数的自适应优化。在此基础上,基于优化参数计算得到拟合区间和外推区间上的TQI预测结果。选取沪昆线上行区段实测TQI数据对本文方法进行验证,并与既有TQI组合预测模型的预测结果进行了对比。研究结果表明,模型可有效捕捉TQI序列中的随机波动与实时演变趋势,在外推区间上的平均相对误差分别为2.04%和2.54%,预测性能优良;当TQI序列振荡特性显著时,本模型仍能保证预测结果的可靠性;与组合预测模型相比,该模型规避了残差修正、多算法融合等繁琐步骤,可通过有限优化环节提升预测精度,为轨道不平顺预测提供一种新方法。

面向非地面网络多QoS保障的低地球轨道卫星星座设计

低地球轨道卫星星座(LSC)能够为非地面网络(NTN)提供无缝和快速连接,但无法为用户提供足够的服务质量保障,严重影响了NTN系统性能。综合考虑多个QoS指标,建立了LSC的容量与下行链路预算模型,进而,将星间链路的建立制定为QoS保障的链路预算问题。提出了带有改进交叉和变异算子的非支配排序遗传算法(INSGA-II)优化LSC的配置,实现多重覆盖率和系统容量的最大化以及星座成本的最小化。数值结果表明,与Telesat和Kepler相比,所设计的LSC具有相当甚至更高的性能,且其星座规模仅为Kepler系统的64%。

非静止轨道星座系统级干扰评估研究

非静止轨道(non-geostationary orbit,NGSO)星座系统间频率干扰分析通常采用链路级指标判断有害干扰,但难以评价多链路星座系统整体受干扰程度。针对此问题,设计了系统级容量损失指标评估星座系统间同频干扰程度,并对混合构型NGSO星座系统间容量损失概率分布进行了建模仿真。在典型星座共存场景下,若大规模星座主动采取空间隔离干扰规避措施,最大系统容量损失将从35%降低为0;若小规模星座主动采取相同规避措施,最大系统容量损失将从78%恶化为100%。结果表明,随着星座规模增大,主动规避措施可有效缓解频率干扰带来的容量损失,反之当星座规模减小,主动规避措施会增加链路中断风险,造成系统容量恶化。最后,针对性提出了适用于不同规模星座的干扰规避策略建议。

信息非完备下多航天器轨道博弈强化学习方法

针对信息非完备约束下航天器轨道博弈难以自主决策的问题,基于多智能体强化学习提出一种多航天器轨道博弈决策方法。首先建立轨道博弈动力学和信息非完备约束。其次建立用于训练和决策的神经网络模型,依据分布式系统架构对网络的输入输出结构进行设计,并引入具有记忆功能的长短期记忆网络(LSTM),根据航天器轨道运动在时间、空间连续的属性,补偿位置、速度测量信息的非完备性。然后采用近端策略优化(PPO)算法开展红蓝左右互搏式学习训练。最后通过三组对比训练实验,验证了所提出的方法在信息非完备约束下能够有效增强学习训练过程的稳定性,并提升任务完成率和降低燃料消耗。

基于Tracker的非光滑下滑轨道的最速降线研究

最速降线问题是物理学上的经典问题之一,该问题的研究结果可以应用在排水管道铺设、逃生轨道设计、粮食输运等方面.本文提出可利用Tracker辅助进行非光滑最速降线问题的研究.在分析最速降线问题的基础上,制作非光滑下滑轨道实验装置,进行6个轨道的下滑实验;利用运动轨迹分析软件Tracker,从下滑视频中分析获得下滑过程的位移时间曲线,进而研究非光滑下滑轨道的最速降线问题.

基于CEI测量的GEO目标快速轨道恢复

连线干涉测量(Connected Element Interferometry,CEI)是一种全天时全天候的被动测角技术,已用于空间目标的跟踪监视.地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星需要频繁机动以保持轨位或完成其他任务,其机动后的快速轨道恢复能力对于监视预警极为重要.针对基于CEI的GEO短弧定轨和预报,分析了定轨算法的形亏和数亏,在附加先验轨道约束的短弧定轨基础上,提出了轨道半长轴初值的自适应优化方法.利用亚太七号卫星的CEI仿真和实测数据进行了短弧定轨和预报,实验结果表明,采用优化后的半长轴初值,30min短弧定轨和10min预报的卫星位置分量精度均优于4km,能够满足非合作GEO目标机动后快速轨道恢复的需求.

近地轨道质子和α粒子入射InP产生的位移损伤模拟

磷化铟(InP)材料具有禁带宽度大、电子迁移率高、耐高温、抗辐照等优点,是制备航天器电子器件的优良材料.近地轨道内的质子和α粒子对近地卫星威胁巨大,其在InP电子器件中产生的位移损失效应是导致InP电子器件电学性能下降的主要因素.本文使用蒙特卡罗软件Geant4研究近地轨道的质子与α粒子分别经过150μm二氧化硅和2.54 mm铝层屏蔽后,在500/1000/5000μm InP材料中产生的非电离能量损失(non-ionizing energy loss,NIEL)、平均非电离损伤能随深度分布以及年总非电离损伤能.研究发现:低能质子射程短且较易发生非电离反应,入射粒子能谱中低能粒子占比越大,材料厚度越小,NIEL值越大;计算质子和α粒子年总非电离损伤能,质子的年总非电离损伤能占比达98%,表明质子是近地轨道内产生位移损伤的主要因素;α粒子年总非电离损伤能占比小,但其在InP中的NIEL约为质子的2-10倍,应关注α粒子在InP中产生的单粒子位移损伤效应.本文计算为InP材料在空间辐射环境的应用提供了参考依据.

基于失效卫星轨道数据的空间环境评估方法

卫星姿轨控系统失效后,在空间自由漂浮,空间环境的长期影响及其变化将直接在失效卫星的轨道参数的微弱变化中体现。本文研究了失效卫星轨道根数数据用于原位溯源空间环境长周期扰动影响的可行性及方法,基于非均匀采样傅里叶变换手段,实现公开卫星轨道数据的长周期频率特征提取,并与太阳活动相关的空间环境影响周期匹配。通过大数据分析多颗失效卫星公开轨道数据,以卫星轨道倾角为例,识别出太阳活动相关的空间环境对低轨卫星轨道摄动的周期400、89和13.5 d。该方法为失效卫星轨道数据的利用挖掘提供了新思路。

考虑时变特性的车-桥耦合系统非平稳振动频域方法研究

当列车行驶经过桥梁时,由于车辆在桥上的位置随时间不断变化,车-桥耦合系统具有时变特性,即使假设轨道不平顺为平稳激励,车辆和桥梁的振动仍然是一种非平稳的随机过程。本研究旨在提出一种非平稳频域分析方法,以高效分析受轨道不平顺激励的车-桥耦合系统的非平稳随机振动问题。首先推导了单节列车通过单跨简支桥的耦合系统时变频响传递函数(FRF),据此描述线性时变系统的动力特性。该函数满足一组变系数微分方程,可采用摄动法求解该函数,从而提高计算效率。随后,结合PRIESTLEY的演化谱理论,推导非平稳随机响应的演化功率谱密度函数(EPSD)。基于非平稳频域分析方法,计算响应时变均值和方差,结合3σ准则来估计非平稳响应的极值。研究结果表明,由于轨道不平顺的影响,车辆振动表现出平稳随机过程的特性,但其方差较大,表现出更大的离散性;而桥梁的振动则呈现出明显的非平稳特性,但方差较小,响应具有较小的随机性。极值分析表明,轨道不平顺激励对车辆振动具有显著影响,其均方根对极值响应起主导作用。而轨道不平顺激励对桥梁振动的影响较小,桥梁振动则主要受移动质量影响,其响应的极值主要受均值的影响。此外,相较于系统位移响应,车速对加速度响应的影响更为显著,例如车身加速度响应最大值随车速的增加可增大至3倍左右。

基于超高效液相色谱-四级杆/静电场轨道阱高分辨质谱非靶向筛查分析烤牛肉在不同温度下的差异标记物

肉类加热终点温度是影响熟肉安全的重要指标。为探讨不同温度对烤牛肉代谢物合成积累的影响,采用超高效液相色谱-四级杆/静电场轨道阱高分辨质谱(ultra performance liquid chromatography-quadrupole-exactive-mass-spectrometry,UPLC-Q-Exactive-MS)结合化学计量学方法研究不同温度下烤制牛肉样品的代谢物差异。基于UPLC-Q-Exactive-MS非靶向筛查技术,结合软件数据库搜索进行标记物鉴定。采用主成分分析、偏最小二乘法判别分析和正交偏最小二乘法判别分析等方法筛选差异化学成分。结果显示,牛肉样品中的化学成分能够被显著区分,筛选出肌酸、肌酐、3-氨基-1,4-二甲基-5H-吡啶[4,3-b]吲哚、2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑[4,5-b]吡啶4个化合物作为有害标记物。随着加热温度升高,杂环胺的含量越来越高,转化为肌酐的肌酸越多,且极性杂环胺相对含量高于非极性杂环胺。该结果为热加工过程相关标记物和热致毒性化合物的研究提供了一定参考。

顾及运动特征的轨道不平顺测量精度分析

针对运动特征方程标准差和量测频率对轨道不平顺测量精度的影响进行研究,结合GNSS/INS与NHC的算法建立模型,利用协方差法进行定量分析。仿真实验表明加入运动特征方程提高了轨道不平顺的测量精度。运动特征方程标准差不变时,随着频率的增加,精度提高;频率不变时,运动特征方程标准差越小则轨道测量精度越高;给定适当的运动特征方程标准差可以满足轨道不平顺测量精度的要求。现场实验结果与仿真实验结果基本一致,证明所提方法的正确性。研究结论为提高轨道不平顺测量精度提供参考。

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。

铁道车辆轴箱振动非高斯特征与分布研究

以对铁道车辆轴箱振动非高斯特征与分布为对象开展研究。基于列车线路轴箱实测加速度信号,提取由轨道冲击引起的轴箱振动特征非高斯信号。使用多个概率密度函数(Probability Density Function,PDF)模型对实测信号进行拟合,并与实测特征信号的经验分布进行对比,评估各模型对轴箱特征非高斯信号的拟合精度。基于W-H非线性变换模型,建立一种非高斯信号模拟方法。利用模拟信号分析非高斯特征对各模型拟合精度的影响。结果表明:列车在行驶过程中具有非高斯特征,当列车经过轨道焊接接头、道岔与波磨路段时,由于轮轨冲击,非高斯特征明显增大,车轮多边形对信号非高斯特征几乎没有影响;基于W-H模型的非线性变换法,可以在保证模拟信号功率谱与指定功率谱基本一致的情况下,进行不同非高斯特征的信号模拟;高斯混合模型能够对铁道车辆非高斯信号较为准确地拟合;随着模拟非高斯信号峭度与偏度的增大,各模型与经验分布的相对误差也会增大,其中高斯混合模型拟合精度相对较高。

基于非视距误差抑制的矿井轨道机车定位方法研究

矿井轨道机车定位方法以超宽带(UWB)定位为主,但井下运输巷道环境复杂,非视距传播多发,对UWB定位精度的影响严重。目前针对非视距传播引起的定位误差研究存在算法复杂、实时定位差等问题。通过分析轨道机车定位特点,在基于信号到达时间(TOA)的UWB定位技术基础上,提出一种基于非视距误差抑制的矿井轨道机车定位方法。在轨道机车不同位置安装2个定位卡,采用射频识别技术准确划分定位卡与定位基站的相对位置关系,根据UWB定位信号在非视距传播条件下测距值比实际值大的情况,采用2个定位卡之间距离测算值与实际值差值的经验范围,推算出不同定位卡和定位基站位置关系下非视距传播条件的鉴别阈值,通过该鉴别阈值剔除由非视距路径传播定位信号的测距值,使用由视距路径传播定位信号的测距值进行定位计算,实现对非视距误差的抑制,从而提高矿井轨道机车平均定位精度。测试结果表明:使用基于非视距误差抑制的矿井轨道机车定位方法,在定位信号处于视距传播条件时,机车平均定位误差均在1m以内;在定位信号处于非视距传播条件时,大部分非视距误差得到了有效抑制,平均定位精度在1 m左右,轨道机车定位精度较常规基于TOA的UWB定位方法大幅度提升。

基于电压调控自旋轨道矩器件多数决定逻辑门的存内华莱士树乘法器设计

在使用新型非易失性存储阵列进行存内计算的研究中,存内乘法器的延迟往往随着位宽的增加呈指数增长,严重影响计算性能。该文设计一种电压调控自旋轨道矩磁随机存储器(VGSOT-MRAM)单元交叉阵列,并提出一种存内华莱士树乘法器的电路设计方法。所提串联存储单元结构通过电阻求和的方式,有效解决磁存储器单元阻值较低的问题;其次提出基于电压调控自旋轨道矩磁存储器单元交叉阵列的存内计算架构,利用在“读”操作期间实现的5输入多数决定逻辑门,进一步降低华莱士树乘法器的逻辑深度。与现有乘法器设计方法相比,所提方法延迟开销从O(n^(2))降低为O(log_(2)n),在大位宽时延迟更低。

非太阳同步重访干涉轨道设计与摄动影响分析

为了满足合成孔径雷达(SAR)卫星大型星座任意轨道面都可保持长期重访干涉的需求,提出了一种通用的非太阳同步重访干涉参考轨道设计方法,将重访周期作为修正变量之一,采用迭代修正方法得到了高精度动力学模型下的任意轨道倾角的参考轨道。仿真分析给出了一定轨道高度范围内所有候选的参考轨道,并指出了不同轨道倾角、相同重访圈数的参考轨道高度的明显变化,为实际任务的轨道筛选提供了参考。此外,针对日、月引力摄动对轨道倾角的影响进行了详细分析,指出了中低轨道倾角的非太阳同步轨道所需轨道保持控制的代价非常小,完全可以保持长期重访干涉。