基于增强生长型神经气的高维多目标进化算法

随着对高维多目标优化问题的深入研究,带有不规则Pareto前沿的高维多目标优化问题因其复杂的Pareto前沿分布,给现有方法的求解带来了挑战。针对上述问题,提出一种基于增强生长型神经气的高维多目标进化算法,该算法综合生长型神经气网络的学习特性与二元质量指标的优化特性来增强种群在不规则Pareto前沿的收敛压力。首先,设计了一种增强的生长型神经气网络,该网络利用Pareto最优前沿的拓扑信息指导种群向Pareto最优前沿方向收敛。然后,提出了一种联合度量指标以配合Pareto支配信息来综合评价个体的收敛性。最后,提出一种基于自适应参考点的环境选择增强种群在高维目标空间的多样性。为验证所提算法的性能,在DTLZ和WFG基准问题集中的44个不规则高维多目标优化问题与5种先进的高维多目标进化算法进行对比实验。实验结果表明,所提出的基于增强生长型神经气的高维多目标进化算法的整体性能优于对比算法。

一种新轨道质量指数

轨道质量指数是区段轨道质量的评价方法之一。本文对比分析了多种归一化方法对于轨道质量指数的适用性,并基于中国干线铁路实测轨道不平顺数据对中国、荷兰、加拿大、法国和日本的五种既有轨道质量指数进行对比分析;提出了一种新的轨道质量指数NTQI(New Track Quality Index),用以表征区段轨道质量控制情况。结果表明:五种轨道质量指数根据计算方法的不同可以划分为三类,基于标准差的轨道质量指数可以更好地表征区段轨道质量状态;NTQI具有可平均性,能够实现不同速度等级线路轨道质量状态的横向对比,以及多速度等级线路的轨道质量评价。通过计算NTQI的平均值可实现不同速度等级区段轨道质量状态的整体量化。

高速道岔轨道几何状态评价与规律研究

高速道岔的轨道几何不平顺状态能够直观反映其服役性能,开展高速道岔区段轨道几何不平顺状态管理是道岔检养修体系中的重要一环。以高速综合检测列车2023年1月—5月采集得到的检测数据为研究对象,从道岔结构、管理速度、道岔型号、辙叉号角度进行分类,分析当前高速正线道岔铺设概况。以道岔区轨道质量指数为基础,提出能够量化一定检测周期内道岔区段轨道几何整体状态与变化情况的道岔轨道状态指标与波动率指标。最后,以铺设最广的1/18道岔为研究对象,分析主型1/18道岔的轨道几何不平顺状态规律。研究结果为后续应用TQI-T评价高速正线道岔动态轨道几何不平顺状态以及指导道岔区段养护维修等工作奠定基础。

我国安全生产事故季节变动、循环与不规则波动规律研究

为了有效减少安全生产事故,更好地指导事故防控政策的制定与实施。文章运用统计学长期趋势剔除法和剩余法基于非新冠疫情的年份数据,对我国2015—2019年各省市、各行业的3739起安全生产事故数进行了季节变动、循环波动与不规则波动分析。事故季节变动研究结果表明:我国安全生产事故呈“一淡二旺一平”的季节变动规律,季节指数分别为:89.67%,106.98%,102.67%,100.69%。事故循环波动研究结果表明:我国安全生产事故没有固定的循环周期,但始终处于事故扩张期和事故收缩期两种不稳定状态,波峰和波谷时间分别占33.3%和66.7%;事故不规则波动研究结果表明:我国安全生产事故约72.22%时间是受到“不规则变动”的影响,事故受不规则正影响每年约1.11季、负影响1.78季和无影响1.11季。最后,基于我国安全事故变动规律,提出了一些针对性的事故防范措施,对后疫情时代我国的安全生产管理工作提供借鉴。

Estimate of Uniaxial Compressive Strength of Hydrothermally Altered Soft Rocks Based on Strength Index Tests

The purpose of this study was to clarify the relationships between results of index tests and uniaxial compressive strength (UCS) in hydrothermally altered soft rocks of the Upper Miocene, which are typical of the soft rock found in northeastern Hokkaido, Japan. Index tests were performed using point load testing machine and needle penetrometer with irregular lump specimens under forced-dry, forced-wet, and natural-moist states. The relationships between irregular lump point load strength (IPLS) index and UCS, and needle penetration (NP) index and UCS were “UCS = approximately 19 IPLS index” and “UCS = 0.848 (NP index)0.619”, respectively, in soft rocks with a UCS below 25 MPa. These relationships could be applied to on-site tests of rocks with natural moisture content. The UCS could be calculated from IPLS and NP tests on soft rocks only when UCS was below 25 MPa, using the equations obtained as a result of this study.

基于分位数回归的轨道质量指数阈值合理性数据分析

高速铁路轨道高平顺性是保障列车行车安全的重要基础,考虑到现有规范中针对轨道不平顺养护维修的局限性,需要对轨道动态不平顺管理值的合理性进行研究和改善。利用历史数据及统计方法挖掘轨道动态不平顺峰值管理值与均值管理值的联系,基于时间序列的异常检测与修正模型,通过分位数回归探究各项指标半峰值与标准差关系,并给出相应的均值管理建议值。结合7条不同工况线路的实测数据,研究结果表明:速度200~250 km/h线路建议采用80%及以上分位数的标准差作为管理值,而速度250(不含)~350 km/h线路建议采用95%及以上分位数的标准差作为管理值;相同时速线路、同一分位数下,若建议管理值越高,表明峰值与标准差的倍数较小,该线路状态较好,特别是单点不平顺超限的数量较少,不需要较严格的TQI管理值进行整体管理;反之,则表明单点超限可能较多,需要压低TQI管理值确保较低的峰值超限数量;对于5项不平顺指标,轨距出现峰值超限的概率最大,养护维修时需着重关注。

深部矿山非规则矿岩点载荷强度指标分布特性

针对深部矿岩在高地应力下钻孔岩芯饼化现象频发、现场取完整芯样困难等问题,选取采场爆破后的岩石与矿块进行现场点载荷试验,通过测试获得不规则尺寸试样的点载荷强度指标.采用指数型和线性型两种修正系数(f_(1),f_(2))对点载荷强度指标进行修正,得到修正后的点载荷强度指标为I_(s50-1)和I_(s50-2),获得修正前后的点载荷强度指标的分布特性及规律:修正前后的点载荷强度指标的分布频率基本满足正态分布,修正前的点载荷强度指标呈偏态型分布,修正后的点载荷强度指标基本呈标准正态分布.采用线性型修正后点载荷强度指标的正态分布更加明显,其点载荷强度值整体上大于指数型修正后的点载荷强度值,且在等效直径为50 mm左右时点载荷强度基本相等.指数型修正方式所得结果受尺寸效应影响较大,强度值偏差较大;而线性型修正方式所得结果更具准确性.在95%的置信度下,岩样标准点载荷强度指标的置信区间为1.09~1.57 MPa,均值为1.33 MPa;矿样的置信区间为0.37~0.45 MPa,均值为0.39 MPa.由于试样受爆破损伤的影响,岩样与矿样基于单轴抗压强度的点载荷强度指标计算值约为本试验结果的1.62和3.67倍.

基于IPSO-LSTM的高速铁路无砟轨道不平顺预测

为准确预测高速铁路无砟轨道不平顺发展趋势,结合改进粒子群优化算法(IPSO)和长短期记忆网络(LSTM)搭建轨道质量指数(TQI)预测模型(IPSO-LSTM),将轨检车获取的各项轨道不平顺检测数据经过异常值剔除和降噪等预处理,形成TQI时间序列数据,利用标准化处理后的TQI样本开展模型训练和不平顺预测分析,并与其他常用预测方法进行对比。研究结果表明:长短期记忆网络具有记忆历史信息的功能,能较好地预测非线性时间序列的发展趋势。采用IPSO可解决LSTM中隐含层神经元个数和学习速率等超参数难以选取的问题,增强了模型预测性能。针对某高速铁路K5+000~K7+000区段长达4年的轨道不平顺检测数据,IPSO-LSTM模型对TQI的预测精度最高,自回归积分滑动平均模型(ARIMA)次之,BP神经网络和灰色模型相差不大。IPSO-LSTM的平均相对误差和均方根误差分别为0.035和0.135,与ARIMA,BP神经网络和灰色模型相比,其平均相对误差降低22%~45%,均方根误差降低26%~45%,验证了IPSO-LSTM模型用于无砟轨道不平顺预测的有效性。IPSO-LSTM预测模型有望为了解和掌握高铁无砟轨道质量发展提供一种新的技术支撑。

基于城轨电客车轴箱振动加速度的轨道短波不平顺识别方法

为提高波磨指数法在通过城轨电客车轴箱振动加速度识别钢轨波磨特征方面的适用性,文章将既有波磨指数计算过程中由典型频率控制的带通滤波算法转换为典型波长控制的带通滤波算法,获得改进的波磨指数计算方法。该方法能够反映波磨发生区段的钢轨粗糙状态,并且可以有效抑制钢轨接头等引起的瞬时冲击对检测结果的影响;结合时频分析技术,可有效提取典型波磨区段的特征波长,且与现场实测结果吻合较好。

公轨共建高架车站车桥耦合振动分析

公轨共建结构体系是一种复合型交通模式,有利于节约城市的土地和构建合理的城市空间资源。公轨共建高架车站作为典型的交通建筑,同时承受汽车和列车的振动荷载。以温州市域铁路S2线的人民路站为例,研究车辆-车站结构系统的耦合振动分析。先假定汽车荷载为连续的移动荷载,忽略轨道不平顺的因素,研究汽车荷载对列车运行的影响;然后考虑轨道不平顺因素,单列车及双列车越行通过车站,忽略上部汽车荷载的影响,研究列车-车站结构系统的振动响应;最后对汽车-列车-车站结构的整体系统进行耦合振动分析,研究汽车及列车分别以不同的速度通过车站时系统的响应,依据规范采用平稳性指标评价乘客对列车运行平稳性的感知程度。研究结果表明,各工况下列车运行的平稳性指标均小于规范规定限值,总体评价为优秀。

运动性动情周期紊乱动物模型的建立

运动性动情周期紊乱动物模型是研究运动性月经失调等病理过程所必需的模型。研究以多指标综合评定为基础,在造模过程中,各项监测指标的变化特点和规律基本符合过度训练的诊断标准。结果表明,模型具有较高的可信度和准确性。

评判高铁轨道短波不平顺病害的轨道冲击指数法

基于轴箱垂向振动加速度能有效刻画轨道短波不平顺引起轮轨之间高频冲击的特性,提出基于带通滤波后轴箱垂向振动加速度的轨道冲击指数,评判高速铁路轨道短波不平顺病害;相对以轴箱垂向振动加速度幅值为指标的传统评价方法,用轨道冲击指数评判轨道的短波不平顺病害,可以有效减少钢轨接头焊缝、道岔以及钢轨不均匀磨耗、波浪和波纹磨耗等各种随机因素对评判结果的影响。针对传统的轴箱垂向振动加速度移动有效值计算方法效率低的问题,通过挖掘相邻2个移动有效值的递推关系,设计出轴箱垂向振动加速度移动有效值快速计算方法。采用轨道冲击指数法和实测的轴箱垂向振动加速度评判轨道短波平顺状态,并与轮轨力检测结果对比。结果表明:用轨道冲击指数能更有效评判轨道短波不平顺病害,而且具有很好的重复性;用给出的轴箱垂向振动加速度移动有效值快速算法有效解决了传统算法计算量过大的问题,满足了工程在线应用的要求。

CDM机制下航空公司时隙分配优化决策

随着中国民航事业的快速发展,航班不正常变得越来越严重.虽然航空运输系统涉及空管、航空公司与机场三方面,但是目前解决不正常航班却单纯依靠空管.而这种方式无法达到减少不正常航班的目的.本文研究在协同决策机制下,航空公司自由指派航班时隙的方法问题.文中建立航班时隙指派模型,针对模型的特点设计了一种参数启发式算法。最后通过实例证明了采用本文的方法可以减少航班总延误时间并且提高航班正点率.通过该实例说明航空公司参与时隙分配决策的重要性.

综合评价车辆/轨道系统动态特性的广义能量法

以轨道质量指数评价轨道区段的平顺状态,不能反映具体的运营车辆相对轨道的动力学响应。因此,借鉴能量集中率的思想,提出综合评价车辆/轨道系统动态特性的广义能量指标,并引入能量权系数表征不同波长成份不平顺对输入车辆/轨道系统总能量有不同的权重。在能量权系数相同的情况下,利用离散Parseval定理证明广义能量指标可简化成轨道质量指数,并通过实测的轨道不平顺数据验证这一结论。通过对车辆动力学响应与轨道不平顺之间的传递函数的幅值曲线规一化后,计算得到能量权系数。利用广义能量指标评价钢轨波浪弯曲不平顺。数值计算结果表明:广义能量指标比轨道质量指数能更好地评价钢轨波浪弯曲不平顺。评价结果的合理性通过是否会引起车体"抖振"得到检验。

基于RAMS的高速铁路轨道平顺状态综合评价体系研究

结合轨道不平顺和车辆动态响应的特征量,基于可靠性、可用性、可维修性和安全性(RAMS)理论,提出高速铁路轨道平顺状态综合评价体系。采用轨道几何不平顺幅值、轨道质量指数(TQI)、轨道几何复合不平顺指标、车体加速度幅值、广义能量指数(GEI)评价轨道平顺状态的可用性。利用带通滤波后轴箱加速度有效值的峰值因子评价道岔、焊接接头、伸缩调接器等轨道短波结构在冲击载荷作用下的可靠性。采用脱轨系数、减载率、轮轴横向力、构架横向加速度的连续多波大值和轨道几何不平顺Ⅲ、Ⅳ级大值指标评价轨道平顺性对车辆安全性的影响。根据分析诊断结果动态掌握轨道平顺状态,并通过状态修减少修复时间,提高轨道平顺的可维修性。该评价体系在联调联试和日常检测中已经开始应用,并发挥了重要作用。

低纬电离层TEC起伏与相位闪烁的统计特征

穿过电离层不规则体传播后的无线电波,其振幅和相位出现快速随机起伏,即电离层闪烁.为了量化电离层不规则体和相位闪烁的强度,本文提出用TEC起伏δTEC作为特征参量,并用δTEC的标准差构建一种新指数σtec.文中证明指数σtec与相位闪烁指数完全等效.在电离层强闪烁期间,经常出现信号短暂失锁和周跳,导致TEC值突跳和不连续.为此,本文设计了一种周跳检测与校正的批处理算法,用于消除TEC值突跳.在此基础上,利用位于我国中南部电离层闪烁监测台网2012—2015年的观测数据,考察了GPS信号相位闪烁和不规则体的统计特征.结果表明,我国低纬电离层不规则体和相位闪烁与振幅闪烁随地方时和月份变化的特征类似,一天之中主要出现在日落后至黎明前,一年之中,春季不规则体出现最频繁、秋季次之,呈现春秋不对称性,冬夏季出现很少.此外,我们还比较分析了指数S4与σtec的联系,两者之间显著正相关表明,小于第一菲涅尔带尺度的小尺度不规则体和大于第一菲涅尔带尺度的大尺度不规则体一般同时存在.

基于改进灰色-马尔可夫链的轨道不平顺发展预测方法

轨道不平顺的发展受轨道、荷载、自然等因素的影响,它们的综合作用使轨道不平顺的发展过程呈现出趋势性和随机性特征.将灰色GM(1,1)预测理论与马尔可夫链预测理论相结合,提出一种适应轨道系统的改进灰色-马尔可夫链组合预测模型.新模型较好地处理了轨道系统内部各种不确定因素的影响,并能够充分挖掘历史数据给予的信息.应用新模型对轨道质量指数TQI进行实例计算,表明其具有很好的预测精度.

型钢混凝土异形柱损伤行为及性能量化指标研究

为研究型钢混凝土异形柱在不同形式的水平荷载作用下的损伤行为,采用"建研式"加载方式对15根SRC异形柱(9根T形柱、3根L形柱、3根十形柱)进行试验研究,考虑加载制度、轴压比、配钢率等因素对其损伤性能的影响,观察其破坏形态,分析荷载-位移(P-Δ)曲线特性。结果表明:试件主要表现为弯曲破坏并伴随着黏结破坏特征;低周反复荷载作用下荷载-位移曲线饱满对称,无明显"捏缩"现象;试件延性系数介于4.16~9.44,具有良好的变形能力,尤其单调加载时试件延性最好。基于试验,通过考虑混凝土开裂、加载路径以及有效耗能对试件损伤的影响,建立基于变形和能量的损伤模型,并对其各特征点处的损伤程度进行评估。同时,将SRC异形柱的抗震性能水准划分为正常使用、基本正常使用、暂时使用、修复后使用、接近严重破坏等5个水准。对41根SRC异形柱各特征点的位移角进行频次统计,建立SRC异形柱在不同性能水平下的位移角量化指标以及相对应的损伤指数阈值,以期为SRC异形柱结构基于性能的抗震设计和震后修缮加固提供依据。

板式无砟轨道路基翻浆及整修对轨道不平顺的影响研究

针对沪宁城际无砟轨道出现的路基翻浆冒泥病害,首先分析了其产生的原因,阐述了常用的注胶整治方法;然后对轨道质量指数（TQI）及其与各项参数的相关性、车体加速度幅值和功率谱变化进行了分析。分析结果表明：TQI数值较高区段都存在路基翻浆冒泥病害;注胶整修确实对轨道的不平顺性起一定改善作用,但整修后期有一定的反弹;路基翻浆主要影响轨面的垂向不平顺,这是由于从混凝土底座的伸缩缝处或从封闭层与混凝土底座缝隙间不断流出泥浆造成了混凝土底座空吊;维修整治后车体的垂向加速度幅值有所减小,维修整治主要改善了40-50 m波段的中长波轨道不平顺。

无规则非均匀折射率场描述

在大气或流动介质中的折射率分布是无规则非均匀的,由于流动和温度变化的影响,无法用通常的梯度折射率公式来描述。提出采用自适应网格方法来描述无规则非均匀折射率场,将数据以动态八叉树结构存放在内存中,给出了网格划分的折射率判据和折射率梯度判据,并采用插值法来计算光线传播路径上的折射率和折射率梯度。以一种可以用公式描述的梯度折射率棒为例,在折射率阈值为0.005、折射率梯度阈值为0.0005的条件下,建立了自适应网格并求出了一些位置处的折射率及其梯度,计算结果的均方根误差小于7×10-5,可以用于光线追迹。