THE NEW SUPER-HIGH-SPEED DIGITAL CIRCUIT BASED ON LINEAR AND-OR GATES

The paper reveals the relation between the linear AND-OR gate and the emitter function logic. With theoretic calculation and PSPICE simulation, the paper proves that the linear AND-OR gates can work at super-high-speed and can be multi-cascaded. On the basis of analyzing the high-speed switch units which coordinate with linear AND-OR gates, two kinds of emitter coupled logic circuits are designed. The paper also discusses the design principles of super-high-speed digital circuits, and some examples of combinational and sequential circuits using linear AND-OR gate are given.

超高速飞行器自适应模糊超螺旋控制律设计

针对超高速飞行器多源扰动下高精强鲁棒控制需求,提出了一种自适应模糊超螺旋控制律。首先,给出控制导向的超高速飞行器姿态模型;其次,采用广义超螺旋算法设计控制器,实现滑模变量与跟踪误差的高精收敛;同时,引入高阶齐次观测器估计飞行器复杂扰动,并在控制律中做前馈补偿以提高算法鲁棒性。针对控制增益选取问题,基于模糊算法,通过融合专家经验,建立控制增益与滑模变量直接关联。相较传统自适应方法,该自适应律可实现控制增益快速调节整定,同时兼顾系统响应速度、鲁棒性与抖振抑制需求。最后,以考虑复杂多源干扰的超高速飞行器为对象进行仿真,结果证明了自适应模糊超螺旋控制律的有效性。

航行背压对超高速水下航体动力系统空化特性影响规律分析

为揭示水深变化带来的航行背压差异对水下航体动力系统空化特性的影响规律,建立了航体-喷水推进泵组成的全流域数值平台,并以核心的旋转叶轮区域为对象进行了数值方法校核,结合旋转坐标系下的相对涡量输运理论对不同巡航深度下的动力系统空化实施了分析研究。结果表明:随着航行背压的增加,相较于航行背压0.4pr,b,航体动力系统扬程、效率、耗功、推力在0.4pr,b~2.0p_(r,b)内分别下降5.6%,1.7%,4.5%,6.9%(pr,b为额定航行背压);基于涡量输运理论揭示叶轮流道内的空化特性与涡量分布呈强相关性,辐射项在动力系统全流场涡量变化中均有体现,拉伸项对叶片前缘空化的产生起主导作用,随后斜压项可有效捕捉空化边界,而扭转项可有效捕捉空化尾迹;动力系统内的瞬时压力脉动、叶轮轴向力和径向力与航行背压呈负相关,不同时刻下拉伸项和斜压项基本不发生变化,而辐射项和扭转项展现涡团在叶片区的聚集与脱落趋势。

超大直径盾构下穿高铁路基的沉降数值分析

为探究超大直径盾构隧道下穿城际铁路路基沉降规律,以中国武汉两湖隧道工程为例,基于Plaxis有限元软件,建立了铁路路基-土体-隧道的三维精细化数值模型,探讨盾构掘进过程中地层损失率、开挖面支护压力、盾尾注浆压力对隧道上方城际铁路路基沉降的影响.结果显示,盾构下穿复合地层的过程中,高铁路基道砟层表面在盾构掘进方向上会发生不同程度的沉降;当盾构掘进引起的地层损失率从1.0%增加到1.6%时,铁路路基的最大沉降从18.86 mm增加到22.71 mm,增大了20.4%;当开挖面支护力处于隧道拱顶侧向静止土压力的0.7~1.4倍时,不同工况下盾构掘进引起的铁路路基变形差异较小(小于0.67 mm);注浆压力对铁路路基的沉降影响明显,随着注浆压力增大,铁路路基的沉降明显减小.当隧道拱顶注浆压力增大到拱顶侧向静止土压力的3倍(648 kPa)或以上时,沿铁路路基的最大差异沉降未超过规范要求(≤5 mm/10 m).研究结果可为超大直径盾构下穿高铁路基时掘进参数的设置提供参考.

反动式工业汽轮机超高转速大流量低压级组优化

杭汽轮引进的西门子反动式工业汽轮机低压扭叶级组在转速和热力性能方面已经无法满足现有市场的需求。针对上述问题,采用优化算法对该系列叶型进行优化,同时,引入了斜T型叶根和枞树型叶根,改进了T型末叶根骑缝螺杆锁紧结构,提高了叶片和转子的材料等级,此外,还通过分析已运行的同类型低压级组的运行数据,推算出优化后级组的最大许用质量流量。综上,优化后的级组子午面尺寸未发生改变,总总效率较优化前最高提高了2.5%,最高连续转速提高了20%,且通流能力保持不变。

高原高铁特长和超长隧道单列车通过时空气阻力变化规律研究

为研究列车通过高原高铁隧道时隧道长度、坡型、坡度、海拔和列车速度对列车平均空气阻力、最大空气阻力以及隧道平均空气阻力因子、最大空气阻力因子4个空气阻力指标的影响规律,基于一维可压缩非定常不等熵流动模型特征线模拟隧道压力波,将列车空气阻力分解为头尾车端部的压差阻力、车厢摩擦阻力、全列车压差阻力和列车周围空气重力沿列车运行方向的分量阻力(简称空气重力分量阻力),建立反映坡度的单面坡隧道空气阻力计算模型。研究结果表明:1)单列车通过有坡度隧道时,空气阻力变化规律与车外压力波和空气重力分量阻力有关,受到压缩波和膨胀波的作用增大或减小;单列车通过不同隧道长度的单面上坡/下坡、人字坡和平直隧道时,存在基于平均空气阻力的最不利坡型和临界隧道长度。单列车通过长10 km的单面上坡隧道时平均空气阻力最大,为47.05 kN。2)单列车通过单面上坡隧道时,平均空气阻力和最大空气阻力随着坡度和列车速度的增大而增大,随着海拔的升高而减小。3)通过对平均空气阻力与列车速度拟合得出,列车通过单面上坡、下坡隧道时,平均空气阻力分别与列车速度的1.92次方和2.14次方成正比。

高铁专网网络问题优化举措及应用研究

在高铁专网场景下,由于频切、多普勒效应、车厢穿透损耗等引起的网络问题严重影响着高铁网络用户的业务感知体验。首先,对当前高铁专网中存在的网络问题进行了总结,然后从覆盖问题的解决策略入手,将数字孪生技术应用于高铁专网站点的规划建设中,同时针对站点“灯下黑”的问题创新性地提出了边缘波束协同横滚方案以增强高铁专网的覆盖质量。此外,介绍了基于CPID的超级小区重叠覆盖优化策略,并总结了当前铁路沿线不同场景下的天线选型方案。最后,对由于多普勒效应引起的频偏、公专网协同性差造成的相互干扰和高铁用户网络速率低等感知问题,介绍了相关优化解决策略,并基于VMAX大数据监控平台,结合用户打点轨迹与高铁线路轨迹图,对专网用户高频出专网小区进行精准识别和优化,有效提升了高铁用户的网络感知。

岩溶地基加固前后超长桩基承载效果研究

以南玉高速铁路跨黎湛特大桥132号墩桩基建设工程为背景,采用有限元方法分析了岩溶地基加固前后高速铁路桥梁超长桩基承载特性.结果表明:无填充和部分填充岩溶地基中桩基荷载-沉降曲线呈陡降型,全填充地基中桩基荷载-沉降曲线呈缓变型.地基加固能显著提高桥梁桩基的极限承载力,且素混凝土填充方案效果最佳;如填充溶洞数量条件受限时,应优先填充上层溶洞.岩溶空洞高度对于桩基承载力影响较大,随着高度从4 m依次增加到12 m,桩基承载力降低约25%.串珠状溶洞较易在地基中形成拱效应,进而影响桩基受力.研究成果可为岩溶区高速铁路桥梁超长桩基建设提供技术参考.

高速列车分布式super-twisting滑模控制研究

针对不确定因素及外界干扰下高速列车分布式协同控制问题,提出基于super-twisting滑模一致性算法的高速列车速度跟踪控制策略。首先,考虑列车受到的外部干扰、基本阻力及车厢间耦合作用力,构建高速列车多智能体模型;其次,利用相邻车厢的位移和速度信息设计一致性滑模函数,引入super-twisting算法削弱控制输入抖振;最后,设计分布式二阶滑模控制律,并采用Lyapunov理论验证算法稳定性。以高速列车实际参数进行仿真研究,并加入外界干扰,利用本文方法、普通一致性、PID一致性及滑模一致性方法进行仿真。结果表明,相较于其他3种方法,所提算法能使车厢单元快速、精准跟踪目标速度曲线,速度误差在(-0.8~1.1)×10^(-3)m/s内,同时使相邻车厢距离保持在安全范围内,且控制输入较平滑,对外部干扰有较好的鲁棒性。

高速弹体出水过程数值模拟

为研究高速射弹在海水里不同速度下的出水过程中空泡形态和弹体运动变化规律,采用了Fluent中的VOF模型,并结合Schnerr and Sauer空化模型,同时运用了动网格技术和三维6自由度方法,对射弹在海水中的射出过程进行了数值模拟。结果发现:弹体在从海水射出过程中,形成包裹弹体的超空泡会被拉长,可以通过控制弹体初始速度的大小,以影响超空泡的形成和尺寸。水下弹体运动的初始时刻,阻力系数最大,达到峰值。初始速度越大,在水中产生的压力峰值越大,并且压力和速度衰减得越快;但初始速度过大,弹体在水中所受到的压力越不稳定,因此需要选择合适的速度以避免弹体在出水过程中受到过大的不稳定压力影响。

意大利瓦依昂滑坡研究综述

1963年10月发生的意大利瓦依昂滑坡是水电开发史上的转折点,更是地质灾害研究和防治历史上的新起点。对瓦依昂滑坡的研究进程进行了梳理,归纳和总结了主要研究成果。结果表明:60余年来,关于瓦依昂滑坡的研究取得了丰富的成果,其中对于滑坡地质结构和地质模型形成了基本一致的共识;但学术界对于该滑坡成因、变形机理和高速滑动机理还存在着完全不同的研究结论和假说。对于滑坡成因,主要包括库水为主诱发和降雨为主诱发两种成因机制;对于滑坡启动变形机理,主要有滑带土饱水软化导致抗剪强度衰减进而启动滑坡变形和孔隙水压力作用启动滑坡位移两种观点;而对于滑坡高速滑动机理,主要包括摩擦生热孔隙水增压及汽垫效应,以及滑带峰残强降剧动启程+速度劣化强度复合加速效应两种假说。此外,还对瓦依昂滑坡的进一步研究方向和要点进行了探讨和展望。研究成果可为指导特大灾难性顺层滑坡的预测预警及防治提供参考。

多环境枪弹高速垂直入水运动特性数值模拟研究

针对跨介质枪弹,利用ANSYS/LS-DYNA软件开展高速垂直入水过程的数值模拟,通过与常规步枪弹入水过程数值模拟结果对比分析了多环境枪弹高速垂直入水时空泡形态、弹道轨迹与流体动力特性变化规律。研究结果表明:多环境枪弹采用平头多梯度锥体加空化槽的设计方案,有利于减少弹头入水过程的压力,可形成包裹弹头的超空泡,减少了跨介质入水过程中的弹头入水阻力,增加了水下有效射程,在水下作战时具有明显优势。研究成果可充实弹药设计理论,为武器优化提供理论参考。

基于自适应超螺旋算法的高速永磁同步发电机稳压控制策略

高速永磁同步发电机(HSPMSG)系统采用传统PI控制,负载突变时存在输出电压波动大、响应速度慢及抗扰性能差等问题,提出一种基于自适应超螺旋算法(STW)的高速永磁同步发电机稳压控制策略。在建立含控制延时交叉耦合项电流环控制模型的基础上,设计基于超螺旋算法的非线性电压控制律。同时,为抑制系统抖振,提出采用连续函数替换符号函数设计电压控制器。此外,针对扰动边界不确定与控制参数矛盾的问题,提出一种改进型自适应超螺旋算法(ASTW),并对稳定性进行了深入分析和理论证明。最后,搭建了仿真模型和实验平台,仿真和实验表明该控制策略可抑制系统抖振、减小电压波动,提高系统的动态响应速度和抗负载扰动的能力。

基于LDV的超高速循环水槽流场流速测量

循环水槽试验段流场的不均匀度和紊流度是衡量循环水槽流场品质的重要指标。为研究超高速闭式循环水槽试验段的流场品质,在8种来流速度下,采用激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter,LDV),通过建立流场测量点阵列对循环水槽试验段的3处流场截面进行轴向流速测量,并对其不均匀度和紊流度进行计算。试验结果表明:在8种来流速度下,试验段流场截面流速的不均匀度均小于1%;在8 m/s的试验段来流速度下,截面流场的紊流度均小于0.5%。试验测量结果满足循环水槽流场品质对不均匀度和紊流度的技术指标要求,可为超高速闭式循环水槽的试验研究和优化设计提供初步的测试数据支撑。

高速列车主动悬架超磁致伸缩作动器的设计及性能仿真分析

近年来我国轨道交通技术高速发展,高速列车的运行速度也不断提高,但由于轨道不平顺、车体轻量化设计、会车及通过隧道等原因导致车体振动加剧问题愈加突出,采用作动器提供主动控制力以抵消车体振动的主动悬架系统可极大程度地提高车辆的安全性和舒适性,故将作动器应用于高速列车主动悬架符合列车减振要求和发展方向。为此,文中结合高速列车主动悬架对减振作动器的要求,设计了一种高速列车主动悬架超磁致伸缩作动器,采用TX定向超磁致伸缩材料(GMM)及液压式位移放大机构二者相结合的方式,保证列车减振所需的输出位移和输出力,借助COMSOL软件确定了关键部件的参数,采用MATLAB软件搭建模型进行了性能仿真分析,并搭建基于LABVIEW的超磁致伸缩作动器试验台进行了验证。

基于重建卫星影像的铁路外部环境飘浮物隐患监测技术

针对卫星影像飘浮物调查工作中影像分辨率不足、识别自动化程度低的问题,利用生成对抗网络超分辨重建算法提升卫星影像分辨率,增强飘浮物隐患边界;构建飘浮物隐患样本库,完成典型飘浮物隐患智能识别,进而有效提升铁路沿线外部环境飘浮物调查精度与效率,辅助相关部门开展隐患整治工作。

施工临时设施抗风设计研究综述

随着超高层建筑的数量和高度不断攀升,施工临时设施的抗风安全成为超高层建造的关键技术之一。然而,目前我国对于临时设施的风荷载规范和标准相对较少,导致临时设施设计的安全性和经济性指标很难平衡。因此,施工临时设施的抗风设计研究变得十分重要。本文旨在介绍国内外关于临时设施设计风速和风荷载关键参数取值的问题,并系统总结了国内外在临时设施抗风研究方面的进展和存在的问题,还对施工临时设施抗风的研究方向进行了展望。

高速铁路超浅埋隧道小角度下穿高速公路施工设计

某高速铁路超浅埋隧道小角度下穿高速公路,须在确保高速公路正常通行的条件下进行施工。为降低高速公路路基沉降,根据项目工程地质及水文地质条件,采用管幕对围岩进行支护,并对管幕的具体参数进行设计。隧道施工方法采用三台阶留核心土临时仰拱法,以有效控制施工过程中围岩的变形,降低隧道暗挖施工对高速公路路基沉降的影响。通过FLAC3D软件对管幕加固支护、暗挖施工工况进行模拟分析,证明该高速公路路基及隧道初支沉降、公路荷载对隧道二衬产生的附加力安全系数均满足规范要求。

高铁特大桥线路变形监测方案设计

变形监测是控制工程施工质量,保证高铁线路稳定性和安全性的重点工程。该文以某高铁特大桥线路为依托,基于该工程概况和施工特点,分析变形监测的监测重点,基于监测方法及原则制定较为完善的变形监测方案和监测技术要求,并选择较为合理的监测设备和系统软件。旨在为类似工程施工提供参考。

京张高铁八达岭长城地下车站建造及运营关键技术

因具有跨度大埋深大、洞室多密度大、古迹多环保严、人流大行车密等工程特点,八达岭长城地下车站建造面临密集洞室设计与施工组织、超大跨隧道修建、文物与环境保护、复杂地下车站运营组织等难题。为解决这些难题,所提出或形成的相关建造及运营关键技术如下:1)基于BIM的地下车站协同设计、层叠交错小净距洞室施工安全保障技术和复杂洞室群智能施工组织,实现了密集群洞空间最优化布局和复杂结构高效施工组织;2)通过超大跨隧道主动支护技术、“品”字形开挖技术、长寿命结构体系,实现了软弱围岩超大跨隧道安全快速施工;3)通过地下车站出口消隐设计、微震微损伤精准爆破量化控制、施工通风与粉尘处理以及清污分离排水系统,解决了风景区隧道下穿影响难题;4)通过深埋洞室群车站舒适环境构建、智能防灾疏散救援以及地下车站智能运营管理与智能能源管理,保障了复杂深埋地下车站旅客乘坐体验与生命安全,实现了车站高效运营和节能降耗。