基于改进PSO的无人机精细化自主巡检航迹布设优化

提出基于改进PSO的无人机精细化自主巡检航迹布设优化。结合波束法测量地面像控点坐标,通过结构矩阵描述平面误差细化值,完成像控点的布设。采用改进PSO算法计算航迹子路径的变更代价,得到新的路径点,由此实现无人机精细化自主巡检航迹布设优化。实验结果表明,所提方法的无人机精细化自主巡检航迹布设时间仅为39.4 min,说明所提方法能够有效提高无人机精细化自主巡检航迹布设效率,精细化自主巡检航迹布设优化效果更好。

基于改进蚁群优化算法的AUV三维路径规划

针对蚁群算法在三维路径规划时收敛速度慢且难以收敛至最优的缺点,提出一种新的改进蚁群算法,并将其应用于自主式水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)三维路径规划。与现有算法相比,改进算法优点主要体现在3个方面:首先,引进伪随机状态转移概率提升算法全局搜索能力;其次,将距离和轨迹限定因子引入启发式函数,距离因子保证搜索不断趋近目标点,在轨迹限定因子约束下,轨迹累计转角更小,以此提升收敛速度和精度;最后,通过扩大信息素增量差距并逐步提高信息素衰减系数,进一步提高路径规划效率。实验结果表明,改进蚁群算法能够获得累计转角更小路径,且路径长度更小,收敛速度更快。

基于合理边界的更高速动车组多专业设计优化

考虑到非光滑与大位移两大非线性影响,作为大型复杂非线性系统的更高速动车组多专业设计优化需回归到合理的轮轨匹配边界条件。文章结合国内外高铁运维实践特殊性,以德国ICE3系列转向架为基础,提出更高速动车组转向架自适应改进方案,并针对该方案下的车体不稳定问题提出半主动车减振技术;通过构建三车组列车多体动力学仿真模型,验证了仅凭半主动车间减振技术即可解决车体不稳定问题;在不同工况下,验证更高速动车组转向架对轨道线路的适应性。结果表明:钢轨专业具备实施低锥度均匀磨耗策略的能力;车辆专业可改善对中央凹陷踏面磨耗的自清理能力;客运专业通过最优交路规划,有条件满足经济镟修要求。

架空输电线路无人机巡检缺陷智能识别技术研究

在电力系统的自主巡检中,无人机需要能够在各种环境条件下捕捉高质量的图像,以便准确地检测和识别潜在的问题。为了实现这一目标,采用改进的Faster R-CNN(Faster Region-Convolutional NeuralNetworks)算法,考虑了不同的拍摄背景、光照条件和拍摄距离等因素,这些都是影响无人机拍摄效果的典型环境工况条件。为了提高识别准确性,对无人机拍摄的图像进行了规范化处理,以确保图像质量满足识别算法的要求。这种改进后的算法能够快速准确地检测图像中的杆塔、绝缘子、金具等典型电力设备部件。开发了一种自适应拍摄算法,该算法能够根据风速、光照等环境因素的影响,自动调整无人机的拍摄参数,确保拍摄的图像居中、清晰可见。通过上述方法,实现了对杆塔、导地线、绝缘子、金具等关键部位的高清自适应对焦拍摄,大大提高了巡检图像的质量。这种结合了先进算法和自适应控制的方法,显著提高了无人机在复杂环境下的自主巡检能力,确保了电力系统的安全稳定运行。

基于高铁CTC系统的道岔轮巡操纵软件研究

道岔是高速铁路的关键行车设备,针对道岔检修巡检采用人工操纵道岔方式存在工作量大、效率较低等问题,开发基于高铁调度集中系统的道岔轮巡操纵软件。通过车务终端或中心助调终端,实现车站内道岔的一键轮巡操纵;可自动识别车站内所有满足检查条件的道岔,并按一定轮巡顺序,对这些道岔分别进行一次定操和一次反操,通过实时检查来判断道岔的工作状态是否正常。当在调度台站场图状态下进行操纵时,可对该调度台管辖范围内的多个车站同时进行道岔轮巡检查,极大地提高了检查效率。测试完毕后,软件可自动生成测试报告。当存在测试异常时,会对异常道岔弹窗告警,并详细列出异常原因。该方案可避免人工作业存在的疏漏,减轻工作人员的劳动强度,同时有效提升道岔巡检的全面性和可靠性。

混合交通流环境下基于改进强化学习的可变限速控制策略

现有的可变限速(VSL)控制策略灵活性较差,响应速度较慢,对驾驶人遵从度和交通流状态预测模型的依赖性较高,且单纯依靠可变限速标志(VMS)向驾驶人发布限速值,难以在智能网联车辆(CAVs)与人工驾驶车辆(HDVs)混行的交通环境中实现较好的控制效果。对此,结合深度强化学习无需建立交通流预测模型,能自动适应复杂环境,以及CAVs可控性的优势,提出一种混合交通流环境下基于改进竞争双深度Q网络(IPD3QN)的VSL控制策略,即IPD3QN-VSL。首先,将优先经验回放机制引入深度强化学习的竞争双深度Q网络(D3QN)框架中,提升网络的收敛速度和参数更新效率;并提出一种新的自适应ε-贪婪算法克服深度强化学习过程中探索与利用难以平衡的问题,实现探索效率和稳定性的提高。其次,以最小化路段内车辆总出行时间(TTS)为控制目标,将实时交通数据和上个控制周期内的限速值作为IPD3QN算法的输入,构造奖励函数引导算法输出VSL控制区域内执行的动态限速值。该策略通过基础设施到车辆通信(I2V)向CAVs发布限速信息,HDVs则根据VMS上公布的限速值以及周围CAVs的行为变化做出决策。最后,在不同条件下验证IPD3QN-VSL控制策略的有效性,并与无控制情况、反馈式VSL控制和D3QN-VSL控制进行控制效果上的优劣对比。结果表明:在30%渗透率下,所提策略即可发挥显著控制性能,在稳定和波动交通需求情境中均能有效提升瓶颈区域的通行效率,缩小交通拥堵时空范围,与次优的D3QN-VSL控制相比,两种情境中的TTS分别改善了14.46%和10.36%。

面向多目标联合电力巡检的车载无人机协同巡检路径规划方法

为了应对“碳达峰碳中和”新形势下日益严峻的输电线路电力巡检任务,以及针对现有对多目标联合电力巡检研究的不足和实际场景下无人机可悬停等待这一情形缺乏考虑等情况。在考虑电力杆塔和电力线路多目标联合电力巡检的基础上,提出了基于“图论”理论的车载无人机协同巡检路径规划方法。首先,考虑到电力巡检中无人机弧路由和巡检车节点路由相关特点,结合改进中国邮递员问题,设计了基于离散杆塔分割弧算法,以快速求得较优的协同巡检路径初步规划方案,并对比分析了不同场景下不同策略和自然灾害条件下对结果造成的影响。其次,考虑到初步规划方案并非全局最优解,设计了一种符合该研究的模拟退火算法,对初始规划方案进一步优化。最后通过算例验证了路径规划方法的有效性和实用性。

车轮多边形激扰下轨道几何检测数据偏差规律及限值研究

某高速综合检测列车出现因车轮失圆引起的轨道几何检测数据偏差问题,对科学评价轨道平顺状态造成不利影响。为此,在深入分析检测数据异常特征的基础上,建立车轮多边形激扰下的车辆-轨道耦合动力学模型,获取车轮多边形的阶数、幅值等参数对轨道检测数据偏差的影响规律,并提出适用于高速综合检测列车的车轮低阶多边形限值。结果表明,低阶车轮多边形是引起轨道几何检测数据偏差的重要激扰源,会对轨道高低、水平与扭曲不平顺的检测造成干扰,而轨向与轨距不平顺检测所受的影响很小;车轮镟修与磨耗引起的轮径变化对轨道几何检测精度的影响较小,高速综合检测列车车轮的最小允许轮径可与普通运营动车组保持一致;轨道检测系统所在轮对的车轮多边形径跳值不应超过0.10 mm。

CBTC系统高速适应性分析及改进方案

从车地无线通信、车载控制模型、轨旁设备应用等方面有针对性地研究了设计速度在160~200 km/h下基于通信的列车运行控制(CBTC,Communication Based Train Control)系统的高速适应性问题,提出了速度提升后CBTC系统相对应的改进方案。从理论上分析,传统CBTC系统在完成适配性改进后,能够满足此速度等级下安全运行的要求。

基于改进ADD控制策略的车辆半主动控制研究

随着高速动车组车速的不断提高,车辆减振的问题逐渐突显出来。为探究“On-Off”型开关控制策略机理,基于车辆横向振动模型提出了一种改进的ADD控制策略。通过ADAMS/Rail和MATLAB/Simulink联合仿真实现了对半主动悬挂系统的动力学分析,结果表明:尽管ADD开关控制策略可以降低车辆横向动力学指标,但在轨道激励较大时切换开关会引起动力学指标的幅值发生突变,从而影响仿真计算结果的最大值,导致半主动悬挂系统的动力学指标反而大于被动悬挂系统的动力学指标。

货车交通对高速公路安全性的影响

根据国内某典型重载高速公路近几年交通事故的统计,在现场调研和车速观测的基础上,充分考虑汽车行驶理论、道路环境和驾驶员特征,就载重货车交通对高速公路运营安全性的影响进行了研究.研究结果表明,事故的发生与车辆的实际操纵性能有关,超载、不同车型之间运行车速的显著差异、行车注意力不集中及纵向间距不足等是造成货车交通事故的主要原因.从工程、交通管理等角度对提高高速公路运营安全水平提出了相应的改进措施.

纯电动汽车两挡变速器壳体强度分析与改进

在电动汽车变速器优化设计的研究中,变速器壳体的强度对变速器的传动性能有重要影响。纯电动汽车两挡变速器壳体结构较复杂,且受力极不均匀,难以用传统的解析方法对其进行强度计算。针对上述问题,提出利用有限元法对变速器壳体进行强度分析。研究了两挡变速器的结构及工作原理,计算了极限工况下壳体轴承座载荷,建立了壳体的三维实体模型及有限元模型,得到了壳体的应力分布云图,确定了壳体强度的薄弱环节,并据此提出了改进方案。结果表明:改进后的变速器壳体强度得到了改善,并实现了产品的轻量化,为变速器壳体的设计及生产提供了理论依据。

高铁隧道车载探地雷达检测技术及其应用

目前我国高铁开通后隧道质量与病害检测仍然采用人工敲击和人工手持探地雷达天线的方式。但这两种检测方式均需要接触网停电,存在严重的安全隐患,并且检测人员劳动强度大、效率低,难以满足我国高铁隧道快速发展的需要。为实现高铁隧道病害普查和定期健康检查,文章开展了高铁隧道车载探地雷达检测研究,提出了高铁单线隧道全断面检测和双线隧道单边往复断面全覆盖快速检测方法,将300 MHz的空气耦合天线控制在车辆限界以内,天线离拱顶最远距离为4.5 m。在维修天窗内,不需要停电,检测车以20～40 km/h的速度快速检测隧道。经现场试验表明,实测的探地雷达图像可以反映隧道病害与围岩状态、衬砌结构变化、衬砌厚度、衬砌背后脱空与密实程度。

自行式桥梁检测车行走驱动系统特性分析

分析自行式桥梁检测车闭式行走驱动系统的工作原理。针对行走驱动系统的发动机过载、差力和差速控制问题,对变量泵-变量马达驱动系统的调速特性进行深入分析,并提出相应的解决方案。

基于改进SURF算法的交通视频车辆检索方法研究

针对传统车辆检索方法中存在准确性和区分度较低的问题,提出了一个基于改进SURF(speeded up robust features)算法的视频车辆检索方法。在车辆视频关键帧提取的基础上,根据改进SURF算法完成车辆图像的特征提取及匹配,其中包含改进FAST(features from accelerated segment test)特征点检测、SURF特征向量提取以及最近邻查询方法来进行特征点的匹配;通过计算比较待检索车辆图像与数据库车辆图像的相似度,算法完成图像筛选并反馈检索结果。实验结果表明:针对交通监控视频中待检索车辆,该方法能够较为准确地进行检索并反馈结果。

基于改进PSO的临空高速飞行器协同跟踪优化

临空高速飞行器具有飞行空域大、速度快等特点。针对临空高速飞行器协同跟踪面临分配资源要素众多、协同关系复杂等问题,在构建了面向临空高速飞行器的多传感器协同跟踪优化模型的基础上,通过改进粒子群优化算法的速度及位置更新方式,提出了结合置信算子及排斥算子的粒子群优化(confidence operator and repulsion operator particle swarm optimization,CORO-PSO)算法。仿真实验验证了所提算法能够满足临空高速飞行器协同跟踪对精确性及实时性的高要求,对临空高速飞行器探测跟踪系统的发展提供了一定的方法支撑。

高速化汽车对检测维修的要求

汽车高速化是发展趋势，高速化汽车对车轮定位及检测维修提出更高要求。阐述了车轮定位新概念，介绍了车轮动不平衡、行驶跑偏、制动跑偏故障的产生原因及解决方法。另外，对高速化汽车的检测与维修提出了要求。

中国列车空气动力学研究进展

论述了列车空气动力学研究方法:数值模拟计算、风洞试验、动模型试验和在线实车试验;讨论了几种典型列车的空气动力性能:中华之星高速列车、双层集装箱货运列车、磁浮高速列车;建立了列车交会压力波、线间距、安全退避距离的理论关系式;研究了列车流线形外形与气动性能的关系:流线形头形、车身截面外形、列车编组方式、车体表面以及影响气动性能的受电弓导流罩、外风挡、底罩及裙板、导流板等主要部件,介绍了研制流线形列车车体的成套技术及全面推广应用情况;研究了隧道-列车耦合空气动力特性;论述了为既有线5次大提速、百里强风区的兰新铁路解决的列车空气动力影响行车安全问题。

双车道公路危险路段评价指标与安全改善对策

选取相邻路段车速差ΔV、车速降低系数SRC和速度离差作为鉴别双车道公路危险路段的三个评价指标,从道路工程措施和交通安全设施两方面对事故多发路段进行安全改善对策研究。以内蒙古S203公路为例,利用评价指标进行危险路段判析,针对K465+900急弯陡坡危险路段,通过线形改造以及设置交通标志标线、减速设施、避险车道和防护设施等一系列工程改造措施,进行安全改善综合方案设计。

基于改进型MRAS微型电动汽车转速算法研究

由于传统微型电动汽车电机进行矢量控制中存在速度传感器价格昂贵,且测量精度易受环境影响等问题,基于模型参考自适应(MRAS)的无速度传感器电机控制系统成为研究热点。针对传统MRAS的不足提出了一种基于转子磁链和转矩误差的改进型MRAS。搭建速度观测器仿真模型并开展转速获取算法研究,仿真结果表明,改进型MRAS能够有效提高电机低速和零速状态下的转速估算精度,在加速、匀速、减速等方式下调速性能良好,对参数变化、测量误差、和噪声有良好鲁棒性,是实现电动汽车驱动控制系统高效化、集成化的可靠解决方案。