2019年, 第43卷, 第2期 刊出日期:2019-04-30
  

  • 全选
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    通信网络和列车控制安全
  • 刘颖,段新彦,李旭
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 1. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180155
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    现有的有中心无线多跳自组网一般采用时分双工协议进行调度,但其在超密集大规模场景中的调度时延过大,导致话音、视频等业务的实时性与可靠性难以得到保障.针对这一问题,提出一种大小规模场景都适用的规模化时码分多址协议S-TCDMA,综合考虑信道参数、网络参数、协议参数对业务实时性与可靠性的影响,建立规模化多跳自组网复用干扰与调度时延模型.数值仿真结果表明:相比于时分双工协议,S-TCDMA协议在规模化网络中能够在保障网络可靠性的前提下降低调度时延,提升业务调度的实时性.在此基础上,以最小化调度时延为目标,设计协议参数优化策略,为工程协议的性能优化提供参考.
  • 王继刚,李媛媛,高珍祯,王伟
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 9. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180105
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    TVOS是我国自主研发的新一代具有自主知识产权、可管可控、安全高效的智能电视操作系统.TVOS自带应用商店是TVOS应用安装的唯一途径,但也对应用的检测提出了更高的要求.与Android应用不同,TVOS应用中很多权限和硬件调用均不涉及.采用函数调用图作为特征来弥补权限、API调用等在TVOS应用上表征能力上的不足的缺点.该方法采用基于核函数的分析方法和基于图相似度算法的分析方法提取TVOS应用的结构信息作为特征,使用SVM、RF、KNN 3种机器学习算法进行训练和分类.实验结果表明:所提出的基于函数调用图分析的NGB TVOS恶意应用检测方法能有效地检测出TVOS中的恶意应用,检测率最高达98.38%.
  • 周春月,董耀聪,田慧
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 18. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180113
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    机会网络是一种节点运动性较强的无线传感器网络,网络拓扑的动态变化导致节点之间的通信路径经常断裂,因此传统的路由机制并不适用.在分析机会网络的经典路由Epidemic的基础上,以降低节点能耗为目标,结合休眠机制对Epidemic进行了优化改进,提出了一种全新的机会网络路由算法(Energy-saving Opportunistic Networks Routing based on Sleeping Mechanism and Epidemic Routing,ERSE).该算法在判决节点进入休眠的问题上,做了三次判断.第一次是为了让节点不错过当前可能的通信机会,当有一段时间没有遇到其他节点时,才进入休眠判决过程;第二次是为了防止让转发任务较重的节点过早陷入死亡状态,让低于能量阈值的节点进入强制休眠状态;第三次则是根据节点以往的运动规律预测未来可能出现的场景,并对休眠时间做了一个极端的假设,保证节点尽量不错过大部分的通信机会.仿真结果表明,与经典的机会网络路由算法相比,ERSE算法在保证了网络性能基本不下降的同时,大幅度降低了节点的能耗.
  • 王海波,全文奇
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 25. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20170155
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    随着移动社交网络应用和无线通信网络的快速发展,移动社交网络(MSNs)正在渗透进人们日常生活中.提出了一种有社交意识的D2D(Device-to-Device)通信模型.基于该模型,研究了在物理条件和社交条件的约束下联合D2D配对和功率分配的问题.为了易于求解,在匹配理论的基础上,将问题建模为一个一对一的双边匹配问题,提出了分三步求解的算法优化D2D配对和功率分配问题.引入了真实的社交网络轨迹来模拟移动用户间的社交关系,从而验证提出的算法的性能.仿真结果表明:相比另外两种启发式算法有较高的增益.
  • 刘中田,徐越,邹少文
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 32. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180055
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    既有线车站分布情况复杂,存在一站多场、多站密集分布的情况,仅依据CTCS-1级区域列控数据中心(RDC)技术规范参数设置RDC,无法满足CTCS-1级列车在RDC切换时车地通信与控车数据更新需求.深入剖析基于单电台的CTCS-1级RDC列车切换场景,采用时间有色Petri网形式化方法对控车权移交过程参与对象进行模型抽象,通过CPN-Tools环境下的模型仿真,挖掘时速200 km以下CTCS-1级列车移交过程车地通信中断时间范围,并将通信中断时间约束转化为距离约束,通过分析时间与距离约束探究既有线一站多场、多站密集分布场景下RDC的设置方式,为既有线RDC管辖边界点的选定提供理论依据与数据参考.
  • 冯栋,赵林海
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 41. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180139
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    “分路不良”和机车信号“掉码”是目前无绝缘轨道电路(Jointless Track Circuit,JTC)分路状态亟需解决的问题.为此,根据列车各轮对位置和编组结构,并考虑JTC钢轨与道床的漏泄,采用传输线六端口网络理论,对列车“仅占用接收端调谐区”、“占用接收端调谐区和主轨道”、“仅占用主轨道”、“占用主轨道和发送端调谐区”和“仅占用发送端调谐区”5个场景下的主、小轨道接收器分路残压和机车信号感应电压进行建模.实验表明:本文模型的仿真结果与实际数据更为接近,可为以上问题的研究提供良好的理论支持.
  • 图形图像处理和模式识别
  • 蒋翔,韦世奎,赵瑞珍,赵耀,杜雪涛,杜刚
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 48. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20190036
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    数字图像在司法取证、新闻报道等领域扮演着重要角色,然而验证其来源的权威性和信息的完整性对于相关应用至关重要.为此,学者试图从一组没有先验知识的图像中挖掘出其设备关联信息,即数字图像的设备溯源.数字图像的设备溯源技术在当今的互联网背景下有着广阔的实际应用场合,是取证领域研究的热点.近年来,大量的数字图像的设备溯源算法被提出,并且取得了可喜的性能.针对数字图像设备溯源问题,就设备指纹特征提取和图像设备关联两个关键步骤进行阐述,分析并总结典型算法和关键研究思路.在此基础之上,进一步分析当前研究所面临的问题,指出数字图像设备溯源未来可能的研究重点与发展方向.
  • 邬春明,郑宏阔
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 58. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180022
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    针对目前铁路扣件定位方法容易受光照强度、亮斑和阴影等条件的影响,提出了一种具有相对灰度不变性的扣件定位方法.使用中值滤波来去除噪声.通过改进的Census变换增强图像边缘特征;使用Mean-shift聚类算法将边缘分类,降低短直线造成的干扰.使用Hough 变换,较快地将挡板座边缘直线特征提取出来,并结合先验知识实现扣件的精确定位.实验结果表明:该方法能够准确定位且对于光照变化具有很好的适应性,在晴天和雨天情况下定位精度分别提高了4.3%和8%以上.
  • 苏建华,薛栋娥,刘传凯,袁磊,黄开启
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 64. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180079
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    我国新建地铁多采用屏蔽门设计,但屏蔽门和列车车门之间存在间隙,容易卡、夹乘客造成严重的安全事故.针对这一问题,提出基于视频帧图像的车门夹人检测技术.首先,采用HOG算子描述候车乘客的图像特征,并提取类乘客目标的凸显特征;然后提出一种动静目标分离算法,将乘客从背景中分割出来,并实现对乘客的有效实时跟踪.最后,利用现场模拟数据开展实验,结果表明本文提出的检测算法可以实现对车门夹人的有效检测.
  • 宋永超,巨永锋,杜凯,韩宜轩
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 72. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180069
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    车辆自动驾驶已成为智能交通系统发展的必然趋势,红绿灯识别研究扮演着极为重要的角色.针对大多数红绿灯识别算法中没有充分考虑同种颜色不同位置红绿灯存在的颜色差异问题,提出了基于色度方向角的离线红绿灯识别算法.首先手工标定不同场景下的红灯、绿灯色块组成红灯、绿灯集合图,将集合图RGB空间转换为几何均值对数色度空间;然后根据香农熵确定红灯、绿灯各自的色度方向角,得到各自的色度方向图;其次根据红灯、绿灯色度方向图确定出红灯、绿灯分割阈值,建立红绿灯识别分类器;最后根据识别分类器将不同图像序列中的红绿灯识别出来.实验结果表明: 该算法在LARA、LISA标准集上均获得很好的识别结果,识别精度高,能满足实际红绿灯识别的实时性要求.
  • 电力系统控制和故障诊断
  • 刘慧娟,刘威,杜晋文,宋腾飞
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 80. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180099
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    为了提高电动车用永磁同步电机冷却系统的效率,本文以一台80 kW永磁同步电机为例,利用3D有限元法计算该永磁同步电机在不同水道结构、不同注水方式、以及冷却液不同初始温度和不同流量下的温度场分布,分析研究电机冷却系统各种因素对电机温度场分布的影响,结果表明:相较于螺旋形水道,Z字型水道冷却效果更好,但后者对冷却泵的功率要求也更高;冷却液的初始温度每降低1 ℃,电机的温升平均下降0.9 ℃;单入单出型注水方式比单入双出冷却效果更佳,但是后者对冷却泵的功率要求相对更低.
  • 沈来来,陈杰,刘国东,邱瑞昌,张钢,刘志刚
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 86. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180132
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    二次功率脉动是单相四象限变流器固有的问题,传统方法是在直流母线并联LC二次谐振电路或增大直流侧电容.以避免该脉冲分量对后级负载造成影响,为提高变流器的功率密度,提出了一种利用双向DCDC电路对二次功率进行有源滤波的方法.该方法通过检测四象限变流器输入至直流侧的二次脉动功率,以此为指令采用比例谐振对DCDC电路进行控制以产生相应二次补偿功率,消除了直流母线二次脉动电压,滤波效果明显,并且通过PI控制保证了补偿储能电容电压的稳定.同时,基于电感电流在额定功率下能跟踪指令电流和储能电容最大电压限制的,给出了储能电容及其偏置电压之间的约束条件,并进行了参数设计.最后,利用Matlab/Simulink对控制策略进行了仿真,并搭建了实验平台进行了实验,仿真和实验结果一致,验证了理论的可行性.
  • 张立伟,郑丽娜,宋立群,李志军
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 93. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20170152
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    分析了永磁同步电机矢量控制中死区效应的影响,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter,EKF)的死区补偿方法.在PWM逆变器中,死区会导致相电压产生非3整数倍的奇次谐波,进而影响电机控制性能,尤其在低速时更为明显.设计了能够估计αβ坐标系下的电流和谐波产生的电压误差的扩展卡尔曼滤波器,最终通过估算的补偿电压及电流方向确定αβ坐标系下的补偿电压.仿真和实验结果表明:该死区补偿方法可以较好地消除零电流钳位现象,有效地改善PMSM逆变器输出电流波形.
  • 李召召,王立德,岳川,申萍
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 100. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180128
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    列车通信网络的故障诊断一直是列车健康管理中的难点,复杂的工作环境、分布式的系统结构也使得故障难以被发现和定位.在分析多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus,MVB)网络端接故障和反射形成机理的基础上,提出了一种以MVB网络物理波形参数为样本特征,结合多核学习支持向量机(Multiple Kernel Learning Support Vector Machine,MKLSVM)的网络故障诊断方法,以完成由端接电阻造成的网络故障诊断.搭建平台,进行了数据采集、模型训练、结果测试.分别利用普通支持向量机及MKLSVM对样本集进行了测试,并从不同性能度量角度评估了分类器性能.结果显示:以物理波形参数为样本特征能够表征端接网络故障的故障模式,结合支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的模式识别方法能够有效对端接网络故障进行诊断.在查准率、查全率、分类精度、代价函数方面,MKLSVM均优于普通SVM分类器.
  • 交通运输工程
  • 姚志洪,蒋阳升,王逸,陈彦如
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 107. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180018
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    传统的异质交通流车队离散模型参数估计基于历史数据,不能很好地反映交通流的动态变化特征.为解决这一问题,构建车联网环境下的动态异质交通流车队离散模型.首先,考虑到车联网环境下,车辆行程时间数据易于获得,可对模型的分布参数进行动态估计;然后,基于动态分布参数,构建动态异质交通流车队模型;最后,通过实测数据分析下游交叉口到达流量分布与上游交叉口离去流量分布之间的关系.结果表明:与经典的Robertson车队离散模型相比,动态异质交通流车队离散模型对下游交叉口的到达车辆流量分布预测效果更好,平均预测均方根误差可减少26.51%.
  • 赵鹏,翟茹雪,宋文波
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 117. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180127
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    为了准确把握高速铁路旅客乘车选择行为,在分析个体异质性及影响旅客选择行为因素的基础上,以列车运行时间、票价、发车时段及车上服务水平作为意向调查(SP调查)的属性,利用正交设计进行调查情景组合设计.通过研究高速铁路旅客乘车选择行为,分别构建不考虑个体异质性的多项Logit模型(MNL模型)、考虑个体可观测异质性的多项Logit模型(MNL-SOC模型)和考虑个体完整异质性的混合Logit模型(ML模型).运用Biogeme软件,对模型参数进行标定;并通过支付意愿分析,定量研究个体异质性对旅客乘车选择行为的影响.结果表明:考虑个体异质性的MNL-SOC模型和ML模型的拟合优度更高,ML模型更能反映旅客的实际选择行为,并且当忽略个体异质性时旅客的支付意愿会被高估.
  • 朱长征,谷沛翔,徐志刚
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 124. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180112
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    从机场基础设施建设、机场运营规模、机场服务质量、机场交通地理条件4个方面建立了评价机场竞争力的10个指标,选取36个国内机场作为研究对象,使用熵权法计算出10个评价指标的权重,利用TOPSIS法建立了机场竞争力评价模型,并对机场竞争力进行了评价.结果显示:从机场竞争力评价指标权重看,决定机场竞争力的核心指标有货邮吞吐量、旅客吞吐量、飞机起降架次、跑道数量和机场投诉件数.要想提高机场竞争力,必须加强机场基础设施建设,特别是增加跑道数量.从竞争力排名结果看,中西部机场竞争力明显弱于东部机场.特别是中部地区,只有郑州和武汉两个城市入围竞争力前18名,甚至低于西部的数量,促进中部崛起刻不容缓.因此,我国应该加大对中西部机场的扶持力度.
  • 刘朝阳,吕永波,刘步实,欧阳琪,李晶
    北京交通大学学报. 2019, 43(2): 131. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20180102
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    为给山区高速公路桥梁工程建设提供科学合理的安全评估方法,以事故树为架构,重点分析各基本事件的失效概率和顶事件的发生概率.首先,以桥梁工程高处坠落事故为研究对象,分析该事故发生的影响因素,大致分为可防护型事故和不可防护型事故,构建事故树模型.其次,将基本事件的失效分为客观因素导致的失效和人为因素导致的失效,借鉴材料的疲劳寿命曲线,计算得到客观因素的失效概率;采用改进的THERP+HCR模式计算人为因素的失效概率,考虑行业实际情况、人员承受负荷、管理因素对失效概率的影响,计算得到各基本事件的失效概率,进而计算得到顶事件的发生概率.最后,构建桥梁工程安全预警机制,得出案例的可靠性为99.75%,据此提出整改措施,以进一步提升安全管理的能力.