2021年, 第45卷, 第2期　刊出日期：2021-04-30

  

• 全选
  |

交通运输工程与控制
• Select
  基于自适应变异SAPSO-LSSVM的轨道电路故障诊断

  陈光武,高亚丽,焦相萌

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 1. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200029

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对传统无绝缘轨道电路故障诊断精度不高与诊断结果不稳定的问题，提出一种将模拟退火(Simulated Annealing，SA)算法和粒子群最小二乘支持向量机(PSO-LSSVM)相结合的方法，并用其进行故障诊断.借鉴遗传算法(Genetic Algorithm，GA)中的变异思想，在SA算法中引入简单变异算子，提出动态自适应变异SAPSO算法，以克服传统粒子群算法易陷入局部最优的问题.利用自适应变异SAPSO算法对改进LSSVM核函数的惩罚因子和核函数参数进行优化，避免故障诊断结果不稳定.最后通过仿真将本文算法与近几年比较先进的几种算法进行对比.仿真结果表明：本文算法对无绝缘轨道电路的故障诊断准确率更高、诊断结果更稳定.
• Select
  养护工艺参数对连续刚构桥0#块混凝土早期温度场影响

  江东,曾勇,曾渝茼,李勇岐,刘山洪

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 8. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究养护工艺参数对连续刚构桥0#块混凝土早期温度场的影响，采用有限元软件Midas/FEA模拟0#块混凝土在实际浇筑后箱梁的早期温度场，研究了箱梁水化热与环境温度的耦合影响和0#块混凝土的截面温度场时变规律.有限元模型与实测值吻合较好，验证了有限元模型的准确性，并对影响箱梁早期温度场的养护工艺进行参数分析.研究结果标明：对保温效果没有要求时，采用钢模板为宜；需要保温时，采用塑料模板为宜；从控制底板内外温差的层面来讲，模板厚度越高越好；连续刚构桥0#块混凝土模板导热系数建议选择1～2 kJ/（m2·h·℃）范围内；不宜在低于10 ℃的低温环境下养护箱梁混凝土；拆模不宜过早，否则会导致拆模表面混凝土迅速降温从而形成较大温差；混凝土养护宜在风速较小的情况下进行.
• Select
  高速铁路桩筏结构的筏板合理设计研究

  王育恒,肖宏,乔少帅

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 19. https://doi.org/10.11860/j.issn.16730-291.20200031

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  桩筏结构在高速铁路中的应用较多，但理论研究滞后于工程实践.为得出高速铁路桩筏结构的筏板的合理设计，采用三维有限元软件ABAQUS建立了桩筏结构空间模型，仿真模拟了桩筏结构的应力和沉降，并对筏板沿线路纵横垂三个方向的受力特性与规律进行研究.在此基础上，分析比较了筏板在不同的筏板厚度及垫层厚度时的受力与沉降，从而得出最为合理的筏板厚度及褥垫层厚度，并得到如下结论：1）筏板在桩筏结构中应按抗弯部件设计；2）筏板厚度的增加使得其所受应力呈指数下降；3）褥垫层厚度对筏板的竖向应力影响微小；4）褥垫层在桩筏结构中对缓解筏板竖向应力集中起到了一定的作用.本文研究结论为今后桩筏结构的设计及数值模拟提供了参考.
• Select
  基于ASNBD-CMFE特征信息提取的短时交通流预测

  彭延峰,彭志华,刘燕飞

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 28. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200082

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对短时交通流数据的非线性和随机性特点，为提高其预测精度，提出了一种基于自适应最稀疏窄带分解（Adaptive Sparsest Narrow-band Decomposition,ASNBD）和复合多尺度模糊熵（Composite Multiscale Fuzzy Entropy, CMFE）的短时交通流数据特征信息提取方法.首先利用ASNBD将短时交通流数据分解成若干个内禀窄带分量，分别求出每个分量的CMFE.根据CMFE反映的不同分量的非线性程度选取有效分量，从而提取数据的非线性特征.然后根据非线性分析的结果分别对每个分量建立支持向量机网络模型，针对每个分量的自身特点选择不同的模型训练参数，以提高单个模型预测精度.最后将各个预测值进行累加并得出预测结果.实验结果表明，该方法能有效应用于短时交通流数据特征信息的提取，进而提高预测精度.
• Select
  基于优化列车模型上的多模软切换的高速列车速度控制

  侯涛,杨宏阔,陈昱

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 36. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200074

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对高速列车速度控制的快速性、精度以及多模态切换控制的振荡等问题，提出一种基于T-S型模糊加权的多模软切换控制方法.在建立高速列车运动学模型的过程中，结合真实的列车参数进行了模型参数寻优设计；传统的单质点模型不考虑列车长度，在变坡点会出现较大的速度计算误差，因此结合真实的线路数据提出了附加阻力优化计算方法.再采用T-S型模糊推理对模糊控制、模糊PID控制及PI控制进行软切换控制设计.根据分析结果可知，附加阻力优化计算方法有效地提高了变坡点附近受力计算的精度，减小了速度控制的误差.针对优化后的列车模型所设计的多模软切换控制在兼顾多种控制方法优点的同时，克服了切换控制的振荡问题，提高了高速列车速度控制的精度和舒适度.
• Select
  一种基于北斗和5G技术融合的复杂环境下机车定位方法

  龚利,赵延杰,朱明辉

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 44. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200062

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  随着5G时代的到来，在当前“通（信）导（航）一体”的背景下，针对机车位置在实际应用中仅靠北斗定位而存在较大误差甚至无法定位的现状，本文基于北斗和5G定位技术的基本原理，运用改进型联邦卡尔曼滤波算法建立北斗载波相位差分定位和5G蜂窝网络定位的融合模型，与常用联邦卡尔曼滤波器相比较,可以避免因北斗接收机故障或5G通信模块故障引起的数据污染问题.在复杂环境下,最佳效果可以达到分米级,避免无法定位现象,能够实现机车定位精度的提高，为铁路机务安全监测业务提供有力的技术手段.
• Select
  基于CDET/MPSO-SVM的道岔故障诊断

  刘应君,司涌波,陈光武,魏宗寿

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 52. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200122

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对目前铁路道岔故障率高，维护质量低等问题，以S700K型转辙机功率曲线为研究对象，提出一种补偿距离评估技术(Compensation Distance Evaluation Technique, CDET)结合改进的粒子群算法( Modified Particle Swarm Optimization, MPSO)优化支持向量机(Support Vector Machine, SVM)的道岔智能故障诊断方法.首先，通过分析S700K转辙机动作机理，将功率曲线分成启动、解锁、转换、锁闭、构通表示5个阶段，分别提取各阶段道岔功率曲线相应的特征集；然后，利用补偿距离评估技术对提取的特征候选集进行降维，选出敏感特征；最后，引入扰动项和动量项对粒子群算法进行改进并优化SVM相关参数，作为分类器对道岔故障进行预测，并与基于PSO-SVM，SVM等分类算法进行比较.仿真验证表明：该方法诊断正确率达到97%以上，能有效地识别道岔故障类型.
电子信息工程
• Select
  面向5G的移动边缘计算中的激励机制

  徐少毅,赵成瑜

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 60. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200096

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  现有的移动设备（Mobile Device，MD）受到自身物理体积的限制，其计算能力难以满足5G场景下的计算需求，因此需要借助移动边缘计算（Mobile Edge Computing，MEC）来高效地完成计算任务.为了激励边缘节点提供服务，在非竞争环境与竞争环境下分别提出了相应的激励机制算法.针对非竞争环境，利用经典的经济学规律进行建模，并采用凸优化方法对该利益最大化问题进行求解.对于竞争环境，基于拍卖理论中的威克瑞拍卖与维克瑞-克拉克-格罗夫斯（Vickery-Clarke-Groves，VCG）拍卖，分别设计了两种竞争环境下的激励机制算法.仿真结果表明：竞争环境下的激励机制在收益性能方面与非竞争环境下的理想情况十分接近，并且算法性能不会随用户数量上升而明显下降，可以较好地应对5G的海量运算数据场景.
• Select
  基于节点属性和缓存管理的机会网络路由算法

  周春月,庞迪

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 71. https://doi.org/10.11860/j.issn.16730-291.20200079

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  由于机会网络中的节点移动性强，资源受限，设计高效的机会网络路由算法面临巨大挑战.目前已有的路由算法大多借助节点之间的相似性来提高算法的性能，而没有关注到节点之间的异构性，导致部分节点承担了过重的传输任务，从而影响了网络性能.以传统的PRoPHET路由算法为基础进行优化，提出了基于节点属性和缓存管理的机会网络路由算法（Opportunistic Routing Protocol based on Attributes of Nodes and Buffer Management，OANBM），该算法考虑节点的异构性，尽可能利用通信能力强的节点完成转发任务，并且加入缓存管理措施来降低网络负载.仿真结果表明:与经典机会网络路由算法相比，该算法的消息投递率可有效提升10%，而且大幅降低了网络负载率.
• Select
  基于改进TextRank的铁路文献关键词抽取算法

  赵占芳,刘鹏鹏,李雪山

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 80. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200119

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  实现铁路行业海量的铁路科技信息资源有效地组织管理并提供智能化、专业化的检索和服务，已经成为科研人员迫切期望解决的问题.关键词自动抽取技术是实现信息的智能检索和标引分类的核心技术，本文提出了一种改进TextRank的关键词抽取算法应用于铁路文献关键词的抽取，该算法融合多个特征因素改进词汇节点的初始权重设置，并利用Word2Vec训练的词向量表征改进词节点间的转移概率.实验结果表明：本文所提出的关键词抽取算法相对于经典的TextRank和TF-IDF算法在准确率，召回率以及F值上都有较大的提升.与TextRank相比，F值提升了13.9%.
• Select
  基于机器学习的LTE-MR定位算法研究与应用范例

  王宁,刘旭峰,贾元启,史文祥,郭新,何丹萍

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 87. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200088

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  LTE用户向网络反馈的MR测量报告，可以为无线网络分析与优化提供海量的基础测试数据.设计高精度的MR定位信息重构算法，对发展数据驱动的网络优化技术至关重要.本文首先对几种传统的基于终端测量信息的定位算法及其优缺点进行分类介绍，进而提出一种基于机器学习方法设计高精度混合定位算法的思想.基于该思想，采用了AdaBoost算法对同区域具备定位信息标签的MR数据进行模型训练，得到的模型可对定位信息缺失的MR数据进行较高精度的定位信息重构.以中国联通某业务区本地网LTE-MR数据为例，对所提算法性能进行了仿真及误差分析，讨论了算法的优缺点，测试了算法运行的速度，并通过具体案例展示了算法应用于中国联通RNExp无线网络专家系统进行网络覆盖评估的效果.
• Select
  真空管道高速飞行列车业务复用研究

  裘陈成,刘留，王凯，韩柏涛，李铮，艾渤

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 95. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200089

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  高速飞行列车的平稳、安全的运行离不开车地无线通信技术的支持，需要包括安全类与非安全类等多类别车地通信业务的有效支撑.研究了高速飞行列车车地通信中突发性运行业务与乘客互联网业务复用传输优化问题，并对其进行求解.将该优化问题分解为两个子问题：乘客传输资源分配问题与突发性运行业务与乘客业务调度问题.首先，通过二维Hopfield网络对乘客传输资源分配问题建模，利用能量函数收敛的性质解决乘客资源分配问题.然后将突发性运行业务与乘客业务调度问题归结为一个机会约束优化问题，通过研究突发性运行业务的累积分布函数将机会约束放宽为线性约束，可利用凸求解器得到最优解.仿真结果表明该复用机制可以实现业务高效复用传输.
• Select
  基于特征增强SSD的隧道漏缆卡具检测

  张云佐，杨攀亮，李汶轩

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 105. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200138

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对目前隧道漏缆卡具检测数据量大，检测效率低的问题，提出了一种基于特征增强SSD的隧道漏缆卡具检测方法.该方法使用不同尺度的特征图检测卡具，首先通过提高网络宽度和网络深度增强模型的特征提取能力；然后采用特征融合的方式，结合高层网络与低层网络增强网络的特征信息，提高模型的检测精度；最后使用深度可分离卷积和1×1卷积使模型轻量化.将改进后的模型应用于隧道漏缆卡具检测，实验结果表明：该方法检测的平均准确率达到了90.4%，相比于其他4种对比方法具有明显优势.
计算机与信息技术
• Select
  基于软件定义网络的卫星网络路由预置方法

  孙延涛，刘承昕，李琪，宁金枝

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 111. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  由于卫星网络所拥有的节点负载有限、拓扑变化频繁、通信距离长等特点，常见的动态路由算法在卫星网络上存在路由无法收敛、丢包严重和传输延迟较大等问题.为此，本文提出了一种基于软件定义网络（Software-Defined Network, SDN）的卫星网络路由预置方法.利用卫星网络的运动规律性，由控制器根据网络拓扑变化情况预先计算路由路径，并在卫星链路断开前为相关卫星节点下发新的路由条目，卫星节点在拓扑发生变化后按照新的路由条目转发数据报文.实验表明:本文方法在180个节点的卫星网络中，端到端时延约为100 ms，丢包率约为0.3%，与OLSR相比，延迟和丢包率均降低了90%以上，可以较好地支持大规模星群系统的通信.
• Select
  基于鲁棒回归度量学习的图像分类算法

  常冬霞，王舒伟

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 119. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200134

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  度量学习是机器学习中的重要研究问题之一，针对实际应用中的噪声数据，如何建立一个鲁棒的度量仍是一个挑战.本文将稀疏表示、特征学习与分类模型相结合提出了一种新的基于鲁棒回归度量学习(RRML)的算法并将其应用于图像分类.算法对最优特征子空间和稀疏表示进行联合学习，在更具判别性的低维表征空间中，通过稀疏表示有效地编码数据的局部结构信息，进而更好地揭示数据的内在鉴别信息，并以此指导该模型学习到最优的投影矩阵;同时对噪声矩阵和投影矩阵的行稀疏约束，可以极大降低噪声的影响.实验结果表明所提算法在图像分类准确率和鲁棒性方面均优于其他对比算法.
• Select
  一种实现数据库同态计算的ELGamal重加密算法

  黎琳，张芳，张闻宇

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 127. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200098

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  数据库加密技术旨在解决数据库隐私数据泄露问题.现有的关于加密数据库的研究应用未实现或仅部分实现密文数据的同态计算功能，使得SQL查询语句在加密数据库中无法高效执行甚至失效.提出一种实现数据库同态计算的ELGamal重加密算法，该算法基于ELGamal乘法同态密码体制和数据库外层加密方式，通过将SQL查询语句中算术表达式重写为具有同态计算的重加密表达式，实现数据库基于密文进行同态计算的目标.本文提出的ELGamal重加密算法在DDH问题是困难的假设下可以抵抗选择明文攻击.
• Select
  航站楼内多目标路径规划方法设计与实现

  邢健，王鹏，上官伟，柴琳果，白黎明

  北京交通大学学报. 2021, 45(2): 135. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200086

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对航站楼多楼层的室内导航和多目标的路径优化问题，提出一种基于改进遗传算法的航站楼内交通换乘导航路径规划方法：依据航站楼内的空间特征和环境变化建立以路径为权值和以人流密度为权值的双路网，并权衡路径的距离成本、客流拥挤度和时间成本3种因素，建立了航站楼内的多目标路径优化模型.最后使用融合广度优先搜索策略（Breadth First Search，BFS）的遗传算法在本文构建的多层路网中实现航站楼内多目标路径优化，生成考虑路径距离、拥挤度、时间成本的单目标最优路径和多目标优化路径.研究结果表明，使用融合BFS的遗传算法在本文构建的多层路网中可实现航站楼内多目标路径优化，生成考虑路径距离、拥挤度、时间成本的单目标最优路径和多目标优化路径.