北京交通大学学报

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邢书明;郭莉军;刘文鑫;葛素静

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 1. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.001

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以A356铝合金车轮为例,研究低压铸造、铸旋和挤压铸造3种压力成形工艺下轮形件的组织和性能不均匀现象.结果表明:压力成形轮形件的非均质程度随着压力的提高而减轻,但是非均质的分布随着压力所用方式和压力的高低而变得更加复杂,加压铸造轮形件的晶粒度和力学性能沿径向和纵向都表现出非单调的变化规律;加压成形条件下,显微组织的细化机理包括冷速细化、压力细化和流变细化,细化效果随压力增大而增大;在挤压铸造、铸旋和低压铸造3种工艺中,挤压铸造轮形件的组织和力学性能均匀性最好,低压铸造最差.

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基于异型部件装配的位姿调整机构设计及自由度分析

房海蓉;王楠

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 7. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.002

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针对异型金属壳体和防热套部件精确装配的特殊要求,分析确定了用于装配精确定位的位姿调整机构的基本组成,以及3R-P-2R2T位姿调整机构的自由度组合方案.重点对2R2T金属壳体位姿调整机构进行了设计与分析,提出了一种新型4-UPS/UPP对称位姿调整并联机构,完成相应的支链结构配置,并利用螺旋理论对机构自由度进行计算.结果表明:所提新型机构能够满足金属壳体的位姿调整要求.

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双Schatz机构爬行机器人

姚燕安;姚舜;刘超

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 12. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.003

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以经典的Schatz机构为基础单元提出了一种新概念爬行移动机器人.基于Schatz机构的结构特点与运动分析,提出将两个Schatz机构组合成移动机器人的构型方案,对杆件的外形及电机的安装位置进行设计.通过分析将其置于平面内的移动机理,提出通过控制两个电机的相位差来控制其移动的控制方案,使用动力学仿真软件建立虚拟样机在设定的场地内进行仿真实验,探索移动规律.基于移动规律验证控制其移动的控制方案的可行性,进而研究控制机器人完成定点运动的控制策略,通过实验验证了设计制作样机理论分析及研究的正确性.

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基于VQ的高速列车闸片温度状态监测方法

邓小军;阚佳钰;曹源;李强

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 18. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.004

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提出了一种利用矢量量化(VQ)算法对列车闸片温度进行状态监测的新方法.根据不同闸片温度序列设置模式库中的参考样本,进行数据训练和闸片温度数据识别与预处理,对高速列车闸片温度数据与各个参考样本进行相似性度量,最终根据VQ的思想求出欧氏距离,从而得到检测结果.结果表明:该方法误报漏报率低,响应时间快,有效消除列车闸片温度跳变的影响,能够满足高速列车闸片温度状态监测的实时性和准确度要求.

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基于SCS的四足仿生机器人运动仿真平台

张秀丽;龚加庆;刘虎

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 23. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.005

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SCS(Simulation Construction Set)是Yoboties公司开发的对机械设备、仿生机械系统等复杂的多刚体系统进行运动仿真的软件包.基于SCS开发出一套面向四足仿生机器人的专用运动仿真平台,包括四足仿生机器人机构建模、基于VMC(Virtual Model Control)的动力学建模、地面接触模型及环境建模和数据处理模块设计.利用该仿真平台对一款16自由度四足仿生机器人的动态行走进行了仿真.结果表明:仿真过程流畅、快速、机器人行走平稳,验证了该仿真平台的实用性和可靠性.

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FTA方法在汽车油耗分析中的应用

秦华;邵舒羽;杨云;鲁艳伟

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 29. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.006

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通过FTA方法,根据一些汽车油耗的数据对汽车油控进行分析计算,得出对汽车油耗的影响最大因子或因子组合,从而对其进行设计、改进、故障诊断及故障维修等.对影响国内某汽车中的轻型汽车油耗参数的燃料消耗量和比功率两个因子进行定性和定量分析,得出汽车的比功率对汽车的油耗参数影响程度较大的结论.

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地铁车辆天线梁振动加速度及动应力试验

薛海;李强

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 33. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.007

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为考察地铁车辆天线梁的安全可靠性,基于在线测试进行了ATP吊座处振动加速度和疲劳薄弱点的动应力研究.采用有限元法对天线梁进行随机振动分析确定疲劳薄弱部位,从而为电阻应变片布置方案的选取提供依据.在空车和超员工况下获得ATP吊座处的加速度-时间历程和疲劳薄弱部位的应变-时间历程,对所采集的加速度信号进行频谱分析,得到ATP吊座处3个方向的振动频率和加速度谱.采用雨流计数法和结构损伤一致性原则对应变-时间历程分析,得到各测点的应力谱和等效应力幅.结果表明:整个过程ATP吊座处的加速度和疲劳薄弱部位的应力的小幅

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基于声弹性效应的钢轨应力检测方法

许西宁;叶阳升;余祖俊;江成;高宏伟

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 37. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.008

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针对超声波声速随钢轨应力变化而改变的特征,采用测量时间差的方法获得速度信息,设计开发了基于FPGA和USB接口的超声波传播时间精确测量系统.通过巴特沃斯低通运算去除信号中的噪声,基于互相关算法得到了超声波的传播时间差,并通过三次样条插值方法提高了时间差的测量分辨率.基于钢轨拉压实验平台,测量了不同应力状态下超声波在钢轨中的传播时间,获得了超声波在钢轨中的声弹性常数.实验表明:在钢轨中超声波的传播速度随应力的改变成线性变化,通过测量钢轨中超声波的传播速度,结合温度补偿算法,可实现钢轨应力的实时在线监测.

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基于遗传算法的五杆机构运动性能优化

黄冠宇;方跃法;曲海波;田春旭

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 44. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.009

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为了解决现有的平面五杆机构的运动性能优化问题,以平面对称的五杆机构作为优化对象,以并联机构的雅克比条件数作为目标函数,采用非线性规划的遗传算法,对五杆机构的杆长进行优化.按照所得的五杆机构优化后的杆长,在MATLAB中进行了运动学仿真,并得到了优化前后五杆机构第三关节处的运动轨迹.进一步计算出优化前后的五杆机构的雅克比条件数,得到了相应图表.结果表明:所提出的优化算法可以有效地提高五杆机构的性能.

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基于混合建模的城市垃圾厌氧发酵车用沼气生命周期评价

黄伟;张欣

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 49. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.010

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利用ISO“生命周期评价原则与框架”,提出了混合建模(PELCA)的生命周期分析方法,对城市垃圾厌氧发酵车用沼气燃料进行了生命周期能耗和环境排放分析,并对安阳市垃圾厌氧发酵车用沼气燃料进行了生命周期评价.结果表明:城市垃圾厌氧发酵的沼气完全满足国标对车用压缩天然气(CNG)燃料的要求.在城市垃圾厌氧发酵车用沼气燃料生命周期中,全球变暖对环境影响负荷贡献最大,气溶胶最小.车用沼气燃料生命周期环境影响负荷中,车辆运行阶段产生的环境影响最大,燃料阶段最小.城市垃圾厌氧发酵可以作为城市决策者处理垃圾方式的参考依据

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高速列车制动盘表面裂纹的扩展特性

石晓玲;李强;杨广雪

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 55. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.011

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分析了制动盘在运行过程中的载荷特征,采用有限元法模拟制动盘在不同制动工况下的热应力分布,发现反复制动形成的拉压应力循环是裂纹扩展的主要驱动力.依据制动盘裂纹剖面的形状特征,采用三维裂纹扩展软件FRANC3D建立了裂纹扩展模型,研究了盘面裂纹的应力强度因子随裂纹长度的变化规律.结合疲劳裂纹扩展理论和裂纹扩展门槛值,估算了临界裂纹尺寸和扩展寿命,以及不同裂纹尺寸扩展到临界长度时的运营里程.研究结果可为制动盘裂纹容限的制定提供参考.

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着火列车在隧道内行驶的烟气温度特性研究

毛军;李湘蕾

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 61. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.012

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地铁隧道火灾中,以列车着火的可能性较大,着火后的应急处置办法是尽量带火运行到前方车站.依据1/8缩尺模型实验结果,利用计算流体力学STAR-CD软件的动网格功能,通过求解N-S方程,对列车着火后继续向前行驶的过程中的流场特性进行了研究,分析了不同列车行驶速度和火源热释放速率对隧道内温度分布的影响,得到列车携带火源在隧道内行驶时烟气温度的分布规律和列车行驶速度对烟气温度场特性的影响.结果表明:在着火列车继续向前行驶的过程中,隧道顶棚处温度最高,沿隧道高度向下逐渐降低,且烟气没有扩散至隧道高度2 m以下的范围

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地铁站台上列车车厢内部火灾的数值模拟分析

郗艳红;顾丛汇

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 70. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.013

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采用火灾动态模拟软件FDS对地铁站台上列车车厢内部火灾进行了数值模拟,分析了着火车厢车门关闭和开启时车厢内部烟气温度、扩散速度、质量分数和能见度的变化规律.结果表明:车厢门关闭和开启时,烟气充满两相邻车厢的时间分别为68 s和70 s;车厢内1.5m高处烟气质量分数最大值分别为0.00 034和0.00 003;着火车厢内1.5m高处的能见度分别为14 m和18 m.对站台上列车车厢内部着火时的烟气扩散规律进行研究,对于指导人员疏散、保证乘客安全和改进地铁列车火灾应急处置预案等提供参考.

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深水桥梁动水效应规范算法的近断层地震动检验

江辉;牛家鸣;王宝喜

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 77. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.014

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以典型深水桥梁的等效单墩模型为对象,以代表性近断层地震动为输入,采用考虑桥墩水体动力相互作用的流固耦合全数值计算方法,检验了我国、日本以及欧洲相关规范动水效应计算方法的准确性.结果表明:水环境的存在会导致结构自振周期的延长,各规范方法的误差率随水深增加而变大,欧洲规范偏大,日本规范偏小,我国铁路规范最接近流固耦合法计算值.在分布动水压力方面,我国铁路规范存在一定偏差,日本规范明显偏大,在墩底处约为流固耦合法计算值的5倍.在总动水压力方面,日本规范偏于保守,不同水深下的误差率在90;～153;;我国公路细则

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隧道明挖段变形缝间距的优化

刘强;彭焱森;谭忠盛;李志宏;程占

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 88. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.015

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合理的变形缝间距对隧道结构的安全性和防水性能有重要影响.通过对规范的调研,总结了隧道变形缝间距设置的要点,分析变形缝间距的影响因素:地质状况、截面型式、温度,以及结构轴向和横向安全性、允许沉降等控制指标.提出了变形缝间距设置的思路和计算方法,使传统依靠经验取值向定量计算转变,变形缝设置更加科学.以拱北隧道明挖段为例,通过理论分析和数值计算,确定变形缝间距可优化段.结果表明:当变形缝间距为80 m和120m时,均能满足结构轴向安全性、沉降条件.初步将变形缝间距设置为100m,对地质突变处进一步分析,发现隧道

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增大截面法加固钢筋混凝土构件的正截面承载力研究

李红;刘胜春

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 96. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.016

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为了研究增大截面法加固钢筋混凝土偏心受压构件的正截面承载力,采用围套加固法和双侧加固法对不同截面尺寸的偏心受压构件进行承载力试验.应用ABAQUS软件对钢筋混凝土偏压构件的加载过程进行模拟.将实测结果、有限元计算结果与加固规范计算值进行对比.结果表明:实测值、有限元计算结果与《公路桥梁加固设计规范》计算值吻合良好;《混凝土结构加固设计规范》对于加固后大偏心受压构件新增纵向钢筋强度折减系数的选取较为准确,而对于小偏心受压构件的折减系数的选取偏于不安全,建议该折减系数的合理取值为0.8.

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30t轴重18号道岔准静态及动态响应分析

辛涛;张琦;侯博文;高亮

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 101. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.017

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建立了30 t轴重75 kg/m钢轨18号重载道岔静力、动力分析模型,对辙叉不同工况下的受力变形进行了准静态分析,对辙叉区钢轨强度进行了检算;对列车通过道岔的行为进行了动态模拟,分析了不同速度下车辆、道岔动态响应.结果表明:辙叉区钢轨具有一定的强度储备,心轨顶宽20 mm处等效应力较大,建议对尖轨尖端适当加强;列车通过道岔时各指标均随速度增加而增加,列车可以直向速度110 km/h、侧向速度90 km/h安全通过道岔.

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Raman光谱对离子液体及其可支撑离子液体膜的表征

王锦;于洋;丁红;曹百川

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 106. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.018

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利用Raman及其表面增强Raman光谱对不同阴离子的3种丁基咪唑离子液体及其负载膜的结构进行测定分析表征.结果表明:3种离子液体其[C4mim]+阳离子结构非常相近,受不同阴离子的影响较小.在室温常压下阳离子[C4mim]+同时存在偏移和扭转两种同分异构体.相比于亲水性支撑离子液体膜,疏水性PVDF可支撑离子液体膜的普通Raman难以测定,采用以银溶胶作为表面增强活性基底的表面增强Raman与亲水性可支撑离子液体膜的普通Raman,以及纯离子液体的普通Raman高度一致,充分显示出表面增强Raman光谱

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通辽市灌区土壤重金属污染现状及评价

于晓华;刘芳;鲁垠涛;姚宏

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 112. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.019

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通过对通辽碧波水务有限公司和通辽经济开发区污水处理厂出水水质与排污渠两侧农田土壤中重金属镉、砷、铬、铅、镍、锌和铜含量进行对比,研究灌溉水质对土壤重金属富集的影响.结果表明:污灌对土壤pH的影响很小,但对土壤含水率和重金属富集有一定的影响,工业废水处理水会增加土壤含水率,二道河灌区土壤中Cu存在一定程度富集.根据内梅罗综合污染指数法,各灌区土壤均属于安全级别,处于清洁水平.单因子污染指数法表明As(0.742) ＞Cu(0.606) ＞Cd(0.560) ＞Cr(0.239)＞Ni(0.175) ＞Zn(

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基于改进蜂群算法的城市公交网络设计

张辉;赵鹏

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 118. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.020

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针对公交网络设计问题,基于OD矩阵提出了一种贪婪算法生成初始公交线路集,利用改进蜂群算法通过循环迭代对初始解集进行改进,从而生成最优公交线路集.模型以乘客总乘车时间与加权换乘次数之和为优化目标,以乘客平均乘车时间、乘客换乘次数占比为评价指标.最后,利用瑞士Mandl网络对算法进行验证,结果表明:与既有研究相比,利用改进蜂群算法所得的线路集合乘客平均乘车时间更少,直达乘客比例更高.与遗传算法、爬山算法和禁忌算法比较,改进蜂群算法耗时更少,能够有效的应用于大规模的公交网络设计.

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基于改进C-K节约算法的第三方冷链物流企业车辆调度

任雪甜;朱晓敏;何中祥;项溪;陈东华

北京交通大学学报. 2015, 39(4): 125. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2015.04.021

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针对冷链车辆调度中存在的配送任务重、配送成本较大、冷链物品的质量要求高、制冷追踪技术要求先进等问题,结合第三方物流企业的多商品多零售商特点,提出了新的基于改进C-K节约算法的单货栈第三方冷链物流企业的车辆调度模型.该模型以配送总成本最小为目标函数,以配送点时间窗要求、货物运输总时间限制、冷藏车体积容量和载重量限制为约束条件.以北京某第三方冷链物流企业的货物配送实例作为研究对象,利用C++编写算法程序实现了对模型的求解,求解结果验证了该模型的合理性.

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2015年, 第39卷, 第4期　刊出日期：2015-08-30

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