北京交通大学学报

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胡九川，范东睿，李丹萍，严龙，叶笑春

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 1. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.001

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分析一种支持数据在处理器片上如流水般浸润迁移的渗透缓存层次模型，以及片上数据渗透迁移的基本算法.为了仿真验证渗透缓存模型的有效性、分析该模型及其上的数据迁移算法的性质，本文给出了描述渗透迁移模型基本结构的构成关系、渗透迁移数据的形式化方法.仿真实验结果表明：该模型在改进处理器访存的命中率方面具有明显优势.

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内燃机优化VMD-CWD时频表征与BSNMF编码识别诊断方法

岳应娟,王旭,蔡艳平,刘渊,郑勇

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 10. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.002

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针对内燃机振动响应信号强耦合、弱故障特征的问题，提出一种基于参数优化VMD-CWD内燃机振动时频表征与BSNMF分块编码识别的故障诊断方法.利用变分模态分解（VMD）将内燃机振动信号分解成一组本征模态函数（IMF），并叠加IMF分量信号的Choi-Williams分布（CWD）获得时频聚集性良好，无交叉项干扰的振动谱图像.针对VMD分解过程中的参数选取问题，引入功率谱熵作为目标函数，对VMD的分解参数进行网格寻优，提高了VMD分解的自适应性.为了实现内燃机振动谱图像的自动识别诊断，在稀疏非负矩阵分解(SNMF)的基础上提出一种更容易收敛的分块稀疏非负矩阵分解算法（BSNMF），用来对内燃机振动谱图进行特征提取，并采用支持向量机对提取的特征参数直接进行模式识别.将本文方法应用于内燃机故障诊断实例中，结果表明：该方法能有效提取内燃机振动信号中的微弱故障特征，实现内燃机气门机构故障的自动诊断.

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分布式星群网络中基于联系图的路由技术研究

方维维,姚雪宁,王文瑞,安源,李晶

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 17. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.003

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随着卫星技术和通信技术的发展，由全功能大型卫星组成的卫星星座网络正逐渐被由大量微小型卫星组成的分布式自组织星群网络所替代.这种新型卫星网络架构给星间数据通信和路由带来了自组织、自适应能力方面的问题.本文从延迟容忍的角度考虑，提出利用卫星周期性运动的特点构建网络结构，建立联系图来计算和选择路由.针对异常情况，采用被动发现和重路由机制重构网络拓扑，并利用满消息和空消息的传递来避免拥塞和控制流量.使用OPNET搭建网络仿真场景，分析对比该方案的性能.实验结果表明：与Flood路由、Spray-and-wait路由、Random路由相比，本文提出的路由技术具有更高的抗毁性能，且在平均端到端时延上从2 377 s降到16 s，平均吞吐量上从1 696 bit/s提高到2 895 bit/s.

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基于模糊视觉与快速路由的移动自组织网络路由协议FH-OLSR

刘强,阮章静

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 24. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.004

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在大规模密集的高速移动自组织网络中，节点的快速移动使网络拓扑变化频繁，从而需要加快路由更新，由此导致路由开销不断增加，网络性能下降.针对这一问题，本文提出了FH-OLSR路由协议，该协议基于优化链路状态路由协议（OLSR）设计，并引入模糊视觉技术与快速路由技术，通过监听节点链路状态的变化情况，自动调整握手消息与拓扑控制消息的发送频率与发送范围，同时结合链路状态计算路由，有效地提升网络拓扑收敛速度，降低路由开销，提高网络性能.本文利用OPNET仿真软件进行实验，结果表明:在大规模网络拓扑高速变化的情况下，FH-OLSR协议与OLSR协议相比，路由开销降低25%，端到端延时降低50%，丢包率降低15%.

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一种基于LWE采样算法的实现与优化

王柯翔,黎琳,彭双和

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 32. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.005

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基于带错误学习问题（Learning With Errors，LWE）构造的密码体制能够抵御量子攻击，它的应用效率与LWE问题的采样过程密切相关.而在LWE问题采样中，对其中的错误因子（Error Factor）采样占采样过程绝大部分时间，本文对LWE问题中的错误因子的采样算法进行研究，将在高斯分布上效率较高的金字塔（Ziggurat）采样算法，应用到了一种高效的LWE问题采样算法中.基于在连续域上的采样比离散域上采样效率高的思路，对LWE问题采样算法在离散域上采样的过程进行了优化，提出了一种将连续域上的采样结果进行取整的方法，.对优化前后的两种LWE问题的采样算法进行了对比实验，结果表明：改进后的算法在不占用大量内存并且保证安全性的情况下，将采样速度提高了38%~200%.

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投射式电容屏触控轨迹Z字形噪声快速滤波算法

李居朋,张祖成,杨佳烁,樊磊

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 37. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.006

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投射式电容触摸屏（Capacitive Touch Panels，CTP）已成为智能终端人机交互界面的主流. 针对屏体电极排布空隙造成的触控轨迹Z字形干扰问题，提出了一种基于IMAF模型的触控轨迹快速平滑滤波算法. 通过触摸屏原始触控轨迹Z字形噪声特征与成因分析，以此建立适用于触控轨迹Z字形脉冲性干扰的非线性滤波模型，经时域串行轨迹数据的先入先出快速迭代处理，实现电容屏触控轨迹的平滑处理. 实验测试结果证明：该算法兼具线性和统计滤波模型的滤波处理能力，相比传统触控轨迹滤波算法，可有效实现触控轨迹Z字形噪声的平滑处理.

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具有去除椒盐噪声能力的改进双边滤波算法

周航,韩权

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 43. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.007

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针对双边滤波器不能有效去除椒盐噪声这一特点，本文提出了一种自适应大小的模板替换算法，通过先替换双边滤波模板区域像素值，再对替换后的模板区域做双边滤波，使其在具有双边滤波保边并去除低频噪声能力的基础上兼具去除椒盐噪声的能力.实验结果证明：本文提出的算法在双边滤波的基础上可以有效去除图像中的椒盐噪声,与几种经典去除椒盐噪声的算法相比，在噪声密度10%~90%的情况下，峰值信噪比（PSNR）平均值提升5.8%以上，结构相似性（SSIM）平均值提升2.75%以上.

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基于Pt100的高精度测温电路

骆丽,杨永刚,胡文涛,林佳本

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 52. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.008

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多通道双折射滤光器是太阳磁场观测的重要仪器，旨为提高太阳单色观测能力.本滤光器中双折射晶体的折射率对温度变化敏感,因此需对环境进行恒温控制.温度测量是恒温控制的前提.本文设计并完成一个基于Pt100的高精度温度测量系统，给出了高精度测温原理，温度采集系统电路及温度校准测量方案.利用RR9710，TD—1等高精度测温仪对精度进行间接标定.测试结果表明：本温度测量系统性能稳定，小型高效，测量精度可达到0.02 ℃.

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基于增强型BN的CTCS-1级ATP可靠性研究

刘中田,徐越,王昊

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 58. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.009

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结合CTCS-2级与CTCS-3级列控系统设计和运用经验，铁路总公司提出了CTCS-1级列控系统的研制需求，该系统车载ATP设备将取代LKJ与机车信号对既有线列车的控制.本文以CTCS-1级ATP为主要研究对象，对比分析模块级冗余与系统级冗余方案下CTCS-1级ATP系统可靠性.根据CTCS-1级列控系统总体技术方案，构建模块级冗余与系统级冗余ATP可靠性框图，建立对应增强型贝叶斯网络（BN）模型.借助增强型BN正向推理，求解两种设计方案下ATP可靠性定量指标，评估两种设计方案的优劣.利用增强型BN模型逆向推理，求解列车超速防护（ATP）设备故障下基本单元条件失效概率，查找两种冗余设计方案的潜在薄弱环节.评估结果表明：两种方案下CTCS-1级ATP RAM指标均满足需求规范要求，但采用模块级冗余设计的CTCS-1级ATP RAM指标更优；外围冷备模块条件失效率明显高于其他模块，为CTCS-1级ATP的薄弱环节.

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基于图论的复杂交通环境下车辆检测方法

苏帅,袁雪,张立平,李寒松

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 66. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.010

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目前现有的基于图像的车辆检测系统大多数是利用滑动窗口法来确定车辆候选区域.为了提高车辆检测的速度并减少计算量，提出了一种新的基于图论的车辆检测方法.该方法针对每幅图像通过简单线性迭代聚类( SLIC）算法得到含有若干个超像素节点的图像，分析节点间的相互关系最终确定车辆候选区域.在检测阶段，本文把大量不同视角的车辆图片作为正样本进行训练，得到多视角的分类器；基于候选区域的几何信息，选择适当的多视角分类器进行检测.由公共交通分析数据集（KITTI）检测结果表明：与目前最新的、具有相同提取特征和分类器的算法相比，本文的方法具有更好的检测精度，在复杂的背景下也能取得很好的检测结果.

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乳腺X线图像肿块分类方法研究

魏杰,曹旭阳,陈后金,李艳凤

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 73. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.011

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乳腺X线图像肿块的良恶性分类是计算机辅助诊断的研究内容之一，本文对乳腺X线图像肿块边缘分割及不同特征的肿块良恶性分类进行研究.基于最大化分割后图像类间方差的思想，提出了一种改进控制标记分水岭方法完成粗分割，然后采用无边缘活动轮廓(CV)模型对粗分割结果进行修正.为了验证不同特征在肿块良恶性分类中的性能，对现有形状特征、纹理特征在不同分类器下的分类性能进行测试.实验在开源数据库DDSM上验证，结果表明，在通过自动分割方法得到肿块边缘的情况下，纹理特征的分类性能更好.

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安全完善度等级SIL的概念与划分原则研究

燕飞,唐涛,闫宏伟

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 79. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.012

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安全完善度等级（Safety Integrity Level，SIL）是标识安全相关系统安全性要求的重要概念，它主要是根据系统安全功能一旦失效可能造成后果的严重程度及事故的发生频率进行划分.在轨道交通安全相关产品的设计开发过程中，需要根据SIL的高低确定设计开发团队的组成和所采用的设计方法，系统的安全防护措施等.目前，我国轨道交通行业在应用SIL概念时，存在一些误区，比如认为SIL越高越好，把某个产品或是系统描述为可以达到某个SIL等级要求.本文基于国际轨道交通安全标准对于SIL的定义，澄清了一些错误使用SIL的概念，总结了安全完善度等级的划分原则和方法，方法包括定量和定性两种，并通过实例加以说明.

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级联型高压变频系统无速度传感器矢量控制策略研究

刘建强,李广贺,黄小光

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 85. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.013

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为提高级联型高压变频调速系统的可靠性和鲁棒性,提出了一种用于级联型高压变频系统的无速度传感器矢量控制策略.该策略重点针对磁通观测模型、转速辨识方法及PWM死区补偿方法进行了优化；改进了磁通观测中的电压模型，采用基于转子磁通角度的模型参考自适应（MRAS）转速辨识方法，对PWM进行了死区补偿，进而提高了系统低速性能和控制精度.在Matlab/Simulink平台搭建了仿真模型.设计构建了大功率实验平台，实验结果与仿真结果相符，表明系统具有良好的转速辨识精度和调速性能，加入死区补偿可以减小低速区的转速波动，提高了低速区的转速辨识精度，验证了所提出控制策略的正确性.

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UPQC并联变流器频域无源控制策略研究

慕小斌,王久和,孙凯,吴卫民,吴学智

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 93. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.014

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为了提高统一电能质量控制器（UPQC）中并联变流器的频域补偿性能，本文提出在频域中设计一种多频无源控制策略.采用傅里叶变换技术对其交流数学模型进行频谱分解及多频直流建模，在被指定频率的直流模型上实施所提的控制器设计，理论分析表明该控制策略能够实现对并联变流器的指定频率控制，而且除了适用于三相系统外也适用于单相系统，可实现分相控制.该策略改善了传统在基频模型上设计的无源控制策略在跟踪多频指令信号时控制性能下降的现象.实验结果表明所提的控制策略可将谐波补偿率提高到95%.

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车顶绝缘子绝缘薄弱域的形成及影响因素研究

刘文正,田甲,陈修阳,崔伟胜,马传龙

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 100. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.015

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随着空气湿度及固体污秽等因素的影响，动车组车顶绝缘子表面存在的局部沿面放电会给列车运行安全造成严重威胁.依据有限元分析法，建立了25 kV动车组车顶绝缘子流场及电场的三维模型，研究了高速气流、水珠及固体污秽对车顶绝缘子绝缘薄弱域形成的影响规律.结果表明：绝缘子表面气流速度较高、气压较低的侧风面及背风面区域容易发生局部沿面放电.当绝缘子表面附着雨滴和固体污秽后，表面电场发生了畸变，水珠周围局部电场强度增大；当水珠局部电场强度较大区域附着固体污秽时，水珠-污秽-空气-硅橡胶结合处形成新的绝缘薄弱域.

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高速铁路牵引供电系统谐波谐振抑制方案研究

张文仁

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 106. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.016

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由于牵引供电系统对谐振频率附近的谐波有放大作用，且输入系统的谐波与系统谐振频率越近，系统对谐波的放大作用越大.若通过合理优化牵引供电系统结构，使系统谐振频率避开输入系统的谐波频率范围，则能有效抑制谐波谐振，进而达到降低系统谐波含有率的目的.基于该思路，本文建立了牵引供电系统数学模型，利用模态分析理论研究牵引供电系统主要组成元件的谐振灵敏度，并通过实例计算，证明优化牵引供电系统结构后，牵引供电系统谐波含有率明显降低，可达到抑制系统谐波含有率的目的.

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重载货运铁路实测负荷特性和冲击特性的研究

尹璐,刘丁华,辛状状，任雪桂，吴振升

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 114. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.017

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电气化铁路具有运营成本低、运输能力大、行驶速度快和节能环保等特点，但是电气化铁路负荷作为一种大功率、非线性和波动性很大的负荷，必然会对电力系统电能质量带来诸多不利的影响.本文通过实测大准铁路负荷数据，介绍测试方法，分析重载货运变电所电流电压规律，总结铁路负荷特性，建立牵引供电系统仿真模型.利用实测数据，从电压偏差、负序和谐波3个方面分析铁路负荷特性和冲击特性对电能质量的影响.

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静止状态下直线感应电机的参数辨识方法

吕刚，邢程程，周桐

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 120. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.018

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直线感应电机气隙较大，并且次级一般是由整块的铝板和次级铁轭压制而成.由于此种次级没有类似于旋转感应电机的鼠笼导条和短路环，导致次级漏感远远小于初级漏感.传统的测量电机参数的空载和堵转试验假设初、次级漏感相等，在直线感应电机中难以实施，因此测量直线感应电机的参数难度较大.本文提出了一种静止状态下直线感应电机的参数辨识方法，无须做空载和堵转试验，通过控制PWM逆变器就可以实现对直线感应电机的初级电阻R1、初级漏感L1、次级电阻R2、次级漏感L2和互感Lm的测量.在参数计算过程中引入了β参数，实验验证了该方法的准确性并且分析了β参数对该方法的影响.

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空调负荷虚拟储能技术研究

童亦斌，游小杰，王怡岚，黄梅

北京交通大学学报. 2017, 41(5): 126. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2017.05.019

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由于建筑自身具有一定的热容量，空调制冷或制热功率发生变化时，建筑内温度的变化存在滞后；而人体对舒适温度的感觉也存在一个范围.利用“空调-建筑”系统的这两个特点，在保证用户基本舒适度要求的前提下，空调电功率可以按照外部需求主动调节，空调负荷也可等效成为电网中一个虚拟的电能存储装置.本文对影响空调负荷虚拟储能的主要因素进行分析，建立虚拟储能能量和功率模型；结合需求侧响应等典型应用，对虚拟储能的控制进行了介绍；利用实际测量结果和算例计算，验证了空调负荷虚拟储能用于电网调节的价值和可行性.

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2017年, 第41卷, 第5期　刊出日期：2017-10-31

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