2018年, 第42卷, 第1期 刊出日期:2018-02-28
  

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    土木建筑工程
  • 杜彦良,高阳,孙宝臣
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 1. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.001
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    在京津冀协同发展战略的实施过程中,交通运输起着基础先导作用,实现交通一体化是京津冀协同发展的重要保障.本文通过分析具有代表性的东京、伦敦和纽约3个世界级城市群交通体系,在借鉴世界发达国家城市群交通一体化的先进理念和经验的基础上,总结了综合交通体系的构架和发展特征;针对目前京津冀地区区域交通发展中存在的问题,提出了关于京津冀交通一体化方面的一些思考,对于京津冀城市群交通系统的规划和建设具有积极的指导和借鉴作用.
  • 孙毅,张顶立,赵勇
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 7. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.002
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    台阶式基坑在基坑工程中应用较为普遍,其内坑开挖形态、位置的不同将使周围地层的应力场、位移场更为复杂,也给设计和施工带来一定的难度.以北京地区典型的砂卵石地层为研究背景,利用数值模型分析了台阶式基坑地表变形特点.通过地表沉降量比较了影响台阶式基坑工程地表变形的3个主要因素:内坑边距、深度和宽度.同时,进一步讨论了地层补偿法在北京地区砂卵石地层条件下的适应性,并对其他地域的相似工程提出了边墙侧移估算深度的方法.研究结果表明:造成台阶式基坑两侧地表变形差异的本质原因在于内、外坑之间土层形态的不同;地层补偿法可用于描述台阶式基坑地表变形与墙体侧移之间的相互关系.研究成果对北京地区及类似的砂卵石地层条件下台阶式基坑的监控量测与施工精细化控制提供了参考.
  • 李兴春,李兴高
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 18. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.003
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    盾构隧道施工引起的地表沉降,主要受盾构掘进参数和地层条件的影响,且各参数间关系复杂.已有地表沉降预测方法大都没有直接考虑掘进参数的影响,难以满足盾构快速施工超前预测预报和环境影响控制的需求.自适应神经模糊推理系统(ANFIS)是一种基于神经网络的模糊类智能模型,通过减法聚类数据细分技术自动生成模糊规则,使网络的节点和权值具有明确的物理意义,集成了神经网络数据自适应能力和模糊系统知识表达性能,特别适合于多元非线性系统的预测预报.结合北京地铁14号线东风北桥站至京顺路站区段工程实测数据,选取埋深、洞顶覆土标贯值、土仓压力、推进速度、刀盘转速、扭矩、盾构推力,以及同步注浆量为输入变量,建立了地表最大沉降量预测模型.计算结果表明,该模型计算量小,泛化能力强,计算精度高.研究成果为盾构施工地表沉降预测预报提供了新的技术方案.
  • 许树生,侯艳娟,刘美麟
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 25. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.004
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    依托天津地铁6号线金钟街站深基坑工程,采用FLAC3D对基坑开挖及支护全过程进行数值模拟,并对其关键影响因素及墙后地表和地连墙变形的相关性进行系统分析.研究结果表明:随着基坑开挖深度的增加,开挖深度对变形的影响增大,地连墙最大侧移位置不断下移,地表最大沉降点位置逐渐远离基坑边缘;地连墙侧移、地表沉降随基坑长宽比的增加有增大的趋势,但最终数值趋于平缓;基坑插入比对基坑变形控制作用较小,而地连墙厚度对基坑变形控制作用明显;随着支撑刚度的增加,地连墙侧移、墙后地表沉降呈现减小的趋势,但支撑刚度过大不会达到预想的控制变形的效果.最终得到墙后地表最大沉降与墙体最大侧移的比值为1.15,但墙后地表沉降包络面积与墙体侧移包络面积的比值为1.82.
  • 陈鹏,辛涛
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 34. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.005
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    在进行轨道结构减振效果的优化设计时,需要考虑结构的变形限值条件.以橡胶垫浮置板轨道为研究对象,采用模态分析和谐响应分析,对轨道系统的振动特性进行了研究.考虑钢轨的变形限值,提出了减振性能最优的板下胶垫刚度.利用建立的地铁车辆橡胶垫浮置板轨道基础空间耦合系统动力分析模型,计算了该胶垫刚度下的轨道、基础动力响应,对其减振效果进行了评估.研究表明:橡胶垫浮置板轨道具有较好的减振性能.按照钢轨变形限值4mm控制,轨道固有频率为18.7 Hz.在1~80 Hz频率范围内,浮置板轨道的综合减振效果为10.4 dB.研究成果可用于实际工程,为类似减振轨道结构的选型和优化设计提供一定的借鉴.
  • 戴公连,梁金宝,朱俊樸,苏海霆
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 40. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.006
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    通过对我国东南地区某简支梁桥上CRTS I 型双块式无砟轨道结构温度场的持续监测,重点研究了夏季高温下轨道结构温度梯度分布规律,采用高阶矩法建立了轨道结构夏季温度及温差概率统计模型,确定了具有一定重现期的轨道结构温度与温差代表值,提出适用于我国东南地区CRTS I型双块式无砟轨道结构的夏季横、竖向温度梯度拟合模式.试验研究表明:夏季轨道中部从上至下对应超越概率0.01的高温代表值依次为47.7 ℃、40.1 ℃、36.9 ℃与35.8 ℃;晴天温度梯度分布均匀,轨道结构横、竖向分别于17:00、15:00达到最大,温差可达6.7 ℃、12.2 ℃;竖向和横向对应超越概率0.01的正负温差代表值分别为16.16 ℃、-6.32 ℃与7.75 ℃、-4.43 ℃;竖向正负温差代表值采用指数形式进行拟合,其分布规律与中国铁路桥梁规范相近,横向正负温差代表值可采用折线形式进行拟合,精度较高.
  • 贾颖绚,杜林林,王文斌,刘维宁
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 47. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.007
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    为研究Vanguard扣件在地铁曲线段的减振效果,以北京地铁5号线某曲线段为例,分别对DTVI2扣件和Vanguard扣件下列车运行引起的地表振动响应进行现场测试.并通过建立相应的三维动力学数值模型对比分析了两种扣件在直线段和曲线段的地表动力响应特性和衰减规律.通过分析振动响应峰值、最大垂向计权Z振级及插入损失,研究了Vanguard扣件的减振效果.根据现场实测以及数值分析结果可知:列车运行引起的地铁曲线段地表动力响应高于直线段,圆曲线和缓和曲线的动力响应特性类似且量值接近;列车运行引起的地表横向及垂向动力响应随距线路中心线横向距离的增加而呈起伏式衰减;列车运行于DTVI2扣件和Vanguard扣件的轨道上时引起的地表垂向振动响应显著的频段分别位于60 Hz和30 Hz附近;Vanguard扣件减振效果显著,对曲线段水平向振动响应的减振性能良好.
  • 张孝荣,赵媛媛,王少钦
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 55. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.008
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    基于传统生态复合墙结构体系,提出拓展型复合墙结构体系,通过5榀1/2比例拓展型复合墙体模型的水平低周反复试验,对墙体的承载能力、延性特点、滞回特点、刚度退化等抗震指标进行研究,得出以下结论:5榀复合墙体都以弹性阶段开始,逐步进入弹塑性阶段,最终破坏,所有墙体破坏形式均为剪切型,是理想的破坏形态;不同墙板约束不同,导致墙板在试验过程中损坏过程也不相同;墙体的外框、肋格、砌块3个组成部分相互约束,提高自身承载能力,抑制墙体裂缝的发展,充分发挥每个组件的耗能能力;外框采用C型钢及肋格采用L型轻钢龙骨可大幅增加对砌块的约束,有效限制墙体裂缝的发展,大幅提高墙体的抗震性能;EPS轻骨料砌块在不降低极限承载力的同时可明显改善墙体延性.
  • 敬朝文,李进,黄忠源
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 62. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.009
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    为研究天然气联合循环(NGCC)电厂引入燃烧后CO2捕获系统后电厂整体性能及成本,利用整合环境控制模型(IECM)模拟了一乙醇胺(MEA)吸收剂的燃烧后CO2捕获NGCC(NGCC+CC)电厂运行情景,其中以无CO2捕获的NGCC电厂作为参考,同时和等发电量的燃烧后CO2捕获燃煤电厂(PC+CC)进行对比.为研究NGCC+CC电厂的电力均化成本(LCOE)、CO2捕获成本及吸收剂再生能耗等关键指标,对各指标的主要影响因子进行了敏感性分析,以优化CO2捕获系统的运行参数.研究结果表明:MEA吸收剂的燃烧后CO2捕获系统会降低NGCC电厂的整体效率,效率损失为6.92%,从而导致LCOE升高,从896元/MWh增长至1 020元/MWh,而PC+CC电厂的效率损失为4%.NGCC电厂容量因子和天然气价格是LCOE的主要敏感因素,尤其是天然气价格.NGCC+CC电厂的CO2捕获成本主要受电厂容量因子、天然气价格及CO2去除率等影响.吸收剂再生能耗则与吸收剂浓度、蒸汽热含量、贫液负荷、气液比及热电效率等相关.
  • 交通运输工程
  • 韩宝明,王莹,张琦,王家康
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 69. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.010
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    应用系统中心性理论,综合考虑高速铁路的基础设施网络、车流网络及客流分布特征,构建了高速铁路车站系统中心性综合分级方法.在充分考虑高速铁路运输网络特征的基础上,对既有系统理论中的中心性指标进行改进,并利用实际的铁路客流数据确定合理的系统中心性计算方法.利用综合评价分级方法对我国高速铁路路网的525个车站分级评价,明确每个等级车站的数值分级依据,结合路网发展特征阐述每个等级车站的路网演化意义与运输定位.分级结果对于我国高速铁路服务网络明确车站分工、提高路网运输效率有指导意义.
  • 祝丽菱,杨达,吴丹红,周小霞,赵新朋
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 75. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.011
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    研究交通流的逐日演化规律对缓解城市交通拥堵有着重要意义.现有日变交通分配模型所考虑的因素具有一定的片面性,不能全面描述实际交通环境下出行者的有限理性和认知更新行为.基于累计前景理论框架,提出考虑出行者有限理性和认知更新的日变交通分配模型,并通过测试网络进行仿真分析.研究发现,在考虑出行者有限理性和认知更新的条件下,路径流量收敛到最终稳定态的速度较快,在本文算例中,路径1~6分别在第40天、40天、11天、13天、22天和23天演化到稳定点;出行者对路径累积前景值认知的敏感性参数η对路径流量的逐日演化收敛速度也有着显著的影响,较小的η值意味着需要更长的时间,使得网络上的流量分布演化到最终平衡态.
  • 罗艺,钱大琳
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 81. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.012
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    公交网络效率的高低关系着城市客运工作能否通畅有序运行.任意站点间的客运效率与整个公交网络的客运效率是局部与整体的关系,如何以最合理的局部效率改善达到提升整个公交网络效率的目的,是当前一项重要的研究课题.公交站点网络是无标度网络,网络边上的权重可表征站点之间的通行时间,调整边权重成为改善公交网络效率的途径之一.本文从宏观网络的角度,基于权重维度,研究权重在无标度网络中的不同分布对网络效率的影响.通过对权重在无标疫网络中作用的验证,为公交网络的优化提供新的指导方法.
  • 王兴川,姚恩建,刘莎莎
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 87. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.013
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    准确预测大型活动期间城市轨道交通客流,是城市轨道交通管理与运营部门制定运输组织计划的重要依据,也是实现活动期间交通保障的关键.在分析大型活动期间城市轨道交通历史客流特征的基础上,针对活动期间的客流成分,分别构建活动客流与背景客流预测模型,以实现对未来大型活动期间城市轨道交通客流的预测.基于城市轨道交通自动检票系统(AFC)采集到的客流数据,分析大型活动期间的历史客流数据的变化规律,并依据其客流特征进行成分分解. 针对活动客流,构建基于小波分解与重构的GM-ARIMA客流预测模型,针对背景客流则采用ARIMA模型与底特律法进行预测. 基于广州地铁在2011—2014年广交会期间的历史AFC客流数据,对提出的方法进行验证.结果表明: 该方法能够捕捉大型活动期间的客流特征,并可实现对大型活动期间城市轨道交通客流的预测.
  • 孙略添,宋瑞,何世伟,殷玮川
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 94. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.014
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    准确地对技术站整体列车到达晚点时间进行预测不仅可以为技术站调度预警,也可以为车站合理安排列车进路预留时间,从而尽可能保证货物运到期限,对技术站能力的提高和铁路货运市场的保证具有重要意义.本文分析技术站列车到达晚点情况和技术站列车晚点的主要影响因素.建立GM(1,2)模型对列车晚点时间进行预测,再利用马尔可夫矩阵进行误差修正,确定目标所处区间范围,往复预测并修正,使未来一段时间内的模糊预测结果准确地落在预测区间内;同时利用径向基神经网络(RBF)对数据进行插值扩充,从而对晚点时间进行精确预测,平均相对误差保持在3%以下.最后分析比较了两种预测方法的优劣并分别指出了预测方法的适用范围.
  • 机械与电子控制工程
  • 周春平,贺小龙
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 99. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.015
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    建立了柴油发电机组六自由度数学模型,分析了机组的六阶振动模态,研究了机组的模态耦合特性;同时计算了柴油机组的激励,基于新型预测-校正积分法对机组振动响应进行了时域积分,得到了机组各阶自由度的振动响应,并采用旋转机械振动烈度的频域计算方法计算了机组的振动烈度,最后对机组隔振器悬挂刚度进行了优化.研究结果表明:机组的横摆、侧滚、摇头三阶模态因为模态耦合的缘故使得机组的横向振动过大;机组的纵移和点头模态虽然耦合在一起,但由于纵向不存在激励,机组纵向振动可以忽略不计;而机组的沉浮模态解耦度较高,单独参与了机组的垂向振动;机组隔振器优化后,机组的横向振动烈度由优化前的26.39 mm/s降低至16.65 mm/s,机组的振动得到了有效控制.
  • 李广全,刘志明,张子璠,于洪传
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 106. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.016
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    针对轨道车辆动态应变信号实际通道数量小于源通道,无法直接应用独立分量分析(ICA)方法降噪的问题,提出一种基于经验模态分解(EMD)和独立子空间分析(ISA)的去除工频干扰的方法.首先对信号进行EMD分解得到本征模态(IMF),再对结果进行ICA分析,得到独立分量,然后对独立分量进行层次聚类将原信号分解到不同的子空间中,从而达到分离噪声的目的.实验结果表明该方法降噪效果优于传统滤波算法,处理后的信号损伤值高于带阻滤波值处理结果,使寿命评估结果偏向于安全,证实了将其应用于去除轨道车辆动态应变信号中工频干扰的可行性.
  • 赵洪福,张秀丽
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 113. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.017
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    为了使机械臂具有较好的位置跟随性和人机交互时的安全性,设计了一款3DOF的轻型柔顺机械臂.采用碳纤维材料实现轻量化,设计了串联弹性驱动器(SEA)实现机械臂结构的柔顺性.建立了3DOF轻型柔顺机械臂的运动学和动力学模型,并求解了工作空间;设计机械臂的位置控制实验,通过MTI位姿传感器来获取机械臂末端位姿,提出了MTI位置误差修正的方法.实验表明:当机械臂处于自由状态时,通过对比机械臂各关节和MTI末端位置的跟随性能,得知1,2,3各关节的位置跟随误差分别为7%,5%,2%,末端X,Y,Z3个方向的最大位置误差分别为1925%,14.43%,6.4%,证明该机械臂末端具有较好的位置跟随性.
  • 陈博,延皓,仇立波,姚磊,李红岩
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 120. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.018
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    三余度伺服阀前置级可能存在不一致性,从而对伺服阀的动静态特性产生影响.提出一种包含前置级液动力和滑阀的动态特性的三余度伺服阀完整数学模型,分析喷嘴-挡板参数不一致对整阀特性的影响.考虑的弹簧管刚度、力反馈杆刚度和弹簧管回转中心到喷嘴中心的垂直距离3个参数.仿真分析表明:参数偏差小于5%时,对伺服阀的动态性能影响较小,且伺服阀的动静态性能偏移与参数偏差呈线性关系.当参数偏差继续增大时,伺服阀性能加速改变,近似与参数偏差呈三次关系.
  • 周素霞,孙锐,赵兴晗,孙晨龙,郭子豪,徐鹏
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 127. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.019
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    制动系统为CRH动车组列车中最为关键的系统之一,而目前国内高铁上安装的闸片大多数采用进口形式,成本较高.本文在保证互换性与实用性的基础上,设计出新型闸片结构.以该种新型闸片结构为例,利用ABAQUS有限元分析软件在最恶劣情况下进行仿真分析,得到关键连接部件的Mises应力,通过等寿命疲劳转换,得到该闸片关键部件的疲劳寿命.结果表明: 该新型闸片结构满足相关标准规定的强度与疲劳寿命要求,故可做进一步装车试验,推进闸片国产化进程.
  • 张海强,房海蓉
    北京交通大学学报. 2018, 42(1): 133. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.01.020
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    针对航空航天领域大型异构件复杂曲面的高速铣削加工的任务要求,提出了一种新型1T2R的三自由度含恰约束支链的冗余驱动4-PUS-UP并联机构.对并联机构进行运动学位置逆解,求该机构的驱动雅可比矩阵和约束雅可比矩阵,进而构建量纲一致的雅可比矩阵.引入条件数、运动/力传递性能和刚度性能评价指标.通过算例绘制3-PUS-UP并联机构和该冗余驱动并联机构的性能分布图,并计算全域性能指标.结果表明:该冗余驱动并联机构的运动学性能优于3-PUS-UP并联机构,具有更好的工程应用前景.