2018年, 第42卷, 第3期　刊出日期：2018-06-30

  

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交通运输工程
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  无车承运人参与下的公铁联运物流服务协同形成机理

  邱小平，陈怡静，车恒庆，黄远新

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 1. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.001

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  无车承运人试点为我国现代物流的发展带来了新的机遇，本文基于多Agent建模技术，对无车承运人参与下的公铁联运物流服务建立了仿真模型.在Anylogic平台上模拟了非协同和协同两种情况下的参与主体行为规则和相互关系，通过对比分析给出了公铁联运物流服务协同形成的机理.研究结果表明：公铁联运物流服务的需求弹性大，其替代品的市场竞争力强；物流服务协同中无车承运人起到主导作用，且有利于提升各参与主体的效益，更好地满足社会物流需求.
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  基于主成分分析和BP神经网络的网约车服务质量评价

  邵春福，王菁，彭金栓

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 10. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.002

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  为客观、科学评价网约车服务质量，从顾客满意度角度出发，通过分析网约车服务过程，建立网约车服务质量评价指标体系；为消除指标间的相关性，利用主成分分析法提取累计贡献率超过85%的主成分作为BP神经网络模型输入；通过分析BP神经网络模型的原理构建具体BP神经网络拓扑结构；以网约车乘客满意度调研问卷为数据基础，对BP神经网络模型进行训练、仿真，并与传统BP神经网络模型及SERVQUAL模型评价结果进行对比.结果表明: 本文构建模型收敛效率高、评价误差小，能够反映网约车服务质量的水平，可以为评价网约车服务质量提供有效理论支撑.
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  信息缺失下考虑预算约束的物流设施可靠性选址研究

  董鹏，王喜富，员丽芬

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 16. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.003

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  针对存在失效风险的设施选址问题，构建了信息缺失下考虑预算约束的物流设施可靠性选址模型.该模型既反映了信息缺失下顾客访问设施方式的变化，又在预算有限的情况下考虑了设施优化布局方案.针对构建模型的特性，基于拉格朗日松弛算法，提出了定制的启发式求解算法.基于京津冀区域的实际数据，构建了一系列的算例，对选址模型的性能和参数进行深入分析研究.研究结果表明：采用拉格朗日松弛算法求解该模型可以获得合理的物流设施选址方案.通过灵敏度分析，探讨了模型参数对物流设施选址成本的影响.
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  考虑模糊需求的多式联运路径优化

  于雪峤，郎茂祥，王伟哲，于潇

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 23. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.004

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  多式联运可有效降低物流成本，提高物流效率.本文构建了基于运量不确定的多式联运网络规划，以节点作业时间窗和运输时限客户满意度为约束，建立了以总费用最低为目标的多式联运路径优化模型，从运输路径和运输方式两个维度选择广义最短路径.应用Lingo 12.0实现模型的求解，实验结果表明了多式联运相较单一运输方式在运输时间与费用上的优越性，并应用灵敏度分析法，对比了仅考虑运输时限约束时客户满意度的变化，展示了运量的不确定性及运输弧与节点能力对路径规划产生的影响，揭示了客户满意度、网络能力、运输路径与费用等因素的相互关系，验证了所建模型的合理性.
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  考虑维修天窗和到发线数量的复线铁路列车运行图优化

  兰泽康，何世伟，黎浩东，殷玮川，毕明凯

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 30. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.005

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  研究了维修天窗与复线铁路列车运行图一体化编制问题，考虑到发线数量、维修限速等约束条件，建立了混合整数规划模型.针对约束的特点对约束进行分类，并运用行生成方法对到发线数量等约束进行分解，运用两阶段法处理较为复杂的维修限速约束，结合商业软件GUROBI求解模型.设计算例进行验证，比较分析了模型约束的不同分解方法.结果显示分解到发线数量约束可以提高求解效率25%~45%，而列车追踪间隔间距约束是否宜采取分解与求解规模有关.
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  模糊理论在铁路客运安全指标权重优化算法中的应用

  吴江，陈滋顶，贾元华，孙东冶

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 37. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.006

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  客运安全评价是保证铁路运输安全高效的重要手段.为了解决安全评价中指标权重确定的问题，将模糊理论与层次分析法相结合，给出各评价指标权重的变化区间，并在各区间内生成不同权重值.通过蒙特卡洛模拟的仿真实验来生成针对不同指标权重值所产生的评价结果，并通过定量化方法得出该评价结果的方差.以方差作为遗传算法的适应度函数进行后向反馈，实现指标权重的优化，并将优化后的权重用于我国各铁路企业客运安全评价结果的计算.实验结果表明：该方法可以在充分尊重专家对指标权重评定的基础上，对权重进行微调，使得评价结果对指标得分更加敏感.
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  基于自动售检票数据的城市轨道交通通勤客流辨识

  邹庆茹，赵鹏，姚向明，汪波

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 44. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.007

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  城市轨道交通具有明显的通勤客流主体特征,把握通勤客流出行规律对运营管理具有重要意义.本文以海量自动售检票数据潜在包含的时空关系为基础,从时间、空间、个体属性、出行规律四方面构建基于规则的出行目的辨识算法,重点针对通勤(上下班及上下学)客流进行辨识.以2014年北京市轨道交通售检票数据进行实证分析,结果显示:该方法能有效辨识上班、上学、下班回家、放学回家、其他回家和其他6类客流,其中上班占比26.77%,上学占0.44%,回家占44.49%(包含下班回家、放学回家及其他回家),其他占28.30%.结合2014年北京市公共交通出行调查结果,验证了辨识结果的准确性.该研究扩展了售检票数据应用范围,为精细化客流特征研究提供了一种低成本、高效的分析方法.
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  地铁安检服务时间及其影响因素分析

  郑勋，李海鹰，陈旭，骆泳吉

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 53. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.008

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  将乘客通过地铁站安检机的过程细分为放包、走行和取包3个阶段，采集了北京地铁站安检过程的视频数据并进行统计分析，提取可能影响安检服务时间的6个乘客因素和4个环境因素，利用逐步回归的方法提取显著性影响因素.研究发现：行李和安检机类型是影响安检服务时间的最主要因素；年龄、性别、前方乘客类型和数量、结伴、使用手机、运动方式也影响安检过程.通过相对误差对模型进行验证，结果表明：建立的回归模型具有较好的适应性，平均相对误差约为10%.
土木建筑工程
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  多尺度动态边界逼近分析方法研究及试验验证

  田园，陈明，杨万里，张楠，夏禾

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 59. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.009

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  基于动力平衡方程和有限元思想，提出求解局部振动问题的多尺度动态边界逼近分析方法：首先建立较大尺度整体有限元模型并计算，进而针对所关注区域进行细化处理，利用目标区域在较大尺度模型中的动力响应作为边界条件，通过精度递进和反复迭代，最终完成精细模型的动力响应求解.在阐明分析流程和理论推导的基础上，以简支钢梁为例，对所提方法的有效性进行了模型试验验证，并探讨了细化过程中合理单元尺寸比的选取范围.研究表明，该方法精细化计算结果与试验测试结果相吻合，多次逼近分析迭代后结果稳定性较好.在计算成本较小的递进分析中，所提方法可应用于大跨度铁路钢桥整体节点和正交异性钢箱梁等复杂结构体系的局部振动问题.
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  圆形截面覆土波纹钢桥涵长期受力性能试验研究

  刘保东，徐伟博，徐道涵，刘鹏飞，田子瀚

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 66. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.010

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  以山东某多孔圆形截面波纹钢桥涵为依托，对其土压力和应力进行了长期监测和分析，发现温度和基础沉降对波纹钢桥涵长期受力性能有着较大影响.通过有限元模型具体分析了温度和基础沉降的影响，并对实测数据进行了修正，得出了波纹钢桥涵在填土施工完成后应力和土压力的长期发展规律.结果表明：在施工结束后长期作用阶段，管涵所受土压力变化主要受土体沉降密实的影响，土体沉降密实总体有利于土体与结构相互作用的发挥，而温度对光纤光栅传感器长期测试数据影响较大，去除该影响后各测点应力有所增长，但增长缓慢，且在一段时间以后，甚至有减小趋势，这与土压力长期变化趋势相互印证，说明波纹钢板桥涵长期受力性能将逐渐趋向对结构有利方向发展；基础沉降对管涵应力有一定影响，随沉降值逐渐增加，管中趋于受压，水平土压力也逐渐增加；而管顶趋于受拉，竖向土压力也逐渐减小，说明波纹钢桥涵对于基础沉降有较好的适应性.
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  基于SPH-FE方法的波浪中结构物动力特性模拟研究

  杨熠琳,李天

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 77. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.011

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  海工结构物在波浪荷载作用下产生动力响应，本文基于光滑粒子流体动力学-有限元（SPH-FE）耦合方法对结构物受孤立波冲击过程中表面压力分布和动力响应特性进行研究.通过溃坝模型模拟了水柱倒塌冲击结构物的过程，分析SPH模型中粒子间距对数值结果的影响，并通过与文献结果对比验证了本文数值方法的可行性.在此基础上研究水柱高度、水柱与结构物间距及结构物刚度对波浪到达时间、结构动力响应和波浪冲击荷载特性的影响.研究结果表明：在本文计算条件下，波浪到达结构物的时间与溃坝初始水柱高度关系不明显，但随水柱与结构物间距的增大而线性增加；结构物顶端位移响应幅值随水柱高度、水柱与结构物间距及结构物刚度的变化较明显；结构物所受波浪冲击荷载与水动力作用呈正相关关系；当水动力作用相同，结构刚度增大时，结构物底端所受波浪力会增大.
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  轻轨高架桥地震响应PGA/PGV分析：Part Ⅰ 近断层效应的影响

  陈令坤,韩静涛,徐定超,周欣,王琨,杨汉彬,张楠

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 86. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.012

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  以城市轻轨钢筋混凝土高架桥为研究对象，分别输入脉冲型、无脉冲型近断层地震和远场地震3种不同类型的地震，建立高烈度区地震作用下的非线性全桥模型，计算了水平及竖向地震作用下桥梁的弹塑性响应，分析了地震峰值加速度与地震峰值速度比值（PGA/PGV）对桥梁地震响应的影响.研究表明，时域分析时，脉冲型近断层地震会造成较大的梁体位移；对于梁体内力，相比其他类型地震，非脉冲地震造成的桥梁惯性力可能较大.频域分析时，相比非脉冲型近断层地震及远场地震，脉冲型近断层地震在较低的频段对桥梁横向响应的影响较大；对于竖向响应，脉冲型近断层地震可以在二阶竖向自振频率影响桥梁地震响应，非脉冲型近断层地震及远场地震在一阶竖向自振频率影响桥梁地震响应.
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  地铁车站顺行密贴下穿既有隧道安全风险评估

  牛晓凯,张顶立,高西洋,苏洁

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 95. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.013

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  借鉴已有的穿越工程安全风险评估手段，引入肯特法安全风险评估技术，从工前检测、工前评估、工中动态控制及工后评价4个方面入手，建立了适用于新建地铁顺行密贴下穿既有隧道结构的安全风险评估体系.通过工前检测和工前评估可以精准地掌握既有隧道结构的服役状态并确立合适的施工期间允许变形控制值；工中动态控制实时地反映了既有结构的变形情况，是该评估体系的重中之重；工后评估突出施工结束后对既有结构的检测及监测，以图评价整个施工过程对既有结构造成的影响.将该成果应用于新建北京地铁15号线奥林匹克公园站顺行密贴下穿大屯路隧道施工过程中，结果表明，穿越工程安全风险控制达到了预期的控制目标，确保了大屯路隧道在隧道施工过程中的安全运营.
机械与电子控制工程
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  车轮扁疤伤损对高速列车轮对动力学性能影响

  杨光，任尊松，袁雨青

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 103. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.014

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  车轮扁疤是铁道车辆车轮踏面的缺陷形式之一，对轮轨动力和运用安全有明显的影响.本文建立了弹性车辆系统动力学模型，且将车轮扁疤伤损考虑为车轮轮径变化.利用数值仿真，研究了车轮扁疤伤损对高速列车轮轨冲击力、轮对振动及轮轨接触性能等的影响，并结合列车运行安全性指标得到了不同速度等级下车轮扁疤长度安全限值.结果表明，弹性车辆系统模型可以准确体现轮对旋转运动特征.车轮扁疤伤损对轮轨系统垂向和横向均产生冲击作用，对轮轨系统垂向冲击作用尤为明显，将显著增大轮对旋转振动频率及其倍频对应的振动能量，且会激起轮对中高频弹性共振.车轮出现40 mm扁疤时，随着车轮旋转运动，轮轨接触点向轮背侧出现周期性横移,轮轨接触斑面积最大可达142 mm2，轮轨纵向和横向蠕滑率分别增大4%和16%.轮轨力、轮对振动加速度及轮轨磨耗指数均会随车轮扁疤长度的增加而增大.当列车运行速度在300 km/h及以下时，车轮扁疤长度需限制在30 mm；当列车运行速度达到350 km/h时，车轮扁疤长度需限定在25 mm.
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  基于极坐标等角度分布的钢轨廓形测量误差校准

  占栋，景德炎，吴命利，张冬凯

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 112. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.015

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  针对钢轨廓形(轨廓)动态测量系统现场长期应用精度下降问题，提出采用接触式轨廓测量仪对动态测量系统进行校准.首先根据极坐标系等角度分布原则，分别对接触式测量轨廓和非接触式测量轨廓进行数字化建模和重采样处理.然后选取接触式测量轨廓作为基准，建立非接触式测量轨廓与基准轨廓之间的映射关系.最后通过对比二者偏差，实现轨廓动态测量系统误差现场校准.实际应用表明，经校准后的轨廓动态测量系统，静态测量误差由0.96 mm降低到0.14 mm，动态重复性误差最大值、平均值和均方根值分别为0.29 mm、0.13 mm和0.18 mm，验证了校准方法的可行性.
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  重载汽车动力学性能多目标优化分析

  张景梅，崔素华

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 120. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.016

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  以三轴重载汽车为例，以影响其动力学性能的悬架参数优化为目的，在随机路面激励的作用下，构建了三点虚拟激励模型，通过建立三轴重载车的六自由度模型，利用虚拟激励法得出驾驶室座椅均方根值表达式，并以加权的加速度均方根值作为平顺性的评价指标；建立汽车转弯运动力学模型，得出侧倾稳定性因数与悬架的侧倾特性和由路面随机激励所产生的动载荷之间的关系，确定以稳定性因数作为汽车侧倾运动的稳定性评价指标；将整车的95百分位四次幂合力作为道路友好性的评价指标.根据悬架刚度和阻尼与各性能评价指标之间的关系，基于Isight软件，运用遗传算法NSGA-II实现了汽车的平顺性、稳定性和道路友好性的多目标综合优化，从而得出了悬架刚度和阻尼的最佳匹配值.该思路对于多轴重载车的参数设计具有参考价值.
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  不同湍流模型下偏导射流伺服阀前置级流场特性仿真

  任玉凯，延皓，白龙，张雨，李长春

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 127. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.017

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  利用常用的k-ε湍流模型对偏导射流阀前置级流场进行数值模拟，探讨不同湍流模型对偏导射流伺服阀流场信息的影响.在相同初始条件下,对偏导射流阀前置级流场进行两相流二维数值计算,获得不同湍流模型下,压力、速度场信息及气穴分布特点.针对两接收腔压力仿真值比实测值要小的情况，主要是由于将流场边界层流动视为高雷诺数流动与实际情况不符造成,引入低雷诺数模型对边界层进行处理.在此模型的基础上继续深入研究单向流和两相流模型及不同背压和湍流强度对流场特性的影响.仿真结果表明:接收腔压力提高并与实测值相一致.采用两相流模型获得的结果更为真实,并且提高背压和增大湍流强度都会使两接收腔压力升高,对空化现象有一定的抑制作用.
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  椭圆型柔性铰链闭式扭转柔度研究

  李立建，张丹

  北京交通大学学报. 2018, 42(3): 134. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2018.03.018

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  针对变矩形截面梁扭转柔度难以解析求解问题，基于矩形截面梁扭转柔度公式及利用微分和积分思想，采用非线性曲线拟合方法得到了可用于推导变矩形截面梁闭式扭转柔度的设计公式，解决了变矩形截面梁扭转柔度不可积或可积情况下精度较低的问题，并用于解析推导椭圆型柔性铰链闭式扭转柔度公式.通过数值算例和有限元对闭式解析结果进行验证，并分析了结构参数对柔性铰链扭转柔度的影响，结果表明：闭式解与数值解结果一致，与有限元结果相比相对误差小于7.5%，且当铰链宽度和最小槽口厚度较小时对扭转柔度的影响较大，从而为变矩形截面柔性铰链受扭转力矩时的尺寸优化及结构设计奠定理论基础.