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一种兼顾仿真效率和精度的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型 被引量:1
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作者 王伟 雷晓燕 +1 位作者 罗锟 陈鹏 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期10-20,共11页
车辆-轨道非线性空间耦合动力学精细化模型常常需要耗费更多的机时,如何解决分析精度与计算效率的矛盾,是车辆-轨道非线性空间耦合动力学数值分析中的难点。首先,建立了精细化的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型,构建了在用迹线法搜... 车辆-轨道非线性空间耦合动力学精细化模型常常需要耗费更多的机时,如何解决分析精度与计算效率的矛盾,是车辆-轨道非线性空间耦合动力学数值分析中的难点。首先,建立了精细化的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型,构建了在用迹线法搜索轮轨空间接触点中引入轮轨准弹性修正的、更为精细的轮轨接触几何关系,并将迹线法融入到交叉迭代中求解车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程,实现了同步进行轮轨接触点搜索与车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程求解,提高了模型分析精度和数值计算效率;然后,为验证理论模型的正确性,与相关文献结果进行了对比计算,验证了模型和算法的有效性;最后,分析了模型的四类简化形式对系统响应的影响。研究表明:采用集中支撑的弹性元件模拟钢轨扣件,无法真实反映两侧扣件对钢轨侧滚振动的协同约束作用,将导致计算结果失真,采用分离支撑的弹性元件模拟钢轨扣件更为合理;轨道结构底座板参振对系统响应的影响显著,在模型中应给予考虑;底座板超出轨道板的部分对系统响应的影响较小,所产生的误差在可接受范围内;轨道子系统模型A能兼顾仿真效率和计算精度,适合用作车辆-三层轨道非线性空间耦合系统振动精细化分析模型。 展开更多
关键词 车辆-轨道非线性空间耦合动力学 高速铁路 交叉迭代 准弹性修正 有限元模型
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拥堵条件下城市轨道交通“乘客-列车”分配方法 被引量:1
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作者 闫旭 彭其渊 +3 位作者 张永祥 刘晓薇 谷丽婷 冯涛 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第5期2027-2039,共13页
实现拥堵条件下乘客到列车的精细化分配,对提高城轨客流的拥堵管理水平、辅助乘客出行决策具有重要意义。为此,针对线路层面,考虑乘客因拥堵延误所导致列车搭乘的不确定性,提出一种融合深度学习与知识推理的“乘客-列车”分配方法。首先... 实现拥堵条件下乘客到列车的精细化分配,对提高城轨客流的拥堵管理水平、辅助乘客出行决策具有重要意义。为此,针对线路层面,考虑乘客因拥堵延误所导致列车搭乘的不确定性,提出一种融合深度学习与知识推理的“乘客-列车”分配方法。首先,利用特征学习构建带有约束的双通道全连接神经网络模型,对乘客的进入(即进站及候车)与离开(即出站)过程时间展开估计;其次,根据估计结果构建基于相似性度量的列车推断模型,计算面向整个可行列车集合的离散分配概率,从而将乘客分配至其最可能搭乘的列车;最后,为克服数据异质性偏差,基于以上模型并结合领域知识制定若干偏差纠正策略以提高列车分配精度。收集重庆轨道交通3号线的自动售检票与列车时刻表数据展开实例分析,结果表明:不依赖独立假设或额外数据,所提出方法能实现至少87.12%目标乘客的合理分配,相比不使用纠偏策略的基线模型匹配率提高约12.50个百分点,具有较好的分配性能;与基于既有先进方法的基准模型相比,分配结果的一致性可达90.12%,具有较高的可信度,且部署后的计算效率显著高于基准模型,能更好应对大规模实际问题。此外,所提出方法可同步估计乘客出行的延误特征(如留乘次数分布、列车登乘概率等),从而更好地满足管理者与乘客的决策或出行需求,并有助于加深对客流拥堵态势的感知与理解。研究成果进一步丰富了城轨客流分配的精细化理论与方法,并能够为网络层面“乘客-列车”的分配提供重要支撑。 展开更多
关键词 城市轨道交通 乘客-列车分配 深度学习 偏差纠正策略 拥堵延误特征
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基于离散-连续动态规划的城市轨道交通列车速度曲线优化研究
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作者 伍成城 纪学斌 +2 位作者 石红国 黄子凌 雷学亮 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第9期9-15,38,共8页
在降低城市轨道交通列车运营能耗的同时,也要保证列车准时运行和精准停靠。针对城市轨道交通节能运行问题,基于离散空间时间速度网格模型和动态规划理论,在准点到达和精准停靠约束下,提出一种优化城市轨道交通列车节能运行速度曲线的方... 在降低城市轨道交通列车运营能耗的同时,也要保证列车准时运行和精准停靠。针对城市轨道交通节能运行问题,基于离散空间时间速度网格模型和动态规划理论,在准点到达和精准停靠约束下,提出一种优化城市轨道交通列车节能运行速度曲线的方法。首先在城市轨道交通列车动力学分析和最优节能控制策略基础上,将列车运行曲线在空间、时间和速度3个维度上离散化,将连续列车控制过程转化为马尔可夫决策过程,分解为若干个子问题求解;然后在离散网络中设计离散和连续2种列车状态,离散状态用于近似到相同状态进行能耗比较,连续状态用于准确表达列车实际状态转移过程,并设计实时保存算法避免反向寻找最优决策过程,再基于递推方程计算列车速度曲线;最后,通过对大连北—后盐线与北京地铁亦庄线实例进行仿真。实验结果表明,与离散动态规划相比,停站误差降低199 m;相较于双种群遗传粒子群算法,在满足准时性和停站精度下节能18.2%;离散-连续动态规划能满足准时性和停站精度要求,且能合理利用线路纵断面条件得到更佳列车速度曲线。灵敏度分析实验表明,算法计算效率受离散程度影响,调整离散间隔参数可以达到计算时间和性能均衡。 展开更多
关键词 城市轨道交通 节能运行 列车速度曲线 离散网络 离散-连续动态规划
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基于永磁磁轨关系的磁悬浮列车-轨道梁耦合振动研究
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作者 施明敏 苏彬彬 +3 位作者 曾金成 高伍 邝宏林 邓永芳 《铁道学报》 北大核心 2025年第7期203-213,共11页
为评估悬挂式永磁磁浮列车与柔性轨道梁耦合系统的振动情况,采用Simpack和Ansys构建考虑轨道不平顺的多体动力学模型。利用Ansoft Maxwell软件建立特殊的多点悬浮磁轨关系,通过IFCTNXY函数在Simpack中表征,并设计试验验证模型有效性。... 为评估悬挂式永磁磁浮列车与柔性轨道梁耦合系统的振动情况,采用Simpack和Ansys构建考虑轨道不平顺的多体动力学模型。利用Ansoft Maxwell软件建立特殊的多点悬浮磁轨关系,通过IFCTNXY函数在Simpack中表征,并设计试验验证模型有效性。计算模型在不同速度和车重下的动力响应,并通过全瞬态分析法探讨速度50 km/h运行工况下的振动响应。结果表明:在速度10~80 km/h运行工况下,车体、悬浮架、轨道梁振动加速度的均方根均呈现随速度增加而振动的趋势,但在速度50 km/h后趋于稳定;在速度50 km/h运行工况下,车辆-轨道梁耦合系统的主要垂向振动频率为5.05、6.74 Hz,轨道梁的一阶垂向弯曲是引起车体垂向振动的主要原因,磁轨距及车载永磁体的纵向长度是影响悬浮架、轨道梁振动的关键因素。 展开更多
关键词 悬挂式永磁悬浮列车 车辆-轨道梁耦合作用 动力仿真 现场测试 振动分析
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基于节点-场所模型的城市轨道交通廊道发展潜能评价──以广州3条典型地铁线路为例
5
作者 王成芳 陈华馨 吴子超 《都市快轨交通》 北大核心 2025年第5期15-22,共8页
针对城市轨道交通评价多局限于站点层面,未能充分考虑廊道尺度的整体性与协调性的问题,以广州2号线、3号线和5号线3条典型地铁线路为实证研究对象,从廊道视角引入节点-场所模型,利用核密度及廊道平衡量化的分析方法,系统评价和对比分析... 针对城市轨道交通评价多局限于站点层面,未能充分考虑廊道尺度的整体性与协调性的问题,以广州2号线、3号线和5号线3条典型地铁线路为实证研究对象,从廊道视角引入节点-场所模型,利用核密度及廊道平衡量化的分析方法,系统评价和对比分析沿线站点的发展状态及潜能,并对3条典型地铁线路的未来发展提出优化策略。研究结果表明:2号线整体呈“从属”状态,节点与场所价值均偏低;3号线整体呈“失衡节点”状态,交通优势显著,但场所价值待提升;5号线整体相对接近平衡,节点与场所价值发展较为协调;建议3条线路从“廊道-站点”双尺度全面审视城市轨道交通沿线地区未来发展的需求和潜力。研究结果可为研判城市轨道交通沿线站点发展潜能及制定差异化发展策略提供参考借鉴。 展开更多
关键词 节点-场所模型 轨道交通廊道 核密度分析 廊道平衡量化 “廊道-站点”双尺度
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天津市存量地区轨道交通站域更新潜力研究——“节点-场所-品质”三维魔方状态模型分析
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作者 郭源园 郭淳锐 +2 位作者 王贞欢 陈放 刘康琦 《都市快轨交通》 北大核心 2025年第1期37-43,共7页
为促进当前大都市存量地区的提质增效,中心城区轨道交通站域空间的城市更新问题是亟待突破的难点。以传统“节点-场所”模型为基础,纳入轨道交通站域的“品质”感知维度,构建“节点-场所-品质”三维魔方状态分析模型,探究在三维价值交... 为促进当前大都市存量地区的提质增效,中心城区轨道交通站域空间的城市更新问题是亟待突破的难点。以传统“节点-场所”模型为基础,纳入轨道交通站域的“品质”感知维度,构建“节点-场所-品质”三维魔方状态分析模型,探究在三维价值交互下存量地区轨道交通站域的更新潜力。以天津市中心城区内环地区为实证,研究结果显示:依赖型和失衡型站域分别占比高达35.49%和38.71%,平衡型和协调型则分别占比22.58%和3.22%;更新潜力较高的站域则集中分布在内环边缘地区,并且在建地铁站域的更新潜力也相对较高,而低更新潜力地区则集中分布于中心商务区。上述发现以期为大都市存量地区轨道交通站域的城市更新提供理论支持和政策启示。 展开更多
关键词 城市更新 城市轨道交通 站域 “节点-场所-品质”三维魔方状态模型 天津
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基于Seed-PCG法的列车-轨道-地基土三维随机振动GPU并行计算方法
7
作者 朱志辉 冯杨 +2 位作者 杨啸 李昊 邹有 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期302-316,共15页
为了解决列车-轨道-地基土三维有限元模型随机多样本计算效率低的问题,本文提出了一种基于Seed-PCG法的高效并行计算方法。基于有限元法和虚拟激励法建立轨道不平顺激励下的三维列车-轨道-地基土耦合随机振动分析模型;针对车致地基土随... 为了解决列车-轨道-地基土三维有限元模型随机多样本计算效率低的问题,本文提出了一种基于Seed-PCG法的高效并行计算方法。基于有限元法和虚拟激励法建立轨道不平顺激励下的三维列车-轨道-地基土耦合随机振动分析模型;针对车致地基土随机振动分析产生的多右端项线性方程组求解问题,采用Seed-PCG方法进行求解。通过PCG方法求解种子系统得到的Krylov子空间进行投影,以改进其余线性方程组的初始解和对应的初始残量,有效提高了PCG法的收敛速度,最后,在MATLABCUDA混合平台上开发了并行计算程序。数值算例表明:相同计算平台下的该方法相比多点同步算法获得了104.2倍的加速;相比PCG法逐个求解方案减少了18%的迭代次数,获得了1.21倍的加速。 展开更多
关键词 Seed-PCG法 多右端项线性方程组 随机振动 GPU并行计算 列车-轨道-地基土耦合模型
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地震激励下列车-轨道-隧道-土体相互作用系统动力分析 被引量:2
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作者 徐磊 王炫钧 +1 位作者 余志武 李正 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2359-2369,共11页
为研究地震激励下列车-轨道-隧道-土体相互作用系统的动力学行为,建立三维列车-轨道-隧道-土体耦合时变动力学模型,以不同强度的地震波和轨道不平顺为系统激励源,通过实际地震动记录进行规格化处理纵向、横向和垂向地震动波,分析不同土... 为研究地震激励下列车-轨道-隧道-土体相互作用系统的动力学行为,建立三维列车-轨道-隧道-土体耦合时变动力学模型,以不同强度的地震波和轨道不平顺为系统激励源,通过实际地震动记录进行规格化处理纵向、横向和垂向地震动波,分析不同土质条件、地震强度下列车-轨道-隧道-土体系统动力响应特征。研究结果表明:地震作用可显著增大隧道内列车动力响应,在不同土质条件下,横向轮轨力的波动较无地震激励时显著增大,波动幅度平均增加92.23%,而垂向轮轨力的波动幅度平均增加7.14%,车体垂向、横向加速度分别增大89.50%和25.93%;在不同地震强度下,轮轨横向力与轮轨垂向力在地震强度为0.40g时达到最大,分别为46.760 1 kN与94.8637 kN,相较于地震强度0.35g时分别增大182.68%与5.35%,脱轨系数相较于地震强度0.35g时增幅达到168.28%;地震下土体振动呈放大效应,土体弹性模量较外部激励对放大系数的影响十分显著,其中,放大系数在土体弹性模量最大时为4.080 4;隧道的存在会隔断土体振动传播,隧道顶部土体加速度较隧道底部土体加速度降低约86%。 展开更多
关键词 列车-轨道-隧道-土体相互作用 地震作用 动力响应 放大系数 数值仿真
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长期列车荷载下无砟轨道X形桩-筏复合地基动力响应模型试验 被引量:8
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作者 孙广超 李建林 +3 位作者 孔纲强 罗雅 王乐华 邓华锋 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期961-969,F0003,共10页
基于缩尺比例为1︰5的无砟轨道X形桩-筏复合地基模型试验,在长期列车循环荷载作用下开展饱和砂土地基中该复合地基的动力响应研究,分析X形桩桩身动应力、桩侧摩阻力以及累计沉降随荷载循环次数的变化规律。试验结果表明,桩身轴力和累积... 基于缩尺比例为1︰5的无砟轨道X形桩-筏复合地基模型试验,在长期列车循环荷载作用下开展饱和砂土地基中该复合地基的动力响应研究,分析X形桩桩身动应力、桩侧摩阻力以及累计沉降随荷载循环次数的变化规律。试验结果表明,桩身轴力和累积沉降均随加载次数的增加而逐渐增加,但增加的速率逐渐放缓,桩身轴力的发挥具有明显的时间效应。加载频率越小,桩身轴力趋于稳定所需的荷载加载次数越少。在桩顶向下1m范围内为负摩阻力区,在1 m范围外为正摩阻力区,中性点位置在桩长的1/4处。归一化桩身轴力、桩侧摩阻力和沉降随归一化荷载循环次数的变化规律均可用对数函数描述。 展开更多
关键词 列车荷载 无砟轨道 -筏复合地基 桩身动应力 桩侧摩阻力 累积沉降
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基于TLS的长白落叶松人工林根径-材积相关关系模型
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作者 刘陈妤 贾炜玮 +2 位作者 王帆 郭昊天 李丹丹 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第9期82-93,共12页
【目的】探究地基激光雷达(Terrestrial laser scanning,TLS)对长白落叶松各相对高度处直径的提取精度,分析黑龙江省南部不同林分条件下长白落叶松的根径、材积之间的关系,验证不同建模方法在材积预测中的效果,为当林木仅剩伐根时预测... 【目的】探究地基激光雷达(Terrestrial laser scanning,TLS)对长白落叶松各相对高度处直径的提取精度,分析黑龙江省南部不同林分条件下长白落叶松的根径、材积之间的关系,验证不同建模方法在材积预测中的效果,为当林木仅剩伐根时预测单木材积提供科学依据。【方法】以黑龙江省孟家岗林场的8块长白落叶松Larix olgensis人工林样地为研究对象,利用地基激光雷达提取的根径(dst)与胸径(DBH)数据代入一元立木材积公式,计算单木材积(V)。在此基础上,采用非线性最小二乘法构建根径-材积基础回归模型;进一步引入林分密度(株数密度N)和林木年龄(AGE)作为协变量,构建广义线性模型(GLM);随后以样地为随机效应因子,构建线性混合效应模型(LME)。通过比较各模型的拟合精度与预测性能,并优选最优模型,最后采用分径阶检验法对模型的稳定性与适用性进行验证。【结果】TLS在根径处的提取精度为93.42%,对比胸径的提取精度(P=98.98%)下降了5.56%,40株解析木材积(V解)与一元材积式求算材积的相关性较高(R^(2)=0.9887),相对误差(RE)的平均值为9.19%;基础模型中,Berkhart模型的均方根误差最小(RMSE为0.1949),拟合效果最好(R^(2)=0.8452、R_(a)^(2)=0.8448);相关性分析中,林木材积与根径、林木年龄呈显著正相关,与株数密度呈显著负相关,林木年龄对林木材积的影响略大于株数密度;广义模型的R_(a)^(2)相比基础模型提高了7.98%,RMSE从0.1955下降到0.1949;混合效应模型中,随机效应在b1和b2位置表现最优,相比广义模型Ra 2提高了1.66%,RMSE从0.1955下降到0.1942;分径阶检验中,当11 cm≤dst<43 cm时,Berkhart模型、广义模型和混合效应模型的平均绝对误差(MAE)随着根径的增大而增大,且MAE的增长速率由大到小依次为基础模型>广义模型>混合效应模型。【结论】TLS提取的根径及胸径可作为建模数据,解析木材积与单木材积的RE均值在合格范围内(±10%),单木材积可作为建模数据;基础模型的拟合优度由大到小依次为Berkhart模型>Krenn模型>Meyer模型>Gehrardt模型;广义模型由于株数密度和树木年龄的加入显著提高了模型预测精度;混合效应模型评价指标R_(a)^(2)和RMSE的表现均优于广义模型。 展开更多
关键词 长白落叶松 根径-材积模型 地基激光雷达 混合效应模型
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基于直接概率积分法的列车-轨道-桥梁系统随机分析 被引量:4
11
作者 刘虎兵 宋力 +2 位作者 徐磊 蒋丽忠 余志武 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期669-680,共12页
由于施工和制造误差使得铁路工程结构参数不可避免地具有不确定性,同时作为系统主要自激励的轨道不平顺亦具有明显的随机性和时变性,因此,探明不确定因子对列车和轨道-桥梁结构动态性能的影响非常重要。为了高效地完成列车-轨道-桥梁系... 由于施工和制造误差使得铁路工程结构参数不可避免地具有不确定性,同时作为系统主要自激励的轨道不平顺亦具有明显的随机性和时变性,因此,探明不确定因子对列车和轨道-桥梁结构动态性能的影响非常重要。为了高效地完成列车-轨道-桥梁系统随机性能分析,建立列车-轨道-桥梁空间振动分析模型,采用轨道不平顺概率模型和谱表达-随机函数的方式在有限随机变量空间中实现轨道不平顺随机过程的高效模拟。引入概率密度积分方程和直接概率积分法发展了列车-轨道-桥梁系统随机动力方程和相应的计算求解策略。基于MATLAB实现了列车-轨道-桥梁随机振动的直接概率积分法分析程序,计算了全概率不平顺激励和参数随机条件下车-轨-桥系统振动响应的均值、标准差和时变的概率密度信息。研究结果表明:与概率密度演化分析方法相比,直接概率积分法可较好地反映行车过程中系统响应的概率密度特征,然而其在系统响应随机后处理时更为高效,其效率可提高1~2个数量级。此外,考虑轨道不平顺全概率激励更能准确地反映行车过程系统响应的概率特征,平均概率谱可能使得计算结果偏于保守;行车速度对于列车和桥梁动态行为的影响是显著的,随着行车速度的增加系统响应的范围逐渐变大。研究结果进一步拓展了列车-轨道-桥梁随机系统的分析方法,可以高效地用于系统状态评估和设计优化。 展开更多
关键词 直接概率积分法 列车-轨道-桥梁相互作用 随机分析 谱表达-随机函数法
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缩尺车辆-轨道试验平台研制
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作者 陈晨 蔡世生 +4 位作者 肖俊恒 张欢 闫子权 孙林林 刘炳彤 《铁道建筑》 北大核心 2025年第1期20-24,共5页
为了完善车辆-轨道耦合动力学研究的试验手段,对1∶4缩尺轨道系统和二系悬挂缩尺车辆系统开展设计,研制了缩尺车辆-轨道试验平台,并在缩尺车辆-轨道系统动力学计算的基础上,进行了车辆-轨道试验平台实车运行试验。结果表明:缩尺车辆-轨... 为了完善车辆-轨道耦合动力学研究的试验手段,对1∶4缩尺轨道系统和二系悬挂缩尺车辆系统开展设计,研制了缩尺车辆-轨道试验平台,并在缩尺车辆-轨道系统动力学计算的基础上,进行了车辆-轨道试验平台实车运行试验。结果表明:缩尺车辆-轨道系统的横向平稳性指标、垂向平稳性指标、脱轨系数、轮重减载率及整车倾覆系数最大值分别为1.671、1.628、0.549、0.544、0.368,均满足相关标准;实车运行状态良好,轨道及车辆零部件没有出现损坏,相关性能指标均满足规范要求。设计的试验平台为进一步开展车辆-轨道系统的探索性试验提供了重要手段。 展开更多
关键词 车辆-轨道系统 缩尺模型 现场试验 动力学性能 稳定性
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连续运行车辆-轨道垂向耦合动力学的时变分析法
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作者 杨蔡进 《力学学报》 北大核心 2025年第3期740-754,共15页
随着运行速度的提升,高速列车与服役结构及环境的耦合作用显著加剧,并且上述耦合作用表现在车辆运动的全过程.考虑实际的运行环境,建立精细的车辆-轨道耦合动力学模型,开展更为精确的服役模拟是当前研究热点,但面临许多挑战,例如车辆与... 随着运行速度的提升,高速列车与服役结构及环境的耦合作用显著加剧,并且上述耦合作用表现在车辆运动的全过程.考虑实际的运行环境,建立精细的车辆-轨道耦合动力学模型,开展更为精确的服役模拟是当前研究热点,但面临许多挑战,例如车辆与长大轨道结构耦合动力学建模难题.现代高速列车短时间内就能在轨运行至数百公里的距离,经典的理论方法采用了拉格朗日方式描述系统的运动和变形,限定系统的力学研究对象固定不变,往往需要针对全部长度的轨道结构进行建模,计算分析效率亟需提高.围绕高速轨道交通领域内关键基础力学模型问题,基于模型截断的策略,从时变系统动力学角度,构建长距离连续运行车辆-轨道耦合动力学高效建模与分析方法.引入移动控制体描述长大轨道结构在有效振动区域内动力学行为,利用任意拉格朗日-欧拉原理建立移动控制体内截断轨道梁的连续时变动力学模型,基于自适应步长Runge-Kutta-Fehlberg积分策略,通过预处理当前时间步的积分信息,确定预测下一时间步系统响应所需的迭代条件,从而表征控制体内轨道梁下轨枕和道床质量系统的离散时变动力学问题.最后,通过数值算例仿真,分析了车辆-轨道耦合系统的动力学响应,并将计算结果与传统模态叠加法获得结果进行比较,验证了方法的有效性. 展开更多
关键词 高速列车 长大轨道结构 离散/连续时变系统动力学 移动控制体 任意拉格朗日-欧拉原理
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列车-轨道系统竖向动力分析的车辆轨道单元模型 被引量:25
14
作者 雷晓燕 张斌 刘庆杰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期168-173,共6页
根据列车-轨道系统运动的特点,提出了适合该问题动力学分析的新型车辆单元和轨道单元,运用有限元方法和Lagrange方程,推导了两种单元的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。整个列车-轨道系统只需离散成车辆单元和轨道单元,其中轨道系统离散... 根据列车-轨道系统运动的特点,提出了适合该问题动力学分析的新型车辆单元和轨道单元,运用有限元方法和Lagrange方程,推导了两种单元的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。整个列车-轨道系统只需离散成车辆单元和轨道单元,其中轨道系统离散成轨道单元,一节车辆离散成一个车辆单元。该模型具有程序编制容易、计算效率高的特点。作为应用实例,给出单轮通过和考虑轨道完全平顺和具有随机不平顺条件下整车通过时车辆和轨道动力响应分析的二个算例。 展开更多
关键词 列车单元 轨道单元 列车-轨道系统 车辆-轨道相互作用
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层状饱和地基-轨道-列车耦合系统轨道不平顺引起的振动分析 被引量:5
15
作者 巴振宁 金威 梁建文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第15期88-97,共10页
采用半解析方法研究了层状饱和地基-轨道-列车耦合系统的动力响应问题。层状饱和地基由任意水平饱和土层和下卧饱和半空间组成,轨道采用以无限长欧拉梁模拟的钢轨、连续质量块模拟的轨枕和Cosserat模型模拟的道砟组成的三层系统,列车模... 采用半解析方法研究了层状饱和地基-轨道-列车耦合系统的动力响应问题。层状饱和地基由任意水平饱和土层和下卧饱和半空间组成,轨道采用以无限长欧拉梁模拟的钢轨、连续质量块模拟的轨枕和Cosserat模型模拟的道砟组成的三层系统,列车模拟为弹簧和阻尼元件连接的多刚体系统。振动输入由钢轨的竖向不平顺提供。通过地基表面轨道中心处竖向位移与道砟位移相等实现层状饱和地基和轨道的耦合,通过在车轮与钢轨间引入Hertizian接触弹簧来实现轨道与列车的耦合,首先求得频率-波数域内解答,然后通过Fourier逆变换求得时间-空间域内振动响应。文中验证了方法的正确性,并进行了数值计算分析,研究表明钢轨不平顺引起的列车动荷载振动频率较低时,随着列车运行速度的增大地基表面位移幅值逐渐增大;振动频率较高时,列车运行速度对位移幅值峰值的影响不明显,但列车驶过后地基的振动明显增大,振动时间变长。 展开更多
关键词 层状饱和地基 地基-轨道-列车耦合系统 格林函数 轨道不平顺
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非一致地震激励下列车-轨道-桥梁耦合振动模型 被引量:16
16
作者 雷虎军 李小珍 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期803-809,共7页
为探讨行波效应对地震作用下高速铁路桥上列车行车安全性的影响,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,采用35个自由度的机车车辆模型、板式无砟轨道模型和桥梁有限元模型,通过引入地震多点激励模式,建立了非一致地震激励下的列车-轨道-... 为探讨行波效应对地震作用下高速铁路桥上列车行车安全性的影响,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,采用35个自由度的机车车辆模型、板式无砟轨道模型和桥梁有限元模型,通过引入地震多点激励模式,建立了非一致地震激励下的列车-轨道-桥梁耦合振动模型,并编制了相应的仿真分析程序.以跨度32 m的简支梁桥为例,输入El Centro地震波,计算了一致激励和行波激励下车桥系统的动力响应.结果表明:行波效应对耦合系统动力响应幅值的影响很大.当车速为350 km/h、行波速度为300 m/s时的脱轨系数、轮重减载率和轮轨横向力比一致激励分别降低84.1%、19.5%和87.8%.因此,忽略行波效应可能造成对地震时桥上列车行车安全的误判. 展开更多
关键词 非一致激励 行波效应 列车-轨道-桥梁耦合振动 板式无砟轨道 行车安全性
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双线束铁路集装箱中心站“列车-轨道”分配策略研究
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作者 裴彦森 朱晓宁 +2 位作者 王力 刘文茜 闫伟 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期21-32,共12页
为了满足铁路集装箱中心站日益增长的作业需求,部分中心站已建成或规划在建第二线束,多线束的建设会大幅提升中心站的作业能力,但相应的也可能会产生线束间的作业均衡和集装箱的场内转运问题。以最小化线束间轨道门吊的工作量差异和集... 为了满足铁路集装箱中心站日益增长的作业需求,部分中心站已建成或规划在建第二线束,多线束的建设会大幅提升中心站的作业能力,但相应的也可能会产生线束间的作业均衡和集装箱的场内转运问题。以最小化线束间轨道门吊的工作量差异和集装箱场内转运数量为目标,考虑轨道的时空容量、列车的进出站时间要求及装卸作业要求等约束以保证列车按时完成作业,建立双目标整数规划模型来研究双线束集装箱中心站内的“列车-轨道”分配问题。设计启发式规则生成初始可行解,并利用存档式多目标模拟退火算法处理双目标优化问题,以得到一组帕累托近似最优解。设计算例验证了算法的可行性和有效性,并研究了装卸线的数量和轨道门吊的配置对实验结果的影响。结果表明:本文提出的双线束铁路集装箱中心站“列车-轨道”分配策略能够有效均衡线束间的工作量并降低集装箱场内转运数,灵敏度分析结果能够为未来双线束集装箱中心站的规划建设提供借鉴。 展开更多
关键词 铁路货运 双线束集装箱中心站 列车-轨道分配 整数规划模型 存档式多目标模拟退火算法
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车辆-轨道系统动力极值预测及可靠度计算 被引量:2
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作者 徐磊 朱雪燕 +3 位作者 金浩然 刘鹏飞 闫斌 余志武 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2142-2150,共9页
为从车辆-轨道系统的动力极值预测及其可靠度计算角度分析车辆系统行车安全、衡量系统可靠程度,基于车辆-轨道耦合动力学及概率理论,提出一种车轨系统动力极值预测及可靠度评估方法。首先,基于轨道不平顺概率模型,采用轨道不平顺累计概... 为从车辆-轨道系统的动力极值预测及其可靠度计算角度分析车辆系统行车安全、衡量系统可靠程度,基于车辆-轨道耦合动力学及概率理论,提出一种车轨系统动力极值预测及可靠度评估方法。首先,基于轨道不平顺概率模型,采用轨道不平顺累计概率谱确定具有不同激振能量的随机不平顺序列;依据离散Parseval定理,建立轨道不平顺时域序列和功率谱间的对应关系;将轨道不平顺概率模型与车辆-轨道耦合动力学模型相结合,从随机动力计算中提取车辆-轨道的动力极值及可靠度信息;随后利用车辆-轨道耦合动力模型及二维插值算子,根据谱线能量关系实现动力极值预测;此外,基于此系统激励输入与响应输出间的概率等效性,导出了动力极值的可靠度计算式。以实测的轨道不平顺和车体加速度数据及4种类型不平顺在不同累计概率下的谱组合计算得出的轮轨横向力和钢轨垂向位移的计算结果为样本,与预测结果进行对比。研究结果表明:计算时程的分布趋势基本与实测时程一致,动力极值预测结果与实际的动力计算结果较为接近。由于轨道不平顺随机性的存在使得车辆-轨道系统的动力响应存在随机离散及方差特征,但通过轨道不平顺的幅频及能量特性预测车辆-轨道系统的动力极值的方法是较为可行的。 展开更多
关键词 车辆-轨道耦合动力学 随机不平顺 动力极值 可靠度评估 概率模型
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横向贯通式中低速磁浮一体轨道梁钢-混结合部试验研究 被引量:1
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作者 秦世强 黄春雷 +2 位作者 龚俊虎 毛羚 王秋萍 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期138-147,共10页
为解决中低速磁浮分离式轨道梁存在的养护难、构件多,以及无法考虑F轨刚度贡献等问题,提出一种横向贯通式梁轨一体轨道梁结构,针对其钢-混结合部的静力性能开展有限元分析和足尺模型试验研究,并对关键设计参数进行参数分析。结果表明,在... 为解决中低速磁浮分离式轨道梁存在的养护难、构件多,以及无法考虑F轨刚度贡献等问题,提出一种横向贯通式梁轨一体轨道梁结构,针对其钢-混结合部的静力性能开展有限元分析和足尺模型试验研究,并对关键设计参数进行参数分析。结果表明,在5倍设计荷载内,钢-混结合部基本处于弹性状态,承载力满足设计要求,且具备较高富裕量;竖向荷载主要通过钢板承压作用传递至混凝土梁体,焊钉对竖向荷载的传递作用较小;设计参数分析表明,适量提高钢连接件钢板厚度有利于竖向荷载的平顺传递。研究结果可以为梁轨一体轨道梁设计提供参考。 展开更多
关键词 桥梁工程 中低速磁浮 模型试验 分离式轨道 梁轨一体轨道 -混结合部
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列车-轨道-地基土耦合系统三维随机振动的多GPU并行计算方法
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作者 朱志辉 杨啸 +2 位作者 李昊 徐海坤 邹有 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期1722-1736,共15页
针对列车-轨道-地基土耦合系统随机计算效率低的问题,本文提出了基于多GPU的列车-轨道-地基土随机振动方程的高效并行计算方法。基于OpenMP-CUDA混编技术将虚拟激励法不同频点下的多个线性方程组求解任务分配给多个GPU并行执行;在每块GP... 针对列车-轨道-地基土耦合系统随机计算效率低的问题,本文提出了基于多GPU的列车-轨道-地基土随机振动方程的高效并行计算方法。基于OpenMP-CUDA混编技术将虚拟激励法不同频点下的多个线性方程组求解任务分配给多个GPU并行执行;在每块GPU上,采用基于CUDA的预处理共轭梯度法(PCG)并行求解对称正定的等效静力平衡方程。针对耦合系统等效刚度矩阵的稀疏特性,采用行压缩(CSR)格式存储大型稀疏矩阵以节省内存空间。最终通过MATLAB-CUDA混合平台开发并行计算程序,解决了随机振动分析中多个线性方程组串行求解效率低的难题。数值算例表明,基于四GPU节点的多GPU并行算法和单GPU加速PCG算法的计算效率是串行多点同步算法(MPSA)计算效率的22.59倍和3.75倍。 展开更多
关键词 随机振动 并行计算 多GPU 三维有限元法 列车-轨道-地基土耦合模型
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