交通科学与工程

• 行人违章过街变速行为研究

  高艺轩;彭金栓;杜江升;

  为消除行人违章过街给城市交通系统带来的安全隐患，选取了7个信号控制交叉口，结合实地调研，研究了违章行人过街时的速度变化特性.数据显示：人行横道长度、车辆干扰程度、行人瞬时速度及补偿速度等是影响行人违章过街速度变化的主要因素.在此基础上，建立违章过街速度的梯度模型，进一步基于多元Logistic方法构建行人违章过街速度变异性的预测模型.结果表明该模型对违章行人加速行为的预测精度为92.6%,整体预测精度达到80%.

  2022年01期 v.43;No.199 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1004K]
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• 基于安全等级的铁路与城市轨道交通安检互认研究

  吴蒙;孟毅美;荣文竽;

  为提升旅客出行的便捷性和满意度，提高铁路与轨道交通的换乘效率，对换乘站安检互认可行性展开研究.提出了基于车站及其所属运输方式的安全等级评价方法，构建安全等级的评价指标体系，选取可变模糊综合评价法，构建了基于可变模糊集理论的安全等级评价模型.以大连北站与地铁大连北站站为例，进行实例验证，得出大连北站的安全等级高于地铁大连北站站，可单方向免检进入轨道交通车站乘车的结论.通过安全等级评价，可以判断铁路与城市轨道交通换乘站安检互认条件，为实施安检互认提供借鉴.

  2022年01期 v.43;No.199 8-13+20页 [查看摘要][在线阅读][下载 227K]
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• 旅客空铁联运换乘巴士发车间隔优化

  史澈;刘迪;韩慧芳;

  为提高旅客空铁联运换乘组织效率，针对现阶段国内旅客空铁联运广泛采用的机场巴士换乘模式，兼顾旅客利益和企业利益，以旅客由于候车产生的总损失最小和企业总运营成本最小为目标，建立基于不同时段客流量的换乘巴士发车间隔优化模型.针对多目标优化模型，设计带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解.以A城市旅客空铁联运为例，提出不同时段的机场换乘巴士发车间隔优化方案.结果表明：最优发车间隔使旅客出行总损失降低641元，企业总收入增加973元，旅客和企业的效益都有所提高，验证了模型和算法的有效性和可操作性.

  2022年01期 v.43;No.199 14-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 315K]
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机车车辆工程

• 突变风作用下路堑深度对高速列车气动性能影响

  王娇;杜礼明;

  为了保证高速列车在大风环境下路堑中行驶的安全，建立了高速列车—路堑耦合的气动仿真模型，研究了不同风场环境下路堑深度对列车气动性能的影响.研究表明：高速列车的气动特性随着风载荷的突变，气动特性的变化情况复杂.横风环境下，路堑深度的增加有利于降低列车气动力，而在突变风环境下，突变风作用下列车的气动力随风速变化情况更为复杂.当路堑深度为变量时，列车的气动力整体上随着路堑深度增大而降低，深路堑相较于浅路堑升力峰值减小51%,横向力减小52%,侧滚力矩减小97%,摇头力矩减小92%,6 s以后风载荷的影响出现滞后现象.同一路堑深度下，与横风作用下的结果相比，风载荷发生突变对高速列车气动特性影响大得多，列车的气动力及力矩峰值波动25%以上.

  2022年01期 v.43;No.199 21-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 690K]
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• 考虑静动态多目标地铁车座椅拓扑优化设计研究

  李娅娜;孟迪;

  为了综合考虑静态刚度和动态频率的拓扑优化，提出了一种带有权重系数的多目标拓扑优化研究方法.基于SIMP变密度法，利用折衷规划法，采用正交试验设计法，灰色关联度法，熵权法和层次分析法等4种方法引入权重系数，建立了考虑静态刚度和动态频率综合优化目标函数.该方法对地铁车座椅模型实现了多工况柔度最小化和低阶频率最大化的多重目标拓扑优化，保证了结构具有良好的静动态性能，同时得出层次分析法更适合用于确定多目标多工况拓扑优化目标函数中的权重系数分析，能够更好地反映不同工况的重要程度，提出的多目标拓扑优化研究方法可以应用于铁路车辆结构拓扑优化设计中.

  2022年01期 v.43;No.199 27-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 344K]
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• 受电弓气动特性随列车时速及工作高度变化规律的数值分析

  王东屏;赵亚军;孙成龙;黄思俊;

  基于三维定常不可压缩N-S方程和k-ε两方程湍流模型，采用有限体积法，对1 600和2 800 mm升弓高度下受电弓不同时速的气动力进行数值模拟，得到受电弓在开口运行时的气动抬升力.计算结果表明：受电弓在工作高度2 800 mm时仿真结果与风洞试验结果较为一致，误差保持在10%以内.受电弓由工作高度2800降低至1 600 mm,受电弓各部件气动升、阻力基本都随着工作高度减小而绝对值减小，降幅基本保持在20 N以内.整弓的气动抬升力随着工作高度的减小而减小，降幅基本保持在60%以内.同一高度下整弓的气动抬升力都随着速度的增加而逐渐增大，工作高度2 800 mm时速度每增加40 km/h,气动抬升力增加约30 N;工作高度1 600 mm时速度每增加40 km/h,气动抬升力增加保持在10 N以内.

  2022年01期 v.43;No.199 32-36+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 672K]
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• 高速列车流线型受电弓气动特性仿真分析

  王岳宸;余以正;盖杰;姜红岩;

  为研究高速列车受电弓流线型结构对受电弓气动特性的影响，基于计算流体力学理论，构建某型号高速列车4车编组模型.采用k-ω SST湍流模型进行数值模拟，分析得到流线型结构对受电弓的气动特性及流场的影响.计算结果表明：流线型受电弓减小了滞止区面积和迎风面积，并减缓了受电弓尾部涡流，从而有效降低了受电弓受到的压差阻力，相较于现役的CX-PG型受电弓单弓气动阻力降低了11.5%,整车气动阻力降低了0.9%.流线型受电弓受到的升力较CX-PG型受电弓高出一个量级.受电弓局部结构对阻力有一定影响，采用一体流线型包裹的弓角结构和一体式绝缘子结构的流线型受电弓取得了更好的气动特性，相较于现役CX-PG型受电弓，单弓气动阻力降低了15.9%,整车气动阻力降低了1.8.

  2022年01期 v.43;No.199 37-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 670K]
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• 线膨胀系数对轮盘紧固螺栓力学性能的影响

  李粟裕;胡小山;孙传喜;孟永帅;

  基于热-机耦合有限元法，针对轮装制动盘结构，建立全六面体精细有限元模型，并对螺栓施加预紧力，通过对制动盘摩擦环施加热流密度的方式模拟制动时的传热过程，分析了螺栓材料线膨胀系数对螺栓温度场、应力场以及轴向力的影响，计算结果表明：线膨胀系数增大可以适当减少材料的应力幅值和轴向力变化幅值，但制动结束后会导致螺栓预紧力下降，应综合考虑选择合适的线膨胀系数；在典型制动工况下，螺栓的最大轴向力与初始预紧力相比增幅很大，在分析制动盘紧固螺栓力学性能时应全面考虑热应力的影响.

  2022年01期 v.43;No.199 43-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 367K]
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机械工程

• 机车牵引齿轮方案设计系统研究

  关天民;秦美超;雷蕾;

  根据机车实际运用工况和设计经验从机车限界、轮齿强度、齿面抗磨损、传动平稳性、抗胶合能力等角度，研究了机车牵引齿轮齿数、模数、压力角、变位系数等参数的边界条件和设计方法.为了快速、准确地制定机车牵引齿轮的设计方案，根据机械优化设计方法建立目标函数与约束条件，利用Visual Basic编制了机车牵引齿轮方案设计系统，通过实例计算验证了方案设计系统的正确可行性.

  2022年01期 v.43;No.199 48-52+81页 [查看摘要][在线阅读][下载 396K]
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• 中空薄壁铝合金结构件侧铣局部切削力研究

  张生芳;王帅;马付建;王紫光;沙智华;

  在中空薄壁铝合金结构件侧铣过程中，各位置的局部切削力变化较大导致了严重的筋板变形、切削振动、刀具磨损等问题.为了研究中空薄壁铝合金加工过程中的各局部切削力，将整体结构件拆分为若干薄壁结构并建立三维模型，采用有限元法对各结构进行了有限元切削模拟，并利用切削试验对模型进行了验证.利用建立的切削模型对各加工位置处局部切削力进行单因素仿真试验研究.结果表明：五个典型位置的局部切削力由大到小依次为：右交叉、右斜筋、左交叉、左斜筋、水平蒙板.随着主轴转速的增加，左、右斜筋的Y向切削力下降速度最快，水平蒙板的Y向切削力缓慢下降；随着每齿进给量增加，右斜筋的Y、Z向切削力增加速率最快，左交叉的Y向力缓慢增加；随着径向切削深度的增加，右交叉Y向切削力增加速度最快，左斜筋的X向切削力缓慢增加.

  2022年01期 v.43;No.199 53-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 522K]
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• 基于模糊评价的规则晶胞骨支架结构优选

  武力;黄伟;关天民;刘阁;胡鹏;

  针对骨组织工程支架性能评价和优选的问题，建立了基于规则晶胞的立方体、球形及圆柱形骨支架模型；选取孔隙率、弹性模量及黏附率为评价指标，通过理论计算和实验测量方法获取支架孔隙率和黏附率，通过有限元仿真分析结果计算支架弹性模量.采用模糊理论对不同结构的骨支架结构进行了性能的评价，优选出立方体结构为最佳骨支架模型，为骨组织工程支架的设计及结构性能评价提供了参考.

  2022年01期 v.43;No.199 58-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 262K]
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• 基于视觉传感器的去毛刺加工路径生成方法研究

  王春;韩德元;高鹏;

  当前在使用工业机器人进行去毛刺加工作业时，编程方法多数为现场手动示教或是在离线编程软件中对工件模型进行手动编程.针对手动编程的不便利性，提出了一种通过使用视觉传感器对工件模型进行识别检测，进而自主生成去毛刺加工路径的方法.在V-REP平台下，将实际应用场景抽象化，并使用Lua语言编写相应的脚本程序.最后通过模拟仿真验证结果，实现在视觉传感器识别检测过程中，同步生成去毛刺的加工路径，为后续的机器人的智能化编程提供数据参数.

  2022年01期 v.43;No.199 64-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 216K]
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材料科学与工程

• Ti掺杂LiZnAs的电子结构和磁学性能

  王满富;何明;崔岩;陶华龙;张志华;

  通过采用第一性原理计算，研究Ti不同掺杂位置对LiZnAs电子结构和磁学性能的影响.在Ti原子附近，随机位置添加Li间隙原子，进而为掺杂体系引入电子载流子，研究电子载流子对掺杂体系磁稳定性的影响.结果表明：Li(ZnTi)As体系的磁性起源于p-d杂化作用，p-d杂化导致Ti-3d电子自旋极化.掺杂组态的磁矩主要由Ti原子提供，其中最近邻掺杂组态Ti提供的原子磁矩最大为1.90μ_B. Li(ZnTi)As体系的基态为铁磁稳定，Ti离子间通过双交换作用发生铁磁耦合.Li间隙原子属于n型掺杂，为掺杂体系提供电子载流子.巡游的载流子有助于磁性离子之间的电子交换，体系的铁磁稳定性增强.

  2022年01期 v.43;No.199 68-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 531K]
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• Zn-15Al-xLa中间层对镁/钢接触反应钎焊接头性能影响

  贾梦超;赵丽敏;邓杰;

  通过选用不同La含量的Zn-15Al-xLa(x=0,0.05,0.1,0.2wt%)中间层，进行镁/钢的接触反应钎焊，采用电子万能试验机、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪，对接头的组织特征及力学性能进行分析.实验证明：适量La的加入能够细化接头的显微组织；随着La含量的增加，接头剪切强度先增大后减小，当La的含量为0.05%时，接头剪切强度最高；当La的含量继续增加至0.2%时，接头强度反而下降.

  2022年01期 v.43;No.199 73-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 705K]
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土木工程

• 基于p-y曲线法的门式双排桩支护变形研究

  邱红胜;周子煜;

  基于p-y曲线法和比例系数，对双排桩侧向位移进行计算，考虑了桩土接触的非线性，并结合有限单元法进行验证.研究表明：采用p-y曲线法计算门式双排桩侧向位移，在位移曲线的形态及数值上十分接近真实情况，采用p-y曲线法的非线性分析对双排桩的水平位移计算是十分合理的，对实际工程中快速计算双排桩位移具有指导意义.

  2022年01期 v.43;No.199 77-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 293K]
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• 细砂增强偏高岭土基地质聚合物力学性能细观研究

  王忠昶;赵晓昀;

  为提高偏高岭土基地质聚合物力学性能，制备了掺有标准砂及细砂的地聚物复合物.设置对比组，通过无侧限抗压测试及PFC~(3D)颗粒流模型研究了细砂粒径及掺入量对偏高岭土基地聚物力学性能的影响.结果表明：15%最大质量分数的标准砂可以小幅提高地聚物的抗压强度，在室温环境下养护28 d后试件强度达到25.40 MPa.细砂可以大幅提高地聚物的抗压强度，减少复合物内部微裂隙，减轻颗粒破坏程度，且细砂粒径越小，效果越显著.当掺入粒径小于0.15 mm,最大质量分数为15%的细砂时，复合物强度达到41.51MPa.随着细砂掺入量的增加，试件内部出现大量广泛分布的裂纹，孔隙度变化程度减小，抗压强度下降.

  2022年01期 v.43;No.199 82-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 921K]
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电气信息工程

• 沙特轻轨列车谐波电流EMC问题影响分析

  赵强;刘亚飞;马志瑜;李锋;

  为解决沙特轻轨列车牵引谐波电流对轨道电路信号系统的电磁干扰影响问题，在分析谐波电流产生原因和轨道电路工作机理的基础上，通过对谐波电流仿真和测试数据的分析，明确了轨道电路受影响最为严重的工作频率；应用不同方法进行轨道电路内干扰电流测试，确定了干扰电流和列车速度之间关系；综合对比轨道电路抗干扰度实测数据，给出轨道电路在牵引谐波存在条件下工作电磁兼容敏感性结论.

  2022年01期 v.43;No.199 88-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 781K]
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• 太阳能车载乘客监测与报警系统开发

  杨均悦;杨艺璇;袁喆;

  针对近几年驾驶员遗忘后座熟睡幼儿，导致悲剧事故频发的情况，设计一种太阳能车载乘客监测与报警系统，该系统应用红外感应方式设计，感应人体信号，同时采用含有己校准数字信号输出的温度传感器进行温度测量，由物联模块进行上下位机无线通信传输，在设定的报警情况下给手机发送远程报警信号.通过实验和测试，太阳能车载乘客监测与报警系统可以实现在驾驶员离开时后座有被锁乘客的情况下给驾驶员手机发出报警信号，并有内部风扇应急装置，为救援争取时间，系统对该类危险事故起到了防范作用.

  2022年01期 v.43;No.199 94-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 448K]
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• 基于自适应动态面的高速列车蠕滑速度跟踪控制

  徐传芳;

  为实现高速列车黏着控制中对期望蠕滑速度的精确跟踪，提出了一种新的蠕滑速度跟踪控制方法.首先考虑牵引/制动动态建立了列车黏着控制系统动力学模型，并将其描述为一个串级非线性系统；然后采用动态面控制方法，并引入自适应技术估计列车模型参数和系统集总不确定性上界，设计了基于自适应动态面的高速列车蠕滑速度跟踪控制策略.所设计的控制策略仅需要较少的模型参数，不依赖难以精确测量的列车质量、车轮黏滞摩擦系数、列车基本阻力以及轮轨间黏着力.基于Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性和蠕滑速度跟踪误差的半全局一致最终有界性.数值仿真结果表明该控制方法可行且有效，能够实现对期望蠕滑速度的精确跟踪.

  2022年01期 v.43;No.199 98-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 456K]
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• 碳税机制下的生鲜农产品冷链配送路径优化研究

  安璐;宁涛;宋旭东;王佳玉;

  针对冷链配送过程产生大量碳排放的问题，提出了碳税机制下的生鲜农产品冷链配送路径优化方法.首先以碳排放成本和综合成本最小为目标，引入碳税机制定量分析，考虑需求量、需求时间和卸货时间约束，建立了该问题的数学模型；然后提出了一种改进的量子蚁群算法，利用蚁群算法信息更新策略保持群体记忆性，利用碳税成本作为改进算法的决策变量，提出一种改进的自适应量子旋转角调整策略提升算法效率；最后在选定的算例模型上，通过实验仿真，对配送路径最短、未初始化信息素蚁群算法和量子蚁群算法进行对比分析，验证了所提出的方法可以有效优化配送路径，降低碳税成本和综合成本.

  2022年01期 v.43;No.199 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 358K]
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• 一种基于树莓派的口罩自动检测装置

  张丽艳;赵艺璇;李林;

  应用树莓派设计了一种可以自动识别顾客是否佩戴口罩的仿真装置.首先，超声波传感器检测到有人经过时，调用树莓派摄像头进行拍照；照片从客户端传输到服务端计算机，树莓派LED闪烁1s作为提示.运用SSD目标检测算法进行人脸是否佩戴口罩的检测；最后，服务端将检测结果反馈给客户端，如检测到人脸佩戴口罩，舵机会按正反顺序各旋转90°,模拟控制门的开和关，检测到未佩戴口罩舵机不转动表示装置始终呈关闭状态.经测试，SSD模型mAP值达到97.21%,装置可以实现较好的检测效果.

  2022年01期 v.43;No.199 111-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 304K]
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• 疫苗注入与隔离措施对新发传染病传播的影响

  周大勇;孙建梅;

  以COVID-19大流行和疫苗接种为背景，通过引入改进的SEIR模型，分析了其基本再生数以及无病平衡点和地方病平衡点的稳定性.通过数值模拟发现，当疫苗接种水平处于较低水平时，医疗系统容易面临医疗挤兑情况发生.当疫苗接种率提高时，可以明显减缓感染人数峰值的到达时间.同时可以明显降低死亡人数.当疫苗资源有限时，提高隔离率可以减缓疫情传播和降低患者入院峰值的到达时间.另外，随着隔离率的增加，染病死亡人数呈现先增加后降低的变化趋势.

  2022年01期 v.43;No.199 115-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 565K]
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