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2026年第23卷第4期
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基于实测数据的高铁道岔区轮轨作用性能研究 AI导读
摘要：为揭示高铁线路道岔区轮轨作用性能随车辆通过速度及线路运营时间的变化规律，以高速线路上一组18号道岔作为考察对象，采用实测轮轨力和轨道不平顺数据分别从时域、频域研究车辆通过目标道岔区时轮轨相互作用特征，分析道岔区空间形位、轮轨作用力、车辆平稳性等指标的分布特性，厘清尖轨、心轨等结构上轮轨作用的能量分布频段，并引入0～400 Hz频段上轮轨力广义能量表征道岔区轮轨力作用性能的速变和时变指标。结果表明，道岔区轨道高低和轨向的标准差、脱轨系数、轮轴横向力等随通过速度变化较小。当通过速度在260～350 km/h时，轮重减载率随速度变化较快，而当通过速度在350～380 km/h时，轮重减载率变化不大。尖轨附近左侧及心轨附近右侧轮轨垂向力广义能量随车辆通过速度的增大而较快增加，轮轨横向力广义能量随车辆速度变化不大，前者增速约为后者的5倍。随着道岔服役时间的增加，道岔区高低和轨向标准差先减少后增加，轮重减载率和轮轴横向力则先增加后减少再平缓增大，道岔区轮轨横向力和轮轨垂向力平均广义能量增大。其中，尖轨和心轨附近左侧轮轨垂向力广义能量在0～17月内减少，而后在21～38月缓慢增加；2号和4号接头附近右侧轮轨垂向力广义能量值在0～9月内有所减小，10～20月内略微平稳后再在21～38月内缓慢增加。研究成果可为运营期道岔区轮轨作用性能演化机制、道岔区轨道状态变化规律、道岔部件养护维修等提供数据参考。关键词：高速铁路道岔;轮轨力;小波变换;广义能量;速变、时变特性2|0|0更新时间：2026-04-27 - 摘要：高速列车对线路线形要求高，大跨度桥梁结构柔、阻尼低，易发生涡激振动，引起桥面线形的动态变化，影响列车行车安全性和乘坐舒适性。为研究大跨度桁梁桥涡激振动对高速列车行车性能的影响，以某大跨度公铁两用悬索桥为背景，建立涡振条件下的风-车-桥系统耦合振动分析模型，并基于健康监测数据对桥梁有限元模型进行了修正。然后，采用实测轨道不平顺，结合相关测试数据，对分析模型进行了验证。最后，研究了桥梁涡振对列车动力响应的影响，讨论了入桥时刻、车速、桥梁振型、涡振振幅、脉动风等因素的影响。结果表明，无涡振时，计算的列车和桥梁响应与监测数据基本吻合。竖向涡振对列车的竖向加速度影响大，桥梁振动频率越高，振幅越大，对列车响应影响越明显。以列车响应超限反推涡振限值时，得到的二阶反对称竖向涡振限值可能低于规范要求，需控制列车运行速度。考虑平均风和脉动风作用后，列车各项指标随风速、扭转振幅的增加而增加。钢桁梁扭转振动引起的横向分量影响较大，导致列车的横向加速度先超过规范值，因此扭转涡振的振幅限值由列车横向加速度响应确定，扭转涡振作用下的行车性能分析中考虑脉动风影响是必要的。研究结果可为大跨铁路钢桁梁桥抗风设计和涡振限值研究提供参考。关键词：涡振;桁梁;风-车-桥系统;耦合振动;行车性能2|0|0更新时间：2026-04-27
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组合扣票策略下高铁快运阶段性运力优化研究 AI导读
摘要：我国高铁快运发展迅速，短期内高铁快运主要依托现有的高铁网络边际运力发展，进一步提高高铁边际运力利用率具有重要意义。考虑高铁客运和快运的协同发展，构建了高铁快运时空服务网络模型，刻画“列车-客运-快运”3层联动的高铁运力调度机制。首先，根据服务网络特点设计基于中转状态弧的A*算法和Yen’s K最短路径算法，生成多元路径备选集。之后，提出高铁组合列车群中客流协同调整的扣票策略，以最小化客流转移、快运损失、快运中转、快运运能稳定的综合影响为目标，以网络流平衡、高铁扣票最高客座率限制、动态捎带能力限制等为约束条件，构建高铁快运阶段性运力优化模型，利用Gurobi进行求解。最后，基于京沪高铁等线路的相关运营数据验证模型有效性。结果表明，在货流需求驱动下，通过组合扣票策略可以实现客流在组合高铁列车群间的合理转移，有效提高扣票高铁列车数量，提高该方向上的高铁快运运能，将高铁客运的空闲运能转化为高铁快运的稳定运能。同时，建议进一步采取制定差异化高铁扣票最高客座率标准、设置精细化客运转移时间标准等措施，以更充分地释放高铁边际运力资源。研究成果可以提升高铁快运运力的容量与稳定性，为运输企业提供优化高铁快运阶段性运力调度配置的理论依据。关键词：高铁快运;阶段性运力;3层联动机制;组合扣票策略;运输路径2|0|0更新时间：2026-04-27 - 摘要：为有效评估突发扰动下高铁运输网络的性能表现并制定科学的恢复策略，提出考虑时序动态和恢复决策的高速铁路网络韧性评估方法。首先分析了异质列车流导致的网络结构和状态的时序变化，基于时序图理论构建高速铁路时序运输网络模型，并给出平均时序路径长度计算公式。基于此，考虑客流出行时间和出行强度建立网络性能响应函数，以网络性能保留率作为韧性指标，在路网恢复中将“单修复队顺序修复”的刚性约束松弛为“允许多修复队联合修复”的柔性约束，采用Markov决策模拟多扰动下的恢复决策过程，设计基于Q学习的强化学习算法求解韧性最优的恢复策略。基于中国高铁网络拓扑和列车运营数据集，探究站点和区间在不同失效、中断场景下的网络运营韧性。研究结果表明，高速铁路网络韧性具有显著的时空分布差异性，功能失效下影响较大的站点主要表现为干线交会处的离散分布，15:00失效时网络表现出较低的韧性水平，设施中断下影响较大的站点和区间表现为“两纵一横”的集中分布，6:00中断时网络性能损失最大，站点和区间在不同时间的重要度排序并不恒定，中断场景下站点或区间的重要度与时序介数表现出更强的相关性。此外，多区间中断发生在枢纽区域导致的网络性能下降明显大于随机区域，与其他4种恢复策略相比，柔性约束下基于Markov决策的最优恢复策略实现了灵活的修复调度，其对网络韧性的提升幅度均超过2%，恢复曲线率先达到较高的韧性水平。研究结果可为高铁运维提供决策依据。关键词：铁路运输;运营韧性;时序网络;Markov决策过程;恢复策略;时空分布28|15|0更新时间：2026-04-27
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高速列车侧包覆式转向架气动减阻研究 AI导读
摘要：为进一步探索包覆式转向架气动减阻方法，降低高速列车运行阻力，参考现有的头尾转向架全包覆式列车模型，设计了一种带扰流板的中间车转向架侧包覆式气动减阻结构。通过转向架后端板倾角α和扰流板与转向架的间隙l这2个参数构建了9个设计方案，基于Realizable k-ε湍流模型的雷诺时均法构建了列车气动阻力数值模拟方法，对比分析了不同方案对转向架区域气动阻力特性、转向架舱内压力和速度分布特性的影响，说明了所提出带扰流板的侧包覆式转向架减阻方案的减阻机理。研究结果表明，在中间车转向架区域增加扰流板后，能够避免气流对转向架区域的直接冲击，减少转向架及转向架舱后端板的正压面积，降低气流在转向架舱内的扩散程度，减阻效果明显。在有扰流板的情况下，倾角α越大，进入转向架舱内的气流量越小，转向架减阻效果越好。增加间隙l对转向架舱和转向架的气动阻力影响不大，但是会增加扰流板自身产生的气动阻力。不同参数下优化方案的仿真结果表明，当转向架舱端板倾角为39.84°，扰流板间隙为300 mm时，减阻效果最好，此时中间车减阻率为9.38%，整车减阻率为3.02%。研究通过增加扰流板和改变转向架端板倾角，能够在不影响转向架机械结构的情况下降低气动阻力，为转向架包覆方案的进一步减阻提供了新的思路，为解决列车气动减阻问题提供了参考。关键词：高速列车;转向架;气动减阻;数值模拟;扰流板2|0|0更新时间：2026-04-27 - 摘要：为准确表征高速车轮钢材料的疲劳裂纹扩展行为，通过引入适于解决断裂等不连续问题的近场动力学理论，建立了国产轧制高速车轮钢材料疲劳裂纹扩展行为的近场动力学表征方法。以国产轧制高速车轮钢为原料制备了紧凑拉伸试样，并开展了车轮轮辋材料疲劳裂纹扩展速率试验。根据材料裂纹扩展速率试验结果，通过参数反演方法确定了材料键疲劳失效条件，构建了高速车轮钢材料疲劳裂纹扩展的近场动力学表征模型。随后在不同加载条件下，通过试验与模拟结果的对比，验证了所建表征模型的正确性。研究结果表明，在最大荷载5.0 kN、载荷比0.1的循环加载条件下，根据紧凑拉伸试样裂纹扩展速率试验数据，结合模拟试样加载过程的近场动力学模型，反演得到了国产轧制高速车轮钢材料键疲劳失效条件，失效条件中的待定常数A和M分别为7.00×105和3.776 5。在此基础上将最大试验荷载增加至5.5 kN，获取紧凑拉伸试样在加载过程中的疲劳裂纹扩展试验数据，所得试验结果与近场动力学模拟结果非常吻合，验证了所提出的高速车轮钢材料键疲劳失效条件的正确性，从而实现了对高速车轮钢材料疲劳裂纹扩展行为的准确表征。研究成果为建立车轮部件材料的疲劳本构关系提供了参考，为进一步开展复杂荷载条件下车轮疲劳裂纹扩展研究提供了基础。关键词：高速车轮钢材料;近场动力学;裂纹扩展;表征方法;失效2|0|0更新时间：2026-04-27
高速铁路技术
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基于自适应门控图卷积网络的交通流量预测 AI导读
摘要：路网交通流数据普遍存在噪声干扰、信息缺失以及复杂的时空动态演化特性，现有基于固定图结构的时空图卷积模型在表征节点特征时易产生过平滑等问题，导致预测精度受限且计算效率不高。针对上述挑战，提出一种基于自适应门控时空图卷积网络(adaptive gated spatio-temporal graph convolutional network, AG-STGCN)的模型，该模型采用多模块协同设计策略。特征融合模块利用卷积操作进行多尺度平滑处理，并结合原始特征重构拼接，有效抑制输入数据噪声与缺失干扰。因果卷积模块通过时序卷积操作，挖掘节点内部交通流随时间的非线性演化规律。构建动态稀疏路网时引入单向图剪边机制，稀疏化拓扑连接，缓解多层图卷积引发的过平滑问题。自适应门控图卷积层结合自回归滑动平均(auto-regressive moving average, ARMA)滤波器与注意力机制，动态调节节点特征更新权重以增强空间特征捕捉能力。输出模块通过层级注意力聚合实现多尺度特征融合，生成最终的交通流预测结果。在PEMS03、PEMS04、PEMS07和PEMS08这4个基准数据集上进行广泛实验验证，结果表明所提AG-STGCN模型在MAE、RMSE和MAPE评价指标上均优于STFGNN和HSTGCNT等7种基线模型。尤其在节点规模较大的PEMS07数据集上，相较于基线模型HSTGCNT，MAE、MAPE和RMSE分别降低了15.6%、42.9%和4.7%，而且模型在4个数据集上的平均训练时间较HSTGCNT缩短约50%，体现出所构建模型在复杂路网的泛化能力与计算效率方面的优势。研究结果可为智能交通系统中的交通流预测提供有效技术支撑，模块化设计可为相关时空预测研究提供一定参考。关键词：交通流预测;自适应门控;时空图卷积网络;单向图剪边;注意力机制2|0|0更新时间：2026-04-27 - 摘要：针对智能客站运营管理中存在的微观感知不足与宏观管控脱节问题，创新性地融合数字孪生技术，首次提出“微感宏控”理念，旨在构建一个能显著提升旅客服务体验、运营效率与安全保障水平的智能客站数字孪生总体框架。提出基于“微感宏控”的智能客站数字孪生总体框架，通过物联网技术实现客站物理实体微观感知。构建数字表亲，实现智能化应用与客站运营宏观控制的有机融合。结合系统控制论的微感宏控系统协同机制，实现“感知-分析-决策-执行-反馈”闭环管控。构建智能客站微感宏控关键技术体系，涵盖重点旅客位置微观感知、客站数字表亲建模、全站作业宏观控制、安全态势推演及绿色节能宏观控制等多维度关键技术。在京张高铁清河站开展了试点验证。试验结果表明，基于智能视频分析的重点旅客位置微观感知技术精准实现了重点旅客识别与跟踪，为旅客精准服务提供技术支撑。客站生产作业宏观控制有效实现了各类生产要素的动态联控，为客站高效运营提供技术手段。安全态势推演有力支撑了客站安全管理，保障客站安全稳定运行。构建的基于微感宏控的智能客站数字孪生总体框架与关键技术体系，不仅显著提升了旅客出行便捷度，还提高了铁路客运车站整体运营效率与安全保障水平，为智能客运车站的未来发展提供了理论基础和实践参考。关键词：智能铁路;智能客站;增强型智能客站;微感宏控;数字孪生2|0|0更新时间：2026-04-27
- 摘要：为进一步提升列车自动驾驶系统的智能化决策水平，研究提出基于高铁线路微观建模和问题知识的多列车驾驶策略实时决策方法。考虑一维区间闭塞分区、二维车站内咽喉区打靶点、进/出站信号机、道岔、停车打靶点等细节，构建高铁线路微观模型。从保证多列车安全追踪的角度，以多列车到站晚点时间作为优化目标，考虑多列车区间追踪约束和进出车站追踪约束，建立高铁线路微观建模的多列车驾驶策略决策数学模型。分析多列车在区间和车站的安全追踪过程，提出紧追踪问题知识的多列车驾驶策略求解方法，能有效保证高铁线路准确建模和多列车强耦合时空约束高效解耦。同时，进一步设计高效求解的虚拟编队问题知识，基于此研究提出更加高效的多列车驾驶策略实时求解方法，满足列车自动驾驶系统应用的实时性要求。以京津高铁线路为例，设置9列列车受影响的临时限速典型场景。仿真结果表明：相较于传统的高铁线路宏观建模方法，所提出的微观建模方法能精准给出列车在区间和车站运行全过程的多列车驾驶策略。相较于人工经验方法，所提出的两种问题知识求解方法能大幅减少列车总晚点时间，而提出的虚拟编队问题知识求解方法通过动态调整多列车追踪间隔时间，能有效解决紧追踪问题知识求解方法存在的多列车驾驶策略冗余计算、列车运行工况频繁切换等问题，在5.21 s的时间内实时给出多列车驾驶策略，辅助司机决策。研究成果可进一步优化列车自动驾驶系统的精准停车功能，提升列车自动驾驶的智能化决策水平。关键词：高速铁路;列车运行控制;列车自动驾驶;多列车追踪运行;多列车驾驶策略;虚拟编队2|0|0更新时间：2026-04-27
- 摘要：为解决考虑非线性阻力的重载列车在长大下坡路况下面临的群组控制问题，利用线性二次优化、扩展卡尔曼滤波和预估迭代模型预测控制设计一种分层控制策略。首先，该方法针对虚拟编组重载列车的群组控制需求，将基本阻力、附加阻力和空气制动力视为列车总扰动，对包含非线性项的总扰动的列车动力学模型建模；其次，分层控制上层采用线性二次优化模型，通过优化协调进行全局轨迹规划，计算虚拟编组重载列车在长大下坡安全约束下的最优参考轨迹；下层采用基于扩展卡尔曼滤波的预估迭代模型预测控制，利用扩展卡尔曼滤波解决测量噪声对虚拟编组控制稳定性的影响，通过预估迭代模型预测控制解决最优约束下的非线性控制，先利用预估迭代求解模型非线性项，再通过优化求解运行轨迹，实现跟踪上层参考曲线，有效控制重载列车在长大下坡路况群组间距，防止列车冲撞，提升重载铁路运力。最后，通过与自适应控制、鲁棒模型预测控制和传统模型预测控制对比，仿真结果表明，所提出的方法对长大下坡路况下群组间距实现有效控制，速度控制精度分别提高约23.9%、33.4%和45.1%，在位置控制精度上提高约26.6%、29.1%和33.6%。实验验证了分层控制策略的有效性，并证明了基于扩展卡尔曼滤波的预估迭代模型预测控制在复杂场景下的鲁棒性和准确性，为虚拟编组重载列车在长大下坡路况下的安全运行提供了有效解决方案。关键词：虚拟编组;重载列车;预估迭代;模型预测控制;扩展卡尔曼滤波2|0|0更新时间：2026-04-27
智慧交通与物流
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地铁曲线段钢轨侧磨原因分析与工程实践研究 AI导读
摘要：为解决地铁曲线段出现的高轨侧磨异常问题，开展轮轨磨耗测试、轨侧润滑状态调研与测试，仿真分析轮轨匹配与动力相互作用，弄清高轨侧磨异常的原因。通过改善轨侧润滑、更换车轮型面、改进钢轨维护策略等工程实践，现场验证曲线高轨侧磨控制方案的有效性。研究结果表明：运营列车采用的DIN5573车轮型面滚动圆半径差较小，车辆通过半径小于等于1 500 m的曲线均出现轮缘贴靠现象，甚至产生两点接触，制约了车辆的曲线通过能力；低轨轨头廓形呈扁平状，廓形失形严重，使得滚动圆半径差进一步减小，甚至当轮对向高轨侧横移时还出现负的滚动圆半径差，导致车辆的曲线通过性能进一步降低；部分曲线钢轨涂油器工作状态不良，导致轨侧润滑不佳；上述原因的综合作用导致曲线高轨侧磨异常。更换锥度更高的LM型面能显著降低轮缘磨耗，相比于上海地铁目前采用的DIN5573型面，轮缘磨耗量降低70%以上。改善小半径曲线轨侧润滑，并且加装钢轨涂油器工作状态智能监测系统，能显著降低曲线高轨侧磨。通过车轮携带小半径曲线轨侧的润滑油也能大大改善中等半径和大半径曲线的轨侧润滑状态，使其侧磨显著降低，甚至停止发展。高轨侧磨到限时更换高轨，并对低轨廓形进行维护，在14个月的跟踪期间高轨未产生侧磨，仅在轨距角处产生轻微磨耗。研究结果为地铁曲线段钢轨异常侧磨治理提供了理论与工程指导。关键词：地铁线路;钢轨侧磨;轮轨匹配;轮轨动力相互作用;轨侧润滑54|15|0更新时间：2026-04-27 - 摘要：针对服役状态下地铁扣件系统e型弹条断裂现象，以地铁DZⅢ型扣件为例，建立三维精细化有限元模型，采用有限元仿真、锤击试验及行车测试对正常安装状态下弹条动态性能进行研究，引入金属材料断裂理论研究中提出的应力三轴度和罗德系数两个应力状态参数，并结合频域分析弹条在3种不同位置的断裂行为和断裂类型。研究结果表明：1) 弹条在正常安装条件下，弹条后拱小圆弧出现最大Mises应力1 460 MPa，根据第四强度理论无法判断弹条不同断裂位置以及断裂类型；2) 通过有限元仿真得到e型弹条一阶、二阶固有频率分别为707 Hz和1 589 Hz，正常安装状态下有限元模态分析结果与锤击试验结果对比误差均在1%以内，结合行车条件下e型弹条频域特性分析，发现弹条在轮轨激励强迫振动作用下易引起共振；3) 弹条后拱小圆弧与中肢连接处属于高应力三轴度区，在拉应力和弹条共振下容易产生裂纹并迅速在高应力三轴度区扩展导致脆性拉断；4) 弹条后拱小圆弧处属于低应力三轴度区，受到较大拉应力和剪切应力，剪切应力方向与断裂方向一致，在局部剪切应变和列车荷载作用下产生的疲劳损伤导致剪切断裂；5) 弹条中拱与前拱大圆弧连接处断面中间为高应力三轴度区，表面为低应力三轴度区，表现为截面中心产生拉伸类断裂和在表面处为剪切断裂的混合型断裂。研究成果可为弹条断裂分析和弹条设计优化提供参考。关键词：地铁扣件;e型弹条;金属断裂;应力三轴度;罗德系数2|0|0更新时间：2026-04-27
- 摘要：轨道板作为无砟轨道的重要承载构件，在列车荷载长期作用下，可能引起轨道板板底疲劳受拉开裂。由于轨道板混凝土高周疲劳本构方程的近似解析方程形式复杂，呈现高度非线性、非连续性与迭代性等特征，传统参数拟合方法在轨道板混凝土等复杂材料的参数反演中难以实现有效求解。为实现轨道板混凝土疲劳损伤本构参数精准反演，提出了一种改进GA-Fmincon混合优化算法。该算法以不同工况下的试验数据与模型预测值之间的加权平方误差为目标函数，采用拉丁超立方采样增强初始种群均匀性，引入小生境技术防止早熟，重启机制增强跳出局部最优的能力，自适应触发Fmincon算法提升局部优化精度，实现全局搜索与局部精修的协同优化。在反演前，通过试算分析各参数对轨道板混凝土疲劳损伤演化曲线的调节作用，为参数区间的合理选取提供依据。以应力水平0.3和0.5工况下的轨道板混凝土受拉疲劳试验数据为反演样本，利用提出的改进GA-Fmincon混合优化算法进行参数反演，反演所得模型预测结果与试验曲线高度吻合。与传统GA、PSO和SA等算法对比，所提算法在总误差、均方误差(MSE)和决定系数(R2)等指标上均表现最优，其中总误差最低，较GA、PSO和SA算法分别降低17.27%、11.93%和39.55%，验证了其在复杂本构模型参数反演问题中的高精度和适用性。关键词：无砟轨道;疲劳损伤;本构方程;参数反演;改进GA-Fmincon混合优化算法2|0|0更新时间：2026-04-27
- 摘要：为研究西南地区广泛应用的红黏土路基填料在非饱和状态下的不排水抗剪强度特性，并实现对其强度的准确预测。以成都市南部的红黏土为研究对象，采用HCT高精度吸力计和WP4C冷镜露点仪测定了红黏土的土水特征曲线，开展了围压为5～200 kPa的红黏土填料的不固结不排水剪试验和固结排水剪试验。提出了红黏土填料不排水抗剪强度随吸力变化的双参数双曲线预测模型，阐述了模型参数含义，并与单参数双曲线模型进行了对比。研究结果表明：红黏土的土水特征曲线可用4参数VG模型表征。同一围压下，红黏土填料的强度参数随含水率增加呈非线性衰减趋势。在低围压范围内，红黏土填料不排水抗剪强度受吸力状态影响，随吸力增加红黏土填料强度和脆性程度均有明显增加，应力应变曲线逐渐从应变软化向应变硬化转变。红黏土填料强度分为初始增长区、主要增长区和稳定区3个阶段，强度增长速率在初始增长区大于1，随后快速降低并趋近于0，即非饱和红黏土填料的强度先随吸力状态的增长而迅速增长，随后趋于稳定值。双参数双曲线强度预测模型通过引入独立的软化参数，解决了单参数双曲线模型无法预测初始增长速率超过1时填料强度的问题，且该模型形式简单，参数含义明确。研究结果为西南地区红黏土路基的建设提供参考。关键词：非饱和土;路基填料;红黏土;不排水强度;双曲线模型2|0|0更新时间：2026-04-27
- 摘要：为高效研究分析群桩-土动力相互作用，结合数值计算和三维可视化，本文基于Laplace变换与建筑信息模型(BIM)技术的深度融合，构建了桩土地基动力相互作用数值计算-三维可视化协同分析框架。基于连续介质动力学理论，建立桩-土黏弹性耦合效应的运动微分方程体系；通过引入Laplace变换，将时域微分方程转换为频域代数方程，有效规避了时域积分步长限制导致的累积误差问题，推导了考虑土体分层特性与桩端约束条件的位移解析解，采用Revit平台开发参数化建模插件，建立包含土层弹阻、群桩体空间、几何参数及材料属性等的频域三维信息模型。通过C#编程语言二次开发，实现了与Revit模型的数据交互，将求得的桩身位移场转化为NURBS曲线控制点坐标，利用SweptBlend方法生成了具有物理真实性的桩体振型曲面，并通过对具体工程实例的应用研究，验证了该方法的可行性。研究结果表明：该方法不仅能够描述群桩在不同工况下的振动特性，还利用BIM的可视化表达结合Laplace变换，使复杂的振型信息更易于理解，并显著提升了群桩-土相互作用分析的效率和精度。研究结果可为桩土地基动力相互作用分析提供具有前瞻性的数字化、可视化与智能化可行方案，并有助于更准确地进行安全评估和降低工程风险。关键词：桩承结构;群桩-土动力反应;群桩阻抗;Laplace变换;BIM (building information model)14|8|0更新时间：2026-04-27
- 摘要：为探究赤泥-粒化高炉矿渣复合固化膨胀土的胀缩变形规律，分析其干湿循环条件下的裂隙演化机制，将赤泥、粒化高炉矿渣质量比设置为3∶7、4∶6、6∶4混合作为固化材料，用0%、8%、12%、16%掺量调控膨胀土的固化掺比，开展无荷膨胀率试验及干湿循环条件下裂隙演化试验。利用IPP(image-pro plus, IPP)软件对裂隙演化特征进行量化，结合X射线衍射试验(X-ray diffraction, XRD)和电镜扫描试验(scanning electron microscope, SEM)阐明了固化与耐久性机制。研究结果表明：赤泥-粒化高炉矿渣复合固化剂能有效降低膨胀土的膨胀性。当赤泥与粒化高炉矿渣质量比为6∶4，固化剂掺量为16%时无荷膨胀率最低。在干湿循环条件下，未处理素土试样表面出现大量裂隙，裂隙在循环过程中快速发育并延伸扩展，形成明显的裂隙网络。固化土试样表面裂隙发育程度较低，循环过程中裂隙发育速度缓慢，没有明显扩展趋势。在5次干湿循环后，固化土试样相较素土试样裂隙面积率降低了56.7%、裂隙总长度降低了32.1%、平均裂隙宽度降低了52.8%。赤泥、粒化高炉矿渣反应生成了C-A-S-H凝胶体和少量板状斜钙沸石(CaAl2Si2O8∙H2O)。生成物包裹、连接在土颗粒之间，与其形成了一种凝胶网络体系，增强了土颗粒间的强度、土体的密实度，减少了土体中水分的蒸发，有效地抑制了裂隙的发育。研究结果可为固废材料固化膨胀土技术的选择和评估提供科学依据。关键词：膨胀土;赤泥;粒化高炉矿渣;裂隙发育;干湿循环2|0|0更新时间：2026-04-27
- 摘要：针对固废基泡沫混凝土孔结构调控与性能协同优化问题，以70%矿渣与30%再生微粉为胶凝基质，设计密度等级800 kg/m3的玄武岩纤维泡沫混凝土(basalt fiber foam concrete, BFFC)，系统分析玄武岩纤维泡沫混凝土孔结构与性能的关联以及纤维对其性能的作用机理。通过数字图像处理技术定量表征孔结构参数，结合灰色关联度法，系统揭示纤维掺量(0.0%～1.0%)对材料细观结构演化及宏观性能的影响机制。研究结果表明：玄武岩纤维的掺入对泡沫混凝土的孔结构及综合性能具有显著的调控作用，随着纤维掺量的增加，材料的孔隙率呈现出先减小后增大的变化趋势。当玄武岩纤维掺量达到0.6%时，玄武岩纤维泡沫混凝土展现出最优的孔结构特征：气孔分布均匀性显著提高，孔隙形态趋于规则球形，孔结构得到明显改善。在此优化条件下，材料综合性能达到峰值，其抗压强度为4.73 MPa，抗折强度为2.1 MPa，吸水率降至31.5%，软化系数提升至0.97。玄武岩纤维对泡沫混凝土的导热性也有显著的改善，最优值为0.163 W/(m∙K)。此外，试件的孔隙率与形状因子与其抗压、抗折强度及吸水率的灰色关联度均高于0.7，揭示了孔结构对宏观性能的主导作用。玄武岩纤维掺量0.6%可实现固废基泡沫混凝土在细观结构与力学性能上的协同优化，有效地改善了泡沫混凝土的综合性能，为其工业化应用提供了重要参考。关键词：泡沫混凝土;玄武岩纤维;图像识别;孔结构分析;力学性能;灰色关联度2|0|0更新时间：2026-04-27
- 摘要：为提升工程水泥基复合材料(engineered cementitious composite, ECC)的经济性与实用性，本研究聚焦不同稻壳灰掺量及碳酸钙晶须(calcium carbonate whisker, CCW)对ECC拉伸性能和自愈合性能的影响。首先，通过抗压试验和单轴拉伸试验，对不同配比下的聚乙烯醇纤维制备的水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber-reinforced cementitious composite, PVA-ECC)进行测试，得出力学性能最优组为E2。在此基础上，对 E2组开展单裂缝拉伸试验和基体断裂韧性试验，研究其增强增韧机理。在自愈合性能研究中，在0.5%预加单轴拉伸应变破坏条件下，对E2组实施二次拉伸试验及渗水试验，探究其在空气养护、水养护以及空气-水养护环境下自愈合性能的差异，并比较0个、12个循环周期后裂缝形态的变化情况，比较不同养护条件下ECC的自愈合能力。研究结果表明，在稻壳灰掺量为10%、CaCO3晶须掺量为1%时，E2组力学性能更优，其PSH(post-saturation healing)值为8.58，满足应变硬化要求。在自愈合试验中，二次拉伸试验结果表明，水养护条件下，ECC的力学性能恢复效果最显著，极限拉伸应力恢复率高达95.8%，极限拉伸应变恢复率可达56.7%；渗水试验中，水养护条件下的试件吸水率变化最为突出；且预裂水平为0.5%的带缝试件历经12个循环周期后，水养护条件下的试件裂缝近乎完全闭合。研究表明：水养护条件下，ECC自愈合能力最强。本研究为ECC的低成本高性能化提供了坚实的理论依据和切实可行的技术指导。关键词：聚乙烯醇纤维;稻壳灰;粉煤灰;力学性能;自愈合2|0|0更新时间：2026-04-27
- 摘要：作为全球荒漠化最严重的国家之一，中国亟需发展可持续的工程材料以解决沙漠沙在建设中的应用挑战。传统水泥固化沙漠沙虽能提升强度，但其生产过程中的高碳排放与资源消耗问题不容忽视。为此，提出一种基于电石渣和脱硫石膏复合激发的全固废胶凝材料，用其替代传统水泥对沙漠沙进行固化。研究设计了电石渣(CS)、脱硫石膏(DG)、矿渣(GGBS)和煤渣(BA)不同配合比以及不同胶凝材料掺量的胶凝材料体系，并采用无侧限抗压强度、击实特性、抗压回弹模量及水稳定性试验，结合SEM、XRD、FTIR和TG分析等微观表征手段，系统解析材料的水化反应机理与微观结构演化规律。结果表明，CS掺量25%、DG掺量6%和GGBS与BA比为2.5∶1时固化效果最佳，其7、28和90 d的强度分别为7.67、10.85和13.84 MPa。随着CS含量增加以及GGBS与BA比例提高，体系的力学性能显著提升，而CS掺量过高则会导致碱性过载，抑制水化反应。显微结构分析表明，CS提供的碱性环境促进了GGBS和BA中活性硅铝组分的溶解，在反应体系中生成更多的C-S-H凝胶和C-A-S-H凝胶，这些凝胶使得结构更加致密。此外，DG释放的
轨道与基础
- 摘要：为研究不同截面组合双幅主梁的涡激振动特性，参考实际工程截面，以流线型箱梁、PK梁、单层桁架梁为研究对象，分别保持双幅桥中的迎风桥和背风桥为流线型箱梁，通过风洞试验得到了2种来流方向和3种风攻角下不同截面形式双幅主梁的振动幅值，结合双幅主梁的频谱特征，分析不同截面双幅主梁的涡振性能。结果表明：流线型箱梁迎风情况下，与流线型箱梁组成双幅桥时，双幅流线型箱梁最大振幅较单幅流线型箱梁有不同程度上升；与PK梁组成双幅桥时，流线型箱梁未发生涡振现象，PK梁对流线型箱梁的气动干扰增强了其涡振性能；与单层桁架梁组成双幅桥时，流线型箱梁竖弯和扭转涡振振幅分别下降和上升。流线型箱梁背风情况下，与PK梁、单层桁架梁组成双幅桥时，上游主梁对来流的遮蔽效应，使流线型箱梁振动频率未锁定为自身基频，进而未激发涡振；与流线型箱梁组成双幅桥时，下游流线型箱梁竖弯涡振振幅较单幅流线型箱梁大幅下降，其涡振性能受上游主梁气动干扰影响而增强。单层桁架梁与流线型箱梁组成双幅桥时，单层桁架梁在迎风和背风情况下均未发生涡振现象。PK梁与流线型箱梁组成双幅桥时，PK梁位于上游时在各风攻角下均发生竖弯涡振，其涡振性能差于单幅PK梁，而PK梁位于下游时在各风攻角下均未发生涡振。主梁频率比为1时，仅PK梁和流线型箱梁组成的双幅桥会出现涡振放大现象，双幅桥截面组合变化对彼此涡振性能的气动干扰效应的影响基本一致。研究成果可为类似截面双幅桥设计提供参考。关键词：节段模型风洞试验;非对称双幅桥;振动特性;气动干扰效应;涡激振动2|0|0更新时间：2026-04-27
- 摘要：针对当前高铁轨道-桥梁结构抗震分析中，剪力齿槽构造参数难以统一的问题，通过考虑混凝土塑性损伤、新旧混凝土界面黏结、齿槽剪力钉与混凝土黏结滑移的影响，建立“底座板-剪力齿槽-主梁”一体精细化仿真模型，开展具有不同剪力钉直径和数量的1∶2缩尺“底座板-剪力齿槽-主梁”模型拟静力试验，分别从滞回性能和骨架曲线对一体精细化仿真模型进行验证。基于验证后的一体精细化仿真模型，对剪力齿槽中剪力钉数量和直径范围进行了参数拓展，并研究剪力钉数量和直径参数拓展后对剪力齿槽抗震性能的影响程度，据此给出设计参考依据。研究结果表明：横、纵桥向剪力齿槽试验滞回、骨架曲线和仿真模型滞回、骨架曲线形状和走势吻合良好，相互验证了试验模型和仿真模型的准确性，也验证了通过量纲分析法缩尺及反算回原尺模型的合理性。对横、纵桥向剪力齿槽屈服荷载的影响强弱为：剪力钉数量>剪力钉直径。对横、纵桥向剪力齿槽峰值荷载的影响强弱为：剪力钉数量>剪力钉直径。对横、纵桥向剪力齿槽耗能能力的影响强弱为：剪力钉直径>剪力钉数量。随着剪力钉数量增加，横桥向剪力齿槽延性均有所提高，剪力钉直径增大时，横桥向剪力齿槽延性增幅不明显。配置剪力钉可以在一定程度上提升纵桥向剪力齿槽的位移延性，但当剪力钉数量为4根且配筋率达到0.559%或剪力钉数量为6根且配筋率达到0.641%时，其延性会降低。研究成果有望为桥梁固定支座处剪力齿槽抗震验算的参数取值提供参考依据。关键词：剪力齿槽;参数拓展;滞回曲线;原尺模型;无砟轨道4|0|0更新时间：2026-04-27
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冲击钻孔对桥梁结构振动影响及减振措施探究 AI导读
摘要：随着城市轨道交通与既有桥梁的空间位置冲突问题日益增多，由于工期要求及桥下净空限制，邻近桥梁的桩基础施工采用冲击钻孔工法。现有研究针对此类施工振动引起的桥梁结构响应，仍存在实测数据匮乏、冲击荷载模拟方法较为理想化、复杂地层条件下实测及数值研究不足等局限性。本文通过现场实测揭示出不同影响因素下的桥墩振动响应规律，并在实测数据的验证下开展数值模拟分析，探究最不利工况下桥梁结构的振速分布特征及不同减振措施的预测效果。研究结果表明：1) 在单一地层条件下，桥墩振动随冲孔深度增加呈递减趋势；当冲孔至桥桩持力层深度时，此时空间距离最近是导致冲击能量高效传递至桥桩、桥墩振动响应激增的直接原因；岩层结构致密、阻尼小，振动能量在此处衰减少，中高频成分增加。2) 桥墩振动随水平距离增加在近场区域衰减显著，30 m范围内衰减可达90%；因压缩波传播特性，场地最远60 m处的桥墩竖向振动仍达到背景振动的5.5倍。3) 落锤碰撞分析较传统的施加时变荷载更能准确模拟结构在切向和径向的振动响应，反映冲击钻孔对桥梁结构的实际扰动特征。4) 数值模拟揭示出最不利工况下，当桥墩振速达到4.0 mm/s时，靠近施工桩孔一侧的桥桩振速达到86.3 mm/s。参考《建筑工程容许振动标准》的相关限值，以桥桩竖向振速峰值作为评判依据，对3种减振措施的分析表明：降低锤体落距的减振效果有限；增加振源与桥桩距离减振效果最佳，需控制水平距离至少为7.5 m；钢护筒嵌入桩底1 m能够将振速控制在限值内，但进一步加深易受施工条件限制。研究结果可为近距离冲击钻孔影响下桥梁结构振动监测与保护提供参考。关键词：冲击钻孔;桥梁结构;数值模拟;振速峰值;减振措施2|0|0更新时间：2026-04-27 - 摘要：针对波形钢腹板剪切变形和施工质量对波形钢腹板连续刚构桥悬臂施工线形影响大、复杂实体有限元模型的建模和计算效率低等问题，提出了一种基于两阶段贝叶斯超参数优化极端梯度提升(BO-XGBoost)代理模型的波形钢腹板连续刚构桥施工线形预测方法。首先，采用Dynamo参数化建模技术构建桥梁的建筑信息模型(BIM)，利用Revit API将BIM模型转化为Ansys实体有限元模型；然后，通过正交试验的极差分析法进行参数敏感性分析，确定有限元模型输入参数，采用拉丁超立方抽样获得了输入参数组合；基于有限元分析结果与挂篮变形等数据综合获得梁段施工挠度值，结合输入参数生成训练数据，训练了BO-XGBoost模型，并与XGBoost、BP神经网络和多元线性回归模型进行了比较；最后，依托G30连霍高速公路什川黄河特大桥——(90+160+90) m三跨波形钢腹板预应力混凝土连续刚构桥背景工程，通过现场实测该桥主梁施工线形数据，验证了BO-XGBoost代理模型预测施工线形的性能。研究结果表明：在训练数据上，BO-XGBoost模型的均方误差Emse、均方根误差Ermse、决定系数R2和平均绝对百分比误差Emape分别为2.87、1.69、0.999和0.57，其预测精度和拟合效果最优；在实测数据上，BO-XGBoost模型拟合良好，相对误差控制在3%以内，具有较好的泛化能力。两阶段BO-XGBoost代理模型在波形钢腹板连续刚构桥施工线形预测中具有较高的效率和准确度，为该领域提供了一种新方法。关键词：波形钢腹板连续刚构桥;施工线形预测;极端梯度提升代理模型;贝叶斯优化;Revit API2|0|0更新时间：2026-04-27
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基于偏斜对称分布及随机微分方程的风速建模 AI导读
摘要：随机风速模型的构建是包括结构风工程、风能工程等在内诸多领域的重要课题之一。作为一种典型的随机过程，概率分布特征是随机风速数据的一类重要特征。与长期风速样本不同，短期风速概率分布形式复杂多变。以往研究中，一般采用多种不同的概率分布模型来分别捕获短期风速数据的不同概率特征(如偏斜、多峰性质)。为解决研究大量风速样本时不同样本概率分布模型选取困难的问题，借鉴偏斜对称分布的思想，提出一种基于偏斜对称分量正态(SSCN)分布模型和随机微分方程的风速数据建模方法。SSCN模型可通过调整模型参数的方式同时捕获短期风速样本的偏斜及多峰等分布特征，并以该模型为基础，按正态(I型)、偏态(II型)和双峰分布(III型)的标准对一个短期风速数据集进行分类。此外，通过向Fokker-Planck方程中引入SSCN模型，获得相应的扩散随机微分方程(SDE)的扩散项和漂移项的表达式，并采用显式Milstein方法对该SDE进行数值求解。对本文所用数据集的研究结果表明：该数据集中I型、II型和III型样本分别占比约为32.39%、67.10%和0.51%；同时实测数据与模型参数确定的峰度、偏度值的对比结果在数值和概率分布方面均吻合较好，验证了该模型对实测风速建模的有效性。此外，通过标准高斯分布、偏态分布和双峰分布3类算例验证了所提出的扩散SDE在生成随机风速序列时的可靠性，结果显示采用该SDE可有效快速地生成符合所需分布且满足指数形式自相关函数的随机风速序列。研究结果为随机风速建模提供了一种行之有效的方法。关键词：偏斜对称分量正态分布;随机微分方程;风速样本分类;随机风速序列生成4|0|0更新时间：2026-04-27 -
矩形装配式地铁车站螺栓接头抗弯性能研究 AI导读
摘要：针对矩形装配式地铁车站的实际需求，以单榫螺栓接头构件为研究对象，采用ABAQUS仿真模拟与理论推导相结合的方法，系统研究螺栓截面积、轴力与弯矩方向对接头抗弯承载性能的影响，最后通过对比足尺试验数据与仿真模拟结果验证研究结论的可靠性。研究结果表明：1) 在一定范围内增加螺栓截面积对抑制单榫接头转角变化、提升结构抗弯刚度以及提高接头极限承载能力均有正向作用，且接头处于正弯矩工况下的改善效果优于负弯矩工况，低轴力工况优化效果强于高轴力工况；2) 接头弯矩-转角关系拟合曲线可划分为弹性承载阶段与塑性破坏阶段，根据两阶段的曲线特征可分别采用线性函数与对数函数进行拟合；接头弯矩-抗弯刚度关系曲线可划分为3个阶段：混凝土控制阶段、钢筋混凝土与螺栓共同控制阶段以及螺栓控制阶段；3) 单榫接头在仿真模拟与足尺试验中的接头转角及抗弯刚度演化规律呈现高度一致性，验证了所建立的数值模拟方法能够有效反映接头构件在荷载作用下的力学变形特征；4) 在工程实践中，接头构件应设置在主体结构承受较小正弯矩的位置，同时受构件尺寸与布置成本等因素影响，螺栓布置数量不宜超过4根/m。研究结果揭示了装配式螺栓接头在各种工况下的力学行为特性，为进一步优化单榫螺栓接头的承载能力、刚度性能及使用寿命提供了重要技术参考。关键词：矩形装配式结构;榫槽式接头;抗弯性能;足尺试验;数值模拟2|0|0更新时间：2026-04-27 - 摘要：为探究超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)-普通混凝土(normal concrete, NC)叠合梁在高温作用后的力学性能演化规律，明确UHPC布置方式与层厚对其耐火性能的影响，开展了高温作用后UHPC-NC叠合梁的抗弯性能试验研究。试验设计了上置(UHPC层位于受拉区)和下置(UHPC层位于受压区)两种UHPC布置形式，每种形式设置20、50、80 mm 3种UHPC层厚度，并采用20、200、400和600 ℃ 4个温度等级进行处理。采用简支4点弯曲加载试验评估其残余力学性能，对比分析高温后试件的破坏模式、截面应变分布、荷载-挠度关系及极限承载力。研究结果表明：相较于普通钢筋混凝土梁，UHPC-NC叠合梁在高温作用后表现出更优异的抗弯性能，600 ℃作用后其抗弯承载力最高可提升62.3%。在相同温度和UHPC层厚条件下，上置UHPC叠合梁较下置形式具有更高的抗弯承载力及变形能力；不同UHPC布置形式显著影响裂缝扩展模式：上置式试件裂缝多终止于UHPC-NC界面，而下置式试件则裂缝贯穿并伴有界面滑移；增加UHPC层厚度可有效提升抗裂与承载性能，延缓裂缝扩展，并增强截面刚度与延性。两种叠合形式均能有效提升普通NC梁的火灾后受弯性能，其中上置式UHPC布置配合较厚UHPC层(如80 mm)的结构具有更优的高温稳定性及裂缝控制能力。研究结果可为UHPC的叠合结构设计及抗火优化提供参考。关键词：UHPC-NC叠合梁;高温;抗弯试验;力学性能;受弯承载力2|0|0更新时间：2026-04-27
- 摘要：为准确分析悬浇PC箱梁早龄期温、湿度场，针对既有温、湿度场理论模型中未充分考虑混凝土热、湿特性随时间演化以及热-湿耦合作用的问题，采用多孔多相介质现象学方法建立基于PC箱梁热、湿传输机理的水化-热-湿多场耦合三维模型。将混凝土热、湿特性建立为水化程度的函数，以描述其随时间的演化。通过揭示PC箱梁传湿机理，区分气-液独立传输，建立综合混凝土湿特性随时间演化、水泥水化耗水以及非均匀温度影响的PC箱梁三维传湿模型；通过揭示PC箱梁传热机理，建立综合混凝土传热特性随时间演化、水泥水化放热、与相变有关的水蒸气扩散导致的热传输，以及非均匀相对湿度影响的PC箱梁三维传热模型。基于COMSOL Multiphysics多物理仿真分析平台，对一个混凝土试件的温、湿度场和大跨连续刚构桥中PC箱梁的温度场进行仿真分析。研究结果表明：基于热-湿传输机理的水化-热-湿多场耦合三维模型能较准确地模拟混凝土试件的温、湿度场演化，获得的PC箱梁截面各点温度理论值与实测值间具有良好的一致性。与基于多孔多相介质力学方法的模型相比，其计算结果的最大差异在3%左右；与传统现象学模型相比，其对PC箱梁温度场的模拟结果能整体上提升5%左右的准确度。研究结果可为大跨度悬浇PC箱梁桥早龄期温控防裂和长期服役性能评估提供参考。关键词：混凝土梁桥;PC箱梁;湿-热传输机理;水化;温度场;多场耦合2|0|0更新时间：2026-04-27
- 摘要：为系统研究植筋连接在竹结构中的抗拔性能，并为其工程应用提供科学的设计依据与理论支撑，以侧压竹集成材这一典型工程材料为对象，模拟实际工程受力条件，在梁式构件上开展植筋试验。采用穿心千斤顶对试件进行拉拔加载，完成了21组、总计126个侧压竹集成材横纹单杆植筋连接试件的拉拔试验。探讨了边距、胶层厚度、长径比以及植筋杆材料类型对侧压竹集成材横纹植筋连接破坏模式、荷载-位移曲线特征、抗拔承载力及黏结强度的影响。研究结果表明：植筋杆的主要破坏模式包括拔出破坏和屈服破坏；由于破坏模式及植筋杆材料差异，荷载-位移曲线可归纳为3类典型模式。植筋杆的抗拔承载力随边距和长径比的增加而提升，在胶层厚度为2 mm时达到最大值。基于试验数据，建立了适用于4.8级螺纹杆/HRB400钢筋与侧压竹集成材横纹植筋连接的承载力预测公式。进一步结合可靠度理论分析，提出了植筋杆发生屈服破坏时的植入深度临界长径比值，以及植筋杆拔出破坏下的承载力设计值计算公式。本研究所建立的4.8级螺纹杆/HRB400钢筋与侧压竹集成材横纹植筋连接的承载力预测公式与可靠度分析结果，不仅丰富了竹结构连接节点的设计理论，也为植筋技术在竹结构工程中的推广应用提供了坚实的理论基础与实践指导。关键词：侧压竹集成材;横纹植筋;抗拔试验;承载力预测;可靠度分析2|0|0更新时间：2026-04-27
桥梁隧道与结构
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轨道车辆用锥形橡胶弹簧非线性力学模型研究 AI导读
摘要：轨道车辆用橡胶弹簧具有复杂的非线性动态特性，为了提高车辆悬挂系统动力学分析的准确性，需要准确表述橡胶弹簧在预载荷、激振频率和振幅等多因素耦合作用下的强非线性动态特性。以轨道车辆用锥形橡胶弹簧为例，采用试验测试与理论建模相结合的方法，基于超弹性力、摩擦力和黏性力的三力耦合理论建立锥形橡胶弹簧的非线性动力学模型。其中超弹性单元采用Yeoh超弹性模型，摩擦单元采用Berg摩擦力模型，黏性单元采用Maxwell模型与分数阶微分模型的并联模型，再引入预载荷修正系数来表征预载荷相关性，并通过对比不同工况下动态特性试验与仿真结果来验证模型的准确性。研究结果表明：基于超弹性理论建立的力学模型相比传统线弹性叠加模型能更准确地表征橡胶材料在大变形条件下的迟滞特性，Berg模型能有效表征锥形橡胶弹簧动态特性随振幅的变化规律，Maxwell模型与分数阶微分模型并联的方式能够准确描述锥形橡胶弹簧动态特性在宽频范围内的变化规律。锥形橡胶弹簧动态特性与预载荷近似呈现正相关特性，引入预载荷修正系数能有效表征预载荷对动态特性的影响规律。建立的锥形橡胶弹簧非线性动力学模型能够有效地表征锥形橡胶弹簧的频率、振幅和预载荷相关性，为车辆悬挂系统动力学分析提供了有效的建模方法。关键词：锥形橡胶弹簧;动态特性;超弹性;摩擦力;分数阶微分;预载荷2|0|0更新时间：2026-04-27 - 摘要：随着运营规模与运行速度的增加，城际列车的气动阻力问题逐渐引起广泛关注。为有效减小城际列车气动阻力，节约运行能耗，本研究以3车编组的城际列车为研究对象，采用基于SST k-ω(shear stress transport k-ω model)的IDDES(improved delayed detached eddy simulation)湍流模拟方法，构建了三维精细化数值仿真模型，分析了各车厢的气动阻力响应特性，探究了不同射流激励频率作用下列车尾流区域流场结构的演化特征，进而揭示了基于车体表面零质量射流主动流动控制技术的减阻机制。研究结果表明，射流激励对整车及尾车气动阻力具有明显影响。相较于无控制工况，当激励频率为20 Hz时，整车气动阻力下降4.51%，尾车阻力下降幅度最大，达8.73%，其中压差阻力和摩擦阻力均有所降低。进一步对尾流进行分析发现：20 Hz的射流激励可以通过削弱尾部大尺度涡结构发展，改善负压区分布，使回流区下游的负压降低约8%，尾部负压区幅值降低5%～15%，有助于减小整列车前后压差和降低阻力。基于零质量射流控制的气动减阻策略在尾车区域展现出良好的减阻潜力，能够有效重构尾流形态，降低压差阻力，提升城际列车气动性能。该研究结果为城际列车表面流动控制技术的工程应用提供了理论依据和数值验证，为后续射流参数优化与主动控制装置设计奠定了基础。关键词：城际列车;气动阻力;零质量射流;流动控制;数值模拟2|0|0更新时间：2026-04-27
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补偿电容动态检测系统仿真与优化方法研究 AI导读
摘要：为满足补偿电容动态检测需求，针对目前补偿电容动态检测影响因素研究不足、部分位置检测效果欠佳等问题，根据补偿电容检测系统工作原理，建立了补偿电容动态检测仿真模型。首先，基于电磁场理论对发射过程进行分析与模拟，计算发射天线在空间中任意位置产生的磁感应强度；其次，建立检测系统空间坐标系，模拟电容在回路中移动时检测回路面积的变化情况，计算发射天线在电容两侧回路中产生的感应电动势，并根据基尔霍夫定律求解补偿电容所在支路的电流；然后，根据毕奥-萨伐定律，计算不同位置的支路电流在接收天线上激发的感应电动势，实现对补偿电容动态检测过程的仿真。最后，为验证所提出的仿真模型性能，分别结合实际补偿电容检测数据与有限元仿真结果，对模型有效性与运算效率进行对比试验，并分析不同因素对检测效果的影响。实验结果表明：(1) 所提出的仿真方法计算结果与实测数据的相关系数达0.98，总体幅值差异不超过最大值的7.55%，能够有效实现对补偿电容动态检测系统的仿真，计算效率相比有限元仿真模型显著提升；(2) 所建模型能够有效模拟检测设备安装位置变化、检测回路电气参数变化以及调谐区设备状态对检测效果的影响，为后续补偿电容动态检测系统优化，辅助现场养护维修与检测数据分析工作提供理论支持。关键词：补偿电容动态检测;轨道电路;检测系统仿真;电磁场理论;检测系统优化2|0|0更新时间：2026-04-27 -
基于铁路光伏供电系统的三端口变换器的研究 AI导读
摘要：为推动光伏发电系统并入铁路电网以实现铁路运输的能源清洁化，本文提出一种基于堆叠半桥的三端口变换器拓扑。该拓扑可同时连接光伏电源、储能系统及电网直流母线，从而实现电能在多个端口之间的自由传输。该拓扑在低压侧采用全桥与交错升压混合结构，通过优化主副桥参数与调制策略，在保证软开关实现的同时降低了环流损耗，副边采用堆叠桥整流的方式，采用精简的元器件数量实现了4倍压的升压关系，简化了器件配置。本研究对拓扑进行精确建模及软开关与环流条件理论分析，针对800 V平台不同功率等级与开关频率应用需求，提出了针对传输电感的参数设计方法。实验搭建500 W样机，关键参数涵盖光伏电压15～25 V、电池电压40～50 V、直流母线电压800 V等。实验结果显示，该拓扑在不同工况下平均效率超90%，拓扑峰值效率达97.4%，满载连续运行30 min最高温度低于45 ℃，验证了热稳定性与器件安全性。此外，模式I下交错结构有效抑制光伏侧电流纹波，模式III和VI中系统在正向与反向功率流动时均稳定工作，多数工况实现软开关。研究表明，该堆叠桥三端口变换器减少高压侧电容器数量，简化器件配置，在高升压比、体积紧凑和能效方面优势显著，为高效率双有源桥类高升压比变换器设计提供理论支持与工程参考，对推动铁路能源低碳转型及分布式光伏系统集成意义重大。关键词：多向功率流;高升压变换器;高压母线;软开关;三端口变换器2|0|0更新时间：2026-04-27
智能制造与装备
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红色发展导向的铁路线路多属性决策模型研究 AI导读
摘要：针对革命老区铁路建设所面临的特殊政治意义、复杂制约条件以及多重评价标准，构建科学的线路决策模型成为解决革命老区铁路建设的技术难题。以促进红色发展和巩固革命老区脱贫攻坚成果为目标，构建了革命老区铁路线路方案决策的层次指标体系。在将定性属性转化为云模型模糊数的基础上，采用不确定性推理结合条件云发生器进行去模糊化处理，克服了模糊性和随机性的缺陷。通过改进投影寻踪模型挖掘高维数据的结构和特征来确定客观权重，并采用加速遗传算法寻找最优解，提高了模型的收敛速度和全局搜索能力。为保证客观权重分配与决策实际情况相匹配，引入卡方距离的思想，根据决策者对指标重要性的理性赋值进行优化。最后将决策矩阵转化为灰色关联度矩阵，在衡量与理想方案趋势变化趋同程度的基础上，采用VIKOR模型从最小个体遗憾、最大群体效益以及利益比率3个维度评估方案的优劣程度。并通过具体选线实例对决策模型的有效性进行验证分析。结果表明：方案2的利益比率值最小，即为最优方案，与设计单位的推荐方案一致。且决策结果的整体辨识度分别比TOPSIS模型、灰色关联度模型以及投影靶心距模型高55.06%、30.22%、30.76%，排序结果也更加可靠，验证模型可靠性的同时表明模型具有较强的辨识能力和精度，可为革命老区铁路线路方案优化设计提供理论依据。关键词：铁路选线;革命老区;云模型;投影寻踪模型;加速遗传算法;VIKOR模型2|0|0更新时间：2026-04-27 - 摘要：高铁站域的空间模式是影响站城融合发展的关键因素之一。现有研究忽视建筑分布特征对站域空间模式的影响，从而难以形成对高铁站域空间模式的系统性认识，制约了其科学规划和综合效益的提升。因此，从建筑分布特征出发，提出一种贝叶斯-深度模糊聚类方法，对高铁站域空间模式进行系统分类。基于全国39个高铁站域样本，选取景观格局指数量化建筑分布特征，通过分析建筑分布特征的网络结构，确定初始权重；利用深度自编码器对建筑分布特征进行降维处理，并结合Bootstrap抽样增强小样本的代表性；引入模糊C均值聚类与粒子群优化算法动态调参，通过融合多轮聚类结果获取站域空间模式的最优分类方案。实证表明，我国高铁站域整体呈现高度碎片化、空间异质性强及功能混合等特征；在聚类分析中，斑块密度、边缘密度与平均斑块面积等形态指标表现出良好的区分能力。研究共识别出3类典型空间模式：高密度-商业驱动型、中密度-多功能融合型、低密度-居住主导型，分别对应高铁发展中的3种战略路径——以商业枢纽锚定网络骨架、以功能节点加密区域联系、以居住站点完善配套服务，并据此提出空间更新与功能升级、功能复合与空间弹性、生活配套与适度集聚的发展建议。研究为高铁站域空间模式的科学规划与差异化治理提供了新路径，也为站城融合发展实践提供了量化支撑。关键词：高铁站域;建筑分布特征;空间模式;聚类分析;景观格局指数;站城融合2|0|0更新时间：2026-04-27
- 摘要：在交通拥堵与冰雪路况的双重影响下，高速公路消防救援可达性呈显著动态变化，严重影响应急响应的时效性。目前，关于消防救援可达性的研究多聚焦于城市或森林等面状区域，对高速公路等线性空间的关注度较低。同时，已有研究大多仅考虑单一常态化拥堵路况对消防救援可达性的影响，并未考虑季节性冰雪路况对可达性的影响。为此，通过划定不同的消防救援可达区间，采用时间权重法构建考虑冰雪路况的高速公路消防救援可达性评价模型。选定沈阳市为研究对象，救援服务需求点来自采集的9 240个高速公路路段点，救援服务供应点来自全市76座消防站，构建包括正常天气(n)和3种冰雪强度等级天气(轻度p1、中度p2、次重度p3)共4种情景，并调用在线地图应用程序编程接口，基于实时路况来仿真消防救援行程时间。研究结果表明：在仅考虑交通拥堵影响的情景(n)下，沈阳市高速公路总体消防救援可达性为49.11，在同时考虑拥堵路况和不同程度冰雪路况的情景下分别降至44.46(p1)、41.71(p2)和31.49(p3)。由此得出沈阳市高速公路消防救援服务水平一般，应对火灾风险能力不强的结论，有必要增加高速公路沿线消防站数量。研究揭示了常态化交通拥堵路况和季节性冰雪路况共同影响下高速公路消防救援可达性的时空演变规律，将为优化高速公路沿线消防站布局提供理论和方法支撑。关键词：冰雪路况;拥堵路况;高速公路;消防救援;可达性2|0|0更新时间：2026-04-27
工程经济•工程管理•规划设计
- 摘要：为探究高速铁路中扣件弹性垫板的热氧老化特性对车辆-轨道耦合系统振动响应的影响规律，以WJ-8B型扣件弹性垫板为研究对象，利用电热恒温干燥箱与MTS试验机，对垫板进行加速热氧老化试验与动刚度测试；基于垫板热氧老化动刚度试验结果，结合Williams-Landel-Ferry方程，求得垫板热氧老化模型参数，并利用热氧老化模型预测了扣件弹性垫板老化10年内的动刚度变化；建立高速铁路车辆-轨道垂向耦合动力学模型，设置不同热氧老化工况，以探究扣件弹性垫板热氧老化温度与老化时长对车辆-轨道耦合系统振动响应的影响规律。结果表明：在不同老化温度下，扣件弹性垫板动刚度均随着老化时间的增加而增大。老化温度较低时，垫板动刚度增幅较小；老化温度较高时，橡胶材料与空气的氧化反应加快，垫板动刚度增幅变大，且垫板动刚度前期增大趋势相比于后期更加明显。在车辆-轨道耦合系统中：同一老化温度下，随着老化时间的增加，轮轨力在40～160 Hz频段因接近新固有频率点而增大，钢轨加速度振级在1～125 Hz频段因远离新固有频率点而减小；在同一老化时长下，随着老化温度的升高，钢轨位移峰值减小，轮轨力在40～160 Hz频段增大，轨道板加速度振级在10～250 Hz频段增大。试验与仿真结果可为轨道结构的健康维护提供理论依据，保障高速铁路声环境的持续高品质。关键词：扣件弹性垫板;热氧老化模型;热空气加速老化;车辆-轨道耦合动力学;热氧老化寿命预测2|0|0更新时间：2026-04-27
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基于图像去模糊与插帧的振动位移识别方法 AI导读
摘要：视觉测量技术虽已广泛应用于结构振动识别，但在运动模糊、噪声干扰及大位移等复杂条件下仍面临精度不足的问题。为此，提出一种基于图像去模糊与插帧的振动位移识别方法，以此来提升在复杂条件中结构振动测量的鲁棒性。首先，引入一种基于逐像素核估计的时空耦合去模糊能量模型，该模型通过初始化的双向光流能够同时估计清晰帧和优化光流，从而有效抑制图像中的运动模糊、噪声。随后，基于连续帧及其优化的光流进行双线性插值，生成中间帧，以此来解决因欠采样而导致的帧间大位移估计难的问题。最后，利用KLT(KANADE-LUCAS-TOMASI)光流算法对去模糊与插帧处理后的图像序列进行位移识别。为了验证此方法的有效性，分别开展了室内框架结构试验与室外人行天桥试验。室内试验结果表明，去模糊能量模型在不同噪声强度与运动模糊条件下均显著提升了图像质量和位移识别精度；在去模糊基础上融合插帧策略，进一步提升了大位移条件下的位移识别精度与特征点的跟踪稳定性。室外试验结果表明，与未经预处理的传统KLT和金字塔KLT光流识别方法相比，经过去模糊与插帧预处理后的识别结果，位移误差均值分别降低了0.573 mm、0.085 mm，标准差分别降低了0.336 mm、0.081 mm。该图像预处理策略能有效提高结构位移识别精度，并避免了使用图像金字塔时可能引起的精度损失。在复杂条件下，基于图像去模糊与插帧的振动位移识别方法具有良好的测量鲁棒性和工程应用前景。关键词：计算机视觉;光流;去模糊;插帧;位移识别2|0|0更新时间：2026-04-27 -
基于纹理特征分析的混凝土桥梁表观病害识别 AI导读
摘要：本研究针对混凝土桥梁表观病害分割任务中纹理特征提取不足、复杂背景干扰以及病害目标尺寸差异较大等挑战，提出了一种集成多模块的改进网络结构。首先，针对病害纹理特征难提取的问题，通过局部二值模式算子捕捉病害区域的局部灰度变化细节，结合分形维数量化区域整体自相似性，实现了更强的纹理特征提取能力。其次，针对背景复杂、多源噪声干扰严重的问题，设计了基于小波分析的小波多频段通道注意力机制，该机制在不同小波分解频段上对各通道特征进行加权关注，使病害目标在多频域中得到更突出表达，有效抑制了混凝土表面杂乱纹理和环境光照等因素的干扰。最后，为了解决病害尺寸分布跨度大、小目标易被漏检的难题，引入了多尺度感受野融合模块，与基线网络充分互补，从不同尺度的感受野获取不同尺寸桥梁表观病害的完整语义信息，提升对不同尺寸桥梁表观病害的分割精度。基于增强后的dacl10k公共数据集的多组对比实验表明，纹理特征提取模块在7类病害的平均mIoU提升了2.2%，小波多频段通道注意力机制带来了1.8%的精度提升，多尺度感受野融合模块贡献了1.3%的提升，三者综合作用下网络mIoU累计提升5.4%。实验结果验证了所提方法在复杂背景与多尺寸病害环境下的优越性，为混凝土桥梁表观病害精准检测提供了理论和技术支撑。关键词：桥梁表观病害分割;纹理特征分析;小波分析;注意力机制;多尺度感受野融合模块2|0|0更新时间：2026-04-27 -
大型软土基坑开挖旁侧地铁隧道变形实测分析 AI导读
摘要：随着城市地下空间开发的不断深入，基坑开挖导致旁侧运营地铁盾构隧道出现过大变形和病害的问题日益突出。为研究大型软土基坑开挖对旁侧运营地铁盾构隧道的影响，并探讨基坑工程影响分区的适用性，以某轨道交通盾构隧道旁侧某大型软土基坑工程为研究背景，通过现场监测的手段获取了基坑开挖全阶段施工过程中周围地层和旁侧隧道的变形响应数据，并对其影响规律进行了系统分析。研究结果表明：监测数据显示开挖深度为11 m的基坑导致的深层土体水平位移在第2道支撑(-5.8 m)附近达到最大值35.5 mm，基坑外地表沉降的主要影响范围可达4倍基坑开挖深度。距离基坑水平净距超过45 m的隧道道床沉降最大值达13.8 mm，其中基坑停工底板暴露期间隧道道床沉降出现明显增加，最大增量达4.5 mm，基坑结构施工期间隧道水平位移达到最大值4.8 mm。统计分析了隧道道床沉降、水平位移和横向收敛之间的关系，发现基坑开挖引起的隧道变形以沉降为主，这主要与坑底持续暴露及软土地质有关，回归分析获得了三者之间的定量关系。此外，发现针对部分大型软土基坑工程采用现行基坑工程影响分区方法过于保守，基于本项目实施经验建议针对本工程扩大影响区至距基坑外4倍开挖深度范围。以上研究成果可为大型基坑及深厚软土地质条件下的类似工程提供一定的参考和借鉴。关键词：旁侧基坑;运营隧道;实测数据;影响分区;邻近隧道变形;软土地层2|0|0更新时间：2026-04-27 - 摘要：城市地下管道在长期服役中会出现老化和损伤问题，威胁城市基础设施的安全，因此需要一种高效、精准的检测与量化方法实现对管道损伤的全面评估和预警。本文基于三维视觉识别与分割算法，利用深度学习模型对三维激光扫描技术获取的高精度点云数据集进行多类别的损伤语义分割，提出了一种地下管道损伤检测与量化的方法。该方法采用3D卷积神经网络(3D convolutional neural network, 3D CNN)框架，对点云数据集进行体素化处理，并通过编码器-解码器结构提取多尺度特征，结合三维凸包算法对损伤区域的面积和体积等几何参数进行量化。最后，基于公开数据集S3DSS进行了算法分割精度和收敛性能的评估测试。研究结果表明：所提出的三维卷积网络融合Pointnet++的深度学习方法在多种损伤类型的识别中均表现出了较高的分割精度，对损伤的量化结果具有较强的鲁棒性和可靠性。其中总体精度(overall accuracy, OA)达92%，表明预测整体准确率较高。均交并比(mean intersection over union, mIoU)达85%，反映出模型在损伤易混淆区有良好性能。预测识别结果表现优异，可有效应对点云噪声、密度不均及复杂边界等不良条件。此外，所提出的方法对损伤区域的面积和体积等几何参数的量化结果也准确可信。所提出的方法，能识别多种常见损伤类型并提供定量评估，实现了地下管道损伤的高效检测与精准量化，为城市地下管道的安全监测和预防性维护提供了可行方案。关键词：地下管道;损伤检测;三维点云;语义分割;深度学习11|6|0更新时间：2026-04-27
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