关于NURBS曲线插补算法的研究与改进

在分析NURBS曲线现有插补算法的基础上,着重研究了三次NURBS曲线实时插补技术。针对部分算法的不完整或效率低,提出了一种简单快捷的插补算法。采用NURBS曲线的矩阵表达式,将整个插补过程分解为插补预处理和实时插补。在插补预处理中完成了大量的计算,预处理的计算结果直接应用于实时插补,使插补算法满足了NURBS曲线插补的实时性要求,再辅以必要的轮廓误差控制,实现了加工速度自适应于加工路径的NURBS曲线直接插补。     

高速交换网络的QoS特性仿真

提出并实现了一种具有服务质量QoS(Quality of Service)仿真功能的高速交换网络仿真系统,该系统具有简单、快速、可扩展性强等优点。首先给出了交换网络的仿真模型,并分析了各个组成部分,采用固定时间驱动的方式实现了该模型;然后对输入排队的crossbar交换网络进行了仿真研究,以吞吐量、时延、带宽保证和公平性4个主要指标衡量了交换网络的性能。     

基于混合遗传算法的高速列车截面变化率优化设计

基于遗传算法和单纯形法构造出了一种混合优化算法,对不同编码方式的算法进行了对比分析。发现混合算法的寻优能力明显优于遗传算法的寻优能力;实数编码的混合算法能够更好的保持种群多样性,在存在多个局部最优解的情况下,比二进制编码的混合算法的寻优能力强。利用构造的基于实数编码的混合算法,结合Hicks-Henne型函数参数化方法和Kriging代理模型,对高速列车的截面变化率进行了减小气动阻力的优化设计,得到了在设计空间内的最优截面变化率;优化后,三辆编组列车的气动阻力减小9.41%,其中,压差阻力减小38.02%,摩擦阻力基本不变,头车气动阻力减小12.55%,尾车气动减小13.98%。     

浅层有害气体成藏特征对隧道施工的影响

地下浅层有害气体是影响地下交通工程施工与后期运营的重要危险因素,对其地质成藏特征的研究可有效指导治理措施的设计部署。本文以昆明地铁2号线工程为例,通过对工程中有害气体喷发重点区段现场勘察与实验分析,研究分析了浅层有害气体成藏特征。该工程区段地下浅层有害气体是赋存于第四系泥炭质土层中以甲烷组分为主的小型、低压生物气。含气层空间分布特征显示,福保路段揭露两层含气层中的下部含气层与地铁结构线为纵贯关系,施工危险性较大;而该段上部含气层以及官南路段含气层均不与地铁结构线交叉,危险性较小。尽管由于前期工程施工导致勘察区段地下有害气体压力与流量降低,但不排除勘察区间或周边存在小型高压气体聚集区的可能性,故建议在施工过程中要对地下有害气体进行同步探测,对于高压气层采取提前排气与压入式机械通风处理措施,同时加强现场有害气体监测。     

季冻区高速铁路路基冻融变形特征研究

为研究季冻区高速铁路路基冻融病害及其变形特征,以兰新高速铁路K1934+190无砟轨道路基断面作为研究对象,在已有的水分迁移控制微分方程、瞬态温度场控制微分方程及土体单元应力-应变方程的基础之上,建立了无砟轨道路基受水分、温度及应力影响的数学计算模型,通过模拟和现场监测对比分析了自2019年10月初至2020年5月初路基的动态变化规律。结果表明,由于水分场、温度场对季冻区高速铁路路基的耦合作用,致使路基水分变化、温度变化及由此产生的温度场重分布、水分场重分布是导致路基发生冻胀融沉的关键因素,其变形在时间域上呈规律性变化,这一结论可为研究冻土地区高速铁路路基冻害治理提供参考。     

AT供电方式综合接地系统的仿真研究

高速铁路列车运行速度高、行车密度大、牵引电流大,再加上采用整体道床,钢轨—大地泄露电阻大,导致钢轨电位急剧升高。过高的钢轨电位严重威胁人身和设备安全。为了解决钢轨电位升高问题,在设计牵引供电系统时提出了采用综合地线的措施。对高速铁路AT供电方式牵引回路进行建模,仿真分析了不同接地方案下,牵引网正常运行和短路故障时钢轨电位的分布规律与特征,以此分析综合地线系统对钢轨电位的钳制作用,并提出了适合我国高速铁路的综合接地系统。     

横风作用下列车在高架桥上运行的气动特性分析

使用计算流体力学方法研究横风条件下列车在高架桥上运行的气动特性和倾覆的危险性。基于三维N-S方程,采用滑移网格技术对列车运行进行数值模拟,并与在地面上运行作对比数值模拟计算。研究结果表明列车在高架桥上运行所受到的气动力随着侧风强度的增加而剧烈增加,随着车速的增加而缓慢增加;和地面路况运行相比,列车在计算模型中的高架桥上运行并未增大倾覆危险性。     

基于系统动力学的高铁客运需求预测

为了确定中国高铁客运需求的发展规模和规律,通过分析与高铁客运需求相关的经济、人口、设施供给及民航竞争的影响因素,建立了高铁客运需求的系统动力学模型.经过对既有历史数据的验证分析,证明系统动力学模型的有效性,且预测精度优于传统方法.根据经济人口及出行要素设定了三种增长情景,预测发现,中国未来不同情境发展下的高铁客运需求将持续上升,高铁客运周转量2024年突破1万亿人公里,高铁出行量2026年突破30亿人次.基于以上结论,提出了中国高铁建设、票价及服务方面的建议.     

大型活动散场期间地铁车站短时进站客流预测

大型活动散场期间的地铁车站客流属于可预知的非常规客流,采用常规客流的统计预测方法难以准确预测其客流需求.基于深度学习,将历史客流规律、大型活动数据与实时自动售检票系统数据相结合,提出了一种适用于大型活动散场期间地铁车站的短时客流预测模型.首先对历史客流数据进行了拆分及降噪处理,并分析了活动客流特征.之后,基于深度学习框架构建多层结构的卷积神经网络,拟合活动客流特征与客流时空分布的映射关系,并选取Adam(adaptive moment estimation)算法优化训练过程,以适用于活动散场时客流集中进站的情况.最后,以北京地铁奥林匹克公园站为例,利用实测数据验证了模型的准确性.预测结果表明:建立的Adam-CNN(convolution neural network)模型相对于常用时间序列方法自回归滑动平均和传统神经网络SGD-CNN模型具有更高的精度,能够为大型活动的组织提供更为有力的支持.     

高精度直线切换式调焦机构的设计与试验研究

调焦机构是显微成像系统的重要组成。目前显微成像设备主要使用转盘式物镜切换机构和升降载物台来进行调焦,其不利于仪器的小型化,且价格昂贵。为此提出一种新的采用丝杆电机驱动与直线导轨相配合的兼具切换与调焦的机构,主要由混合式丝杆步进电机、高精度导轨、编码器、光电开关等组成。具体给出了机构的组成、调焦方法,并进行了模态分析、单步精度测试、垂直度测试。结果表明:步进分辨率1μm,垂直度10″。在能达到同类产品性能的同时,降低了成本。