利用单检波器数据估计高铁列车运行速度

在列车结构基本上固定的前提下, 仅利用高铁线路隔离区外单个检波器采集的地震数据来估计高铁的运行速度。通过给出列车经过铁路上一点时该点的受力函数振幅谱与列车运行速度的关系, 提出一种基于速度扫描的列车速度估计方法。首先根据列车结构参数及预设列车运行速度生成一系列受力函数振幅谱, 然后计算各种速度下的受力函数振幅谱与单个检波器所接收到信号振幅谱的互相关函数, 最终选取互相关函数值最大时对应的速度作为列车运行速度的估计值。合成数据及实测数据的结果均证明所提方法的合理性, 有望将此方法推广到其他道路交通中具有固定结构交通工具的速度估计中。     

环上逻辑函数的相关性分析

分析了Galois和Zm环上逻辑函数的互相关函数与特征谱之间的关系,并且利用逻辑函数的互相关性研究了环上逻辑函数的密码特性.     

基于响应面法的高铁隔震桥梁地震风险分析

考虑高铁桥梁结构自身和地震动的不确定性,采用SAP2000分别建立隔震与非隔震高铁桥梁模型,运用中心复合设计法建立试验样本,对桥梁结构模型进行非线性动力时程分析,分别建立以墩柱位移延性系数和支座剪切位移为输出的响应面函数。基于拉丁超立方抽样,获得隔震与非隔震桥梁构件的易损性曲线;基于结构易损性和地震所造成的损失分析,得出桥梁结构在其全寿命期内的总费用。研究结果表明：通过中心复合设计法得到响应面函数的方法,可以大幅提高高铁隔震桥梁易损性分析的计算效率;隔震墩柱发生各级破坏的超越概率均明显低于非隔震墩柱,说明摩擦摆隔震支座通过延长结构周期和摩擦耗能对高铁桥梁墩柱起到了很好的保护作用;隔震桥梁全寿命期内地震经济损失、检修费用及全寿命总费用等均低于非隔震结构,说明隔震桥梁在全寿命周期内的经济性好。     

基于特征量提取的输气管道微泄漏检测

输气管道音波法泄漏检测采集得到的信号不仅包含有用的泄漏信号,而且包含背景噪声和各种干扰信号,因此信号的识别和特征量提取尤为重要。基于此情况,采用相关性分析的方法对传感器采集的信号进行处理并得到有效特征量,传感器采集得到的信号包括泄漏信号、敲击信号、压缩机启停信号、减压阀开关信号。相关性分析采用相关函数和协方差函数实现,相关函数可以得到各种信号的自相关和互相关特征,协方差函数可以得到各种信号的自协方差和互协方差特征。同时对信号进行整体峰度计算,并设置整体峰度阈值。研究结果表明:信号的相关性分析可以对输气管道微泄漏进行检测,同时对诸如减压阀操作、压缩机启停、敲击等干扰因素可以通过相关函数数值从背景噪声中识别;在不确定是否存在干扰信号的前提下,通过相关分析从背景噪声中提取泄漏信号或干扰信号,并对信号进行整体峰度值计算,若整体峰度值高于阈值,则认为泄漏发生,提高了音波泄漏检测的准确性。     

基于地震波介质载体动态传导规律的桥梁结构分析

地震波介质载体在地震发生时传递着能量,承载着地震信息。桥梁作为道路工程的咽喉,在发生大地震后的救灾中起着极其重要的作用。通过对地震波介质载体动态演化特征及规律的实质性认识和桥梁震害现象分析,探求其特性;从而将地震灾害演绎落实到以介质载体为核心,以震害媒介传递为路径的物质量级演变基础上,构建有限元模型。研究地震波不同介质对桥梁内力的影响,探寻其动态传递规律。     

应用背景噪声研究波速结构方法综述

通过一对台站地震记录的背景噪声进行互相关计算,来近似台站间的格林函数,从而通过地震成像的方法得到对地下地震波速度结构的认识,成为近年来地学研究的热点问题之一。本文叙述了该方法的发展背景及发展过程,简要介绍了其物理原理,回顾了近年来应用该方法取得的一些成果,并对其应用前景进行了展望。     

大跨度桥梁脉动风场的随机模拟

首先分析了一种宽域平稳随机过程的特性，然后基于频谱表达方法并利用Kaimal风谱函数的特性，提出了一种模拟桥梁脉动风场的高效率方法；证明了采用本方法模拟产生的脉动风场具有各态历经性，满足目标互相关函数；最后给出了一个计算示例。     

基于合成数据对高铁震源虚拟道集生成方法的验证

根据稳相点分析的叠加方法原理, 提出一种波形叠加方法, 消除台站记录中高铁波场的串扰噪声, 生成虚拟道集, 并用合成的高铁数据进行验证。通过建立高铁桥梁振动方程, 获得精细的高铁震源时间函数, 然后使用有限元方法,在分层介质模型中进行高速铁路波场正演模拟计算, 并对不同速度的高铁列车正演模拟记录进行时移叠加, 获得虚拟道集, 从而验证叠加方法的正确性。     

互谱识别法在识别气动导纳函数中的应用

气动导纳是描述大跨度桥梁断面抖振气动力的关键环节,现存的各种导纳函数识别方法以及经典的Sears函数均与试验结果存在着不小的误差.为此,在研究中摈弃相关的假定,引入了考虑6个导纳的互谱导纳识别方法,通过Sears函数的数值模拟识别验证了导纳识别结果的正确性,同时对识别方法的精度进行了初步探索.     

一种基于FPGA的互相关函数加速器设计

为了实现实时高性能目标识别,设计了一种基于FPGA的互相关函数加速器.通过合理的硬件设计与逻辑复用,使互相关函数计算速度得到提升.实验结果表明,加速器可以高速完成互相关函数计算,满足实时高分辨率图像目标识别系统的需求.     

基于台阵资料测量高铁信号视速度的方法

针对运行于高架桥上高铁引发的震源, 基于对移动组合源形成的波场传播的理论分析, 提出一种利用多台互相关测量高铁波场视速度的方法。然后, 生成分层介质条件下的高铁波场合成数据, 计算信号视速度, 并通过与理论结果的对比, 验证方法的正确性。     

高架桥下方高铁地震信号频谱特征研究

使用北京大学架设的临时台阵中11个高铁高架桥下的短周期台站11天记录到的由951列高铁激发的共10461条地震记录, 利用K-Means聚类算法, 研究其频谱如何随列车的速度、模型、铁轨和路基变化而变化。近匀速运动的高铁所产生的高铁地震波的频谱主要由等间隔的峰组成, 其基频等于速度与车厢长度的比值。通过调整基频来降低列车速度的影响, 可使频谱模式更稳定, 便于比较。聚类结果表明, 高铁地震的频谱在相同车型、铁轨和路基条件下, 表现出稳定的模式; 这种稳定的频谱模式随车型、铁轨和路基条件的变化而显著变化。对这种稳定的频谱特征的监测, 可用于高速铁路的安全监控。     

高架桥下基坑开挖次序对桥墩变形的影响分析

以某市双地道基坑开挖对既有高架桥桥墩变形影响为研究背景,重点研究在轻轨高架桥正常运营情况下利用数值模拟对不同施工方案造成高架桥桥墩位移变形以及在实际施工过程中收集桥墩变形数据总结相关规律。运用MIDAS-GTS建立三维整体计算模型来模拟地道基坑施工开挖次序,进而动态预测基坑支护结构及高架桥桥墩的位移变形状态,分析了双地道开挖在两种不同施工方案下的数据,得出更有利于施工安全建设的方案。计算结果表明:地道基坑开挖高架桥桥墩水平位移最大值为-3.68 mm,竖向位移最大值为2.14 mm;地道基坑支护结构水平位移最大值为11.89 mm。数值模拟结果与主要监测数据对比分析表明,地道基坑开挖在各个阶段对高架桥桥墩的变形影响均在规范限值以内并与实际监测数据走向基本一致。研究结果表明:该项目数值模拟施工过程中优先施工距桥墩较远的基坑对桥墩产生的扰动较小;较好的体现实际施工过程中桥墩的变形趋势以及变形程度;基坑施工至承台位置时对桥墩变形增量达到最大。     

空铁综合运输网络结构特征实证分析

为探究中国空铁综合运输网络结构特性,以城市为节点,若城市间有航班或高铁则连边,以航班数量和高铁数量为权重,分别建立了3个加权网络：高铁子网络、航空子网络和空铁综合运输网络。首先,通过均值关联、三角中介中心度、加权谐波中心度指标对比研究了不同网络的关键节点;其次,通过聚类系数和平均最短路径长度研究了三个网络的小世界特性;再次,通过Newman算法研究了三个网络的社团结构;最后,通过加权网络效率为指标,研究了三个网络的鲁棒性。研究结果表明,北上广深是三个网络的三种不同加权中心度的排名都很靠前,是共有的最为关键的节点。三个网络都具有小世界特性,但只有高铁子网络的模块度值大于0.3,存在明显的社团结构,并被划分为了10个社团。空铁综合运输网络具有更好的加权网络效率,约为0.32,为三个网络中最高,节点失效时的加权效率变化最小,鲁棒性最强。可见空铁综合运输网络集成了高铁网络、航空网络的互补优势,网络结构特征优于单一运输网络。     

高铁轮毂表面缺陷的视觉显著性超像素图像检测方法

针对高铁轮毂表面缺陷实时在线检测问题,提出一种基于视觉显著性注意机制的超像素自适应检测方法。首先采用同态滤波器对缺陷图像进行预处理,去除环境光污染噪声引起的图像亮度分布不均匀问题,构建轮毂表面缺陷图像的谱残差视觉注意模型,之后采用超像素分割算法对缺陷显著性图像进行自适应阈值分割,标记出高铁轮毂表面缺陷的二维空间位置,实现轮毂表面缺陷的边界检测和形态估计。本文方法在高铁轮毂表面缺陷检测实验平台上进行了实验验证,结果表明：该方法能够有效抑制图像分割中的过分割问题,对缺陷的边界信息提取准确,鲁棒性较好。     

高铁环境下基于大规模多入多出自适应波束成形的干扰对齐

随着高速铁路的快速发展,高铁用户对移动互联网的需求与日俱增。高铁环境下,信道处于快时变状态,列车速度越高,信道变化越快,信道状态信息(channel state information,CSI)存在严重的不准确性。针对此问题,首先对高铁环境下的CSI建模,通过统计特性与瞬时CSI对其进行动态修正。同时,为了保障高铁在运行过程中获得最佳的系统容量,还提出一种基于自适应波束成形的干扰对齐方法;该方法将天线分成两组,通过设计预编码,使干扰对齐到零空间,从而在接收端消除干扰。数值结果表明,所提的方法能很好地适应高速移动场景,达到最优的系统容量。     

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.     

高铁地震波场特点的理论分析

为了利用高铁震源反演浅层或深层地下结构, 将高铁铁路桥墩视为点源位置, 分别利用波阵面叠加、求解声波波场和半无限空间弹性波波场等方法, 对高铁激发的远场波场进行模拟。利用不同类型的震源时间函数与格林函数卷积计算得到的波场结果显示, 考虑高铁自重影响的桥墩静力响应的低频震源时间函数对应的波场与实际记录具有一定的相似性。