网络并行计算在轨道结构动力分析中的应用

针对车辆-轨道结构动力分析问题，提出了一种基于网络并行计算环境的并行求解方法．考虑车辆和轨道结构特征，建立车辆-轨道结构动力分析模型，推求动力响应微分方程．针对推导的微分方程，改进串行求解算法，提出一种宏流水并行算法．针对算法的性质分析了该算法的适用范围，并从理论上分析了最佳节点机个数和最大加速比．考虑车辆通过轨道不平顺情况，实现了求解轨道结构动力响应的宏流水并行程序．分别在工作站和个人计算机组成的网络并行环境中，测试了提出的宏流水算法性能．实验结果表明，宏流水并行算法可以获得良好的加速比．     

用有限元法分析无缝道岔组合效应

为建立能反映无缝道岔组合实际受力情况的计算、分析模型,基于有限单元法,建立了多组无缝道岔相联结时钢轨纵向力及位移的计算模型,编制了计算软件,并以12号固定辙叉无缝道岔为例,分析了不同联接形式无缝道岔对钢轨附加力及位移的影响.研究结果表明:道岔不同联结形式对钢轨的受力及变形有明显的影响,其组合效应不容忽视,特别是钢轨的位移受组合效应影响很大;随着组合道岔组合数的增加,钢轨附加力及钢轨位移的组合效应也随之增加,但增加幅值逐渐减少.     

LEO/MEO卫星通信系统ISL网络路由及切换性能研究

为了研究高度不同的卫星通信网络的路由和切换性能,采用Walkerdelta型星座构成两种非静止轨道卫星通信系统,分析和比较了LEO和MEO卫星通信网络构成特点和星间链路的俯仰角、方位角和星间链路长度变化。采用不同的路由策略以满足不同服务质量的要求,分析该策略下的卫星网络性能。设计了一种混合路由策略,综合考虑时延、时延抖动、切换和通信中断4项指标,进而比较不同高度的两种卫星网络应用不同路由策略时的性能。结果表明,混合路由策略上述服务质量的综合指标最优,该策略能够为各种用户提供不同的服务质量,提高卫星通信系统有效性和可靠性。     

计算离散动力系统不稳定周期轨道的精英子空间差异演化算法

通过把探索周期轨道的问题转化为一个非负函数的极小化问题,基于空间收缩的思想,反复重新初始化种群以提高群体的差异性,提高对可行域探测的有效性,提出一类精英子空间差异演化算法求解不同类型非线性映射的不稳定周期轨道,对典型离散动力系统的初步仿真结果表明该算法是一种计算不稳定周期轨道的稳健有效算法.     

太空旅行，请走高速公路

奇怪的轨迹2004年4月,在太空工作了两年之久的起源号探测器准备返回地球。起源号的任务是收集太阳粒子,它距地球并不是那样遥远,然而,起源号却舍近求远,它掠过地球,沿一个环形轨道在归途中飞行了483万公里后才靠近地球。科学家解释说,起源号这样做是为了节省能源,它返回地球的轨道几乎可以不用消耗燃料。科学家将这样的飞行轨道形容为“太空隧道”或者“星际高速公路”。加州理工学院研究太空船飞行轨道的数学家杰纳德·马斯顿评价说:“起源号完成了有史以来消耗能源最低的一次太空飞行。”听起来,“星际高速公路”这样的说法似乎来自一部科…     

约翰·格伦斯费尔德--一位钟爱攀登险峰的宇航员

约翰·格伦斯费尔德(JohnGrunsfeld)是美国航空航天局(NASA)“哈勃”太空望远镜项目的首席科学家,同时作为主任飞行机械师和宇航员的他,曾4次执行太空飞行任务。当时他身穿增压服,走出航天飞机来到位于同温层、以时速18000英里环绕地球轨道飞行的“哈勃”太空望远镜上行升级和修理……由于不赞同NASA做出的停止对“哈勃”望远镜进行维护的指令,格伦斯费尔德设计了一个机器人,如果一切顺利的话,它将于2007年下半年被送上太空对“哈勃”进行维修,可将造价达15亿美元的太空望远镜的寿命延长3至8年。最近,格伦斯费尔德完成了自己的另一个“使命”:首次成功地登上了位于阿拉斯加的北美洲最高峰——德纳里峰(即麦金利山)。不久前,美国《国家地理探险》杂志对格伦斯费尔德进行了一次采访。     

轨枕空吊对桥上有砟轨道结构动力响应的影响

基于车辆-轨道耦合动力学理论,将轨枕下部的有砟轨道考虑为弹簧-阻尼系统,假设该弹簧-阻尼系统失效来模拟轨枕空吊状态,建立含轨枕空吊的有砟轨道-桥梁耦合模型.采用Newmark直接积分法求解车辆-轨道-桥梁耦合动力学方程,计算列车通过时轨枕正常状态和空吊状态下轨道结构的位移和加速度,同时对空吊轨枕出现的数量及纵向分布位置对轨道结构动力特性的影响进行分析.对轨枕无空吊状态、单根空吊状态、连续2根空吊和间隔2根轨枕空吊4种工况下轨道结构的动力响应进行分析.研究结果表明:连续2根轨枕空吊影响下轨道响应显著大于其他3种工况,间隔2根轨枕空吊的影响略大于单根轨枕空吊的影响,但差别较小;轨枕空吊对有砟轨道结构动力影响范围沿轨道纵向不超过2跨轨枕间距;随着列车运行速度的增加,轨枕空吊影响下轨道结构位移变化较小,加速度则明显加大,基本呈线性增长.     

橡胶垫浮置板轨道变形控制及减振分析

在进行轨道结构减振效果的优化设计时,需要考虑结构的变形限值条件.以橡胶垫浮置板轨道为研究对象,采用模态分析和谐响应分析,对轨道系统的振动特性进行了研究.考虑钢轨的变形限值,提出了减振性能最优的板下胶垫刚度.利用建立的地铁车辆-橡胶垫浮置板轨道-基础空间耦合系统动力分析模型,计算了该胶垫刚度下的轨道、基础动力响应,对其减振效果进行了评估.研究表明:橡胶垫浮置板轨道具有较好的减振性能.按照钢轨变形限值4mm控制,轨道固有频率为18.7Hz.在1~80Hz频率范围内,浮置板轨道的综合减振效果为10.4dB.研究成果可用于实际工程,为类似减振轨道结构的选型和优化设计提供一定的借鉴.     

高速磁浮轨道垂向不平顺动态检测系统设计

针对高速磁浮轨道垂向不平顺检测,提出了一种基于惯性基准法原理的随车搭载型动态检测系统,并通过试验验证了该系统可满足±0.2 mm的检测误差要求.针对同步电机长定子齿槽形式的检测面,设计了一种削弱"齿槽纹波效应"的算法,可将齿槽形状引入的波动影响限制在±5mm范围内.最后,根据检测要求分析有关传感器的选型,并提供了相应结构平台的初步设计考虑.     

基于自适应Radau伪谱法的再入段轨道设计算法

针对传统Radau伪谱法处理非光滑平面时精度不高和效率不足的缺点,提出了一种基于自适应Radau伪谱算法的再入段轨道设计算法。该算法可以根据状态方程的拟合精度对再入段轨道进行自适应调整。在轨道曲率较高的区域,通过增加区段数量提高计算精度;在轨道曲率较低的区域,通过提高插值多项式的阶次提高计算精度。仿真结果显示,该算法形成的配点分布更为合理,相对传统的Radau算法具有高精度、高效率等优点,求解效果优于传统的Radau伪谱法,可将其应用到再入段轨道优化的工程实际中。