摘要：微位移放大机构常常用来扩大压电陶瓷致动器的行程范围。鉴于差动式微位移放大机构具有"小结构大倍数"的特点,设计了一种新型二级差动式杠杆微位移放大机构。应用矩阵表示法对其进行了运动静力学分析,在此基础之上,以柔性铰链的分布位置及其几何特征参数为优化变量,并以提高位移放大比和减小最大应力为目标函数建立一种双目标优化模型。机构经过优化设计后位移放大倍数高达48倍,并对其进行有限元仿真分析,计算结果为44倍,理论模型与有限元模型的误差小于10%。结果表明:提出的优化模型具有准确性和高效性,同样可适用于其他柔性铰链机构的优化设计。

摘要：基于已知的线路起终点和研究区域内人口分布情况,研究城市轨道交通地下线平面设计方案。以轨道交通车站的布设数量、位置及线路平面线形为决策变量,考虑实际地理条件、站间距、换乘预留及线路平面设计等约束,建立城市轨道交通地下线平面优化模型,实现客流吸引量最大,以及包括建设投资、运营支出和环境影响在内的线路综合成本最小。设计基于非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)与A*算法的混合启发式算法求解模型。选取国内某城市地铁线路为研究对象,结果表明,算法可求得模型帕累托前沿,提供不同客流吸引量下线路综合成本最低的解决方案。此外,与实际平面设计方案相比,帕累托最优方案能够在不降低客流吸引量情况下减小约4.4%的线路综合成本。

摘要：线路纵断面形式是影响地铁列车牵引能耗的重要因素之一。在给定线路平面设计方案和车站位置的前提下,考虑地铁设计规范要求和线路地理条件限制等现实约束,构建以上、下行列车总牵引能耗最小为目标的区间纵断面设计优化模型,并采用遗传算法求解区间坡度和坡长的最优组合序列。案例分析表明,与实际设计方案相比,采用本文模型得到的纵断面设计方案可节约5%左右的列车牵引能耗;当区间衔接的两车站高程相差较大时,采用先缓上坡后陡上坡(反方向先陡下坡后缓下坡)的单向坡设计形式较为节能;当车站高程相近时,采用先下坡后上坡的V型纵断面设计形式有利于牵引节能。

摘要：针对高峰期地铁换乘站站台容易发生拥挤问题,在分析乘客进站及换乘走行过程的基础上,构建了站外限流与列车时刻表协同优化模型。该模型可在满足站台安全容量约束下尽可能降低站外限流率,实现站外站内乘客加权人均等待时间最小。采用混沌遗传算法求解模型,并以惠新西街南口站为例,对本文模型、优化前方案和既有只限流方法进行对比分析。结果表明:与优化前方案相比,模型所得方案可满足站台安全容量约束,加权人均等待时分减少了21.2%;与只限流方法相比,模型可使站外平均限流率从36%下降到7.3%,加权人均等待时分减少了43.8%,且模型方案的各项指标在乘客走行时分发生波动的情形下表现更稳定。

摘要：地铁郊区线路是城市通勤的重要方式,在早高峰期间可将郊区通勤乘客快速运送至中心城区的工作地点。由于通勤客流的巨大需求以及目的地集中性,即早高峰期间大多由郊区各站流向中心城区若干站点,导致列车和车站站台的过度拥挤,尤其是靠近市中心的地铁车站。据此,本文构建了列车运营计划与客流控制协同优化模型,列车运营计划包括大小交路和非等间隔时刻表服务。优化目标为降低最大站台滞留人数、站外总限流人数以及列车的总走行公里。为保证方案的可行性,模型考虑了列车车底的衔接以及最大可用车底数限制。针对所提出的大规模非线性模型,设计了嵌套暴力搜索的遗传算法进行求解。北京地铁房山线案例表明,本文提出的站外限流和小交路计划可有效降低靠近市中心的地铁车站的滞留乘客数,缓解高峰期拥挤现象。与现实无限流方案和本文无小交路方法相比,本文综合优化方法可提升目标函数的优化率超过14.8%。

摘要：区间运行时间和操纵方法是实现高速列车节能运行的两个重要方面.本文构建了可调整区间运行冗余时间的高速列车多区间节能操纵模型.考虑到高铁枢纽车站和非枢纽站对列车到达时刻准点性的要求程度不同,模型中增加了枢纽车站的列车到达时刻与列车运行图定到达时刻一致性约束,以及非枢纽车站的列车到达时刻在一定时间范围内的约束.为了避免解空间中不满足定时约束的不可行解的数量影响算法效率,设计了一种三层编码的遗传算法来求解模型.通过1条包含3个枢纽车站、3个非枢纽车站的高速铁路线路验证,结果表明,本文所提出的高速列车多区间节能操纵方法能够保证枢纽车站列车到达时刻不变,非枢纽车站列车到达时刻在一定时间范围内变换时,求得多个区间的列车最优节能操纵速度轨迹.与基于牵引—惰行控制方法和单区间节能操纵方法在图定运行时分下的计算结果相比,本文所提出的方法节能率分别超过16%和4%.

摘要：为控制和降低城市交通碳排放,研究了低碳排放约束下的城市多方式交通网络道路收费问题。以私家车、常规公交和地铁组成的多方式交通网络为研究对象,以CO_(2)预期减排量和CO环境容量为约束,建立了最小化CO_(2)排放总量和用户出行总时间的双目标道路收费模型。模型采用基于博弈论的双层优化方法刻画决策者和出行者间的领导-跟随关系,上层为决策者在低碳排放约束下制定道路收费方案以权衡双目标,下层为出行者根据收费措施做出交通方式及路径选择。运用变分不等式描述了交通方式间的不对称影响及出行者的出行行为。针对所构建的非线性双目标道路收费模型,设计了改进型非支配排序遗传算法进行求解。算例结果表明:道路收费措施可有效地调节各种交通方式的出行比例,使得私家车出行者转移至公共交通(常规公交和地铁),从而缓解路网拥堵且达到低碳减排的目标;相比于道路收费前的初始状态,收费措施可至少提升43%的公共交通出行量,且使CO_(2)减排量达到32%以上;Pareto前沿验证了2个目标之间的负相关关系,若不增加初始状态的出行总时间,路网能够达到的最大减排比例为32%~59%;若欲达到高于60%的CO_(2)预期减排目标,需提高公共交通的供给水平,减少由私家车转移至公共交通的时间损失,提高系统的运输效率。

摘要：新线牵引能耗预测可用以辅助线路的规划设计及列车选型,进而实现牵引节能。地铁新线牵引能耗受线路条件、列车属性等因素的综合影响,传统的仿真方法简化多种参数,而大数据预测方法忽略列车物理运动过程,均难以保证新线牵引能耗的预测效果。因此,提出一种将列车运行仿真与支持向量回归(SVR)相结合的组合预测方法预测地铁新线牵引能耗,并采用交叉验证方法及遗传算法对SVR参数进行寻优。研究结果表明:仿真与SVR相结合的组合预测方法优于单一预测方法,在95%的置信水平下,地铁新线牵引能耗预测精度可达90%。

摘要：基于Euler-Bernoulli梁原理研究了铝基双晶串联压电悬臂梁电压频响和短路-开路共振频移量问题。以悬臂梁总厚度和压电陶瓷厚度为影响参数,首先推导了输出电压的单/多模态解,再以单模态解为基础,分析了不同厚度压电悬臂梁短路-开路共振频移量。研究结果表明,与多模态解相比,单模态解的估计性良好,且计算简便。在任意变负载区间内,存在最劣压电陶瓷厚度,使短路-开路共振频移量最大。因此,在进行压电悬臂梁结构设计时,应尽量避开最劣点,使外部负载具有最佳适应性,提高能量回收效率。

摘要：常用制动曲线作为自动防护系统(ATP)的重要组成部分,对于保证列车运行安全和提高运输效率具有重要意义。首先根据受力分析和动力学公式,通过基于时间步长的逆推方法建立常用制动曲线理论计算模型。但实际应用中,受计算能力限制,车载系统在计算ATP常用制动曲线时,需要对繁琐的理论计算模型进行简化。据此,基于制动距离表从目标停车点进行查表迭代计算,从而建立基于制动距离表的ATP常用制动曲线计算模型。以郑州—武汉高铁线路许昌东站为例,应用Matlab平台对本文模型和理论计算模型进行求解。案例结果表明,本文模型比理论计算模型的计算时分减少77. 98%,安全余量波动稳定在8%左右,通过能力损失较小,在保证较小的安全余量波动的同时,兼顾运输效率和运行安全,有较好实用性。