交通运输工程学报

公路平曲线半径可靠性设计理论与方法

游克思, 孙璐, 顾文钧 — 2012-12-20

游克思, 孙璐, 顾文钧将车辆运行速度、路面摩擦因数作为随机变量,分别构建了基于质点模型与考虑车辆侧倾作用的侧滑失效功能函数,分析了曲线路段行车安全可靠性。计算了《公路工程技术标准》(JTG B01―2003)中规定的各极限最小半径下发生车辆侧滑的概率,并通过改变路面摩擦因数和车辆运行速度,对比研究了2种不同功能函数下的行车失效概率,提出了公路平曲线半径的可靠性设计流程。研究结果表明:考虑车辆侧倾作用计算的侧滑概率明显高于由质点模型计算出的侧滑概率; 在同样道路环境下,卡车发生侧滑的概率会大于轿车; 公路平曲线设计将车辆简化为质点,忽略侧倾作用以及车型间差异会导致对卡车行驶安全不利。交通运输工程学报. 2012 12(6): 1-6.

拼接工况下路基的参数反演与沉降特性

韩丁, 谭华, 黄晓明, 扈惠敏 — 2012-12-20

韩丁, 谭华, 黄晓明, 扈惠敏应用路基和土基的Duncan-Chang模型,选用拼接路基顶面的最大沉降量作为目标函数,研究了路基拼接工况下模型的灵敏度函数和最敏感参数,使用实体工程中沉降板的检测数据进行了参数反演,并根据反算参数计算了铺筑路面结构层引起的路基顶面差异沉降。研究结果表明:拼接工况下,路基E-B模型对模量指数n最敏感,模量系数k_E也有较大影响; 土基E-B模型对破坏比R_f最敏感,k_E和n也有较大影响; 埋设在土基顶面和路堤中层的沉降板检测数据可用来反算土基和路基Duncan-Chang模型的最敏感参数; 拼接路基表面的工后沉降计算曲线与类似工程实测沉降曲线具有较高的相似性,采用反算参数的数值仿真可以描述拼接工况下路基的沉降特征。交通运输工程学报. 2012 12(6): 7-12.

公路黄土坝式路堤蓄水位分析

徐世强, 邹群, 折学森, 封建湖, 时磊 — 2012-12-20

徐世强, 邹群, 折学森, 封建湖, 时磊为分析公路黄土坝式路堤涵洞闲置原因,针对路堤上游蓄水的U型沟谷几何边界条件建立库区模型,根据路堤蓄水补充损失特点建立库水补充损失模式,利用渗流力学、蒸发理论得到蓄水位算式,通过调研与实测选定路堤模拟参数进行了水位计算,并与已建的路堤蓄水实际情况进行了对比验证。分析结果表明:不考虑泥沙影响,在正常的年降雨入库量条件下,无放水的公路黄土坝式路堤具有正常蓄水上限水位,即理想均值水位和上限高水位; 上限水位的存在与蓄水时间没有关系; 上限高水位小于涵洞底部标高是涵洞闲置的本质原因; 实际设计时应注意上限高水位对滞洪库容的影响。交通运输工程学报. 2012 12(6): 13-19.

双层公路钢桁梁桥车桥耦合振动

刘永健, 刘世忠, 米静, 程高 — 2012-12-20

刘永健, 刘世忠, 米静, 程高为研究车桥耦合振动对双层公路钢桁桥冲击效应的影响,基于分离法,以车轮与桥面接触点为界,将车桥耦合振动系统分为车辆与桥梁2个子系统,分别采用虚功原理与有限元法建立各自的运动方程,并通过车轮与桥面接触处的位移协调条件及车桥相互作用力的平衡关系相联系,采用迭代法求解系统响应。以某双层公路简支钢桁梁桥为研究对象,应用ANSYS软件建立三维梁格有限元模型,分析了车速、桥梁阻尼、桥面平整度及不同加载模式对车桥耦合振动的影响。研究结果表明:车速与双层钢桁梁桥冲击系数之间没有规律性的函数关系; 桥梁阻尼增大,能使钢桁桥杆件内力、位移冲击系数适当降低; 桥面平整度是车桥耦合振动的一个重要激励,桥面状况越差则车辆振动越强烈,对桥梁的整体和局部产生的冲击作用越大; 单双层加载模式的不同对桥梁整体的动力响应改变不大,但是对局部动力响应的影响比较明显,应在桥梁设计时考虑局部冲击效应的影响。交通运输工程学报. 2012 12(6): 20-28.

高强钢绞线网抗弯加固RC梁剥离承载力计算

黄华, 刘伯权, 贺拴海, 吴涛, 潘元 — 2012-12-20

黄华, 刘伯权, 贺拴海, 吴涛, 潘元为分析高强不锈钢绞线网加固的钢筋混凝土梁抗弯剥离破坏,以加固梁端部锚固区域的剥离破坏为研究对象,以8根钢筋混凝土加固梁端部锚固试验为基础,对计算FRP加固梁和粘贴钢板加固梁端部剥离破坏的Smith和Teng模型进行修正,建立适合高强钢绞线网加固技术的端部剥离承载力计算模型。以加固梁中部的剥离破坏为研究对象,取加固梁跨中部位两弯曲裂缝之间的部分为计算单元,分析钢绞线网的受力状态,建立加固梁中部剥离破坏的粘结剪应力和剥离正应力计算模型,提出中部剥离破坏准则,并对所建立的模型进行了验证。研究结果表明:端部剥离承载力计算模型上限值取0.57,与试验相符; 中部剥离承载力模型计算值与试验值仅相差3.77%,计算模型可行。交通运输工程学报. 2012 12(6): 29-34.

货车极限黏着制动优化方法

戚壮, 李芾, 丁军君 — 2012-12-20

戚壮, 李芾, 丁军君基于Polach大纵向蠕滑理论的轮轨接触模型,确定了铁道车辆在制动工况下,轮轨黏着系数达到饱和时的轮轨蠕滑率。以闸瓦压力为优化对象,以轮轨蠕滑率为目标函数,在SIMPACK环境下构建了考虑制动系统的车辆动力学模型。通过ARX系统辨识技术,在SIMULINK环境下构建了轮轨蠕滑率响应的参照系统。为了使车辆模型与参照模型的蠕滑率在制动过程中保持一致,基于MIT自适应控制技术对制动时车辆的蠕滑率响应进行了跟踪,以实现对闸瓦压力施加方案的优化。计算结果表明:与一般闸瓦压力施加方案比较,优化后的闸瓦压力使轮轨最大蠕滑率下降了71.6%,使制动结束时的车速下降了11.8%,说明优化后的闸瓦压力不但能有效避免轮轨间的擦伤,还能够在一定程度上缩短车辆的制动距离。交通运输工程学报. 2012 12(6): 35-40,54.

高速轮轨水介质接触数值分析方法

吴兵, 温泽峰, 王衡禹, 金学松 — 2012-12-20

吴兵, 温泽峰, 王衡禹, 金学松将多重网格法引入水介质存在时高速轮轨黏着问题的数值求解中,研究了轮轨间存在水介质和不考虑轮轨表面粗糙度时,速度与载荷对水膜厚度的影响。数值分析结果表明:水膜厚度与轮轨表面粗糙度处于同一等级,粗糙度的影响不可忽略。基于数值分析结果,应用部分膜润滑理论研究了考虑表面粗糙度与轮轨间存在水介质时的接触机理,分析了轮轨黏着系数随速度变化的情况。计算结果表明:随着速度的提高,黏着系数急剧降低,其数值低于0.1。JD-1试验速度在60、90、120 km・h^-1时,黏着系数的试验结果与数值结果吻合较好,最大相对误差不超过8%,因此,利用数值方法可较好地预估黏着系数。交通运输工程学报. 2012 12(6): 41-47.

大型船舶辅助靠泊仪设计

彭国均, 刘洋, 张杏谷, 吴勇军, 樊明辉 — 2012-12-20

彭国均, 刘洋, 张杏谷, 吴勇军, 樊明辉为了准确控制大型船舶安全靠泊,分析了大型船舶特点及其靠泊过程,建立了大型船舶辅助靠泊仪数学模型,设计了大型船舶靠泊仪及其软件终端显示系统。采用两点定位差分全球定位技术(DGPS)、船舶自动识别技术(AIS)和无线网路通信技术(WiFi)完成靠泊仪的设计和数据的传输,结合大型船舶辅助靠泊仪数学模型,计算船舶靠泊时船首和船尾相对码头的距离、速度、船首向与船舶转向率等船舶移动数据,并将这些数据通过WiFi发送到软件终端,为引航员引导船舶安全靠离港提供参考信息。测试结果表明:大型船舶靠泊仪的水平定位精度可达60 cm,速度精度可达到5 cm・s^-1,数据刷新频率为5 次・s^-1。交通运输工程学报. 2012 12(6): 48-54.

机翼结构件的疲劳测试

张永芳, 刘旭, 冯雪, 吕延军 — 2012-12-20

张永芳, 刘旭, 冯雪, 吕延军在交变载荷作用下,在机翼腹板结构件表面粘贴应变花,实时监测疲劳试验时试件的应力应变状况,采用X射线确定了疲劳破坏后的试件表面和内部裂纹的大小与位置,分析了结构件结构损伤的部位和损伤程度,预测了结构件的裂纹扩展寿命。测试结果表明:在40 kN正弦交变压缩载荷作用下,试件的疲劳寿命约为100万次,符合疲劳寿命分布预期1 万～100 万次; 疲劳试验测得的应力与理论计算结果有相近的变化趋势,误差约为10%; 高锁螺栓和薄板断裂破坏是该处过大的载荷和绕x轴的弯矩共同导致的; 估算的疲劳裂纹扩展寿命为10 183次。交通运输工程学报. 2012 12(6): 55-62.

多跑道航班起降调度优化算法

张启钱, 胡明华, 施赛锋, 杨晶妹 — 2012-12-20

张启钱, 胡明华, 施赛锋, 杨晶妹为了提升大型繁忙机场的运行效率,考虑了多跑道的运行条件和安全要求等因素,以最小航班总延误为目标函数,以最大位置偏移为约束条件,引入滚动时域控制策略,建立了航班动态排序模型。针对多跑道航班调度问题的特点,分别采用基于滚动时域控制策略的遗传算法和现有的先到先服务算法求解模型。计算结果表明:当航班正常时,采用现有的先到先服务算法,航班总延误为1 712 s,采用基于滚动时域控制策略的遗传算法,航班总延误为 1 080 s,与先到先服务算法相比,延误时间减小37.0%; 当航班不正常时,采用现有的先到先服务算法,航班总延误为1 658 s,采用基于滚动时域控制策略的遗传算法,航班总延误为 969 s,与先到先服务算法相比,延误减小41.5%。可见,基于滚动时域控制策略的遗传算法有效。交通运输工程学报. 2012 12(6): 63-68.

高强度快递需求区域移动仓库选址算法

戢晓峰, 覃文文, 焦新龙, 梁斐雯 — 2012-12-20

戢晓峰, 覃文文, 焦新龙, 梁斐雯研究了高强度快递需求区域移动仓库选址问题的特点,以移动仓库总建设规模最小为目标函数,以区域需求量和仓库服务能力为约束条件,提出了基于多粒度集合覆盖问题的相遇蚁群算法。将需求点虚拟成粒子,利用K-means算法对粒子聚类,在划分好的粒子群里得到移动仓库备选点,分别应用传统的蚁群算法和相遇蚁群算法进行实例验证。计算结果表明:运用传统的蚁群算法,运算时间为12.714 4 s,最优解个数为13,最差解个数为15,平均解个数为13,解的正确率为79%; 运用相遇蚁群算法,运算时间为3.806 4 s,最优解个数为12,最差解个数为13,平均解个数为12,解的正确率为98%,移动仓库选址方案的建设数量为12,有10个备选移动仓库是多余的。交通运输工程学报. 2012 12(6): 69-75.

指路标志信息连续性评价模型

韩跃杰, 许金良, 杨宏志, 王龙飞, 赵跃峰 — 2012-12-20

韩跃杰, 许金良, 杨宏志, 王龙飞, 赵跃峰为了评价道路网中交通指路标志信息的连续性,根据指路标志信息的影响范围将道路网划分为两层次,利用有向图理论建立了路网模型。结合交通标志指路信息的设置与路径中的转向决策点,引入指路信息项系数与指路信息设置率,建立了指路标志信息连续性评价模型。研究结果表明:在两层次路网上设置指路信息能较好体现出行者寻路过程的规律与寻路过程的心理特征; 当指路信息缺失时,仍能通过对路径决策点的转向概率选择特征进行特定路径连续性的量化评价; 当路径的指路信息设置率与指路信息项系数均大于50%时,路径具有较好的连续性。交通运输工程学报. 2012 12(6): 76-81,88.

车辆超载对公路使用寿命的影响

张 , 张宜民, 魏朗, 段翔, 陈加宏 — 2012-12-20

张 , 张宜民, 魏朗, 段翔, 陈加宏分析了轴载与公路使用寿命的关系,根据路面不平度的频域模型和时域模型,建立了4自由度车辆动力学模型。利用Mathcad软件进行数值仿真计算,获得不同工况下车辆前后轮的最大动载荷,分析了车轮动载荷与车速、车轮载荷与超载、轮荷冲击系数与超载之间的关系,并预测了不同载荷条件下公路的实际使用寿命。研究结果表明:车轮动载荷和轮荷冲击系数与车速成线性增大关系,当车速由10 km・h^-1增大到100 km・h^-1时,车轮动载荷增大2.5～3.1倍,轮荷冲击系数增大17%～20%; 超载降低了车辆的轮荷冲击系数,但使得车轮的实际最大载荷大幅增大; 在超载100%的情况下,当以沥青层层底拉应力为设计指标时,公路实际使用寿命下降96%,当以半刚性材料层层底拉应力为设计指标时,公路实际使用寿命下降99%。交通运输工程学报. 2012 12(6): 82-88.

驾驶人个人特征对行车速度的影响

冯忠祥, 袁华智, 刘静, 张卫华, 刘鸿潮 — 2012-12-20

冯忠祥, 袁华智, 刘静, 张卫华, 刘鸿潮为分析驾驶人个人特征与行车速度之间的关系,采用个人属性调查和实车试验相结合的方法,获得80份驾驶人行车速度记录数据。按照驾驶人行车超速时间与总行车时间的比例,将驾驶人超速选择行为区间划分为4个小区间。运用非集计理论,将驾驶人的性别、年龄、性格、教育程度、驾龄等个人特征作为影响因素,并将4个小区间作为4个选择肢,建立了驾驶人个人特征对行车速度的影响度量模型,并结合弹性理论分析了各个影响因素的敏感度。分析结果表明:驾驶人的性别、年龄、教育程度、矫正视力、职业驾驶人和发生交通事故6个影响因素对应的弹性值均小于1.000,说明上述因素对速度选择行为缺乏弹性; 在4个小区间上,驾驶人的驾龄对应的弹性值分别为6.287、3.211、3.438和2.450,性格对应的弹性值分别为1.249、1.045、2.033和3.672,说明性格和驾龄2个影响因素对行车速度选择行为富有弹性,影响显著。交通运输工程学报. 2012 12(6): 89-96.

交通信号协调控制方案过渡优化算法

卢凯, 徐建闽, 郑淑鉴, 李林 — 2012-12-20

卢凯, 徐建闽, 郑淑鉴, 李林建立了信号控制方案过渡前后的交叉口相位差调整量关系方程组,针对各交叉口过渡信号周期的允许取值范围,利用交叉口相位差调整比例的极小极大原理,提出了单周期对称调节过渡算法与N周期加权调节过渡算法。分析结果表明:单周期对称调节过渡算法将在满足一次过渡条件下,实现交叉口相位差实际调整量最大值的最小化; N周期加权调节过渡算法则可以综合考虑各交叉口过渡信号周期的不同允许取值范围,根据交叉口相位差最大调整比例的最小化要求,通过N个过渡信号周期最终实现协调控制方案的快速平滑过渡。与其他过渡算法相比,N周期加权调节过渡算法实现了对于控制区域内交叉口相位差调整量的整体优化,使过渡方案能够更好地满足不同信号交叉口的控制需求,具有更广的适用范围与实用性。交通运输工程学报. 2012 12(6): 97-103.

突发灾害下交通控制与VMS协同技术

林赐云, 龚勃文, 赵丁选, 刘雪莲 — 2012-12-20

林赐云, 龚勃文, 赵丁选, 刘雪莲估计了可变信息板(VMS)的影响范围,构建了交通控制与VMS的协同一体化模型。通过VMS影响驾驶人的出行路径选择行为,引导路网交通流向最优交通流分布模式发展。通过交通控制调整交叉口信号参数,实现路网交通流的截流与分流,最终形成路网交通流最优交通分布模式。采用Frank-Wolfe均衡分配和遗传算法相结合对模型进行优化求解,利用Paramics API开发模型和算法。以Paramics软件为仿真平台,以山东省淄博市淄博新区为模拟路网,在路网突发灾害下对模型和算法进行了验证。验证结果表明:路网饱和度越大,构建的模型相对于Synchro模型,提高路网交通流运行性能指标的效果越明显,促进路网交通流稳定性的能力越强,越能均衡分配路网负载。当受灾交通流疏散完成80%,路网连线饱和度分别为不大于0.8,大于0.8且不大于1.0,大于1.0时,相比Synchro模型,构建模型的受灾交通流疏散时间分别减少11.55、21.84、25.64 min,疏散速度分别提高25.98%、31.83%、20.16%。交通运输工程学报. 2012 12(6): 104-110,118.

AIS基站短消息特性

马枫, 初秀民, 严新平 — 2012-12-20

马枫, 初秀民, 严新平研究了在内河与港口应用环境下,由船载自动识别系统(AIS)基站发送到船舶的短消息特征,分析了AIS报文在场强下降后的波形失真与误包原理。在半实物仿真平台下,分析了消息长度与误包率的关系,并给出相应的误包率预测模型。结合Hata-Okumura模型,提出了拥挤航道下AIS基站向船舶发送短消息的极限容量。最后以黄浦江上海航道为例,运用极限计算模型对其极限容量进行了预测,并与实测结果进行了对比。对比结果表明:短消息可靠性随长度增加与场强降低而逐步下降,基站能同时进行短消息管理的AIS船舶数量有限,对于本文设定的黄浦江上海航道,当AIS目标船舶数量达到625艘时,AIS基站能同时进行短消息通讯的AIS船舶容量的计算结果为26艘,实测为24艘,计算结果与实测结果基本一致。交通运输工程学报. 2012 12(6): 111-118.

无人飞机在交通信息采集中的研究进展和展望

彭仲仁, 刘晓锋, 张立业, 孙健 — 2012-12-20

彭仲仁, 刘晓锋, 张立业, 孙健以无人飞机多次试飞试验和相关研究成果为基础,分析了无人飞机在交通信息采集、处理与应用中的可能性及主要挑战,从不同角度展望了无人飞机在交通规划与仿真、道路监控、应急调度和城市交通拥堵分析等领域的应用前景。分析结果表明:应用无人飞机可以弥补现有交通信息采集技术的不足,是有效采集连续交通信息的新手段; 随着动态交通视频处理技术的发展,从无人飞机采集的视频中可以自动提取交通信息; 应用无人飞机采集的交通信息可用于应急调度、车辆跟驰、换道行为与交通拥挤等方面的研究; 无人飞机动态交通视频处理技术的适应性还有待提高; 利用无人飞机信息的车辆跟驰、换道行为与交通拥挤尚缺乏实证研究; 建立无人飞机与地面应急系统的通讯和协调系统及无人飞机-车-路协调通信系统是未来重要的研究方向。交通运输工程学报. 2012 12(6): 119-126.