交通运输工程学报

中国列车空气动力学研究进展

田红旗 — 2006-01-20

田红旗论述了列车空气动力学研究方法:数值模拟计算、风洞试验、动模型试验和在线实车试验;讨论了几种典型列车的空气动力性能:中华之星高速列车、双层集装箱货运列车、磁浮高速列车;建立了列车交会压力波、线间距、安全退避距离的理论关系式;研究了列车流线形外形与气动性能的关系:流线形头形、车身截面外形、列车编组方式、车体表面以及影响气动性能的受电弓导流罩、外风挡、底罩及裙板、导流板等主要部件, 介绍了研制流线形列车车体的成套技术及全面推广应用情况;研究了隧道-列车耦合空气动力特性;论述了为既有线5 次大提速、百里强风区的兰新铁路解决的列车空气动力影响行车安全问题。交通运输工程学报. 2006 06(1): 1-9.

钢轨扣件失效对列车动态脱轨的影响

肖新标, 金学松, 温泽峰 — 2006-01-20

肖新标, 金学松, 温泽峰建立了非对称车辆/轨道耦合动力学模型,分析轨道扣件失效对车辆动态脱轨的影响,考虑离散轨枕支承对车辆/轨道耦合作用的影响,通过假设轨道系统刚度沿纵向分布发生突变来模拟扣件组失效状态,推导了考虑钢轨横向和垂向以及扭转运动的轮轨滚动接触蠕滑率计算公式,利用Hertz法向接触理论和沈氏蠕滑理论计算轮轨法向力及轮轨滚动接触蠕滑力,采用新型显式积分法求解车辆/轨道耦合动力学系统运动方程,通过数值分析计算,得到轮轨横垂向力之比、轮重减载率、脱轨危险状态的持续时间和轮对踏面上轮轨接触点位置的变化。连续5个钢轨扣件不同程度失效对列车动态脱轨的影响的数值模拟结果表明,如果失效因子从0.8增大到1.0,即钢轨扣件经历从接近完全松脱到完全松脱,钢轨扣件失效对列车动态脱轨影响呈指数规律。交通运输工程学报. 2006 06(1): 10-15.

DKQ弯曲单元的构造及应用

姚松, 田红旗 — 2006-01-20

姚松, 田红旗为了研究复杂载荷作用下薄板结构的受力,基于离散Kirchhoff 原理,推导了三角形弯曲薄板单元的应变矩阵、刚度矩阵中的显式面积坐标积分方法,根据变分原理构造了任意四边形弯曲单元DKQ,引入对称及反对称畸变模式进行网格畸变敏感性分析,将DKQ弯曲单元与平面应力单元组合,得到了用于薄板分析的四边形平板单元,并编制了有限元分析程序。计算结果表明:相对偏移量从-0.18变化至0.18,反对称畸变模式下挠度最大误差为1.83 %,而对称畸变模式下挠度最大误差为0.99 %;对某地铁车体结构,计算结果与ANSYS结果误差在3.5%之内,这说明构造的DKQ 弯曲单元对网格畸变不敏感,具备良好的位移解收敛性和计算精度。交通运输工程学报. 2006 06(1): 16-19.

列车部件撞击序列图像运动分析方法

许平, 姚曙光 — 2006-01-20

许平, 姚曙光为了精确分析车辆部件的撞击过程,采用变模板匹配技术,对撞击标识点进行特征识别,在对搜索区域进行运动方向和运动速度预测的基础上,提出了列车部件撞击序列图像运动分析方法。该方法不仅能显示动态变形过程及最后的残余变形,还能对特定目标或通过鼠标动态选择的目标进行标识跟踪,并计算出目标的位移、速度及加速度,然后以曲线、图表、数据等形式输出。对铝合金圆管试件的撞击序列图像的分析表明铝合金圆管的变形是从冲击端开始有序向约束端纵向进行,共形成七个皱褶,俯视图呈六边形,最大压缩量为230.9mm,整个塑性变形过程持续64ms,表明铝合金结构部件具备良好的塑性流动性,是比较好的车辆用吸能部件,说明该测试方法可行。交通运输工程学报. 2006 06(1): 20-24.

基于Forman方程的随机疲劳长裂纹扩展概率模型

杨冰, 赵永翔, 张卫华 — 2006-01-20

杨冰, 赵永翔, 张卫华为了提高随机疲劳长裂纹扩展率预测精度,基于Forman方程,发展了随机疲劳长裂纹扩展概率模型及其参数测定方法,考虑数据分散性规律和试样数量对概率评价的影响,得到了包含存活概率曲线、置信度曲线和两者融合曲线在内的长裂纹扩展率关系曲线,在给定应力强度因子范围内,裂纹扩展率服从对数正态分布条件下,采用线性回归和极大似然法测定模型参数。对铁道车辆LZ50车轴钢裂纹扩展数据分析表明,该模型反映了材料断裂韧度对长裂纹扩展率的影响, 克服了基于Paris-Erdogan方程的概率模型在高应力强度因子范围预测偏于危险的缺陷,验证了该模型的合理性。交通运输工程学报. 2006 06(1): 25-28.

轨道不平顺数值模拟方法

刘寅华, 李芾, 黄运华 — 2006-01-20

刘寅华, 李芾, 黄运华为了提高将轨道功率谱密度函数(PSD)通过数值模拟方法转换为时域样本的可靠度, 分析了国内外常用的轨道不平顺数值模拟方法的模拟原理和步骤, 采用计算机仿真程序模拟出各种方法生成的时域样本, 并以此作为车辆垂向动力学模型的输入激励, 通过数值仿真得出系统的时间-响应历程。各种模拟方法模拟结果比较表明采用各种方法模拟出的轨道不平顺时域样本是正确的, 用三角级数法和逆Fourier 变换法模拟出的时域样本的离散度较小, 而用白噪声滤波法和二次滤波法模拟的时域样本离散度较大, 因此后两种方法模拟出的轨道不平顺时域样本不宜作为研究系统时域响应时的轨道激励。交通运输工程学报. 2006 06(1): 29-33.

连续梁桥上无缝道岔伸缩力与位移计算

曾志平, 陈秀方, 赵国藩 — 2006-01-20

曾志平, 陈秀方, 赵国藩将钢轨和梁体视为杆单元,轨枕视为梁单元,扣件阻力、道床阻力和桥墩刚度视为弹簧单元,建立了计算连续梁桥上无缝道岔伸缩力与位移的有限元力学模型,根据变分原理和“对号入座”法则建立了模型求解的非线性方程组,分析了道岔设计参数对桥上无缝道岔伸缩力和位移的影响。研究结果表明:伸缩调节器布置在道岔的后端,连续梁固定墩的纵向力可降低43.2%;增加连续梁固定墩纵向刚度有利于减小钢轨位移;连续梁固定支座的位置对系统的受力与变形有双重影响,实际设计时应综合考虑。交通运输工程学报. 2006 06(1): 34-38.

水泥混凝土桥梁沥青混凝土铺装层的疲劳性能

高英, 黄晓明, 许涛 — 2006-01-20

高英, 黄晓明, 许涛为了提高水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装的使用寿命,以复合梁试验评价不同的桥面沥青铺装结构的疲劳性能,采用有限元法分析荷载作用下复合梁试件具有与实际梁体一致的应力响应,并采用复合梁疲劳试验测试不同桥面沥青铺装层组合的疲劳寿命。由试验结果可知,复合梁破坏模式与桥梁铺装实际破坏形式一致,相同的铺装结构在加入防水粘结层后寿命可增长8倍, 铺装材料加入纤维可使疲劳寿命增长20%以上;SMA 和纤维加筋的AC组合是本次试验中的最优结构。交通运输工程学报. 2006 06(1): 39-43.

机场混凝土道面封缝材料疲劳特性

刘晓曦, 王硕太 — 2006-01-20

刘晓曦, 王硕太为了提高机场道面的防水密封效果,对道面封缝材料的受力性能进行了疲劳特性试验,分别考虑了接缝宽度、拉伸压缩和冻融对封缝材料疲劳特性的影响。在试验中封缝材料同时受到拉伸(压缩)和剪切的作用,并模拟了材料在胀缝和横向缩缝中的受力情况。经50次冻融循环处理后的材料较未经处理的材料破坏加载次数小,应力状态均有较大降低,最大值达78%,聚硫密封胶相对于聚氨酯密封胶有较好的疲劳性能,在温差较大的机场建议采用聚硫密封胶。交通运输工程学报. 2006 06(1): 44-47.

掺膨胀剂水泥稳定碎石路用性能

杨红辉, 郝培文, 戴经梁 — 2006-01-20

杨红辉, 郝培文, 戴经梁为减小水泥稳定碎石基层材料收缩变形量, 增强其抗裂能力, 采用向水泥稳定碎石材料中掺加适量膨胀剂, 通过膨胀剂的微膨胀来减小材料的收缩变形。室内试验结果和实体工程均表明,膨胀剂能在水泥稳定碎石基层中产生微膨胀, 抵消材料的部分收缩, 增加其密实度, 使其抗裂性能提高50 %左右, 因此, 掺膨胀剂水泥稳定碎石具有优良的抗裂性能。交通运输工程学报. 2006 06(1): 48-51.

半整体式桥台无伸缩缝桥静力分析

胡大琳, 王天利, 陈峰, 童申家 — 2006-01-20

胡大琳, 王天利, 陈峰, 童申家

为了克服桥梁伸缩缝病害, 考虑了桥梁上部结构、下部结构和基地土的共同作用, 建立了半整体式桥台无伸缩缝桥的静力计算模型。以一座长100 m PC 连续箱梁桥为例, 对该桥在重力、车辆和季节性温度变化荷载作用下进行了弹性大变形分析, 对相应的有伸缩缝桥和整体式桥台无伸缩缝桥分析结果进行了对比。结果表明:半整体式桥台无伸缩缝桥主梁的弯矩、剪力、挠度和下部结构的轴力与有伸缩缝桥接近, 但主梁中出现了轴力, 下部结构弯矩和剪力较有伸缩缝桥大, 说明半整体式桥台无伸缩缝桥消除了伸缩缝的病害, 结构整体刚度大, 是一种有应用推广价值的桥型。

交通运输工程学报. 2006 06(1): 52-56.

洛河特大桥抗震性能计算

刘健新, 张伟, 张茜 — 2006-01-20

刘健新, 张伟, 张茜为了准确计算洛河特大桥的地震反应,基于大跨径桥梁地震反应分析方法,建立了考虑桩-土相互作用的全桩模型,将波速大于500ms-1处的桩截去,并考虑桩-土相互作用的截桩模型与考虑各桥墩处场地土不同所产生的多点激励以及地震波有限波速传播所引起行波效应的大质量模型,采用大型通用有限元程序ANSYS进行桥梁三维地震动态时程分析。结果表明,高墩的位移响应与轴力大;墩越矮,横桥向剪力、顺桥向剪力以及顺桥向弯矩越大;截桩模型与全桩模型的位移响应在横桥向与顺桥向的最大偏差分别为7.4%与8.2%,故截桩模型可用作长桩桥梁时程的简化分析;大质量模型受质量块的大小以及桥墩高差的影响较大,跨径小于160m以及桥长小于660m的连续刚构桥对行波效应不敏感,因此,在高墩大跨径连续刚构桥抗震设计时, 应考虑桩-土相互作用, 并加强高墩的延性设计与矮墩的截面抗力设计。交通运输工程学报. 2006 06(1): 57-62.

圆钢管自密实混凝土纯弯力学性能

丁发兴, 余志武 — 2006-01-20

丁发兴, 余志武

基于合理的钢材和核心混凝土拉压本构模型,利用截面分层法对钢管混凝土纯弯构件弯矩-曲率进行全过程分析,建立了钢管混凝土实用组合抗弯刚度、极限抗弯承载力等计算式和钢管混凝土组合梁单元弯矩-曲率全曲线实用计算方法,通过3根钢管自密实混凝土和1根钢管普通混凝土受弯构件的试验研究,考察了混凝土强度和含钢率对构件纯弯性能的影响。试验结果表明,受弯构件受压区钢管对混凝土产生约束套箍作用,受拉区钢管处于双向受拉应力状态,提高混凝土强度对提高极限弯矩作用不明显,而增大含钢率对提高极限弯矩作用较明显,并且与分层法相比,组合单元法在保证精度的前提下,减少了截面分层,提高了程序的计算速度。

交通运输工程学报. 2006 06(1): 63-71.

服役公路桥梁的时变可靠指标计算

索清辉, 钱永久 — 2006-01-20

索清辉, 钱永久为了对服役结构的可靠性进行正确评估, 必须考虑时间变化的影响, 将结构服役时间离散为若干个时间点, 利用各个时间点上随机的结构抗力和荷载效应, 给出服役结构时变可靠指标简化计算公式, 分析抗力衰减模式、可变荷载增加大趋势以及服役时间对可靠指标的影响。分析结果表明:在结构抗力和荷载效应保持不变情况下, 随着服役时间的增长, 结构的可靠指标降低, 结构可靠指标的变化规律因抗力衰减模式和荷载增大趋势的不同而有差异。交通运输工程学报. 2006 06(1): 69-71.

C25喷射混凝土抗压强度的概率统计规律

陈建勋, 罗彦斌 — 2006-01-20

陈建勋, 罗彦斌在对某公路隧道喷射混凝土进行现场钻孔取芯和室内抗压强度试验的基础上,用χ2 检验法对收集的喷射混凝土抗压强度值分别选取正态分布、对数正态分布和极值Ⅰ 型分布进行拟合检验,分析了喷射混凝土抗压强度的概率统计规律,并利用所得规律对其统计标准值进行了计算。计算结果表明,C25 喷射混凝土抗压强度的概型分布符合正态分布,抗压强度的标准差为6.91～7.15 MPa,变异系数为0.24～0.26,与C25模筑混凝土抗压强度的标准差5.43MPa、变异系数0.16相比,喷射混凝土抗压强度施工的均质性差,离散性大;C25喷射混凝土抗压强度统计标准值为16～18MPa,与C25模筑混凝土抗压强度统计标准值17MPa比较接近。交通运输工程学报. 2006 06(1): 72-75.

燃油硫分对柴油机排气成分的影响

魏海军, 孙培廷 — 2006-01-20

魏海军, 孙培廷为研究燃油中不同的硫质量分数在柴油机内的燃烧状况及对柴油机排气成分的影响, 通过对比试验, 利用化学发光法、定电位电解法、磁气风式法、Galvanic Cell Type 法及过滤称重法分别测定了硫分质量分数为0、1.5、3.0和5.0时的NOx 、SOx 、CO x 、残碳颗粒(DS)及可溶性有机物质(SOF)的浓度及对着火延迟的影响。实验结果表明燃油硫质量分数对柴油机燃烧状况有着一定程度的影响, 随着燃油硫质量分数的增加, 燃油消耗量也随之增加, 在硫质量分数3. 5 %范围内对燃油消耗量的影响最为显著, 随后处于平缓, 并从而影响排烟温度。CO 随硫质量分数的增加而明显上升, 但CO2 基本保持不变;随着硫质量分数的增加, SOF 生成量反而下降, 而DS 的生成量则随之上升;NO x 含量随着燃油中硫分质量分数的增加而呈下降的趋势。交通运输工程学报. 2006 06(1): 76-79.

基于T-S模糊模型的船舶柴油机动态辨识

肖健梅, 王锡淮, 李顺林 — 2006-01-20

肖健梅, 王锡淮, 李顺林考虑到船舶柴油机模型的非线性和负载的不确定性,用T-S(Takagi-Sugeno)模糊辨识方法建立了船舶柴油机的动态模型。采用模糊聚类简化了T-S 模糊规则数的确定和前提中隶属度函数参数的生成,用加权最小二乘算法得出辨识结论中的线性参数。对船舶柴油机在稳态运行工况下作小偏差工况扰动实验,得到在油门尺度和负载变化下柴油机转速、涡轮增压器转速等输出数据,利用该数据建立了描述柴油机动态性能的T-S 模糊模型。仿真结果表明,利用该算法能有效地辨识出柴油机转速、涡轮增压器转速、增压压力、空冷器压力等输出在小工况扰动下的变化模型。交通运输工程学报. 2006 06(1): 80-83.

基于NURBS的船体曲面自适应三角网格剖分

史国友, 贾传荧 — 2006-01-20

史国友, 贾传荧针对面向曲面的三维船体性能计算和真实感图形显示问题,应用NURBS曲线、曲面理论,提出一种新颖的船体NURBS曲面三角形网格自动生成算法,运用四角编码方法和改进的曲面片平坦性检验方法,保证在递归分割船体N URBS 曲面时,能够快速有效地分割出四边形网格,在曲面片的高度方向和边界处同时满足给定的精度要求,在此基础上,应用割角剖分算法将一个四边形网格剖分成两个或多个三角形网格。应用结果表明, 应用该算法生成的三角形平面片能够较好地逼近船体曲面, 避免出现网格间的裂缝,与二叉树、四叉树方法相比, 四角编码方法明显节省了时间和空间,提高了算法效率。交通运输工程学报. 2006 06(1): 84-88.

小型航空汽油发动机供油量的模糊控制

李玉珍, 赵阳旭, 郭璐 — 2006-01-20

李玉珍, 赵阳旭, 郭璐为了精确控制小型航空发动机各工况所需的供油量,基于模糊控制理论,研究并设计了小型航空汽油机电控喷油系统,采用局部分层模糊逻辑结构的MISO喷油控制规律, 以减少模糊规则数目,简化推理计算过程。在用模糊推理合成法获取电控喷油系统的模糊控制规则时,利用化油器式发动机的试验数据作为输入输出数据,使模糊控制规则合理地反映了发动机的供油规律要求。地面台架试验表明,基于局部分层模糊逻辑结构的模糊运算产生的喷油控制量是精确的,发动机的最大功率提高了6.8%,耗油率降低了11.3 %。交通运输工程学报. 2006 06(1): 89-92.

虚拟环境下民用飞机维修性评估与验证技术

孙有朝, 邓华伟 — 2006-01-20

孙有朝, 邓华伟

应用虚拟现实技术和并行工程的基本思想,研究了民用飞机维修性虚拟分析、评估与验证的基本方法。基于CATIA和DELMIA三维建模基本平台,说明了构建虚拟维修环境的基本元素,研究了虚拟环境下维修场景、维修对象、维修工具和人体模型的实现与合并方法,给出了虚拟环境的创建方法和步骤;研究了民用飞机维修性指标虚拟评估与验证的基本方法和程序,提出了虚拟环境中进行可达性分析、碰撞与干涉分析以及维修姿态分析的定性与定量方法。对某飞机系统故障维修过程的维修性虚拟分析与评估验证结果表明虚拟维修性评估与验证可有效实现飞机全寿命周期的整体优化,缩短研制周期,是一种实现飞机维修性并行优化设计的有效方法。

交通运输工程学报. 2006 06(1): 93-97.

汽车检测控制系统网络通信技术

赵祥模, 郭晓汾, 徐志刚, 马建 — 2006-01-20

赵祥模, 郭晓汾, 徐志刚, 马建为了提高汽车检测控制系统网络通信的质量和效率,对传统的串行、共享文件与网络数据库通信方式进行了比较,提出了一种新的基于Winsocket的通信方式,采用Winsocket技术设计了数据帧和命令帧两种报文结构。在C/S模式下解决了汽车检测控制系统车辆调度和检测数据实时传输网络通信问题,提高了系统运行过程的稳定性与检测数据传输的实时性和可靠性。交通运输工程学报. 2006 06(1): 98-102.

城市交叉口交通流特征与短时预测模型

翁小雄, 谭国贤, 姚树申, 黄征 — 2006-01-20

翁小雄, 谭国贤, 姚树申, 黄征时间尺度大于15min的城市交通流预测模型已无法满足交通信号实时控制和交通信息实时发布的需求,通过对广州市中心区交叉路口交通流长期观察和数据采集, 分析了各种时间尺度的交通流特性,提出以路口信号周期作为时间尺度, 绿灯流率作为变量的ARIMA(p,d,q)短时交通预测模型。以1个和3个信号周期的时间尺度为例,对城市交叉路口不同时间段交通流进行建模和预测。结果表明ARIMA(p,d,q)预测模型结构稳定,算法简单,时间尺度为3个信号周期的预测模型可以很好地保持交通流特征, 均方根误差为0.0159,预测精度较高。交通运输工程学报. 2006 06(1): 103-107.

城市主干道与多支路T型交叉区域的交通组织方式

王昊, 王炜, 陈峻 — 2006-01-20

王昊, 王炜, 陈峻为了对城市主干道与多支路T型交叉区域的交通进行合理的组织,减少主干道与支路T型交叉口的交通流冲突, 降低主干道车流的延误,通过对该区域的道路结构形态及交通分布特征的调查分析,提出了主干道与支路接驳处渠化设计和主干道信号协调控制相结合的交通组织方式。与采用措施前相比,该交通组织方式下主干道车流在T型交叉口处的单车平均延误降低了56.4%,整体主干道单车平均延误降低了28.4%,结果表明该方法是有效的。交通运输工程学报. 2006 06(1): 108-112.

公路网规划环境评价技术方法

杨云峰 — 2006-01-20

杨云峰公路网规划环境评价在中国尚处于起步阶段, 还没有完善的理论体系和成熟的技术方法,为探索公路网规划环境评价的理论和方法, 以可持续发展的思想为理论基础, 从生态影响类行业的环境特点出发, 对公路网规划环境评价的技术方法进行了分析, 提出了从资源、生态、环境承载力等宏观角度确定规划环境评价敏感问题的原则、公路网规划环境影响评价指标及公路网规划环境合理性评价方法, 为中国公路网规划环境评价提供技术参考。交通运输工程学报. 2006 06(1): 113-117.

港口交通事故与环境要素关系

郑中义, 黄忠国, 吴兆麟 — 2006-01-20

郑中义, 黄忠国, 吴兆麟

为了评价港口交通环境的安全性,合理确定各环境要素的权重,在应用因子分析方法分析全国九个港口环境要素数据的基础上,对各港口的综合因子得分与港口事故数进行线性回归,得到回归方程,通过回归方程中各要素系数确定各环境要素对港口交通事故的影响程度。分析结果表明:能见度、助航标志、VTS管理程度和分道通航程度对交通安全影响较大,航道长度和交叉点数影响较小,基本上反映了各环境要素对港口交通事故的影响程度,可见因子分析方法可定量确定各环境要素对交通安全的影响,可用于港口交通事故的原因分析与评价。

交通运输工程学报. 2006 06(1): 118-121.

道路交通事故灰色Verhulst预测模型

王福建, 李铁强, 俞传正 — 2006-01-20

王福建, 李铁强, 俞传正为提高道路交通事故灰色预测模型的预测精度,分析了GM(1,1)模型和灰色Verhulst模型的特点,发现GM(1,1)模型适用于具有较强指数规律的序列,只能描述单调的变化过程,而Verhulst模型则适用于非单调的摆动发展序列或具有饱和状态的S形序列。针对近年来中国道路交通事故表现为具有饱和状态的S 形过程,建立交通事故Verhulst预测模型。Verhulst 预测模型和GM(1,1)预测模型预测的2004年交通事故死亡人数分别为10.87万人和11.72万人,相对误差分别为1.49 %和9.43%,可见Verhulst模型的预测精度明显优于GM(1,1)模型。交通运输工程学报. 2006 06(1): 122-126.