交通运输工程学报

改性沥青中SBS剂量检测方法

武建民, 张雪林, 陈忠达, 林杰, 张洪亮 — 2012-06-20

武建民, 张雪林, 陈忠达, 林杰, 张洪亮对3种基质沥青在不同SBS剂量下的性能指标进行了测试,运用灰色关联分析法,以SBS剂量作为参考数列,以改性沥青的性能指标针入度、软化点、延度、弹性恢复、135 ℃运动粘度作为比较数列,计算了SBS剂量与主要性能指标的关联度,并对关联度进行排序。通过对关联度系数进行归一化处理,计算得到各项性能指标所占的权重,建立了SBS剂量与常规性能指标的关系式,提出了基于多指标的SBS剂量检测方法,并采用已知SBS剂量的样品组对方法进行了验证。分析结果表明:与SBS剂量关联度显著的主要性能指标分别为软化点、弹性恢复、135 ℃运动粘度; 对3种改性沥青采用该方法确定的SBS剂量绝对偏差均在0.15%以内,可见,检测方法可靠。交通运输工程学报. 2012 12(3): 1-8.

两车道公路黄土隧道变形规律

陈建勋, 王梦恕, 轩俊杰, 乔雄 — 2012-06-20

陈建勋, 王梦恕, 轩俊杰, 乔雄依托国道主干线GZ35青岛至银川高速公路陕西境内吴堡至子洲沿线上7座单洞两车道分离式黄土隧道,现场测试了隧道施工变形,并对测试结果进行了回归分析。分析结果表明:台阶法施工过程中黄土隧道拱部沉降远大于净空收敛; 黄土隧道变形大致经历了急剧变形阶段(开挖初期)、持续增长阶段与缓慢增长阶段; 黄土隧道的变形规律符合对数函数规律,由于对数函数具有发散性,故无法由此预估围岩的最终位移,围岩变形将长期处于缓慢增长状态; 按照规范规定的最终速率值预估二次衬砌施作时机不符合工程实际要求,不能保证隧道围岩和支护结构的稳定和施工安全,因此,在黄土隧道的施工中,需要以控制拱部的沉降来控制隧道的变形。施工中必须秉承“快挖、快支、快封闭”的原则,采取加强初期支护,增设锁脚锚杆,仰拱和二次衬砌边墙基础紧跟,二次衬砌适时施作的措施,避免拱部围岩发生过大的沉降,确保隧道结构稳定。交通运输工程学报. 2012 12(3): 9-18.

凸形钢箱拱肋截面荷载试验和有限元分析

吴庆雄, 陈康明, 陈宝春, 中村聖三 — 2012-06-20

吴庆雄, 陈康明, 陈宝春, 中村聖三以宁波市东外环甬江大桥凸形钢箱拱肋截面为对象,应用预应力钢绞线的自平衡加载方式进行了1:4的拱肋节段缩尺模型荷载试验,采用板壳单元和实体单元建立了有限元模型,进行了非线性分析,研究了考虑初始缺陷和局部屈曲的凸形钢箱拱肋截面的受力特性、实际承载能力和局部失稳机理。研究结果表明:各测点实测应力与截面平均应力较接近,根据测点实测应力与截面平均应力之间的关系可将凸形截面分成4类测点; 有限元所得应力与实测应力趋势相同,数值相近; 凸形钢箱拱肋截面的强度折减系数为0.94～0.98; 纵向加劲肋和横隔板结构能有效防止凸形截面加劲板件的局部屈曲; 在极限荷载作用下节段出现了凹凸的波节,由于各加劲板出平面位移过大而导致无法继续承载。交通运输工程学报. 2012 12(3): 19-27.

大角度V撑蝶形拱式连续梁桥施工风险分析

王立峰, 肖子旺, 张振伟, 贾艳敏, 孙勇 — 2012-06-20

王立峰, 肖子旺, 张振伟, 贾艳敏, 孙勇基于HGMFN综合评价方法,分析了桥梁工程施工过程风险问题,提出了定量研究V撑施工风险因素的实用方法。根据层次分析法并结合灰色理论,确定了施工过程最大的风险因素,进行了施工方案比选。运用ANSYS有限元软件,对V撑应力状态进行了数值模拟。根据蒙特卡洛原理,采用径向基函数人工神经网络进行风险概率分析。研究结果表明:当结构应力状态仿真次数超过200万次时,V撑顶部与主梁相接处失效风险比斜腿根部大8.5%,为施工过程中主要的结构失效风险发生部位; HGMFN综合评价法可以实现对风险因素的定量分析,具有较高的风险分析计算精度和效率。交通运输工程学报. 2012 12(3): 28-36.

货运机车车钩缓冲装置动力学仿真模型

吴庆, 罗世辉, 魏冲锋, 马卫华 — 2012-06-20

吴庆, 罗世辉, 魏冲锋, 马卫华分析了不同钩缓装置的工作原理,采用控制系统仿真方法建立了考虑实时性对中钩肩与钩尾摩擦副作用的钩缓装置结构模型,采用函数查表法建立了具有迟滞特性的非线性缓冲器模型,采用由2台8轴机车及1辆简化货车组成的列车模型对DFC-E100与13A/QKX-100钩缓装置进行了仿真研究,同时对车体稳钩能力进行了理论计算。计算结果表明:钩缓装置模型能够较好地反映机车钩缓装置的实际运行状态,DFC-E100钩缓装置车钩在纵向力超过一定值后才会发生明显偏转,钩肩结构能够有效地防止车钩的过度偏转; 机车配备DFC-E100钩缓系统时车体稳钩能力的仿真结果及理论计算结果与实测结果的误差分别为4.23%和10.65%。13A/QKX-100系统车钩钩尾摩擦副是影响其承压行为的关键因素,其能使车钩在承受纵向压力时不发生明显偏转。交通运输工程学报. 2012 12(3): 37-43.

CVT车辆爬长大坡道时的动力性和经济性控制策略

闫光辉, 余强, 关志伟, 杜峰 — 2012-06-20

闫光辉, 余强, 关志伟, 杜峰分析了车辆爬长大坡道时的动力性、经济性与CVT传动比控制策略,在发动机最佳动力性和最佳经济性转速之间等间隔地选取多个工作点,研究了各工作点的传动比对车辆动力性和经济性的影响,通过Simulink仿真找出了车辆爬坡时兼顾动力性和经济性的CVT传动比最优控制策略。仿真结果表明:与最佳经济性传动比相比,采用最优控制策略时汽车的加速响应时间提高了1.2 s,与最佳动力性控制策略相比,采用最优控制策略时汽车的燃油消耗率下降了7.9%,且车辆加速度变化曲线平顺,并无明显拐点,因此,采用传动比最优控制策略可以有效改善车辆爬长大坡道时的动力性和经济性。交通运输工程学报. 2012 12(3): 44-52.

圆坑织构高速列车气固界面的摩擦噪声分析

林世才, 汪久根 — 2012-06-20

林世才, 汪久根以Prandtl边界层理论和摩擦噪声理论为基础,建立了高速列车车厢气固界面的噪声模型,分析了边界层内部的压力场、速度场和噪声分布情况。仿生猎隼表面织构,以表面织构产生微小的涡流场减小空气摩擦阻力,并设计了车厢表面的圆坑织构,分析了圆坑织构参数对摩擦噪声分布的影响。分析结果表明:优化织构的深径比、面积比与织构的拓扑结构可取得显著的降噪效果,与光滑界面相比,优化深径比的织构的摩擦噪声的最大降幅达到11 dB,其他织构在一定高度能降低4～5 dB。交通运输工程学报. 2012 12(3): 53-59.

车辆系统空气弹簧失气安全性分析

高浩, 罗仁, 池茂儒, 戴焕云 — 2012-06-20

高浩, 罗仁, 池茂儒, 戴焕云建立了具有刚度衰变特性的空气弹簧失气模型和非线性粘滑接触模型,结合车辆系统动力学,模拟空气弹簧失气动态过程与失气后的应急状态,分析了空气弹簧失气后车辆系统的稳定性与空气弹簧突然失气对车辆动力学性能的影响,研究了不同失气过程时长、运行速度与曲线通过工况下空气弹簧失气车辆的安全性。计算结果表明:空气弹簧失气后车辆临界速度由623 km・h^-1大幅降低为351 km・h^-1。空气弹簧突然失气导致轮轨垂向力减小,轮重减载率增大,且失气过程越短,轮重减载率越大,失气过程为0.2 s时轮重减载率达到0.651。车辆运行速度低于300 km・h^-1时,车速对轮重减载率和轮轨力影响不明显,当大于300 km・h^-1时,减载率随车速增大迅速增大。车辆通过曲线时,在圆曲线上失气最危险,轮重减载率最大为0.652。交通运输工程学报. 2012 12(3): 60-66.

后悔理论视角下的出行选择行为

鲜于建川, 隽志才, 朱泰英 — 2012-06-20

鲜于建川, 隽志才, 朱泰英应用随机后悔最小化理论与随机效用最大化理论,分别建立RRM-MNL模型和RUM-MNL模型研究了出行方式选择行为。在模型参数、拟合优度方面对2个模型进行了比较,应用直接弹性分析了在交通管理措施评价方面的区别,并通过城际出行方式中的飞机、火车、长途汽车、小汽车4种出行方式数据进行实际验证。分析结果表明:相比于RUM-MNL模型, RRM-MNL模型能够描述在多属性方案选择过程中的部分补偿性决策行为和折衷效应,能更真实地反映实际出行行为选择过程; 等待时间、出行时间和出行费用对飞机、火车和长途汽车3种出行方式的选择概率都具有弹性; 在RRM-MNL模型中,等待时间对3种方式的弹性值分别较RUM-MNL模型的低7.30%、13.14%和7.70%。可见,对于同一属性变量,出行者具有不同的选择偏好,会表现出不同的选择行为。交通运输工程学报. 2012 12(3): 67-72.

阻塞流状态下城市快速路交通流时空特性

董春娇, 邵春福, 马壮林, 诸葛承祥, 李阳阳 — 2012-06-20

董春娇, 邵春福, 马壮林, 诸葛承祥, 李阳阳教育部重点实验室,北京 100044; 3.长安大学汽车学院,陕西西安 710064) 摘要:根据时间序列中的自相关函数法,判断交通流量、时间占有率与平均速度的时间序列的平稳性。根据混沌分析中的G-P算法,将非平稳的交通流参数时间序列转化为平稳的交通流参数时间序列。引入了互相关系数的概念,在阻塞流状态下,计算了上游断面对观测断面以及观测断面对下游断面的互相关系数,并应用K-S检验判断阻塞流状态下城市快速路进出口匝道的车辆到达特性。研究结果表明:交通流量和时间占有率属于非平稳时间序列,平均速度属于平稳时间序列; 当时间延迟分别取2、3、5 min时,在阻塞流状态下,重构的交通流量相空间嵌入维数为4; 观测断面的交通流参数不仅受相邻上游断面交通流参数传递的影响,而且也受相邻下游断面交通流参数回溯的影响; 在阻塞流状态下,城市快速路进出口匝道车辆到达特性符合负二项分布。交通运输工程学报. 2012 12(3): 73-79.

基于模糊线性回归模型的公路货运量预测方法

赵建有, 周孙锋, 崔晓娟, 王高青 — 2012-06-20

赵建有, 周孙锋, 崔晓娟, 王高青确定了公路货运量的影响因素分别为GDP、人口数量、社会消费零售总额和农副产品产值,构建了基于模糊线性回归模型的公路货运量预测方法。以延安市公路货运枢纽规划为实例,1995～2004年的货运统计量作为因变量,确定了模型的模糊系数。以2005～2010年的货运统计量作为验证值,分析了模型的拟合精度,并将模糊线性回归模型的预测结果与指数平滑法、灰色模型、弹性系数法3种常见预测方法的预测结果进行比较。研究结果表明:在模糊线性回归模型中,t检验的平均值为0.673 07,说明预测值与实际值差异不显著,模型预测效果较好; 4种方法的平均相对误差分别为0.073 1、0.100 3、0.167 8、0.232 9,可见,本文方法误差最小。交通运输工程学报. 2012 12(3): 80-85.

集卡动态调度路径优化算法

李广儒, 杨大奔, 任大伟 — 2012-06-20

李广儒, 杨大奔, 任大伟从整体调度的角度出发,分析了整个码头作业面的动态调度方案,提出了一种新的集装箱卡车(集卡)动态调度路径的自适应蚁群算法。运用码头GPRS系统,以集卡速度、流量、位置等相关数据建立了感知链。通过判断阻塞状况和调整可行点集,确定了信息素浓度更新策略与转移概率计算方法。针对码头路网的复杂性和蚁群算法的实时计算效率,设计了蚁群算法的步骤。将信息熵引入到蚁群算法中,运用MATLAB软件,对集卡的动态调度方案进行了仿真计算。计算结果表明:当初始集卡速度分别为50、75 km・h^-1,初始集卡流量分别为800、1 000 veh・h^-1时,集卡行驶的最短路径为4.3 km,行驶时间为 0.057 h; 集卡行驶的最优路径为 8.3 km,行驶时间为0.111 h。可见,该算法能有效缓解码头阻塞问题,提高集卡利用率和码头作业效率。交通运输工程学报. 2012 12(3): 86-91.

集装箱码头混合交叉作业集成调度模型

陈超, 张哲, 曾庆成 — 2012-06-20

陈超, 张哲, 曾庆成针对集装箱码头进出口作业系统中泊位分配、装卸作业、水平搬运等诸多环节之间的关系,分析了现有进出口作业系统对集装箱码头生产效率与运营成本的影响。运用系统工程优化理论,提出混合交叉作业集成调度方法与同步优化技术,以泊位分配、设备配置、集装箱卡车(集卡)行驶路径为决策变量,以集装箱码头最小运营成本为目标函数,建立了三阶段集成调度优化模型,设计了双层遗传求解算法。在双层遗传算法中,上层遗传算法用于搜索集装箱码头设施设备的合理配置组合,下层遗传算法在上层算法的基础上优化集卡行驶路径。计算结果表明:与独立装卸作业过程相比,使用混合交叉作业集成调度模型时,集卡数量为22 veh,减小了66.2%,集卡行驶总距离为10 389.8 km,减小了17.4%; 与单独调度方式相比,使用混合交叉作业集成调度模型时,集卡行驶总距离减小了14.5%,码头运营总成本为84 266.2元,降低了4.6%。可见,使用集装箱码头混合交叉作业集成调度模型,能有效提高集装箱码头生产效率,明显降低运营成本。交通运输工程学报. 2012 12(3): 92-100.

高速公路单点入口匝道RLRM控制方法

王兴举, 高桂凤, 宫城俊彦 — 2012-06-20

王兴举, 高桂凤, 宫城俊彦为缓解交通堵塞,基于人工智能的强化学习理论,提出了不完全信息下的强化学习单点入口匝道控制方法(RLRM)。基于6个仿真实例,分别计算了平均速度、平均密度、流出交通量与旅行时间,比较了无控制、定时控制与RLRM控制的控制效果。仿真结果表明:在交通量较小的实例1中,以旅行时间为评价指标,定时控制与RLRM控制的交通阻塞缓解率分别为-6.25%、-9.38%,几乎没有控制效果; 在交通量变大的实例3中,以旅行时间为评价指标,定时控制与RLRM控制的交通阻塞缓解率分别为-8.19%、3.51%,匝道控制有一定效果,RLRM控制略优于定时控制; 在交通量最大的实例6中,以平均速度、平均密度、流出交通量与旅行时间为评价指标,定时控制的交通阻塞缓解率分别为8.20%、0.39%、18.97%与23.99%,RLRM控制的交通阻塞缓解率分别为18.18%、3.42%、30.65%与44.41%,RLRM控制明显优于定时控制。可见,交通量越大,RLRM控制效果越明显。交通运输工程学报. 2012 12(3): 101-107.

交通区域协调控制模型

刘芹, 徐建闽 — 2012-06-20

刘芹, 徐建闽为提高交通区域通行效率,构建了适合各种交通状态的区域信号协调控制模型。以区域交叉口总排队车辆数与区域总输出车辆数为性能指标,考虑上下周期排队车辆数、各交叉口闭合相位差与有效绿灯时间,建立了模型约束条件。利用粒子群算法初始化有效绿灯时间与滞留车辆数,采用模拟退火算法求解有效绿灯时间,在不同交通状态下对某交叉口路网进行了仿真。仿真结果表明:与TRANSYT模型相比,低峰时段,采用本文模型排队车辆数降低了5.3%,区域总输出车辆数增加了5.5%; 高峰时段,排队车辆数降低了17.9%,区域总输出车辆数增加了33.4%。交叉口的信号方案优化结果表明:与TRANSYT 模型相比,采用本文模型时,各车道饱和度均降低,平均为1.8%,最大排队车辆数平均降低2.9%。分析结果表明:本文模型在各种交通状态下都是有效的,特别是在高峰状态下,控制效果优于TRANSYT 模型。交通运输工程学报. 2012 12(3): 108-112.

基于压缩传感的交通流量数据压缩方法

李清泉, 周尧, 乐阳, 叶嘉安 — 2012-06-20

李清泉, 周尧, 乐阳, 叶嘉安为准确获得用于数据压缩的变换矩阵,引入了基于压缩传感的交通流量数据压缩方法,在数据压缩端无需考虑变换矩阵的选择问题,直接通过高斯投影实现高效数据压缩。首先验证了交通流量数据在经过K-SVD方法训练过的字典上能够实现稀疏表达; 然后在数据压缩端,通过具有限制性等距条件的随机矩阵将原始高维数据投影到低维空间上,实现数据的高效快速压缩; 最后在数据传输后,通过凸优化算法在交通信息处理端完成数据解压缩。以美国某高速公路线圈传感器采集到的交通流量数据,对本文方法进行了验证。试验证明:该方法能够实现快速高效的压缩编码,当压缩比为4:1时,解压缩相对误差仅为0.060 8。交通运输工程学报. 2012 12(3): 113-119.

交叉口交通冲突严重程度量化方法

刘淼淼, 鲁光泉, 王云鹏, 田大新 — 2012-06-20

刘淼淼, 鲁光泉, 王云鹏, 田大新为提高交通冲突严重程度的判别精度,基于运动单元圆假设与视频检测技术,提出了交叉口两车交通冲突严重程度量化方法。利用视频处理程序与实地采集的视频图像提取圆单元运动学参数,并通过迭代方法进行了冲突检测与冲突时间判定。充分考虑车辆的制动性能,将非完全制动停车距离与瞬时车速的比值作为冲突严重程度判别临界值,以冲突时间与临界值为参数,建立了冲突严重程度量化值,并对其严重程度进行了量化与分级,以北京市某交叉路口为例进行了应用实例分析。分析结果表明:两运动单元驶入交叉口后,二者之间的冲突严重程度量化值由1.32增大为2.45,后又不断减小直至无交通冲突; 随着冲突严重程度的增大,驾驶人会采取紧急制动措施使冲突严重程度减小,直至冲突消解。可见该方法可以方便地检测交通冲突,准确量化交叉口两运动单元之间的冲突严重程度。交通运输工程学报. 2012 12(3): 120-126.