交通运输工程学报

基于累积损伤因子的水泥混凝土路面设计

蔡良才, 朱占卿, 吴爱红, 潘正华, 王维国 — 2012-08-20

蔡良才, 朱占卿, 吴爱红, 潘正华, 王维国考虑荷载疲劳应力和温度疲劳应力的综合疲劳方程,计算了单轴单轮及单轴双轮轴载的覆盖通行率,利用累积损伤因子替代标准轴载在交通量换算中的作用,提出了直接计算各级轴载对路面结构总的累积疲劳损伤方法和新的水泥混凝土路面设计方法,并采用两组交通量对轴载累积损伤量的计算方法的准确性与可行性进行了验证。分析结果表明:公路横断面上各点处轴载的作用次数是不同的,各级轴载的累积疲劳损伤峰值不一定在同一位置,利用基于累积损伤因子的水泥混凝土路面设计方法计算得到两组交通量下路面的最不利位置厚度均为22 cm,符合设计要求,其他位置厚度可按累积损伤曲线相应减小,此设计方法避免了现行规范基于标准轴载和疲劳耗损等效原则的水泥混凝土路面设计方法与路面实际损伤中存在的差异及轴载换算方法的局限性。交通运输工程学报. 2012 12(4): 1-8.

桥梁下部结构裂缝提取的改进C-V模型算法

李刚, 贺拴海, 杜凯, 刘伟, 杜秦文 — 2012-08-20

李刚, 贺拴海, 杜凯, 刘伟, 杜秦文应用改进C-V模型,进行桥梁下部结构裂缝图像分割,通过裂缝截取、图像填充和旋转变换精确提取裂缝宽度。对不同光照条件下拍摄的在役混凝土桥梁结构裂缝图像,分别利用改进C-V模型算法、自适应阈值法、形态学算法、C-V模型以及Canny算法进行试验对比。分析结果表明:改进C-V模型算法误分率和运算时间最小,分别为3.02%与89 ms; 1 000幅桥梁结构裂缝图像试验对比显示裂缝检测准确率大于90.8%,裂缝宽度平均误差小于0.03 mm。可见,改进算法可有效提高检测准确率,减少运算时间。交通运输工程学报. 2012 12(4): 9-16.

基于表面构造的水泥混凝土道面抗滑模型

赵方冉, 巩金海, 常媛媛 — 2012-08-20

赵方冉, 巩金海, 常媛媛利用T10型测试车测试了某机场水泥混凝土跑道不同区段摩擦因数,利用照相法和特征描述法对道面不同尺度的构造进行了特征分析,基于测试结果,探讨了道面构造对其摩擦因数的影响规律,提出了基于构造特征参数的道面抗滑能力表达模型。根据对道面宏观、粗观和细观构造特征参数的相关分析,构建了基于构造特征的道面抗滑摩擦因数模型。研究结果表明:构造特征相近的道面,其构造深度为0.6～0.7 cm时,摩擦因数为0.40～0.42; 构造特征差异较大时,构造深度分别为0.70、0.78 cm的区域,摩擦因数分别为0.43、0.75,构造特征对摩擦因数的影响不可忽视; 基于道面构造特征的参数化分析,采用道面抗滑摩擦因数模型可定量分析旧道面抗滑性能。交通运输工程学报. 2012 12(4): 17-24.

中国高速铁路隧道气动效应研究进展

马伟斌, 张千里, 刘艳青 — 2012-08-20

马伟斌, 张千里, 刘艳青论述了现场实车试验、数值仿真计算和室内模型试验等高速铁路隧道气动效应的研究方法,分析了隧道气动效应的影响因素,系统研究了动车组通过隧道及交会条件下车体内和隧道内瞬变压力与洞口微气压波随速度的变化规律、缓冲结构的设置条件、隧道附加阻力的计算方法、隧道内辅助设施所承受的气动荷载要求以及长大隧道远程测试控制技术和隧道内精确交会控制方法。研究结果表明:高速列车通过隧道引起的气动效应直接影响到列车运行的安全性、乘员舒适性以及隧道周边的环境,是高速铁路隧道设计中必须解决的关键技术问题; 建议提出适合中国国情的隧道内复合型舒适度、微气压波标准,开展多孔吸能材料、洞口缓冲结构、减压竖井、横通道设计等减缓措施研究。交通运输工程学报. 2012 12(4): 25-32.

基于Hilbert-Huang变换的车轮扁疤识别方法

李忠继, 魏来, 戴焕云, 曾京, 王忆佳 — 2012-08-20

李忠继, 魏来, 戴焕云, 曾京, 王忆佳建立了56自由度车辆动力学模型和车轮扁疤模型,计算了车辆的动态响应,采用HHT时频分析方法研究了扁疤冲击引起的轴箱振动的HHT谱特征,对比了车轮扁疤和车轮不圆的HHT谱特征之间的差异,并分析了车辆运行速度和轨道激励对扁疤冲击振动的HHT谱的影响。分析结果表明:健康车轮轴箱加速度的HHT谱呈现均匀分布,带有扁疤车轮的轴箱加速度的HHT谱呈现纵向条带分布,条带间隔与车速成反比,车轮不圆的轴箱加速度呈现横向条带分布,故根据轴箱加速度的HHT谱特征可以识别扁疤车轮。在京津线、国内既有线和美国三级谱上,最低可辨识频率分别为30、50、80 Hz。车辆运行速度在150 km・h^-1以下时辨识频段取为40～100 Hz,车辆运行速度在150 km・h^-1以上时辨识频段应加宽至200 Hz。交通运输工程学报. 2012 12(4): 33-41.

基于T-S模糊模型的多轴转向车辆H_∞鲁棒控制

王吉华, 魏民祥, 杜言利, 李玉芳 — 2012-08-20

王吉华, 魏民祥, 杜言利, 李玉芳为解决多轴转向车辆模型非线性和各种干扰影响下的控制问题,分析了轮胎非线性和外界干扰,建立多轴转向车辆的二自由度非线性模型,应用T-S模糊理论,将其转换为局部线性的T-S模糊模型。基于并行分配补偿法(PDC)和H_∞鲁棒控制理论,设计了转向系统的模糊PDC H_∞鲁棒控制器,并利用线性矩阵不等式和模糊逻辑控制工具求解控制器。在正弦波和阶跃信号干扰下,车速为80 km・h^-1时,进行前轮转向回正和前轮角阶跃输入转向的仿真试验。仿真结果表明:侧偏角和横摆角速度动态响应的超调均为0,且均在0.06 s内达稳态值; 前轮转向回正试验的侧偏角和横摆角速度稳态值均为0,前轮角阶跃输入转向试验的相应值分别为0和1.2(°)・s^-1,且稳态横摆角速度增益为0.24 [(°)・s^-1]・(°)^-1。这说明了多轴转向车辆在模糊PDC H_∞鲁棒控制下的高速转向平稳迅速,T-S模糊建模和鲁棒控制器设计算法对解决轮胎非线性和外界干扰影响是有效的。交通运输工程学报. 2012 12(4): 42-49.

汽车自动变速分层协调换挡控制

夏光, 唐希雯, 孙保群, 陈无畏 — 2012-08-20

夏光, 唐希雯, 孙保群, 陈无畏将汽车自动变速控制策略分成上层与下层两部分,进行自动变速分层协调控制。下层为最佳动力性和最佳经济性的基本换挡控制,上层决策层对识别的驾驶意图、车辆工况和道路环境信息进行占优分析和优先级设定,决策出车辆当前状态下性能最优的控制目标,并对下层基本换挡控制策略进行修正和调整。分析结果表明:采用分层协调控制策略的车辆在爬坡和过弯道工况时比独立控制换挡次数分别减少了4次和2次,在变速箱油温升高时比独立控制能及时降低挡位,低附着路面起步时挡位比独立控制高。采用分层协调控制策略可有效降低跳挡频率,减小换挡部件磨损,提高车辆通过性、行驶平顺性和安全性。交通运输工程学报. 2012 12(4): 50-58.

容量限制与运输模式联合选择的综合客运枢纽布局模型

胡卉, 程菱, 宣登殿, 胡大伟, 赵利苹 — 2012-08-20

胡卉, 程菱, 宣登殿, 胡大伟, 赵利苹分析了传统的综合客运枢纽布局优化模型,同时增加运输模式与中转能力的约束条件,提出了改进后的综合客运枢纽布局优化模型,并设计了改进的遗传算法对其求解。应用 LINGO 软件进行有效性检验,分别计算了8节点与50节点Solomon 标准测试数据,并将改进模型与经典算法进行比较。计算结果表明:当应用LINGO软件计算8节点 Solomon 标准测试数据时,平均运算时间为5 043 s,最优成本为1 952 418元,应用遗传算法与MATLAB 软件计算的平均运算时间为62 s,最优成本为1 955 900元; 当应用遗传算法与MATLAB 软件计算50节点Solomon 标准测试数据时,平均运算时间为574 s,最优成本为8 500 600元; 当计算25节点的AP数据且枢纽节点数量为3时,平均运算时间为612 s,最优成本为155 148元,比经典算法降低了108元。可见,改进模型有效。交通运输工程学报. 2012 12(4): 59-66.

随机供给与随机需求的交通网络设计模型

蔚欣欣, 陆化普, 李阳阳, 孙煦, 卞长志 — 2012-08-20

蔚欣欣, 陆化普, 李阳阳, 孙煦, 卞长志为了改进以确定供给与确定需求为基础的传统交通网络设计方案,根据双层规划理论与交通分配理论,建立了基于随机供给与随机需求的离散交通网络设计模型。将Monte Carlo模拟、遗传算法和交通分配算法应用于模型求解过程,并应用Nguyen-Dupuis交通网络求解模型。计算结果表明:当OD需求增大时,总走行时间增大; 当建设预算增大时,总走行时间下降; 当供给与需求均不确定时,增加建设预算对降低总走行时间的效果更加明显; 在不同工况下,总走行时间最大值为1.69×10⁵ h,最小值为8.89×10⁴ h; 当OD需求均值为350 veh・h^-1,建设预算从1 000万元增大到1 500万元,且供给确定时,总走行时间下降3.47%。供给与需求的不确定程度对交通网络的设计方案具有重要影响。交通运输工程学报. 2012 12(4): 67-74.

城市道路最大出行距离计算模型

龙雪琴, 关宏志, 秦焕美 — 2012-08-20

龙雪琴, 关宏志, 秦焕美为了合理体现交通事故延误对出行者路径选择的影响,提出了随机状态下的交通事故时间延误模型。将交通事故的随机性、持续时间和道路通行能力等不确定性因素引入到交通分配模型中,并对路径选择模型进行修正。分析了各等级道路最大适宜出行范围,根据修正的路径选择模型,采用逐次交通分配方法,得到各等级道路的出行周转量和出行距离,并与不考虑交通事故延误时的出行距离进行了对比分析。分析结果表明:当考虑交通事故延误时,支路、次干路、主干路、快速路的最大出行距离分别为2.000、2.946、4.054、5.963 km; 当不考虑交通事故延误时,支路、次干路、主干路、快速路的最大出行距离分别为2.000、3.000、6.000、10.000 km; 交通事故延误是影响出行者路径选择的重要因素; 当考虑交通事故延误时,高等级道路的最大出行距离变小。相比于传统的路径选择模型,本文模型更优。交通运输工程学报. 2012 12(4): 75-82.

海面遇险目标快速接近辅助决策系统

范中洲, 刘大刚, 李康, 罗红红, 吴兆麟 — 2012-08-20

范中洲, 刘大刚, 李康, 罗红红, 吴兆麟在大风浪天气条件下,为了使救助船在能够保障自身安全的前提下,尽早靠近遇险目标实施救助,采用专家问卷调查的方式,得到了北海救助局主力救助船的失速情况、航行风压差与风险等级隶属度等数据。根据模糊数学和风险分析理论,建立了救助船的风险评估模型,提出了基于电子海图的大风浪信息综合显示与救助船舶航线优选平台的功能需求,优化了航线风险评估流程,并设计了大风浪天气条件下海面遇险目标快速接近辅助决策系统。仿真结果表明:距离遇险目标最近的救助船北海救196航线风险等级过大,Ⅲ级风险的隶属度为1.0; 救助船北海救108沿2号航线前往遇险目标时,会遭遇8级横风,Ⅲ级风险的隶属度为0.5,失速明显且航行时间过长; 救助船北海救113的1号航线安全性较佳,时间最短,为最佳航线。仿真结果与实际结果一致,可见,系统有效。交通运输工程学报. 2012 12(4): 83-92.

基于江海直达运输模式和投资约束的长江干散货运优化模型

阮宁, 李翔, 刘志学 — 2012-08-20

阮宁, 李翔, 刘志学引入了江海直达运输模式和投资约束的概念,对已有的长江干散货运输网络进行优化,并比较了江海直达与江海联运2种运输模式的特点。根据中国内河航运成熟性市场的特质和航运企业滚动规划的经营特征,以最小运营成本与最小船舶投资成本为目标函数,建立了集成处理运输模式选择、航线配船和船型更新的模型。简化了模型的时间维度,设计了基于背包问题的拉格朗日松弛算法,并应用A集团数据求解模型。分析结果表明:当以现行模式的航运总成本为基准点,在引入江海联运模式后,航运总成本可下降2%左右; 在引入江海直达运输模式后,航运总成本的最大下降幅度超过8%,但财务风险会增大; 当资金成本率为7%且不考虑投资约束时,成本节约效应可提高16.2%,但投资净预算将会上升60.1%。从最优航线配置可以看出,在不同航线上,江海直达与江海联运2种运输模式应协同使用。交通运输工程学报. 2012 12(4): 93-99.

运动车辆检测的APG-TR算法

陈涛, 谭华春, 冯广东, 王震宇, 魏朗 — 2012-08-20

陈涛, 谭华春, 冯广东, 王震宇, 魏朗为了提高智能交通系统中运动车辆检测的准确率,提出了一种基于张量恢复的APG-TR算法。采用张量表征交通视频图像,保持视频图像高维结构特征。通过张量恢复,重建出张量的低秩部分与稀疏部分,实现交通视频图像中交通背景与运动目标车辆的分离与交通视频内在特征的提取。利用交通监控系统采集到的交通视频106帧图像对本文算法进行了测试。测试结果表明:在晴天条件下,APG-TR算法的平均正确率为91.4%,在雨、雾天气条件下,正确率分别为86.4%、85.2%,相比帧差法更加稳定与准确。APG-TR算法具有良好的收敛速度与鲁棒性,在智能交通领域中具有广泛的应用前景。交通运输工程学报. 2012 12(4): 100-106.

运动车辆检测与跟踪方法

娄路, 赵玲, 耿涛 — 2012-08-20

娄路, 赵玲, 耿涛为提高城市智能交通综合管理能力,提出了基于视频分析的运动车辆检测与跟踪方法。在城市交通干道路面环境中,根据运动目标与道路背景统计特性的差异,基于贝叶斯概率准则,提出一个自适应背景更新算法,检测分离运动车辆目标前景,采用卡尔曼滤波器实现对视频序列中车辆目标的运动检测与实时跟踪,并对在重庆某交通干道的交通流视频进行检测。试验结果表明:该方法在常规视频分辨率下能实现实时处理视频,平均检测准确率为94%,具有较好的实时性与鲁棒性,能够实现城市交通环境中各类运动车辆的检测与跟踪。交通运输工程学报. 2012 12(4): 107-113.

短时交通流预测模型

樊娜, 赵祥模, 戴明, 安毅生 — 2012-08-20

樊娜, 赵祥模, 戴明, 安毅生针对短时交通流变化周期性与随机性的特点,提出了新的混合预测模型,包含非参数回归模型与BP神经网络模型2种单项模型。非参数回归模型利用相关历史交通流数据,通过数据库匹配操作,确定预测结果,以充分体现交通流的周期稳定性。采用3层BP神经网络模型反映交通流的动态与非线性特点。采用模糊控制算法确定各单项模型的权重,并按不同权重有效组合成新的混合模型。采用西安市某路段30 d的交通流量数据验证混合模型的预测效果。试验结果表明:该混合模型的平均相对误差为1.26%,最大相对误差为3.53%,其预测精度明显高于单项模型单独预测时的精度,能较准确地反映交通流真实情况。交通运输工程学报. 2012 12(4): 114-119.

实时监测无线传感器网络改进方法

雷涛, 王松, 惠飞, 赵祥模 — 2012-08-20

雷涛, 王松, 惠飞, 赵祥模结合危险品运输监测应用,搭建了基于无线传感器网络的实时监测系统,并对其MAC层协议和物理层无线数据发送时序进行了改进和优化。改进了MAC层中的原始BEB算法,引入了支持优先级的GDCF算法。对MAC层中的RTS/CTS方式进行了有效性分析,并出于节能考虑,引入了睡眠技术。在物理层数据无线发送过程中,为缩短发送时间,减少碰撞可能性,对其时序进行了优化。在工程车辆上安装基于IRIS无线传感器的节点平台进行实际测试。测试结果表明:改进后的退避算法节点丢包率随网络节点数目增加变化不明显; 去除RTS/CTS机制后,在采样间隔时间为50 ms时,网络丢包率由20%左右下降到了6%以内; 一个工作周期内节省能量达到95%; 无线数据发送时序优化达到了设计要求,满足了实际应用中对实时监测无线传感网络的性能要求。交通运输工程学报. 2012 12(4): 120-126.