交通运输工程学报

旧水泥板沥青加铺层黑白层间失稳性破坏

刘凯, 王芳, 康馨 — 2012-10-20

刘凯, 王芳, 康馨摘要:为分析旧水泥板沥青加铺层黑白层间水平剪切滑移和界面粘结两类失稳性破坏,通过复合结构弹性理论计算、MATLAB编程、层间剪切和拉拔试验,揭示了车速、路面附着系数、竖向荷载、层间接触系数、加载速率、温度、粘层油洒布量等对层间极值应力应变、剪切强度和拉拔强度的影响规律,分别建立了层间剪切强度与正应力、剪切速率、温度以及拉拔强度与拉拔速率、温度、粘层油洒布量的函数关系。分析结果表明:15 ℃时拉拔破坏界面发生概率从大到小排序为水泥板表面、粘结层、沥青膜,45 ℃时为粘结层、水泥板表面、沥青膜,层间平均粘结强度随着上述排序的递减而增大; 为减少层间失稳性破坏,应适当提高行车速度,控制汽车轴载,清洁和糙化水泥板表面,选取适宜的粘层油洒布量,液体石油沥青为0.20～0.40 L・m^-2,乳化沥青为0.48～0.60 L・m^-2,并推荐以芯样平均拉拔强度和破坏界面位置作为加铺层施工质量检验判别依据。交通运输工程学报. 2012 12(5): 1-12.

单洞对向公路隧道火灾烟气模糊控制

王亚琼, 邓敏, 胡彦杰, 胡金平, 谢永利 — 2012-10-20

王亚琼, 邓敏, 胡彦杰, 胡金平, 谢永利为解决公路隧道火灾烟气对人员的影响,以单洞对向交通隧道火灾为基础,建立火灾数值计算模型。在火灾烟气控制中引入模糊控制理论,模拟烟雾在隧道内两组射流风机之间200 m的区间内往复运动,通过改变射流风机的风速和方向,分析在时间为180、360 s内,风速为1.0、1.5 m・s^-1的火灾烟雾扩散情况,研究了控制区域内烟气的分布和影响规律。计算结果表明:在火灾点两侧分别开启射流风机,间歇为30 s、风速为1.0 m・s^-1的运行烟气属于小振幅运动,烟雾基本控制在火源点左右两侧50～80 m的位置; 间歇为60 s、风速为1.5 m・s^-1的运行烟气属于大振幅运动,烟雾基本控制在火源点左右两侧80～100 m的位置; 烟气小振幅运动要优于大振幅运动。交通运输工程学报. 2012 12(5): 13-21.

大跨度钢桁梁斜拉桥风-车-桥系统耦合振动

李永乐, 李鑫, 向活跃, 廖海黎 — 2012-10-20

李永乐, 李鑫, 向活跃, 廖海黎以某大跨度公轨两用钢桁梁斜拉桥为工程背景,通过车桥组合节段模型风洞试验,测试了不同状态下车辆和桥梁各自的气动力系数,采用自主研发桥梁分析软件BANSYS,分析了不同风速、车速、车载状态下的风-车-桥系统,研究了车辆位置和双车交会对系统响应的影响。计算结果表明:当风速为25 m・s^-1,车速达到100 km・h^-1时,车辆的轮重减载率超过了行车安全性限值,且当车速达到120 km・h^-1时,车辆的竖向加速度超过了行车舒适性限值; 风速较高时沿迎风侧轨道运行车辆的轮重减载率是系统的控制因素; 车辆在空载状态下的各项响应均比在超员状态下的要大; 由于迎风侧车的遮风效应,在双车交会开始和结束时车辆横向加速度出现突变。交通运输工程学报. 2012 12(5): 22-27.

高速铁路系杆拱桥先拱后梁施工仿真与监测

任文峰, 王星华, 涂鹏 — 2012-10-20

任文峰, 王星华, 涂鹏以京沪高铁青阳港系杆拱桥为研究对象,通过有限元仿真分析及现场监测,计算了高速铁路先拱后梁系杆拱桥不同施工工序下拱肋、吊杆的应力、应变,分析了施工过程中拱肋、吊索的变化规律及施工控制要点。计算结果表明:有限元模拟得出拱肋最大变形为37 mm,拱肋压应力最大值出现在系梁合拢后临时固结解除前; 拱肋各点标高的实际测量值和理论计算值的变化规律完全一致,测量值和理论值的差值均不大于10 mm; 主拱架各点所受压应力比较均匀,均小于80 MPa。可见,采用整体抬吊拱肋及先拱后梁的施工方法可行。交通运输工程学报. 2012 12(5): 28-36.

闭口肋加劲板屈曲临界应力计算方法

张茜, 狄谨, 周绪红 — 2012-10-20

张茜, 狄谨, 周绪红采用能量法,推导了单向均匀受压四边简支闭口肋加劲板屈曲临界应力计算方法,考虑加劲肋扭转刚度的影响,按照截面实际形心位置计算了加劲肋和母板的抗弯刚度。以苏通大桥钢箱梁中采用的梯形闭口肋加劲板为例,采用Timoshenko方法、小西一郎方法、板壳有限元法及提出的能量法进行了屈曲临界应力比较。分析结果表明:加劲板长宽比β小于1时,Timoshenko方法和小西一郎方法计算的临界应力与钢材屈服强度比值λ大于能量法计算值; β在1～6之间时,Timoshenko方法和小西一郎方法计算的λ值小于能量法计算值; β在3～6之间时,能量法计算值与有限元分析结果最接近,偏差在9%～25%之间。可见,采用能量法进行正交异性钢箱梁顶、底板弹性稳定分析可行。交通运输工程学报. 2012 12(5): 37-42.

列尾装置对重载列车纵向力的影响

魏伟, 胡杨 — 2012-10-20

魏伟, 胡杨根据气体流动理论与多刚体动力学原理,建立了带有列尾装置的列车空气制动系统与列车纵向动力学联合仿真模型,计算了制动系统中空气流动瞬态数值解,获得制动系统特性,同步计算了列车纵向冲动。2万吨组合列车计算结果表明:全制动时安装列尾装置使最大车钩力降低54%,列车纵向冲动明显降低; 列尾装置减压量越大,车钩力降低越明显,目前列尾装置减压量固定为50 kPa,应根据线路经常使用的减压量确定更合理的值; 列尾装置排气速度对车钩力影响较小; 列尾装置滞后时间对车钩力影响微小; 使用机车替代列尾装置,在大减压量制动时,车钩力将明显得到改善,减压量越小,机车与列尾装置作用效果越接近,当机车减压50 kPa制动时,列尾装置与机车作用相同。交通运输工程学报. 2012 12(5): 43-49.

车下设备对车体振动的影响

吴会超, 邬平波, 曾京, 吴娜, 单永林 — 2012-10-20

吴会超, 邬平波, 曾京, 吴娜, 单永林为了考虑车体的弹性振动,将车体等效成欧拉伯努利梁,建立了车体与设备垂向耦合振动模型,研究了车下设备刚性悬挂与弹性悬挂对车体振动幅频特性的影响。基于模态叠加法原理建立了考虑车体弹性振动和车下设备的高速动车组三维刚柔耦合动力学模型,分析了车下设备悬挂方式、重心偏载与弹性悬挂参数对车体振动响应的影响规律。采用欧拉伯努利梁模型的数值分析结果表明:基于动力吸振器原理,当车下设备采用合理的弹性悬挂参数时能够有效抑制车体的弹性振动,并提高车体的垂向弯曲频率。采用三维刚柔耦合动力学模型仿真结果表明:车辆运行速度越高弹性悬挂的优点越明显,车下设备横向偏载主要影响车体的横向振动特性,纵向偏载主要影响车体的垂向振动特性; 当车下设备的悬挂频率接近车体的垂向弯曲频率时能够降低车体的整体振动水平,当车下设备的悬挂频率低于车体的垂向弯曲频率时,提高车下设备弹性悬挂系统的阻尼能够在一定程度上抑制车体的弹性振动。交通运输工程学报. 2012 12(5): 50-56.

无外界动力源主动悬架蓄能器参数匹配

周玉财, 陈士安, 王勇刚, 王东, 何仁, 刘红光 — 2012-10-20

周玉财, 陈士安, 王勇刚, 王东, 何仁, 刘红光为了合理匹配LQG控制无外界动力源主动悬架的蓄能器充气压力、最高工作压力与容积等参数,以满足95.4%工作需求,选取理想控制力标准差的2倍为主动悬架的最大输出力,结合馈能/主动油缸参数确定蓄能器的理想工作压力; 以压力波动小于5%为目标,确定蓄能器的充气压力和最高工作压力; 推导了悬架与蓄能器间的能量流动方程,并在增加2 kW负载条件下进行变容积参数的动态仿真,确定蓄能器的容积。计算结果表明:蓄能器理想工作压力为23.008 MPa时,悬架二次型性能指标仅较理想状态增大5.21%; 蓄能器的充气压力、最高工作压力与容积分别为11.108、23.583 MPa与2.5 L,此时LQG控制无外界动力源主动悬架稳定工作时蓄能器的最大压力波动为1.03%。可见蓄能器参数匹配结果同时满足无外界动力源主动悬架的低成本、高性能及高能量回收率的要求。交通运输工程学报. 2012 12(5): 57-63.

基于复杂网络的城市路网结构分析方法

张卫华, 杨博, 陈俊杰 — 2012-10-20

张卫华, 杨博, 陈俊杰在城市道路网络的基础上,探讨了应用复杂网络理论的可行性和有效性。运用Dijkstra最短路径算法和Space L方法建立初始拓扑网络,并建立了节点度、边度和节点路阻的特性指标模型。在反映路网功能真实性的前提下,优化了拓扑网络,并以某市中心城区道路交通数据为例进行实例分析。分析结果表明:在初始网络中,节点度数的均值为2.850 0,标准差为0.670 8; 节点路阻的平均值为84.680 0 s,标准差为11.768 8 s; 在优化网络中,节点度数的均值为38.750 0,标准差为24.683 0,节点路阻的平均值为91.780 0 s,标准差为18.862 8 s; 东西向边的平均度数为42.00,南北向边的平均度数为29.86,内部边的平均度数为55.00,外部边的平均度数为28.33。在优化网络中,当度数较大的节点在路网中失稳时,在非拥挤状态下,最短路径路阻增大,而在拥挤状态下,网络会瘫痪。度数较大的节点与真实路网中交叉口重要程度相符,能够体现交叉口重要程度的差异性。交通运输工程学报. 2012 12(5): 64-71.

道路网单向交通优化设计模型

杨忠振, 邬珊华, 罗红红, 焦新龙 — 2012-10-20

杨忠振, 邬珊华, 罗红红, 焦新龙为了提高道路网的通行能力和服务水平,提出了单向交通组织的双层规划模型。上层模型的目标函数为最小总走行时间、最短绕行距离和最少交叉口冲突点数量,用于求解单向交通的优化方案; 下层模型为用户均衡交通量分配模型,用于计算上层模型给出的道路网中的路段交通流特征。提出路段组合、可行解判断等方法减少决策变量和解空间,设计多目标遗传算法进行求解,并以威海市数据进行实例分析。分析结果表明:在实施单向交通组织后,机动车流量与道路容量的平均比值由0.516 1下降至0.487 1,平均值的方差从0.418 9下降至0.379 1,机动车的平均出行时间由27.1 min下降至25.4 min,单行引起的平均绕行时间仅有0.61 min。可见,提出的模型可应用于中等城市道路网的单向交通方案设计。交通运输工程学报. 2012 12(5): 72-78.

公路网改扩建决策优化双层规划模型

桂滨, 周伟, 王健华, 周丽, 王夏森 — 2012-10-20

桂滨, 周伟, 王健华, 周丽, 王夏森针对公路网改扩建问题,在决策优化过程中,考虑了技术、资金、环境保护以及运营效率等因素。以路网系统的最小交通量为上层模型目标函数,以最小走行时间为下层模型目标函数,以路段服务水平、土地占用状况、建设投资等为约束条件,构建了公路网改扩建决策优化双层规划模型。采用遗传算法求解模型,并通过济青北线的实例数据进行实证分析。计算结果表明:济青北线济南―淄博段、淄博―青州段、青州―潍坊段的扩建优化指数分别为2.15、4.09、3.54,新建优化指数分别为1.87、3.09、2.73,相同路段的扩建优化指数均高于新建优化指数,与实际相符。可见,模型有效。交通运输工程学报. 2012 12(5): 79-84.

航空公司合作博弈下的时隙交换模型

严俊, 吴桐水, 高强, 朱金福 — 2012-10-20

严俊, 吴桐水, 高强, 朱金福针对航班波运行方式下的地面等待问题,提出了时隙交换策略。以参与交换各方的最小旅客延误为目标函数,以Pareto改进解为约束条件,运用合作博弈理论建立了2个航空公司间的时隙交换模型。将时隙交换模型分解成时隙指派模型与时隙组合模型,使用时隙指派模型求给定时隙状况下的最优指派方案与目标函数值,使用时隙组合模型求2个航空公司的最优时隙分配方案。计算结果表明:在无时隙交换下,航空公司1的旅客总延误为238 955 min,航空公司2的旅客总延误为145 170 min; 当2个航空公司相互交换6个时隙后,航空公司1的旅客总延误为232 945 min,航空公司2的旅客总延误为142 130 min,分别下降2.5%与2.1%; 当航班信息完全时,时隙交换能够使航空公司获得最优Pareto改进解; 当航班信息不完全时,航空公司可以通过讨价还价的方法获得较好的时隙交换方案。交通运输工程学报. 2012 12(5): 85-90.

汽车驾驶人驾驶经验对注视行为特性的影响

郭应时, 马勇, 付锐, 孟妮, 袁伟 — 2012-10-20

郭应时, 马勇, 付锐, 孟妮, 袁伟通过实车试验,分别在城市道路和公路上,利用EyeLink Ⅱ眼动仪测试了20名驾驶人的眼动参数与注视行为特性。将被试驾驶人分为熟练驾驶人组和非熟练驾驶人组,通过将实际驾驶过程中的交通场景录像逐帧分解,并与驾驶人的眼动数据相结合来确定驾驶人的真实注视目标,对比了熟练与非熟练驾驶人的注视区域和注视目标特征,研究了2组驾驶人驾驶经验对驾驶人注视行为特性的影响,并分析了导致2组驾驶人注视行为差异的原因。研究结果表明:驾驶经验对驾驶人注视行为特性有显著影响; 在城市道路上,熟练驾驶人对近处目标的注视频次比非熟练驾驶人高约18%,而对车内后视镜的注视频次约为非熟练驾驶人的4.7倍; 在公路上,非熟练驾驶人对远距离区域的注视频次仅为熟练驾驶人的41%,而对车内区域的注视频次则为熟练驾驶人的2.1倍; 驾驶人对右区域的注视频次平均约为左区域的2.5倍,且熟练驾驶人对右区域关注更多,约为左区域的4倍,而非熟练驾驶人对右区域的注视频次约为左区域的1.5倍; 非熟练驾驶人处理信息的策略和效率均比熟练驾驶人差。交通运输工程学报. 2012 12(5): 91-99.

城市道路排队车辆检测方法

史忠科, 乔羽 — 2012-10-20

史忠科, 乔羽针对城市道路环境下的排队车辆检测问题,提出一种基于边缘信息和局部纹理特征的综合检测方法。根据交通环境的特点,对比5种不同边缘检测方法的性能,采用Canny算法提取边缘信息,采用改进的LBP方法提取纹理特征,得到车辆的综合检测结果,提取车辆排队长度和车道占有率等交通参数。分别采用综合检测方法、高斯混合模型和帧差法处理快速路、交叉路口、阴雨天气、光线突变、大雪天气、浓雾天气等场景下的视频图像,并采用ROC曲线对检测性能进行量化评价。分析结果表明:在快速路和大雪天气场景中,3种方法检测性能基本相似,最佳检测率分别接近90.0%和60.0%,虚警率分别不超过5.0%和10.0%; 在交叉路口场景中,3种方法的最佳检测率分别为77.1%、31.5%、13.6%,虚警率分别为16.5%、3.2%、19.0%; 在阴雨天气场景中,3种方法的最佳检测率分别为65.2%、3.0%、62.4%,虚警率分别为10.5%、5.0%、56.5%; 在光线突变场景中,3种方法的最佳检测率分别为62.0%、18.9%、39.7%,虚警率分别为10.8%、55.1%、36.0%; 在浓雾天气场景中,当能见度较低时,3种方法的检测率和虚警率均接近于0。交通运输工程学报. 2012 12(5): 100-109.

实时行人检测预警系统

程如中, 赵勇, 王执中, 许家尧, 王新安 — 2012-10-20

程如中, 赵勇, 王执中, 许家尧, 王新安针对重特大交通事故中的行人保护问题,提出了基于侧面行人特征的实时行人检测预警系统(PDWS)。系统由检测模块和预警模块两部分组成,其中检测模块使用Haar与HOG特征和AdaBoost与SVM分类器,通过侧面行人样本库完成行人特征的提取与检测,同时应用窗口拆分法与快速窗口扫描算法提高检测效率,得到一个具有高检测率与低误检率的结果。在预警模块融合了行人距离、汽车速度及角速度信息,判断前方行人存在碰撞的危险。使用系统及算法对城市环境复杂背景下横过街道的行人进行了实车验证。测试结果表明:对704 Pixel×576 Pixel图像的检测帧率为13～18 帧・s^-1,检测率大于85%,误检率小于1%,预警时间小于1 s,实车验证结果达到了车载主动安全系统实时性与准确性的要求。交通运输工程学报. 2012 12(5): 110-118.

高速公路主线收费站可变限速控制

蒲云, 胡路, 蒋阳升, 朱娟秀, 彭博 — 2012-10-20

蒲云, 胡路, 蒋阳升, 朱娟秀, 彭博以事故率最小为目标,以费用与速度限制为约束条件,建立可变限速控制优化模型,确定可变信息板数目与相应的可变限速值。采用交通波理论模型计算可变信息板设置间距,并利用Vissim仿真软件对模型进行验证。利用不同交通流量下的单向双车道6个收费窗口的高速公路,进一步模拟可变限速控制与静态限速控制。试验结果表明:在高速公路主线收费站排队广场前应设4块可变信息板,设置间距分别为1 293、2 695、4 056 m,仿真结果与交通波理论模型计算值的相对误差最小为3.9%,最大为9.5%; 可变限速控制中,通过车辆数较静态限速控制增长51.82%,行程时间与排队长度分别平均缩短15.81%、18.98%,验证了本文设计体系的合理性。交通运输工程学报. 2012 12(5): 119-126.