交通运输工程学报

车辆悬挂弹簧故障检测的能量传递特性比较法

丁建明, 林建辉, 赵洁, 黄晨光 — 2013-08-20

丁建明, 林建辉, 赵洁, 黄晨光利用弹簧刚度对悬挂传递函数的频移特性,提出一种车辆悬挂弹簧故障动态检测的新方法。对悬挂弹簧安装处的车体和构架垂向振动加速度信号分别进行7层谐波小波包分解,计算了8个低尺度的能量,在同一尺度上,将车体和构架的加速度能量相除得到悬挂的尺度能量传递特性,提出相邻时段对应悬挂尺度能量传递特性的比较方法,进行悬挂弹簧的故障检测。检测结果表明:当悬挂弹簧刚度蜕变时,其传递特性向高尺度变化,与检测机理分析得出的传递特性向低频率变化的分析结论一致,同时能够检测刚度蜕变10%的悬挂故障,因此,该方法可靠性高,具有一定的工程适应性。交通运输工程学报. 2013 13(4): -.

连续配筋混凝土路面裂缝间距特性

张翛, 胡圣能, 赵鸿铎, 赵队家 — 2013-08-20

张翛, 胡圣能, 赵鸿铎, 赵队家分析了AASHTO―1993和《力学经验法路面设计指南》(MEPDG)中连续配筋混凝土路面(CRCP)平均裂缝间距模型特点,现场采集了29个CRCP试验段共计1 171条裂缝间距数据,对裂缝间距数据进行了归类、统计分析、分布拟合和方差分析。分别确定了AASHTO―1993和MEPDG模型参数,并利用采集到的裂缝间距数据对2类模型进行了有效性验证。分析结果表明:CRCP裂缝形态可划分为6类; 4参数Dagum分布能更好地拟合CRCP裂缝间距分布; 相同配筋率不同板厚的CRCP平均裂缝间距没有显著差异; AASHTO―1993模型高估了平均裂缝间距,误差为0.13 m; MEPDG模型显著低估了平均裂缝间距,误差为1.7 m。交通运输工程学报. 2013 13(4): 1-7.

环保型长效自融冰雪路面涂层试验

姚运仕, 陈团结, 向豪, 王保磊, 蒋松利 — 2013-08-20

姚运仕, 陈团结, 向豪, 王保磊, 蒋松利分析了环保型长效自融冰雪路面涂层的除冰融雪原理,采用多种融冰雪材料对比试验的方法,进行了人工环境下融雪、冻雨和二次结冰试验,通过碳钢条腐蚀试验和三叶草浇灌试验进行了环保性能分析,并在某试验段进行了道路融雪能力验证。分析结果表明:自融冰雪路面涂层大于0.6 kg・m^-2时融雪效果较佳,一次涂刷能多次融雪; 涂层对冻雨和二次结冰具有良好的抑制作用,对结构物和植被基本无影响,环保性能较佳; 涂层一次施工能多次除冰融雪,可满足一个冬春季长效要求。交通运输工程学报. 2013 13(4): 8-15.

冻结速度对冻融黄土物理力学性质的影响

周志军, 杨海峰, 耿楠, 叶万军 — 2013-08-20

周志军, 杨海峰, 耿楠, 叶万军将冻结速度分别设定为3.33、1.67、1.11、0.83 ℃・h^-1,在封闭条件下对不同含水率土样进行冻融循环,测试了不同冻结速度时土样的含水率、干密度、液塑限、抗剪强度及压缩性,分析了冻结速度对冻融黄土物理力学性质的影响规律。试验结果表明:经过冻融循环后,试样含水率普遍较初始含水率大,随着冻结速度的增大,含水率的增幅呈降低趋势; 当含水率较低时,冻结速度对试样干密度影响较小,当含水率较高时,随着冻结速度的增大,试样干密度降低; 土样液限随着冻结速度的增大呈增大趋势,塑限无明显变化; 粘聚力随着冻结速度的增大总体呈增大趋势,内摩擦角随冻结速度的变化规律与试样含水率密切相关; 冻融后黄土的压缩性较未冻结土样强,且随着冻结速度的增大,土样的压缩模量增大。交通运输工程学报. 2013 13(4): 16-21.

桥隧过渡段重载车辆冲击响应分析

巢万里, 李绪梅, 王星华 — 2013-08-20

巢万里, 李绪梅, 王星华考虑车辆的纵向转动与倾覆,将重载车辆通过桥隧过渡段的过程视为一定初始条件下的受迫振动。根据D'Alembert原理,建立了车辆与路面的动力耦合计算模型,并给出振动方程,利用Laplace变换,对车辆的动力响应进行分析,求得车辆各轮胎对路面最大作用力随时间的变化规律。研究了车辆载质量、货物位置、行车速度与差异沉降对汽车动力响应的影响,实测了汽车的加速度,并对计算结果进行了验证。分析结果表明:差异沉降、行车速度以及车辆载质量的增加均使车辆对路面的冲击力增大,影响程度由大到小依次为车辆载质量、差异沉降、行车速度; 货物位置对车辆冲击力的影响较小。交通运输工程学报. 2013 13(4): 22-28.

基于加权法的桥梁冲击系数计算方法

周勇军, 蔡军哲, 石雄伟, 赵煜 — 2013-08-20

周勇军, 蔡军哲, 石雄伟, 赵煜以公路简支梁桥为研究对象,采用四自由度的二分之一车辆模型,建立了车桥耦合振动方程,计算了不同车速下桥梁跨中截面的动挠度和应变时程曲线。对比了传统定义法、试验测试法、现行规范法的冲击系数计算值,对前2种方法进行了修正,获得了桥梁结构的最大动效应值,并根据主梁的最大活载内力计算原理,引入数值加权的概念对前2种方法进行了加权计算。分析结果表明:传统定义法和试验测试法计算的冲击系数值比《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60―2004)计算值小; 由时程曲线上最大动效应处得到的冲击系数平均值约是前2种方法计算值的2倍,且其最大值比规范法计算值小37%; 基于传统定义法的挠度冲击系数值大于应变冲击系数值,而试验测试法得到的挠度冲击系数值普遍小于应变冲击系数值; 基于传统定义法和加权法的挠度冲击系数计算值比规范值大16%; 试验测试法和加权法相结合的冲击系数计算方法考虑了移动荷载对整个桥梁冲击的历程效应,计算比较稳定。交通运输工程学报. 2013 13(4): 29-36.

地铁隧道橡胶浮置板轨道纵向连接理论研究

徐庆元, 范浩, 孟亚军, 周小林, 施成华 — 2013-08-20

徐庆元, 范浩, 孟亚军, 周小林, 施成华建立了地铁列车-橡胶浮置板轨道-隧道耦合动力学模型,用MATLAB编制了相应的耦合动力仿真程序,并用ANSYS软件对耦合动力仿真程序计算结果进行了验证。运用耦合动力仿真程序,以地铁B型列车以80 km・h^-1分别运行在地铁隧道3种浮置板长度、5种橡胶刚度的橡胶浮置板线路上为例,计算了橡胶浮置板纵向连接方式对耦合系统动力特性的影响。计算结果表明:浮置板纵向铰接对车辆各部件动力特性、最大轮轨力、钢轨动力特性、橡胶垫动力特性、隧道动力特性影响较小,影响在10%以内。浮置板纵向铰接后,浮置板振动加速度有较大幅度的降低,但浮置板最大正弯曲应力有一定幅度的增加。当浮置板较长并且橡胶减振垫刚度较低时,浮置板纵向铰接后,2块相邻浮置板连接处扣件最大拉力有较大幅度的降低,降低幅度可超过80%。浮置板长度为1.25 m时,浮置板轨道不需要纵连铰接; 浮置板长度为5.00 m时,橡胶减振垫刚度小于0.01 N・mm^-3,浮置板轨道需要纵连铰接; 浮置板长度为31.25 m时,橡胶减振垫刚度小于0.02 N・mm^-3,浮置板轨道需要纵连铰接。交通运输工程学报. 2013 13(4): 37-44.

客车转向架回转阻力矩特性

石怀龙, 邬平波, 罗仁 — 2013-08-20

石怀龙, 邬平波, 罗仁建立车辆系统数学模型,理论分析转向架相对车体的回转运动过程,推导装备空气弹簧转向架车辆的回转阻力系数计算公式。利用参数试验台进行回转阻力系数测试,验证数学模型和理论计算结果的可信性,分析动拖车在不同载重下的回转阻力系数分布规律,研究空簧状态对回转阻力系数的影响。分析结果表明:空簧正常、过充状态下理论计算值均低于试验值,最大相差0.02,原因为理论计算时未考虑不同转动速度下的空簧动刚度特性与其他悬挂部件的阻力作用; 回转阻力系数与转动角度和转动速度成正比,1.0(°)・s^-1时的回转阻力系数要远大于0.2(°)・s^-1时的结果,最大相差0.047; 在空簧失气状态下,试验值大于计算值,且转动速度越大,差异越显著; 空簧过充对回转阻力系数影响不大,最危险工况为拖车空车在空簧失气状态下,回转阻力系数为0.093。交通运输工程学报. 2013 13(4): 45-50.

基于AR模型的接触网脉动风场与风振响应

李瑞平, 周宁, 张卫华, 梅桂明 — 2013-08-20

李瑞平, 周宁, 张卫华, 梅桂明基于AR模型和接触网结构特性,建立了具有时间和空间相关的接触网脉动风场,由模拟的风速时程获得作用于接触网的风荷载; 建立接触网三维有限元模型,研究了其模态、静态风偏和风振响应,并对位移响应进行了频谱分析。分析结果表明:垂向风速相对顺风向风速较小,采用Davenport风速谱可建立接触网脉动风场; 接触网在30 m・s^-1的横向平均风和自然风作用时,接触线跨中节点横向位移的最大值分别为109.11 mm和312.49 mm,平均风荷载下计算得到的接触线横向位移减小了186.40%; 接触网在横向自然风作用时,接触线横向和垂向振动位移同时产生,接触网第1阶垂向和横向振动频率分别为0.973 Hz和1.384 Hz,在这2阶频率处产生了接触网结构与风荷载的峰值共振; 接触网在30 m・s^-1的自然风作用时,由风荷载引起的应力分别占接触线和承力索总应力的10.77%和27.40%,因此,需采用脉动风荷载进行接触网的风偏和强度设计。交通运输工程学报. 2013 13(4): 56-62.

柴油公交车燃用不同替代燃料的排放特性

谭丕强, 李洁, 胡志远, 楼狄明 — 2013-08-20

谭丕强, 李洁, 胡志远, 楼狄明采用OBS-2200车载排放检测系统,分析了柴油公交车实际道路工况的气态排放特性。使用的燃料分别为纯柴油、天然气制油(GTL)与生物柴油,道路工况主要包括市区主干道、次干道和快速路。分析结果表明:公交车燃用各类燃料的CO、HC、NO_x和CO₂的道路瞬时质量排放率均与瞬态车速变化有良好的跟随特性。公交车燃用各种替代燃料的气态污染物质量排放率随车速增加总体呈上升趋势,其中HC和CO₂的质量排放率随车速增大,基本呈线性增加趋势,CO和NO_x的质量排放率在中低车速区域随车速上升呈现增加趋势,而在高车速区域有所降低。与主干道、次干道相比,公交车在快速路上燃用各种燃料的气态污染物的排放因子都是最低的。与纯柴油相比,不论是质量排放率还是排放因子,生物柴油和GTL柴油的CO和HC排放都有所下降,且生物柴油的降幅更大一些。从全路况范围来看,纯生物柴油的CO和HC排放最低,纯生物柴油的NO_x排放要高于柴油。全路况下,纯天然气制油、体积比为20%天然气制油、体积比为20%生物柴油的CO₂排放要低于纯柴油,但纯生物柴油的CO₂排放要高一些。交通运输工程学报. 2013 13(4): 63-69.

换乘行为影响下的城市公交配流算法

曾鹦, 李军, 朱晖 — 2013-08-20

曾鹦, 李军, 朱晖针对中国大城市的工作生活模式与公交网络的特性,以成都市居民公交出行为研究对象,提出了符合乘客路径选择行为的广义公交路径。考虑了公交出行的路段阻抗和站点阻抗,建立了公交路径阻抗函数,提出了有效路径的确定方法。基于改进的Logit模型,建立了一种换乘行为影响下的路径选择模型。以成都市部分公交网络为例,应用提出的配流算法进行实例验证。分析结果表明:当选定的4条公交线路高峰时段的最小发车间隔分别为4、4、3、3 min,非高峰时段的最大发车间隔均为10 min时,对应的最小换乘步行时间和最大换乘步行时间分别为0、6 min; 当最大路径阻抗和最小路径阻抗分别为71.5、51.5 min时,对应的乘车时间分别为60、48 min,路径选择比例分别为5.53%、41.98%; 当最大路径阻抗和最小路径阻抗分别为52.5、48.5 min时,对应的乘车时间分别为42、39 min,路径选择比例分别为13.40%、62.07%; 考虑换乘行为时,配流结果与实际值的最大相对误差、最小相对误差和平均相对误差分别为16.46%、11.09%、14.42%,不考虑换乘行为时,最大相对误差、最小相对误差和平均相对误差分别为34.37%、11.38%、23.15%。考虑换乘行为的配流结果更贴近实际情况。交通运输工程学报. 2013 13(4): 70-78.

机场群运行方式下的航班时刻与频率优化模型

吴刚, 夏洪山, 高强 — 2013-08-20

吴刚, 夏洪山, 高强针对枢纽机场的拥堵问题,提出了机场群航班时刻与频率优化策略。应用运输需求管理理论,以旅客最小出行损失时间为目标函数,以旅客流失率与航空公司客座率为约束条件,建立了基于机场群运行方式的航班时刻与频率优化模型。根据机场群内5个机场的地面交通时间与枢纽机场的航班数量与平均延误的关系,将机场群内各个机场的旅客需求进行分类,采用k-means聚类算法,计算了航班时刻与频率、旅客出行损失时间、机型与数量分配方式。计算结果表明:在机场群运行方式下,旅客需求分为7类,满足全部旅客需求的航班数量为11个,旅客出行损失时间为123 403 min; 在独立运行方式下,旅客需求分为8类,满足全部旅客需求的航班数量为13个,旅客出行损失时间为165 343 min; 在机场群运行方式下,采用遗传算法求得的满足全部旅客需求的航班数量为11个,旅客出行损失时间为126 119 min。交通运输工程学报. 2013 13(4): 79-86.

基于指数平滑法和马尔科夫模型的公路客运量预测方法

芮海田, 吴群琪, 袁华智, 冯忠祥, 朱文英 — 2013-08-20

芮海田, 吴群琪, 袁华智, 冯忠祥, 朱文英分析了常用的客运量预测方法,提出了一种新的基于指数平滑法和马尔科夫模型的公路客运量预测方法。基于公路客运量的实际值、线性拟合值与二次曲线拟合值,采用二次曲线拟合的方法计算了初始值与平滑系数。以安徽省2000～2009年相关数据为基础,应用指数平滑法预测了2010、2011年的公路客运量。以-11%、-5%、0、5%、11%为划分阈值,将指数平滑法预测结果的相对误差划分为4个状态区间,应用马尔科夫模型对指数平滑法的预测结果进行修正,并与模糊线性回归模型、指数平滑法的预测结果进行比较。分析结果表明:应用提出的方法,2010、2011年安徽省公路客运量的预测结果分别为14.209、15.712亿人,相对误差分别为1.195%、0.492%; 应用指数平滑法,预测结果分别为13.468、14.893亿人,相对误差分别为-3.399%、-4.746%; 应用模糊线性回归模型,预测结果分别为13.573、15.325亿人,相对误差分别为-2.647%、-1.983%。提出的方法精度较高,满足实际需求。交通运输工程学报. 2013 13(4): 87-93.

物流联盟协同创新的两阶段动态激励模型

唐志英, 周德苏, 叶怀珍 — 2013-08-20

唐志英, 周德苏, 叶怀珍为了提高物流联盟的协同水平与收入状况,以盟主(第三方物流)的收入为目标函数,以盟员的激励相容和保留收入为约束条件,建立了物流联盟协同创新的两阶段动态激励模型。当协同和创新2项任务成本的可替代程度变化时,计算了最优激励系数与最优努力水平,并比较了单期静态与两阶段动态激励下盟员的固定收入与盟主的收入。分析结果表明:当盟员的保留收入为60万元,可替代程度分别为 0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7时,单期静态激励下盟员的固定收入分别为-108.77、-109.53、-108.48、-106.30、-103.34、-99.93万元,两阶段动态激励下盟员的固定收入分别为-123.67、-110.65、-99.51、-89.83、-81.62、-74.47万元; 单期静态激励下盟主的收入分别为109.22、110.09、109.11、106.95、103.95、100.32万元,两阶段动态激励下盟主的收入分别为124.54、111.72、100.73、91.18、82.81、75.30万元,增加比例分别为14.03%、1.48%、-7.68%、-14.75%、-20.34%、-24.94%。盟员的固定收入、最优激励系数与最优努力水平均随可替代程度增大而增大,当可替代程度为0.2时,盟主获得的收入最大,方案最优。交通运输工程学报. 2013 13(4): 94-101.

动车组年度高级检修量预测方法

李燕, 张惟皎, 贾志凯 — 2013-08-20

李燕, 张惟皎, 贾志凯为准确、高效地预测任意时间段内的所有动车组高级检修量,提出了一种动车组年度高级检修量预测方法。以上线动车组的既有运行规律的相关数据为初始值,计算后续高级检修具体日期和统计时间段内的高级检修量,得到上线动车组的高级检修总量。针对尚未投入使用的动车组,从宏观角度建立各个修程年度高级检修量概率计算方法,使用积分统计方法得到统计时间段内未上线动车组的高级检修总量。将2013年实际检修计划和2015年预测计划的总高级检修量进行归一化处理,进行了相关比较与误差计算。计算结果表明:当基准动车组为670组,上线日均走行公里在1 000～3 000 km,计算周期为180 d时,2015年归一化数据与2013年归一化数据的相对误差为-2.86%,三、四级检修的相对误差分别为-0.23%、9.24%,误差在有效范围之内,方法有效。交通运输工程学报. 2013 13(4): 102-107.

UML-HLA协同建模方法及其在多车仿真中的应用

上官伟, 刘朋慧, 蔡伯根, 邵泳哲 — 2013-08-20

上官伟, 刘朋慧, 蔡伯根, 邵泳哲针对复杂实时大系统分布式交互性特点,通过综合对比UML与HLA的特点,提出了基于UML-HLA的列控系统建模仿真方法。在传统建模方法的基础上,采用提出的UML-HLA建模方法,从多个不同的角度建立多车仿真系统的分析模型,包括用例建模、活动建模、结构建模、交互建模和状态建模等,构建起高层体系架构资源库。在分析模型的基础上,建立多车仿真系统体系结构,得到多车仿真系统的设计模型。从性能和功能上对多车仿真系统进行了仿真验证。仿真结果表明:基于UML-HLA的建模方法具有较强的可交互性和可操作性,通过对原有线程机制与定时器控制机制进行优化,采用线程管理机制将原有系统的CPU占有率由50%降低至15%以下,定时器误差控制在0.02 ms范围内,满足了列控系统的仿真要求。交通运输工程学报. 2013 13(4): 108-115.

过饱和状态交通信号控制方法综述

李岩, 赵志宏, 李鹏飞, 黄身森, 陈宽民 — 2013-08-20

李岩, 赵志宏, 李鹏飞, 黄身森, 陈宽民为向拥堵状态城市路网的交通控制优化提供依据,综述并评价了过饱和状态的交通信号控制策略; 分析了过饱和状态交通流的特征,提出了过饱和状态交通信号控制的对应优化原理; 从单点交叉口、协同控制交叉口及路网3个层次对过饱和状态交通控制方法进行了总结与评价,应用VISSIM仿真环境评价了已有控制策略的适用性; 总结了具备处理过饱和状态能力的自适应交通信号控制系统的控制策略。仿真结果表明:过饱和状态的交通信号控制应优先优化道路空间的分配矛盾; 排队管理策略对过饱和交通流具有较好的优化效果; 建议在进行过饱和交通信号控制优化时,结合实时交通信息,采用排队管理、关键路径通行能力最大等控制策略,在交叉口群或路网层面对交通信号控制方案进行优化。交通运输工程学报. 2013 13(4): 116-126.