交通运输工程学报

高速列车转向架故障的经验模态熵特征分析

秦娜, 王开云, 金炜东, 黄进, 孙永奎 — 2014-03-20

秦娜, 王开云, 金炜东, 黄进, 孙永奎针对故障发生时高速列车转向架振动信号的特点,提出了基于聚合经验模态分解和5种信息熵相结合的特征提取方法。首先将振动信号进行聚合经验模态分解,有效地避免了模态混叠问题,然后对分解得到的本征模态函数提取反映信号复杂度的经验模态熵特征。利用该方法对高速列车转向架正常与空气弹簧、横向减振器、抗蛇行减振器故障4种工况下280个样本数据进行特征分析,随机取60%为训练样本,其余40%为测试样本。分析结果表明:分解过程不需要选择基函数和分解层数,因此,此方法具有良好的自适应性。在运行速度为200 km・h^-1时,识别率大于95%,证明了该特征提取方法对于高速列车转向架故障振动信号分析的有效性。交通运输工程学报. 2014 14(1): -.

市场培育期内机场巴士服务可靠性对机场市场份额的影响

杨忠振, 陆婧, 暴虹利 — 2014-03-20

杨忠振, 陆婧, 暴虹利基于累积前景理论,分析了乘客对机场的选择行为习惯。根据习惯衰减原理,得到乘客对机场的选择行为变化过程。根据市场培育期内所有乘客的选择行为变化过程,得到机场巴士服务实施后机场市场份额的增长曲线。以无锡市2006～2009年航空出行数据为例,分析了市场培育期内机场巴士服务可靠性对机场市场份额的影响。分析结果表明:当开通南京禄口国际机场巴士后,在选择上海浦东国际机场的乘客中,习惯强度为0.52的乘客在机场巴士开通后需经历8次以上的出行逐渐转为选择南京禄口国际机场出行; 南京禄口国际机场的市场份额经历26个月的市场培育期才达到平稳值; 当机场巴士运行时间的波动幅度由±15 min降低至±5 min时,南京禄口国际机场的市场培育期缩短12%; 当运行时间的波动幅度由±15 min上升至±25 min时,市场占有率一直在20%上下波动。南京禄口国际机场提供新服务的效果不能即刻出现,而是随时间逐渐显现出来,提高机场巴士的可靠性,市场占有率才可能逐渐上升。交通运输工程学报. 2014 14(1): -.

水泥混凝土桥面沥青铺装层技术研究现状综述

黄晓明 — 2014-03-20

黄晓明通过对国内外水泥混凝土桥面沥青铺装层技术领域研究现状和发展趋势的分析与总结,研究了不同国家的混凝土桥梁类型及交通荷载环境对沥青铺装层技术的影响,针对沥青铺装层病害机理及分类方法、铺装层结构组合、铺装层材料、铺装层结构设计等进行了详细剖析。分析结果表明:铺装层的耐久性不完全取决于本身强度或材料的卓越性,更取决于铺装层结构、材料与桥梁结构、混凝土桥面的适应性; 铺装层及防水粘结层的综合设计、施工质量控制及评价方法是保障其耐久性的关键; 降噪、融冰雪、易再生等绿色铺装材料值得提倡,沥青铺装层施工质量控制体系亟待于建立和完善,更宜人性化选择的沥青铺装系典型结构值得研究。交通运输工程学报. 2014 14(1): 1-10.

连续配筋混凝土多指标配合比设计方法

张洪亮, 陈江, 苏曼曼, 李宁利 — 2014-03-20

张洪亮, 陈江, 苏曼曼, 李宁利采用MEPDG软件分析了连续配筋混凝土路面路用性能对于混凝土抗压强度、干缩应变、温缩系数等参数的敏感性。通过室内试验研究了水泥用量、水灰比等混凝土配合比组成参数对路面设计参数的影响。根据均衡设计的理论,建立了连续配筋混凝土多指标配合比设计方法,推荐了各配合比组成参数的范围,并建立了水灰比与混凝土干缩应变、温缩系数间的回归方程及弯拉强度与抗压强度间的关系式。分析结果表明:连续配筋混凝土配合比设计的控制指标宜包括抗压强度、干缩应变和温缩系数,水泥浆含量宜小于22%,最大公称粒径宜为19.0～26.5 mm。根据多指标的配合比设计方法得到的混凝土能更好地满足连续配筋混凝土路面的性能要求。交通运输工程学报. 2014 14(1): 11-17.

混凝土偏压柱承载力计算方法

陈宝春, 林上顺 — 2014-03-20

陈宝春, 林上顺应用《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61―2005)中的砌体柱和素混凝土柱承载力计算方法以及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62―2004)中的钢筋混凝土柱承载力计算方法,分别对3座跨径为70、160、420 m的钢筋混凝土拱桥进行了主拱承载力验算。考虑长细比、偏心率、配筋率等参数,研究了钢筋混凝土柱的承载力变化规律,分析了混凝土拱等效梁柱的参数范围以及砌体柱、素混凝土柱、钢筋混凝土柱的极限承载力。分析结果表明:配筋率较小的钢筋混凝土拱等效成梁柱后,按JTG D61―2005计算的承载力大于按JTG D62―2004计算的结果。对配筋率较小而长细比、偏心率较大的钢筋混凝土柱,按钢筋混凝土柱计算的承载力反而小于砌体柱或素混凝土柱的承载力。可见,2种规范中混凝土偏压柱承载力计算方法存在不合理之处,需进一步改进。交通运输工程学报. 2014 14(1): 18-25.

焰流效应下混凝土空心薄壁墩火温时变分布

张岗, 贺拴海, 王翠娟 — 2014-03-20

张岗, 贺拴海, 王翠娟针对火灾场气流与焰域温度空间耦合变化时的结构响应,通过考虑气流流速及焰围空间和结构物高度的相互作用效应,建立了焰流场环境火灾模型。采用时间增量迭代的方法计算了焰流场温度,研究了复合边界控制方程和对流换热与流速之间的相互关系。分析了流场中结构迎流面和侧流面温度分布状态,研究了混凝土空心薄壁墩的环境火灾场景,建立了焰流场结构耦合模型,揭示了焰流效应下混凝土空心薄壁墩三维空间火温时变分布规律。研究结果表明:火延时间为120 min,流速为3 m・s^-1时,近火点温度比其他流速下温度约高100 ℃,流速对火源温度呈非线性影响状态; 500 ℃以上的高温层在混凝土空心薄壁墩迎火面分布深度仅为7 cm,在竖向荷载作用下空心薄壁墩外层迎火面混凝土易产生层剥现象; 迎流面温度远高于侧流面温度,背火面温度无变化; 稳态低流速场中流速的变化可改变不同温度区域的分布,并扩大迎火面高温区面积。交通运输工程学报. 2014 14(1): 26-34.

基于球孔扩张的盾构隧道壁后注浆压密模型

叶飞, 陈治, 苟长飞, 毛燕飞, 刘钦 — 2014-03-20

叶飞, 陈治, 苟长飞, 毛燕飞, 刘钦为研究盾构隧道壁后注浆的压密效应,假设压密阶段浆体在土体中呈半球形扩张。应用弹塑性理论对球形浆体的扩张过程进行了理论推导,建立了盾构隧道壁后注浆压密模型,计算了压密注浆体的扩张率、土体塑性区扩张率以及注浆对管片产生的压力,分析了注浆压力和土体的弹性模量、粘聚力、内摩擦角等特性参数对管片压力荷载的影响。分析结果表明:注浆对管片的压力随着注浆压力和土体泊松比的增大而增大,随着土体弹性模量、粘聚力和内摩擦角的增大而减小; 注浆对单位面积管片产生的压力不随注浆压力和土体特性的改变而改变; 注浆对管片产生的压应力随着远离注浆孔而减小。交通运输工程学报. 2014 14(1): 35-42.

仿生菱形表面织构对高速列车摩擦噪声的影响

汪久根, 陈仕洪, 王庆九 — 2014-03-20

汪久根, 陈仕洪, 王庆九为了降低高速列车运行时的空气摩擦噪声,仿生鲨鱼皮的表面织构,在高速列车车厢气固界面设计了菱形表面织构,建立了噪声分析模型,采用非结构化混合网格和k-ε模型求解可压缩N-S方程,基于宽频噪声源模型求解噪声分布。计算结果表明:在菱形织构内部产生涡流,使噪声明显降低,同时车厢表面的噪声分布也发生变化; 列车产生的空气摩擦噪声随着运行速度的增大而增大,与光滑表面相比,优化对角线比的菱形织构的摩擦噪声的最大降幅为24 dB,优化深边比的降幅为20 dB。交通运输工程学报. 2014 14(1): 43-48.

磁悬浮车轨耦合振动的小比例相似模型

王辉, 沈钢 — 2014-03-20

王辉, 沈钢将磁悬浮车轨耦合振动系统简化为单磁铁-Bernoulli-Euler梁模型,设计了5种状态变量的反馈控制器,分别在时、频域上研究了系统的动力学特性。依据相似理论建立了单磁铁车轨耦合系统的小比例模型,推导了动力学系统的相似关系,分析了小比例模型的相似特性。研究结果表明:提出的磁悬浮控制方法利用轨道梁低阶模态与电磁铁振动信息得出控制器输出,方法有效; 利用所设计的控制器,系统能够在0.27 s达到稳定状态,最大超调量为2%; 在单磁铁的车轨耦合振动系统中,取其3阶模态即可较精确地反映其振动特性,而当轨道梁各阶频率相差较大时,对系统的低频特性分析,在仅取第1阶模态时也可得出较精确的结果; 通过相似理论得到的小比例磁悬浮车轨耦合振动模型的动力学特性与原模型一致。交通运输工程学报. 2014 14(1): 49-56.

汽车主动安全关键参数联合估计方法

宋翔, 李旭, 张为公, 蔡凤田, 吴明明 — 2014-03-20

宋翔, 李旭, 张为公, 蔡凤田, 吴明明针对汽车主动安全系统的需求,提出了一种包括纵向、侧向车速与附着系数的汽车主动安全参数的联合估计方法。基于3自由度车辆动力学模型和刷子轮胎模型,建立不同道路附着系数条件下的扩展卡尔曼滤波模型,利用交互多模型算法实现纵向、侧向车速的自适应估计,并根据计算出的各模型概率实现道路附着系数的实时估计。计算结果表明:该方法能在不同道路附着系数条件下进行车速的准确估计,纵向车速估计误差小于1%,侧向车速估计误差小于5%,与扩展卡尔曼方法相比误差减小了50%以上,且能够实时给出道路附着系数估计值,估计误差小于0.1,对路面突变的响应时间低于2 s。交通运输工程学报. 2014 14(1): 65-74.

长大货物多式联运路径优化模型与算法

雷定猷, 游伟, 张英贵, 皮志东 — 2014-03-20

雷定猷, 游伟, 张英贵, 皮志东基于可行性与合理性的角度,分析了长大货物多式联运路径优化的影响因素。以最小运输时间、里程与费用为目标函数,以线路限界、桥梁承载能力、起重设备的起重能力为约束条件,建立了长大货物多式联运路径优化原始模型。考虑了约束条件的改造性特征,将原始模型扩展优化,设计了二维序列编码策略,运用遗传算法求解扩展模型。计算结果表明:运用提出的优化模型与遗传算法,最优运输时间、里程和费用分别为12.5 d、1 116 km、58.18万元,运用提出的优化模型与模拟退火算法,最优运输时间、里程和费用分别为15.5 d、1 131 km、67.74万元; 运用单一的铁路运输方式与遗传算法,最优运输时间、里程和费用分别为12.7 d、1 152 km、56.50万元。与其他2种情况比较,提出的优化模型与遗传算法的综合优化程度分别提高52.22%与8.95%,可见,模型可行,算法有效。交通运输工程学报. 2014 14(1): 75-83.

港区堆场集装箱垂直运输用能结构改造最优策略

彭云, 王文渊, 宋向群, 唐国磊 — 2014-03-20

彭云, 王文渊, 宋向群, 唐国磊基于动态规划理论,以场桥寿命期内的总成本最小为目标函数,以碳排放量和投资成本为约束条件,考虑了场桥营运成本和碳排放的动态变化,建立了港区堆场集装箱垂直运输用能结构改造的离散型动态规划模型。通过逆序法进行求解,确定了用能结构改造的最优策略。计算结果表明:当轮胎式集装箱门式起重机役龄为1年时,应在第6年年初完成用能结构改造,最优策略下单场桥寿命期内总成本为937.66万元; 当轮胎式集装箱门式起重机役龄为2年时,应在第5年年初完成用能结构改造,最优策略下单场桥寿命期内总成本为958.59万元; 当轮胎式集装箱门式起重机役龄大于等于3年时,应在第2年年初完成用能结构改造,最优策略下单场桥寿命期内总成本为967.33万元; 当碳排放量限额值小于等于100 t时,应立即进行用能结构改造; 当碳排放量限额值大于400 t时,应在第6年年初完成改造,相当于不需考虑碳排放约束。碳排放成本仅占营运成本的0.6%～0.7%,对决策的影响较小,建议通过提高碳税价格或施加碳排放总量限额的方法减少碳排放。交通运输工程学报. 2014 14(1): 90-96.

非确定因素影响下离散时段公路施工区用户费用模型

杨琦, 杨云峰, 武大勇, 赵现伟 — 2014-03-20

杨琦, 杨云峰, 武大勇, 赵现伟分析了离散时段下高速公路施工区的交通状况,通过离散施工时段,比较了各时间段内施工区容量和交通需求的关系,建立了各个时间段相应的用户费用计算模型。分析了高速公路施工区用户费用的非确定因素,根据非确定因素的概率分布值,通过蒙特卡罗模拟对用户费用的波动区间进行预测,并以清连高速公路为例进行实例验证。计算结果表明:应用提出的模型,白天施工时段的用户费用均值为193 148 021元,最大值与最小值分别为466 820 060、117 342 849元,夜晚施工时段的用户费用均值为1 795 047元,最大值与最小值分别为3 443 468、1 417 274元。提出的模型能更好地体现非确定因素的影响。交通运输工程学报. 2014 14(1): 97-102.

多路公交优先交叉口配时优化的双层规划模型

朱晓宁, 隆冰 — 2014-03-20

朱晓宁, 隆冰公交优先感应信号控制会对非优先相位车辆产生不利影响,为了均衡非优先相位的损失,降低交叉口及下游公交站台的乘客延误,建立了多路公交优先交叉口配时优化的双层规划模型。上层模型描述了基于交叉口延误以及下游公交站台乘客排队延误的优先策略时长优化,下层模型在计算交叉口停驶-加速延误的基础上描述了各相位绿时损失的均衡过程,以优先策略时长为决策变量,将优先策略的影响引入到下层模型。利用Gauss-Seidel迭代法设计了求解算法,并进行了实例分析。分析结果表明:配时优化后,周期内交叉口和下游站台乘客的总延误减少了23 576.12 s,同时交叉口车辆停驶-加速延误减少了62.87 s,双层规划模型在公交优先的前提下保障了交叉口的整体效益。交通运输工程学报. 2014 14(1): 103-111.

基于安全车距实时标定的列车间隔动态控制

潘登, 郑应平 — 2014-03-20

潘登, 郑应平分析了列车间隔与其跟驰行为的关系,利用Petri网形式化建模工具描述了当高速列车跟驰稳态被破坏时,列车间隔的动态控制。面向CTCS-4级列车运行控制系统,运用数值分析方法建立了全速域范围内最小安全车距随后车当前速度变化的拟合函数,并运用该拟合函数进行列车跟驰行为质量评估,进而构建了基于跟驰行为评估的列车间隔动态控制模型,并对该模型进行了仿真验证。仿真结果表明:列车跟驰系统从速度为200 km・h^-1 、列车间隔为5 849.18 m 的安全、高效跟驰稳态运行到速度为380 km・h^-1的跟驰稳态期间,列车间隔的动态控制能够通过后车的行为调整得到实现,且当速度为380 km・h^-1的跟驰稳态实现时,列车间隔仅比安全车距大358.00 m,说明新的安全、高效跟驰稳态已经建立; 当前车紧急停车时,后车在控制律的作用下采取因应措施,安全、高效、平稳地减速运行,直至完全停车。仿真结果验证了控制方法的有效性和可行性,能够实现列车安全、高效跟驰运行。交通运输工程学报. 2014 14(1): 112-118.

车辆通信接入系统的自适应传输模式选择策略

陈婷, 赵祥模, 代亮, 张立成 — 2014-03-20

陈婷, 赵祥模, 代亮, 张立成为提高智能交通系统(ITS)有效传输各类信息服务流的能力,将自适应调制编码(AMC)和正交频分多址接入(OFDMA)技术引入车辆通信接入子系统,提出了一种自适应传输模式选择策略。当车辆行驶在非特殊地理区域或行驶速度低于60 km・h^-1时,车辆通信接入系统将启动自适应传输模式选择进程。与典型策略采用固定不变的AMC传输模式信噪比切换阈值相比,建议策略的切换阈值可变,且由ITS信息服务流目标分组差错率来决定,从而使系统在传输不同类型的ITS信息服务流时,有可能在相同的接入信道状况下采用不同的调制编码模式等级,进而获得更高的数据有效传输速率。通过数学分析对选择策略的各类服务流目标分组差错率和系统平均有效数据传输速率进行性能评估。分析结果表明:建议策略能够在传输可靠性和高效性之间做出更好的权衡; 当第1、2、3类ITS信息服务流的目标分组差错率分别为10^-6、10^-5、10^-2时,建议策略能够在满足传输可靠性要求的同时,将典型策略的系统平均有效数据传输速率提升8%。交通运输工程学报. 2014 14(1): 119-126.