交通运输工程学报

基于累积损伤的机场道面剩余寿命预测模型

蔡良才, 王海服, 张罗利, 王鹏飞 — 2014-08-30

蔡良才, 王海服, 张罗利, 王鹏飞通过统计分析道面轮迹和道面板荷载应力横向分布规律,得出了飞机起落架道面通行覆盖次数的计算方法。在道面板中部荷载应力回归公式的基础上,建立了道面板横向应力分布函数。选取NCHRP1-26方程作为疲劳方程,通过对A机场过去13年飞机起飞架次的历史数据进行分析,得出未来7年2种机型飞机的起飞架次,利用覆盖作用曲线与应力分布函数提出了机场道面累积损伤量的计算方法,并进行实例验证。分析结果表明:2年后机场道面的最大累积损伤趋近于1,即在不采取任何维修措施的情况下,A机场剩余使用寿命为2年,与实际运营状况相符。可见,建立的模型有效。交通运输工程学报. 2014 14(4): 1-6.

氯盐融雪剂对沥青结合料路用性能的影响

魏建国, 傅广文, 付其林 — 2014-08-30

魏建国, 傅广文, 付其林选取基质沥青和SBS改性沥青以及NaCl、CaCl₂融雪剂,制备了沥青试样,采用软化点、针入度、延度、粘度和红外光谱等试验方法,分析了氯盐融雪剂浸泡后的沥青高温性能、低温性能、感温性能、抗老化性能及红外光谱,揭示了氯盐融雪剂对沥青结合料路用性能的影响及其作用机理。分析结果表明:融雪剂提高了基质沥青的高温性能,降低了SBS改性沥青的高温性能; 融雪剂降低了基质沥青的感温性能,增强了SBS改性沥青的感温性能; 融雪剂降低了沥青的低温性能,但提高了沥青的抗老化性能; CaCl₂融雪剂对基质沥青路用性能的影响更明显,NaCl融雪剂对SBS改性沥青路用性能的影响更明显; 融雪剂与沥青没有发生化学反应,融雪剂浸泡不会引起沥青分子结构或官能团的变化。交通运输工程学报. 2014 14(4): 7-13.

采用刚度矩阵法的弹性层状体系数值解法

阳恩慧, 艾长发, 邱延峻 — 2014-08-30

阳恩慧, 艾长发, 邱延峻从弹性力学基础理论出发,采用刚度矩阵法,推导了应用于直角坐标系下的三维多层弹性层状体系静力学数值解法。引入二维傅里叶变换及高斯积分求解法,基于MATLAB数学软件平台编制计算程序,实现三维多层弹性层状体系理论计算方法的数值求解。针对典型有砟轨道轨下基础结构,采用提出的计算方法和编制的相应计算程序对其进行静力学分析,并将所获得的计算结果与采用通用有限元程序ABAQUS的计算结果进行对比。分析结果表明:采用提出的计算方法和通用有限元计算方法获得有砟轨道轨下基础最大竖向位移分别为1.50、1.95 mm,最大竖向应力分别为0.34、0.21 MPa,计算结果较为接近,计算反映出来的各状态分量变换规律基本一致,提出的计算方法及其相应计算程序可应用于多层弹性层状体系的静力学计算。交通运输工程学报. 2014 14(4): 14-24.

纵连底座板断裂对桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道受力的影响

陈小平, 王芳芳, 赵才友 — 2014-08-30

陈小平, 王芳芳, 赵才友考虑纵连底座板断裂建立了CRTSⅡ型板式无砟轨道与桥梁纵向相互作用的力学模型,采用有限元法求解力学模型,确定了无砟轨道关键参数。以某大跨度连续梁桥为例,降温幅度分别为10、20、30、40、50 ℃时,纵连底座板在连续梁上7个代表性位置发生断裂后,分析了钢轨、轨道板、砂浆和桥梁墩台的纵向力与位移。分析结果表明:降温幅度为30 ℃时,纵连底座板在连续梁上发生断裂时,钢轨和轨道板的最大纵向附加力分别为155.75、233.21 kN,断板对钢轨和轨道板纵向附加力有较大影响; 降温幅度不大于10 ℃时,纵连底座板在连续梁上任意位置发生断裂,轨道板与底座板的纵向相对位移均小于0.5 mm,砂浆不会开裂; 降温幅度为50 ℃时,纵连底座板在连续梁上任意位置断裂引起的固定支座纵向附加力最大为196.12 kN,不会直接造成桥梁固定支座破坏; 建议在维修作业时,锯切纵连底座板与其铺设时的温度差应不大于10 ℃,并检算钢轨的强度是否能满足要求。交通运输工程学报. 2014 14(4): 25-35.

扁平钢箱梁剪力滞效应分析

乔朋, 周绪红, 狄谨 — 2014-08-30

乔朋, 周绪红, 狄谨利用有限元法研究了扁平钢箱梁在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应。结合扁平钢箱梁设计参数的合理取值范围,分析了截面宽度和高度、顶板和底板厚度、纵隔板与横隔板的厚度和间距等参数对剪力滞效应的影响。根据理论分析结果,应用回归分析法提出了扁平钢箱梁剪力滞系数的实用计算公式,并将计算结果与有限元分析结果进行对比分析。分析结果表明:跨宽比对剪力滞系数影响最显著,当跨宽比由1.786增大至8.926时,顶板与底板处的最大剪力滞系数分别由1.40、1.32减小为1.07、1.06,减少约20%; 当纵隔板厚度由10 mm增大至30 mm时,剪力滞系数在边腹板处减小约7%,而在其他位置变化小于1%; 纵隔板间距与梁宽比由0.430增大至0.582时,剪力滞系数增大约9%; 其他参数变化对剪力滞系数的影响均可忽略。实用计算公式的计算结果与有限元分析结果的相对误差小于1%,说明公式计算精度较高,满足工程计算要求。交通运输工程学报. 2014 14(4): 36-44.

铁道客车悬挂系统柔度特性

石怀龙, 邬平波, 曾京, 张大福 — 2014-08-30

石怀龙, 邬平波, 曾京, 张大福建立了装备空气弹簧的车辆系统数学模型,推导了悬挂系统柔度系数计算公式,分析了悬挂参数对车辆柔度系数的影响规律。设计了重锤法、角度测量法和加速度测量法测定悬挂系统柔度系数。利用重锤法对某车辆进行测试,分析不同载质量和外轨超高工况下的动、拖车柔度系数分布。理论计算结果表明:提高悬挂系统刚度,增大悬挂系统横向跨距,降低车体和构架的重心高度均可减小柔度系数,从而可提高车辆的抗倾覆性能。试验结果表明:拖车柔度系数大于动车柔度系数,空载时相差0.021,重载时差异不大; 重载时的柔度系数大于空载状态的柔度系数,最大相差0.109; 最恶劣工况为拖车重载状态,柔度系数最大值为0.245。柔度系数随着外轨超高的增加而增大,且超高越大,柔度系数增长速度越快,因此,在大超高线路上应严格控制车辆柔度系数。试验结果验证了理论分析的可信性,且理论公式考虑的悬挂系统参数全面。交通运输工程学报. 2014 14(4): 45-52.

搁浅船舶扳正过程计算方法

潘德位, 林成新, 孙德平, 周超玉 — 2014-08-30

潘德位, 林成新, 孙德平, 周超玉为了研究搁浅船舶的打捞,计算了船舶扳正过程中搁坐力和纵倾角的变化,分析了船舶舱室内的自由液面在搁浅船舶扳正过程中的作用。根据搁浅船舶的受力特点,建立了其力学模型。针对传统搁坐力计算方式的缺点,利用GHS软件模拟搁浅船舶的扳正过程,并以某搁浅船舶为例,求解该过程中各搁坐点的搁坐力、总搁坐力、横倾角和纵倾角。通过仿真模拟,比较了船舶不同搁浅状态的扳正过程,分析了搁坐点位置、吃水、船体型线和船舶重力分布对搁浅船舶受力和姿态的影响。分析结果表明:搁坐点位置相对分散或船体吃水较深时,船体的纵倾角变化相对较小,变化量为其他类型的0.1%～2.0%; 搁坐点关于船舯非对称产生的总搁坐力变化量相对搁坐点关于船舯对称产生的总搁坐力较小,前者变化量为后者的35%～65%; 舱室内自由液面的存在加大了搁浅船舶打捞的难度,因此,在制定打捞方案时应该着重考虑其影响; 施工过程中也应控制搁浅船舶翻转的速度,避免阻碍扳正工作或对船舶产生进一步的破坏。交通运输工程学报. 2014 14(4): 53-63.

基于制动驾驶意图辨识的纯电动客车复合制动控制策略

赵轩, 马建, 汪贵平 — 2014-08-30

赵轩, 马建, 汪贵平为了研究纯电动客车复合制动系统制动力分配比例,提出了基于制动驾驶意图辨识的复合制动控制策略。基于隐形马尔科夫理论建立了双层制动驾驶意图辨识模型,运用道路试验数据对模型进行辨识验证。基于辨识出的驾驶意图和车速,以前后轮制动力分配比例、ECE法规、电机特性、滑移率、蓄电池特性、超级电容特性与传动系统特性为约束条件,制定了复合制动系统制动力分配策略,在9种工况下,应用Simulink对复合制动系统进行建模仿真。仿真结果表明:应用基于制动驾驶意图的纯电动客车复合制动控制策略后,在各种工况下,摩擦制动系统和电机再生制动系统能够协调稳定地工作,在保证制动安全性的前提下最大限度地回收了制动能量。低车速轻微制动时能量回收效率最高,可达到43.84%。高车速紧急制动时能量回收效率最低,仅为0.89%。交通运输工程学报. 2014 14(4): 64-75.

高速公路车辆排队尾部交通事故时空分布特征

李志斌, 王炜, 李晓伟, 王昊 — 2014-08-30

李志斌, 王炜, 李晓伟, 王昊根据高速公路常发拥堵路段的交通流数据,采用累计占有率法绘制交通流占有率波动曲线,用来判断拥堵路段内车辆排队尾部轨迹,分析了占有率、里程位置、时间间隔的关系,确定了累计占有率曲线的拐点。分析了排队传播、消散过程中交通事故频数与时间、空间距离的关系,对分布特征进行了统计分析。分析结果表明:车辆在时间和空间上接近排队车辆尾部时,发生交通事故的频数明显增加,时间距离与空间距离以排队尾部为中心呈现正态分布,不同行驶方向路段内正态分布曲线不存在显著差异,但拥堵传播与消散过程的正态分布曲线存在显著差异。建立的事故发生概率的联合正态分布模型,可用于预测排队车辆尾部附近的交通事故风险,为实施动态交通控制以提高快速道路交通安全提供理论依据。交通运输工程学报. 2014 14(4): 76-81,104.

不同目标条件下收费公路规制效应的比较

樊建强, 徐海成 — 2014-08-30

樊建强, 徐海成为了比较不同目标条件下的规制措施对收费公路经济变量的影响,应用福利经济学和规制经济学基本理论,构建了不同目标条件下的收费公路规制模型,通过仿真计算,比较了5种不同规制模型中主要经济变量的差异。分析结果表明:无规制前提下追求社会福利最大化目标容易导致企业亏损; 收支均衡前提下追求社会福利最大化目标会使通行费价格提高; 无规制前提下追求利润最大化的目标会导致收费公路通行能力下降,社会福利水平减小; 交通量规制和通行成本规制前提下追求利润最大化目标既有助于提高社会福利水平,同时也有利于增加企业利润。收费公路的社会福利最大化目标和企业利润最大化目标难以同时实现,但是政府规制前提下的特许经营模式有利于协调两大目标之间的差异。交通运输工程学报. 2014 14(4): 82-88.

城市轨道交通全寿命周期能耗计算方法

陈进杰, 高桂凤, 王兴举, 王祥琴 — 2014-08-30

陈进杰, 高桂凤, 王兴举, 王祥琴基于全寿命周期理论和城市轨道交通系统的特点,提出了城市轨道交通全寿命周期能耗概念,将全寿命周期划分为规划设计阶段、运营装备及建材生产阶段、施工建设阶段、运营维护阶段和报废拆除及处置5个阶段,建立了5个阶段的能耗数学模型,并对北方某大城市轨道交通5号线进行定量分析,计算其全寿命周期总能耗与各个阶段能耗。计算结果表明:在全寿命周期中,上述5个阶段的能耗比重依次为0.004%、24.391%、3.884%、68.613%和3.108%,运营维护阶段能耗最大,是全寿命周期能耗控制重点,运营装备及建材生产阶段能耗次之,绿色节能材料的使用对降低能耗具有重要作用。交通运输工程学报. 2014 14(4): 89-97.

基于注视转移模式的驾驶熟练程度评价方法

郭应时, 袁伟, 付锐, 薛传亮 — 2014-08-30

郭应时, 袁伟, 付锐, 薛传亮为了客观量化评价驾驶人驾驶熟练程度,分析了实车试验环境中的眼动仪采集数据。采取注视区域划分方法,选取8个注视转移模式表征参数作为评价指标。运用主成分分析方法研究了15个驾驶人眼动数据,得到了基于注视转移模式的驾驶熟练程度计算方法。试验结果表明:15个驾驶人驾驶熟练程度评价得分值与其驾驶经验里程之间存在密切关系; 运用提出的方法,可以清楚区分以5.0×10^{^</sup>4 km驾驶经验里程为界限的2个群体,但是在每个群体内部,驾驶人驾驶熟练程度评价得分不呈现明显的规律性。} 交通运输工程学报. 2014 14(4): 98-104.

泛在交通信息服务系统的概念、架构与关键技术

赵祥模, 惠飞, 史昕, 马峻岩, 杨澜 — 2014-08-30

赵祥模, 惠飞, 史昕, 马峻岩, 杨澜分析了现有交通信息服务系统存在的感知能力有限、服务方式单一和动态信息更新不及时的问题,围绕当前交通工程和信息技术领域的研究发展趋势,提出了一种泛在交通信息服务系统(U-TISS)的架构,将先进的协同感知、泛在网络、云计算、大数据等技术综合运用于交通信息服务领域,实现交通信息服务系统与交通物理系统的深度融合。U-TISS架构包括感知、网络、计算和服务4层次。感知层主要通过传感器、射频标签、识读器、摄像头、全球定位系统、车载智能终端设备等,实现对人、车、路、环境的全面感知; 网络层是以ZigBee、蓝牙、DSRC等短程通信为主的末梢节点通信与以3G/4G或有线通信链路为主的承载网络通信,通过车路短程通信和自组织网络、路侧与感知中心的承载网络实时采集和传输各种交通信息,构建交通要素信息的精准获取与发布体系; 计算层利用云计算技术实现有效的交通富信息挖掘与提取,提升交通信息服务质量; 服务层构建基于泛在网络和云计算的交通信息服务平台,通过移动智能终端、车载终端、资讯广播、可变信号板等信息发布方式,为交通参与者提供实时动态的交通信息服务和丰富全面的辅助决策支持,实现交通信息服务的智能化与个性化。基于U-TISS架构,分析了实现U-TISS的关键技术,包括智能终端的普适感知与交互、车辆精确定姿与定位、交通信息路侧协同感知、车车/车路短程通信与组网、车载移动互联、交通信息云管理、交通大数据分析与挖掘、信息安全与隐私保护。分析结果表明:U-TISS具有泛在感知、开放互联、实时传输、深度挖掘与优质服务的特点,能够从安全性、高效性、便捷性和环保性4方面改进与提升现有交通信息服务系统的服务水平。在安全性方面,基于DSRC的车车/车路通信与组网技术使驾驶人可以获取超越视距、超车载感知能力范围与多时空尺度的交通信息,增强车车/车路间的协同能力; 在高效性方面,借助泛在感知的海量路网运行信息和云计算平台提供的大数据分析技术,通过精细化的管理实现交通系统的高效运行; 在便捷性方面,通过智能终端能够为公众出行路线、方式和出发时间的个性化定制提供支持; 在环保性方面,通过对车辆控制系统提供更多的行车环境信息实现车辆控制的优化,通过大数据或社交网络提高驾驶人对环保驾驶的认知,实现绿色出行。U-TISS关键技术的深入研究、推广与应用,及相关行业标准与规范的出台,将引起交通信息服务类应用商业模式的创新与变革,最终实现协作式智慧交通。交通运输工程学报. 2014 14(4): 105-115.

基于GNSS/DSRC融合的协同车辆定位方法

刘江, 蔡伯根, 王云鹏 — 2014-08-30

刘江, 蔡伯根, 王云鹏以全球导航卫星系统(GNSS)定位与专用短程无线通信(DSRC)协同定位的集成信息融合为目标,在DSRC协同定位层面,基于水平精度因子最小化原则,提出了一种邻车节点的优选策略。在GNSS/DSRC融合定位层面,采用分散式融合估计思想,设计了一种松耦合模式下的车辆组合定位方法,基于GNSS、DSRC 并行滤波进行全局估计,利用反馈策略改善了对不同定位条件的适应能力。利用车路协同仿真平台对协同车辆定位方法进行了仿真验证。验证结果表明:邻车节点优选策略显著提升了DSRC定位精度,将其用于GNSS/DSRC融合定位,在常规运行条件下,带反馈机制的分散式估计精度优于单传感器模式与无反馈分散式估计精度; 在给定的GNSS多径干扰条件下,东向、北向位置估计的均方根误差与单GNSS模式相比分别降低了42.6%和37.0%,与集中式融合估计相比分别降低了24.8%和20.3%。协同车辆定位方法的定位性能优于常规定位方案,对GNSS多径干扰条件具有良好的适应能力,具备更优的精确性、可用性及工程应用价值。交通运输工程学报. 2014 14(4): 116-126.