交通运输工程学报

钢-混凝土组合箱梁抗震性能试验

周旺保, 蒋丽忠, 李方方, 黄志 — 2014-12-20

周旺保, 蒋丽忠, 李方方, 黄志进行了4组不同剪力连接度与腹板高厚比的组合箱梁低周反复荷载试验,对组合箱梁的失效模式、滞回性能、骨架曲线、耗能能力、延性、刚度退化规律等抗震性能进行了深入研究,重点分析了腹板高厚比和剪力连接度对组合箱梁抗震性能的影响。研究结果表明:由于腹板高厚比和剪力连接度的不同,组合箱梁存在局部屈曲破坏、弯剪破坏、压弯破坏和剪切破坏4种失效模式; 荷载-挠度滞回曲线和骨架曲线可分为弹性、弹塑性与破坏3个阶段; 不同剪力连接度与腹板高厚比情况下的荷载-挠度滞回环丰满而稳定,没有明显的捏缩现象,体现良好的抗震性能; 剪力连接度越大,组合箱梁骨架曲线越饱满,耗能能力越强,但延性变化不明显; 腹板高厚比越大,组合箱梁延性越好,耗能能力越强; 剪力连接度与腹板高厚比对组合箱梁刚度退化前期有较大影响,后期影响变小。交通运输工程学报. 2014 14(6): 1-9.

采用步进加载的桥梁刚度量化识别方法

牛艳伟, 郝景贤, 苏英平, 山尾敏孝, 黄平明 — 2014-12-20

牛艳伟, 郝景贤, 苏英平, 山尾敏孝, 黄平明针对桥梁刚度识别问题,在常规桥梁荷载试验的基础上,提出一种将试验加载车沿桥梁纵向逐步前进加载进行桥梁刚度量化识别的方法。引入刚度影响因子矩阵,采用步进加载及有限元模型分别建立实测挠度变化矩阵和计算挠度变化矩阵,并建立控制偏差逼近水平从而对刚度影响因子进行识别的方法及流程。以一座系杆拱桥为例,验证了单一区域及多区域损伤的识别准确性。试验结果表明:拱脚外区域识别精度可达到6.6%; 采用步进加载方法可以对混凝土桥梁的刚度进行定位与量化识别; 采用多项式拟合对测量结果进行修正后,可提高识别精度,逼近水平提高18%。交通运输工程学报. 2014 14(6): 10-16,43.

BFRP加固损伤混凝土梁挠度计算方法

秦丽辉, 李岩, 王宗林, AL-DULAIMI A F N — 2014-12-20

秦丽辉, 李岩, 王宗林, AL-DULAIMI A F N 为了准确计算玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)加固损伤混凝土梁的挠度,为BFRP加固损伤混凝土梁的设计与施工提供理论依据,按照配筋率不同设计了11片试验梁进行试验,每组试验梁设置不同的BFRP布加固量与加载方法。计算了各试验梁的荷载-挠度曲线,分析了未加固梁、1层BFRP布加固梁、2层BFRP布加固梁在不同初始荷载下的挠度变化规律。给出了BFRP加固损伤混凝土梁跨中挠度的计算公式,对比了挠度计算值与实测值。分析结果表明:BFRP加固混凝土梁的挠度受初始荷载和加固量的影响,有初始荷载的加固梁挠度较无初始荷载的加固梁挠度增大30%～94%,2层BFRP布加固梁的挠度较1层加固梁的挠度增大19%～42%,计算挠度时需考虑BFRP布滞后应变的影响; 挠度计算值与实测值的最大差值平均为7.26 mm,初始荷载小与配筋率高的试验梁挠度计算值与实测值较为接近,可以用于实际工程计算。交通运输工程学报. 2014 14(6): 17-26.

特长公路隧道互补式通风模式

夏丰勇, 谢永利, 王亚琼, 胡彦杰 — 2014-12-20

夏丰勇, 谢永利, 王亚琼, 胡彦杰建立了公路隧道互补式通风计算模型,编制了模型计算程序,研究了大别山特长公路隧道互补式通风运营模式,提出全射流纵向通风模式、单U型通风模式与双U型通风模式,分析了3种通风模式转换的控制条件与2条互补式换气横通道的功能。现场测试了运营状态下大别山隧道内污染物浓度,对比了计算结果与测试结果。分析结果表明:大别山隧道互补式通风运营模式灵活、实用,当上坡隧道交通量不超过11 500 pcu・d^-1时,可采用全射流纵向通风模式; 当上坡隧道交通量为11 500～14 100 pcu・d^-1时,可采用单U型通风模式; 当上坡隧道交通量为14 100～18 255 pcu・d^-1时,可采用双U型通风模式。离上坡隧道入口较近的换气横通道的主要作用是减小上坡隧道内的通风量,降低通风速度,离上坡隧道入口较远的换气横通道的主要作用是降低上坡隧道内的污染物浓度。采用双U型通风模式降低了离上坡隧道入口较近横通道的换气量,减小了通风系统能耗与运营费用。模型计算结果与实测结果相对误差绝对值小于10%,因此,通风计算模型精度较高,可应用于互补式通风计算。交通运输工程学报. 2014 14(6): 27-34.

系梁式桩网结构加固斜坡软弱地基路堤的数值模拟

黄兵, 耿建宇, 蒋鑫, 梁多伟, 邱延峻 — 2014-12-20

黄兵, 耿建宇, 蒋鑫, 梁多伟, 邱延峻为研究系梁式桩网结构应用于斜坡软弱地基路堤工程的工作机制,建立了系梁式桩网结构加固斜坡软弱地基路堤的有限元模型,开展了与无处治措施时潜在滑动面形态、稳定安全系数、土工格栅拉力、路基顶面沉降及地基侧向位移等力学响应的对比,并进行了系梁布置形式、弹性模量与厚度等核心设计参数的敏感性分析。研究结果表明:系梁式桩网结构加固后的斜坡软弱地基路基最大沉降、差异沉降以及地基侧向变形分别减小了88.7%、90.3%、96.6%,路基的稳定安全系数提高了26.2%; 纵横交叉布置系梁有利于提高路堤稳定安全性,削减地基侧向位移; 适当降低系梁弹性模量不会造成较大不利影响,系梁厚度不宜过薄。交通运输工程学报. 2014 14(6): 35-43.

气动载荷影响下的高速列车车体疲劳强度评估方法

卢耀辉, 冯振, 陈天利, 曾京, 邬平波, PAN J — 2014-12-20

卢耀辉, 冯振, 陈天利, 曾京, 邬平波, PAN J 对比了国内外高速列车车体设计标准中气动载荷的设计要求,分析了明线会车侧墙压力波,采用时间积分法,将车体瞬态压强转化为侧墙气动载荷,参照标准BS EN 12663-1―2010确定了包括气动载荷的车体疲劳载荷工况,以某型动车组头车为研究对象,建立了车体有限元模型,基于车体Goodman疲劳强度曲线编写了车体疲劳强度后处理程序,研究了车体疲劳特性。计算结果表明:在不考虑气动载荷时计算的较大应力幅值出现在底架上,而在考虑气动载荷时计算的车体较大应力幅值出现在侧墙门角和窗角上,最大应力幅值为33.63 MPa,疲劳强度安全系数为2.26,相对于侧墙,底架的应力幅值较小,小于10.00 MPa,疲劳强度安全系数大于10.00。在垂向载荷作用下,侧墙最大当量应力为68.17 MPa,叠加气动载荷后侧墙最大当量应力为85.31 MPa,应力增大了25.14%,因此,气动载荷对侧墙影响较大,容易导致侧墙发生疲劳失效。可见,在高速列车车体设计时,应将气动载荷与其他疲劳载荷相组合对车体疲劳强度进行评定。交通运输工程学报. 2014 14(6): 44-50.

高速列车齿轮传动系统谐振分析

黄冠华, 张卫华, 宋纾崎, 朱少成, 梁树林, 王兴宇 — 2014-12-20

黄冠华, 张卫华, 宋纾崎, 朱少成, 梁树林, 王兴宇利用有限元方法得到高速列车齿轮传动系统时变啮合刚度,利用傅里叶级数模拟啮合刚度和传动误差,用多项式拟合齿侧间隙,建立考虑时变啮合刚度、传动误差与齿侧间隙等多种非线性因素的高速列车斜齿轮传动系统弯扭耦合动力学模型。结合非线性多尺度法,推导了高速列车齿轮传动系统谐波共振频率因子,利用数值积分法对齿轮传动系统动力学方程进行求解,得到了齿轮传动系统的频率响应曲线,分析了静态载荷、动态载荷与阻尼对系统谐振响应的影响。分析结果表明:齿轮传动系统中存在多种谐振频率因子,超谐共振会发生跳跃现象,谐波振动会引发系统倍频振动。当相对激励频率低于1.00时,系统波动剧烈。在列车实际运营中应制定合理的运营速度,以避免谐振的发生。交通运输工程学报. 2014 14(6): 51-58.

船舶吊舱SSP推进电机的无模型自适应矢量控制方法

姚文龙, 张均东, 池荣虎, 张桂臣, 施振华 — 2014-12-20

姚文龙, 张均东, 池荣虎, 张桂臣, 施振华考虑具有不确定动态和航行中负载变化与海况干扰的船舶吊舱SSP推进电机控制问题,提出了一种无模型自适应矢量控制方法,推导了SSP推进电机的动态线性方程,设计了基于速度跟踪误差无模型自适应矢量控制器和进行了收敛性证明,在线调整伪偏导数,保证了推进电机控制系统跟踪误差一致有界,并对比了无模型自适应矢量控制器与自整定PI矢量控制器的控制性能。计算结果表明:基于复合无模型自适应矢量控制的SSP推进系统在恶劣海况下转速平均振荡小于6 r・min^-1,转矩平均振荡小于8.20×10⁴ N・m,机动航行时对应的值分别小于7 r・min^-1与1.08×10⁵ N・m,而采用自整定PI矢量控制时,在恶劣海况下转速平均振荡达到13 r・min^-1,转矩平均振荡达到2.13×10⁵ N・m,机动航行时对应的值分别达到12 r・min^-1与2.81×10⁵ N・m,因此,复合无模型自适应矢量控制下的转速与转矩抖动和稳态运行静差较小,具有良好的动态响应。交通运输工程学报. 2014 14(6): 59-66.

2013年中国高速公路网运输状态

肖润谋, 李彬, 陈荫三 — 2014-12-20

肖润谋, 李彬, 陈荫三以中国高速公路联网收费系统数据库为主,辅以收费站典型抽样调查,分析了2013中国高速公路网运输状态。分析结果表明:与2012年相比,2013年度高速公路网客运密度同比增长1.36%; 小客车(不大于7座客运车辆)完成的周转量在旅客周转量中的比重为55.65%,同比上升5.66%; Ⅰ型客车平均速度上升1.42%,Ⅱ型客车平均速度上升0.64%,Ⅲ型客车平均速度上升2.16%,Ⅳ型客车平均速度下降4.47%; 货运密度同比上升3.22%,汽车列车完成货物周转量的81.01%,货运车辆的空车走行率为24.15%,同比上升2.93%; 按照GB 1589―2004治超标准,超限30%以上的货车比重为2.99%。2013年,中国高速公路小客车旅客运输持续保持快速增长态势,货物运输增长态势有所回升,营业性客运旅客运输增长态势持续放缓。交通运输工程学报. 2014 14(6): 67-73,99.

基于航班延误分布的机位鲁棒指派模型

李军会, 朱金福, 陈欣 — 2014-12-20

李军会, 朱金福, 陈欣为提高机位指派计划的稳定性与降低航班延误波及效应影响,以广州白云国际机场历史航班数据为例,构建了不同航空公司之间差异化的航班延误概率分布,分析了航班延误分布对机位冲突概率的影响。以机位冲突概率最小为目标函数,以机位与航班类型为约束条件,建立了机位鲁棒指派模型,设计了贪婪禁忌搜索算法,使用实际航班数据进行实例验证。计算结果表明:使用提出的机位鲁棒指派模型与贪婪禁忌搜索算法,获得最优解需要的迭代次数为43,计算时间为0.72 s,总的机位冲突概率为2.737 1; 使用提出的机位鲁棒指派模型与传统遗传算法,获得最优解需要的迭代次数为72,计算时间为35.00 s,总的机位冲突概率为2.741 2; 使用现有的机位闲置时间最大的确定型鲁棒指派方法与提出的贪婪禁忌搜索算法,总的机位冲突概率为3.018 0。与现有的确定型鲁棒指派方法相比,提出的机位鲁棒指派模型可使机位计划的鲁棒性提高9.31%。交通运输工程学报. 2014 14(6): 74-82.

基于事故数据与安全服务水平的高速公路路段安全性评价方法

孟祥海, 李昕, 郑来 — 2014-12-20

孟祥海, 李昕, 郑来分析了高速公路路段的基本划分方法,提出了基于事故点集疏程度的动态聚类路段不定长划分方法,依据负二项分布标定了事故预测模型,提出了基于负二项分布的路段安全性评价方法。引入交通安全服务的水平概念,确定了分级标准,提出了基于安全服务水平的路段安全性评价方法,并进行了实例验证。验证结果表明:分别利用2种方法对京珠高速公路109个路段进行安全性评价时,57.8%的路段评价结果相同; 利用基于负二项分布的安全性评价方法评价的安全状况良好、较好、较差、差的路段分别为5、63、36、5个,利用基于安全服务水平的安全性评价方法评价的结果分别为1、64、26、18个,基于负二项分布的安全性评价方法评价的安全等级更符合实际高速公路安全状况。基于负二项分布的安全性评价方法考虑了交通量与线形条件,适用于线形条件复杂的高速公路,基于安全服务水平的安全性评价方法考虑了交通量与事故次数,更适合于线形条件较好的高速公路。交通运输工程学报. 2014 14(6): 83-91.

出口箱随机入港下的码头泊位-集卡-箱区协调调度模型

陈超, 邱建梅, 台伟力 — 2014-12-20

陈超, 邱建梅, 台伟力针对出口箱随机入港分散堆放对码头装卸作业系统泊位分配、集卡路径与箱区选择的影响,分析了甲板箱与舱内箱的不同装卸特点。以船舶停靠泊位和进口箱堆放箱区为决策变量,以集卡行驶距离最短为目标函数,构建了离散泊位状况下泊位-集卡-箱区协调调度混合整数规划模型。通过三层依次交叉,开发了基于遗传算法的三层启发式算法,上层搜索泊位数据,中间层搜索船舶数据,下层搜索进口箱箱区数据,并进行实例验证。计算结果表明:与传统方法相比,应用离散泊位下泊位-集卡-箱区协调调度混合整数规划模型可以同步确定最优的船舶停靠泊位、进口箱堆放箱区、集卡行驶路径,集卡行驶总距离缩短11.42%,码头装卸作业系统效率明显提高。可见,提出的模型有效。交通运输工程学报. 2014 14(6): 92-99.

路段行程时间估计的浮动车数据挖掘方法

李慧兵, 杨晓光, 罗莉华 — 2014-12-20

李慧兵, 杨晓光, 罗莉华基于浮动车数据,提出一种信号配时信息缺失下的路段行程时间估计方法,由交叉口范围动态划分、路段影响范围划分、浮动车数据提取与路段行程时间估计4个模块组成,每个模块的实现均需借助于前一模块的输出。根据交叉口信号控制下的车辆行驶状态,在交叉口范围动态划分与路段影响范围划分2个模块中,利用密度法将单元路段划分为不同区域。根据路段行程时间估计原理,利用浮动车数据提取模块过滤掉受信号控制影响较大的浮动车数据,提取路段行程时间估计的目标数据。利用路段行程时间估计模块挖掘历史浮动车数据,根据浮动车目标数据点存在区域的不同,将浮动车数据分为3类,并对不同类型数据采取相应的断面通过时刻估计方法,建立基于不同数据条件下的行程时间估计模型。利用VISSIM软件对路段行程时间估计方法进行仿真验证,并与直接法和间接法进行对比分析。分析结果表明:对于粗粒度浮动车数据,路段行程时间估计方法的平均绝对误差和平均相对误差分别为12 s和8.67%,优于传统的直接法与间接法。交通运输工程学报. 2014 14(6): 100-109,116.

基于聚类分析的城市交通TOD优化控制方法

姚佼, 徐洁琼, 韩印 — 2014-12-20

姚佼, 徐洁琼, 韩印为了降低环形线圈车辆检测器故障率,基于指数平滑异同移动平均线法对缺失历史数据进行修补,运用Ward最小方差法对历史交通流量数据进行聚类分析,以改进立方群准则作为聚类终止条件,确定TOD多方案控制的最优方案数和最佳切换时刻,利用交通信号配时优化软件Synchro对TOD优化控制方法进行仿真验证。验证结果表明:优化控制方法能够提供更精细的TOD控制方案,更能体现对实际交通需求波动的响应,优化后控制方案的车均延误减少率平均为11.90%,其中早高峰前时段的车均延误减少率为20.27%,晚低峰、晚高峰和早高峰的车均延误减少率分别为12.99%、8.07%、6.25%。交通运输工程学报. 2014 14(6): 110-116.

山区航道AIS信号场强分布特性

初秀民, 刘潼, 马枫, 刘兴龙, 钟鸣 — 2014-12-20

初秀民, 刘潼, 马枫, 刘兴龙, 钟鸣船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)在内河应用中,由于山区遮挡产生大量的信号盲区,使其效用受限,使用Okumura-Hata模型研究了AIS通信系统在这些地区的可靠性。在长江三峡坝区航段上基于坝河口、石牌、西坝3个基站设置了29个测点,其中山区地带为13个测点,开阔地带为16个测点。测量了所有测点的实际场强,并与理论场强进行对比分析。使用线性回归法对Okumura-Hata模型的修正参数进行优化,计算了山区地带13个测点和开阔地带16个测点中距离大于2.9 km的9个测点的修正场强。为验证修正模型的准确性,在重庆永川航段设置6个测点进行验证试验。分析结果表明:AIS信号在传播过程中3 km为临界距离,AIS信号传播距离小于3 km时,曲线较平缓,信号较好,传播距离大于3 km时,曲线较陡峭,信号质量急剧变差。Okumura-Hata模型计算的理论场强与实际场强分布趋势吻合,但在具体数值上存在差距。验证试验中6个测点的实际场强平均值为-106.636 dBm,理论场强平均值为-100.982 dBm,修正场强平均值为-107.710 dBm,Okumura-Hata模型计算结果的平均误差为5.654 dBm,平均准确率为94.615%,修正模型计算结果的平均误差为1.071 dBm,平均准确率为98.329%。交通运输工程学报. 2014 14(6): 117-126.