交通运输工程学报

钢渣沥青混合料体积参数测定与水稳定性影响机理

高振鑫, 申爱琴, 翟超伟, 郭寅川, 于澎 — 2018-05-20

高振鑫, 申爱琴, 翟超伟, 郭寅川, 于澎通过浸渍试验测定了不同粒径钢渣集料的有效相对密度,提出了钢渣沥青混合料体积参数的确定方法,采用残留稳定度、冻融劈裂强度比与沥青膜厚度对不同钢渣掺量的沥青混合料水稳定性进行评价,借助X射线荧光光谱分析、扫描电镜试验和压汞试验,从钢渣化学组成与微观结构方面分析了钢渣对沥青混合料水稳定性的影响机理。分析结果表明:对于钢渣等吸水性较大集料,采用浸渍试验实测的有效相对密度较计算法得到的有效相对密度增大了1.5%,更接近集料的实际有效相对密度,因此,采用浸渍试验确定的钢渣沥青混合料体积参数更加合理; 随着钢渣掺量增大,钢渣沥青混合料水稳定性逐渐提升,当钢渣掺量为70%时,钢渣沥青混合料的残留稳定度提高了12%,冻融劈裂强度比提高了13%; 钢渣沥青混合料沥青膜厚度随钢渣掺量增大而增大,当钢渣掺量为70%时,沥青混合料的沥青膜厚度增大了13%,较厚的沥青膜可有效防止水分入侵,并增大集料表面“结构沥青”含量,从而提高钢渣沥青混合料的水稳定性; 钢渣沥青混合料沥青膜厚度计算值为6～7 μm,由于其水稳定性与沥青膜厚度正相关,故推荐基于水稳定性的钢渣沥青混合料的沥青膜厚度为7 μm; 钢渣呈超碱性,表面多孔隙,孔隙内部结构复杂,增大了钢渣集料与沥青间有效接触面积,并形成较好的机械咬合力,提高了钢渣集料与沥青之间的黏结性,可显著改善沥青混合料的水稳定性。交通运输工程学报. 2018 18(2): 1-10.

正交异性钢桥面板横隔板弧形切口疲劳性能

祝志文, 向泽, 李健朋 — 2018-05-20

祝志文, 向泽, 李健朋为了揭示正交异性钢桥面板弧形切口母材的开裂机理,采用有限元程序ANSYS建立钢箱梁节段模型与钢桥面板单元子模型,为确保计算的精确性,进行了网格无关性检查,分析了弧形切口疲劳细节在移动轮载作用下的应力响应特征,分别采用热点应力法与名义应力法评估了弧形切口细节的疲劳性能,并研究了横隔板厚度与切口形状对构造细节应力的影响。研究结果表明:弧形切口细节应力影响线长度在纵桥向为横隔板间距的2倍,因而可用疲劳车的中轴组单独加载,根据AASHTO LRFD,1辆5轴疲劳车会在该构造细节上产生2或3个应力循环; 弧形切口在纵、横桥向的最不利荷载位置分别为轮载中心作用于纵肋腹板与面板交界处和中轴前轮作用于距横隔板0.3 m处; 弧形切口边缘应力集中点的应力方向与水平面的倾角为67.2°; 疲劳评估结果与名义应力提取位置密切相关,可采用热点应力法并基于FAT125的疲劳寿命曲线进行弧形切口的疲劳评价,也可根据疲劳等效原则提取距切口边缘5 mm处的应力,并基于名义应力法开展疲劳评价; 建议采用Eurocode 3中圆弧半径较大的公路桥梁切口形状,其热点应力与研究的切口形状相比降低了12.4%,且当横隔板厚度不小于12 mm时,弧形切口细节的应力幅小于截止应力幅,为无限疲劳寿命; 横隔板弧形切口的开裂与切口形状不佳、横隔板厚度偏小、制造工艺不完善以及货车通行量大等因素密切相关。交通运输工程学报. 2018 18(2): 11-22.

基于裂缝宽度的部分预应力混凝土梁设计方法

杜进生, 刘玲, 冯威, 许冰 — 2018-05-20

杜进生, 刘玲, 冯威, 许冰为了简化部分预应力混凝土梁的设计过程,减少设计试算的次数,缩小预应力筋用量的取值范围,提出了基于裂缝宽度的部分预应力混凝土梁设计方法; 从正常使用状态的裂缝宽度出发,根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62―2004)(简称《公路规范》)中对裂缝宽度的规定,通过最大裂缝宽度求解受拉区普通钢筋的应力,并建立关于开裂截面中性轴高度的一元三次方程; 根据预应力筋的有效应变要求,结合《公路规范》中最小配筋率的规定,得到了预应力筋用量的上、下限; 给出了设计方法的主要步骤和具体验算过程,并设计了1根T形截面试验梁,以验证设计方法的合理性。研究结果表明:验算梁的抗弯承载力及预应力筋用量的上、下限满足规范要求; 试验梁的荷载与挠度基本呈现三折线关系,在外荷载为50.0 kN时,试验梁跨中出现裂缝,外荷载为128.5 kN时,试验梁受拉普通钢筋屈服,外荷载为157.8 kN时,试验梁跨中混凝土压碎破坏,试验梁总体呈延性破坏特征,满足承载性能要求; 在受拉普通钢筋屈服前,试验梁实测最大裂缝宽度为0.18 mm,未超过预估的最大裂缝宽度0.20 mm,满足正常使用要求。可见,提出的设计方法合理、可行,能够简化部分预应力混凝土梁的设计过程。交通运输工程学报. 2018 18(2): 23-30.

组合加固足尺预应力混凝土空心板梁抗弯性能

王世超, 王春生, 王茜, 田晓峰, 段兰 — 2018-05-20

王世超, 王春生, 王茜, 田晓峰, 段兰对3片足尺预应力混凝土空心板梁进行抗弯性能试验,其中1片足尺梁不进行加固, 2片分别采用钢板-混凝土组合加固和钢板-预应力混凝土组合加固,分析了试验梁主要部位的应变、滑移、裂缝分布、承载力、刚度和延性; 基于试验梁塑性破坏机理,并考虑二次受力的影响,推导了足尺试验梁的抗弯极限承载力计算公式。试验结果表明:加固后试验梁的破坏形态表现为塑性弯曲破坏, 跨中横截面变形符合平截面假定; 组合加固钢板与新混凝土之间以及加固部分与原结构之间相对滑移小于0.05 mm,因此,加固后试验梁各部分协同工作性能较好; 与未加固梁相比,钢板-混凝土组合加固试验梁抗弯极限承载力提高了1.08倍,钢板-预应力混凝土组合加固试验梁抗弯极限承载力提高了1.43倍,因此,组合加固能显著提高试验梁的极限承载力; 与未加固梁相比,2片加固试验梁的延性系数均提高了21%,当试验荷载为200 kN时,2片加固试验梁刚度分别提高了1.55、3.07倍,因此,组合加固能显著提高试验梁的刚度和延性; 与钢板-混凝土组合加固技术相比,钢板-预应力混凝土组合加固技术对试验梁在使用阶段的承载性能和刚度的提高更加明显; 2片加固试验梁抗弯极限承载力的计算值与试验值的比值分别为0.94和0.96,因此,抗弯极限承载力计算公式计算精度较高,可用于钢板-混凝土组合加固预应力混凝土空心板梁的抗弯承载性能计算与分析。交通运输工程学报. 2018 18(2): 31-41.

灌浆套筒和预应力筋连接的预制拼装桥墩的抗震性能

葛继平, 闫兴非, 王志强 — 2018-05-20

葛继平, 闫兴非, 王志强针对轨道交通预制拼装桥墩的受力特点,提出了采用灌浆套筒和预应力筋连接的拼装方案; 设计了3种不同类型桥墩,包括整体现浇试件(RC)、预应力钢绞线和灌浆套筒连接的预制拼装试件(PCSS)与精轧螺纹钢筋和灌浆套筒连接的预制拼装试件(PCTS),采用拟静力试验方法分析了各种桥墩的各种拟静力指标,比较了桥墩的抗震性能。试验结果表明:PCSS和PCTS试件的各指标非常接近,最大误差为2.2%; 灌浆套筒会使传统塑性铰区上移至套筒顶部,说明灌浆套筒对传统塑性铰区域具有局部增强作用,建议对塑性铰的箍筋加密区高度应额外增加1个套筒高度; 采用预应力筋使试件的混凝土轴压力增大了1倍,相应的开裂荷载也增大了约1倍; PCSS试件的屈服荷载和极限荷载正负向均值比RC试件分别提高了31%和34%,等效屈服位移、极限位移和偏移率均值分别比RC试件提高了17%、13%、13%,但是PCSS试件的延性系数平均降低了10%; 在偏移率为6%时,PCSS试件的残余位移均值是RC试件的61%,显示了较好的自复位能力; 与RC试件相比,PCSS试件的刚度提高了13%。相比于精轧螺纹钢筋,钢绞线可以适当弯曲与成束,面积调整灵活,因此,采用无黏结预应力筋和灌浆套筒连接的桥墩试件具有良好的使用性能和抗震性能,可作为预制拼装轨道桥墩的推荐方案。交通运输工程学报. 2018 18(2): 42-52.

考虑隧道围岩蠕变的复合式衬砌受力规律

谷拴成, 黄荣宾, 苏培莉 — 2018-05-20

谷拴成, 黄荣宾, 苏培莉将锚杆作用力视为体力作用于围岩内,将初期支护与锚杆锚固范围内的围岩视为围岩加固体,建立了围岩力学模型,基于统一强度理论分析了隧道蠕变条件下的围岩应力与变形规律,推导了复合衬砌应力与变形表达式,分析了隧道围岩蠕变过程中支护结构受力特点及不同初期支护强度下二次衬砌受力变化规律。分析结果表明:当初期支护按照“初期支护应与围岩共同受力且能保证施工阶段安全”的原则进行设计时,在围岩蠕变作用下,锚杆与喷射混凝土最大受力分别为48、286 kPa,与开挖阶段相比分别增大了57.5%、13.7%,且超过支护结构最大承载力,说明在进行初期支护设计时,仅满足隧道开挖过程中围岩稳定而不考虑蠕变产生的附加应力影响,可能造成隧道运营过程中初期支护结构破坏,不利于隧道稳定; 当二次衬砌厚度由300 mm增大至500 mm时,二次衬砌最大受力增大了40.5%,荷载分担比由25.2%增大至36.2%,而增大初期支护强度后,二次衬砌受力减小了14.5%,荷载分担比由25.2%减小至22.3%,说明二次衬砌荷载随初期支护强度增大而减小,而随自身强度增大而增大,应重视初期支护与二次衬砌支护强度的协调配置,实现围岩压力的合理分配; 在软岩地质条件下,应保证隧道施工过程中围岩稳定并避免围岩蠕变过程中发生结构破坏,以实现初期支护与二次衬砌共同承担蠕变引起的附加应力。交通运输工程学报. 2018 18(2): 53-60.

曲轴动压滑动轴承非线性油膜力解析方法

张永芳, 王霞, 黄悦, 李莎, 刘成, 吕延军 — 2018-05-20

张永芳, 王霞, 黄悦, 李莎, 刘成, 吕延军基于分离变量法、Sturm-Liouville理论与下游Reynolds边界条件,提出了一种求解曲轴动压滑动轴承非线性油膜力的解析方法; 将轴承不可压缩流体动压润滑Reynolds方程的压力分布表示为特解加通解的形式; 运用分离变量法,将油膜压力分布的特解和通解分别表示为周向分离函数和轴向分离函数相加和相乘的形式; 为了便于求解,对油膜压力特解的周向分离函数进行Sommerfeld变换,通过连续性条件确定油膜的终止位置角; 由于油膜压力通解的周向分离函数没有直接解的形式,通过油膜厚度的逼近函数将油膜压力通解的周向分离函数转化为Sturm-Liouville型方程,根据边界条件求得本征值和本征函数系,通过三角函数的无穷级数展开表示油膜压力通解的周向分离函数; 采用含本征值的双曲正切函数表示油膜压力通解的轴向分离函数; 在润滑油膜的完备区域,对油膜压力分布的解析表达式进行积分,求得曲轴轴承的非线性油膜力。分析结果表明:采用解析方法计算的非线性油膜力与有限差分法的计算结果吻合较好,偏心率较小时非线性油膜力仅相差约5%; 当轴承偏心率由0.2增大到0.6时,油膜终止位置角的最大值减小了13.5%; 当量纲为1的速度扰动由0增大到0.03时,油膜终止位置角变化了3.3%; 当本征值的个数不小于20时,量纲为1的径向、切向通解油膜力的变化较小,取值分别保持在-2.8、4.6附近。由此可见:采用解析方法能够准确求解曲轴动压滑动轴承的非线性油膜力; 轴承偏心率对油膜破裂的影响较大,且偏心率较大时油膜易破裂; 相对于轴承偏心率而言,速度扰动对油膜破裂的影响较小; 当本征值的个数不小于20时,油膜压力通解的计算精度较高,能够满足工程需要。交通运输工程学报. 2018 18(2): 61-71.

中置轴挂车列车操纵稳定性与参数优化

张京明, 任泽凯, 张浩, 张红卫 — 2018-05-20

张京明, 任泽凯, 张浩, 张红卫为了提高中置轴挂车列车的操纵稳定性,分析了其横摆运动、侧倾运动、纵向运动、侧向运动的关系,根据汽车动力学理论,采用MATLAB/Simulink建立了列车四自由度动力学仿真模型,采用TruckSim搭建了列车的多自由度复杂非线性仿真模型,利用VBOX数据采集系统与RT陀螺仪构建了列车操纵稳定性测试系统,根据试验标准开展了列车的单车道变换实车试验与仿真试验,并对比分析了仿真与试验结果; 基于列车横摆角速度后部放大系数、铰接角速度、侧向加速度后部放大系数、载荷转移率,建立了列车综合评价得分模型; 通过均匀试验和多元线性回归分析理论,利用虚拟样机技术,对显著影响列车操纵稳定性的相关参数进行了优化分析。优化结果表明:优化后牵引车、中置轴挂车的相关参数都得到了不同程度的改善,牵引车、中置轴挂车横摆角速度最大值分别由0.107 2、0.140 8 rad・s^-1降低到0.092 5、0.103 7 rad・s^-1,中置轴挂车列车的横摆角速度后部放大系数减小了15.15%; 牵引车、中置轴挂车侧向加速度最大值分别由0.21g、0.27g 降低到0.19g、0.20g,中置轴挂车列车的侧向加速度后部放大系数减小12.10%; 中置轴挂车列车的最大铰接角速度减小23.01%,最大载荷转移率减小了29.41%; 列车综合评价得分由86.66提高到109.02,综合性能得到提高。交通运输工程学报. 2018 18(2): 72-81.

基于能量法的轮对蛇行运动稳定性

孙建锋, 池茂儒, 吴兴文, 梁树林, 李伟 — 2018-05-20

孙建锋, 池茂儒, 吴兴文, 梁树林, 李伟为了分析轮对蛇行运动的形成机理与能量传递机制,基于车辆系统动力学理论推导了轮对蛇行运动的能量表达式; 借助轮对运动参数的相位关系和能量表达式,确定了轮对蛇行运动过程中各部分所做的功及其对应的能量传递路线; 通过数值仿真计算不同参数条件下的输入能量,对比了踏面等效锥度、轮对质量、一系悬挂刚度与重力刚度等参数对轮对稳定性的影响规律。研究结果表明:蠕滑力和锥形踏面的协同作用是轮对产生蛇行运动的根本原因,蠕滑力中的刚度项通过调节纵、横向蠕滑率向轮对系统横向运动输入能量,蠕滑力中的阻尼项耗散轮对系统的能量; 当输入能量大于耗散能量时,轮对蛇行运动发散,当输入能量小于耗散能量时,蛇行运动收敛,当输入能量等于耗散能量时,轮对做等幅周期运动; 增大轮对质量和车轮踏面等效锥度不利于轮对的稳定性,增大一系悬挂纵、横向刚度对轮对稳定性有利; 踏面等效锥度对轮对稳定性的影响最大,当锥度由0.15增大到0.20时,输入能量增大了约9.5倍; 一系悬挂刚度的影响次之,刚度由75 kN・m^-1增大到100 kN・m^-1时,输入能量减小了约60%; 轮对质量影响最小,轮对质量由1 000 kg增大到2 100 kg时,输入能量增长了约1.1倍; 在锥形踏面下,重力刚度对轮对稳定性的影响可以忽略。交通运输工程学报. 2018 18(2): 82-89.

基于变压充电方法的直线电机式馈能型半主动悬架控制

陈士安, 孙文强, 王健, 蔡宇萌, 王骏骋 — 2018-05-20

陈士安, 孙文强, 王健, 蔡宇萌, 王骏骋针对以直线电机作为执行器的馈能型半主动悬架控制方法复杂与效果差等问题,结合变压充电控制原理与方法,提出一种利用单相等效模型求解充电电压的方法,设计了馈能型半主动悬架控制系统,用于控制直线电机式馈能执行器; 建立了1/2车4自由度动力学模型和变压充电控制直线电机模型,采用LQG控制策略求解理想馈能阻尼力; 将联接有整流桥的直线电机理论模型等效为单相电机模型,计算了电机单相等效模型反电动势、电磁推力系数、电阻与电感参数; 采用充电电压求解控制器,以悬架相对速度和理想馈能阻尼力作为输入求解实际充电电压,进而实现执行器馈能控制; 以被动悬架和理想半主动悬架作为比较对象,分析了馈能型半主动悬架性能与馈能效果。分析结果表明:与被动悬架相比,馈能型半主动悬架与理想半主动悬架的综合性能指标分别减小38.97%和45.42%,前后悬架实际馈能阻尼力与理想馈能阻尼力的相关系数分别为0.967 4和0.976 8,并且前后悬架振动能量的56.7%和62.1%被回收进蓄电池中,因此,采用基于单相等效模型与变压充电方法控制的馈能型半主动悬架能够回收大部分悬架振动能量和改善汽车的行驶平顺性。交通运输工程学报. 2018 18(2): 90-100.

基于改进度的城市路网元素连接特性

王世广, 于德新, 王树兴, 邢茹茹, 李志林 — 2018-05-20

王世广, 于德新, 王树兴, 邢茹茹, 李志林结合城市路网车道属性(数量、宽度与方向等)扩展了复杂网络中度的定义,分别研究了原始法和对偶法下城市路网中交叉口和道路元素的连接特性; 考虑实际路网与居民出行认知特性,将交叉口定义为节点,基于赋名道路法与类Stroke分析从居民认知角度界定道路元素,重点结合机动车道数改进原始度的概念; 在新的路网元素界定下,使用基于改进测度的平均最近邻度方法分析了交叉口与道路的连接特性,并考虑现有方法的不足,提出了连接系数的概念,更好地明确其连接关系; 以厦门市主城区为例对分析方法进行验证,分析了主城区路网连接特性。研究结果表明:该城市交叉口元素网络和道路元素网络皆为无标度网络,其幂指数分别为1.69、2.70; 路网元素的连接皆以某一节点为临界呈现分段特性,其中,基于改进度的连接系数邻界点取值分别为3.40、8.33; 道路元素的等级测度临界点取值为5,基于等级测度的连接系数临界点取值为3,从这一角度来看,城市路网并非简单的同配或异配网络; 提出的路网元素连接特性分析方法对城市路网拓扑特性的认识及路网演化模型的构建具有重要意义。交通运输工程学报. 2018 18(2): 101-110.

定量化交通网络效率评价方法比较

秦进, 贺钰昕 — 2018-05-20

秦进, 贺钰昕比较了既有定量化交通网络效率评价方法,考虑了网络结构、交通需求、出行选择和出行成本等因素,分别从解析计算、固定网络结构下交通需求对网络效率的影响规律和固定交通需求下网络结构对网络效率的影响规律方面,研究了3种评价方法的评价结果合理性,总结了不同方法的优缺点和适用范围。比较结果表明:赋权网络运行效率计算方法(方法1)未考虑交通网络拥挤效应,计算的网络效率是交通需求的单调函数,不能用于交通拥挤网络; 交通拥挤网络效率计算方法(方法2)能适用于拥挤网络的效率评价,但在需求不变的前提下,计算的效率是OD间连通路径数的单调递增函数,不能反映网络结构对交通网络效率的影响规律; 交通网络效率计算方法(方法3)能更加真实地反映交通网络结构、交通需求、出行成本与出行选择对网络效率的综合影响效应,而且采用该方法计算的网络效率能够与交通网络中的“Braess”诡异现象进行相互解释,证明了该方法在评价交通网络的实际运行绩效方面具有相对更好的合理性; 在固定结构的交通网络中,总存在一个交通需求量,使采用方法3计算的网络效率最大; 在固定需求的交通网络中,总存在一个网络结构,使采用方法3计算的网络效率最大。交通运输工程学报. 2018 18(2): 111-119.

城轨高架环境噪声特性与不同频段能量

李莉, 尹铁锋, 朱茜, 罗雁云 — 2018-05-20

李莉, 尹铁锋, 朱茜, 罗雁云测试了某城市地铁1号线一期高架线路普通整体道床无声屏障和道床垫式浮置板道床全声屏障区段的桥侧环境噪声,分析了桥侧各测点的A计权总声压级与1/3频程线性声压级,绘制了线性声压级云图,研究了各频段噪声能量比例。分析结果表明:道床垫式浮置板道床全声屏障能有效降低噪声源强处与桥侧环境噪声,降噪效果、能量分布与频段和测点位置有关; 在桥面高度相近的测点,降噪效果随距线路中心线距离的增大而减小,而在近地面的测点,降噪效果随距线路中心线距离的增大而增大; 降噪效果在中高频段明显大于低频段; 在1/3频程中心频率为20.0～31.5 Hz时,距离线路中心线55.0 m处,道床垫式浮置板道床全声屏障区段的线性声压级较普通整体道床无声屏障区段大0.82～6.96 dB; 在普通整体道床无声屏障区段,在高出地面1.2、9.8 m处,噪声能量以低于200 Hz为主,在高出地面11.3 m处,噪声能量以250～400 Hz为主,在高出地面12.8 m处,噪声能量以400～1 000 Hz为主; 在高出地面11.3 m处与200 Hz以下范围内,普通整体道床无声屏障和道床垫式浮置板道床全声屏障区段的噪声能量持平; 在道床垫式浮置板道床全声屏障区段,低于200 Hz的桥侧噪声能量较高,因此,建议根据高架桥旁敏感点的具体位置采取针对性减振降噪措施,并重点关注低频噪声失去中高频噪声的遮蔽后尤显突出的问题。交通运输工程学报. 2018 18(2): 120-128.

基于单目视觉的轨道固定桩基准点测量方法

傅勤毅, 胡杰华 — 2018-05-20

傅勤毅, 胡杰华为了提高铁路线路固定桩基准点绝对坐标测量的效率,提出了一种新的测量方法; 建立了无合作目标的单点测量模型,采用单目相机采集激光靶标图像,利用光饱和点重心法提取激光光斑中心; 研究了平面直线成像规律,构造了基于正交直线的单应性矩阵求解方法,并对图像进行透视畸变校正; 根据校正后的图像与靶标的几何相似关系,计算了激光光斑与靶标的横、纵向偏差; 在室内环境下,进行了靶标图片拍摄的正交试验,计算与比较了横、纵向偏差。试验结果表明:在激光光斑和靶标固定的条件下,保持相机与靶标的距离不变,改变相机角度拍摄图片,经过透视变换校正后,横、纵向偏差与期望偏差分别为0.082、0.254 mm; 相机拍摄角度固定,改变相机与靶标距离拍摄图片,经过透视变换校正后,横、纵向偏差与期望偏差分别为0.126、0.014 mm; 在相机的角度、相机与靶标的距离都改变的情况下,拍摄的图片经过透视变换校正后,横、纵向偏差与期望偏差分别为0.329、0.064 mm; 可见3组试验的横、纵向偏差与期望偏差的误差均小于0.5 mm; 系统的水平距离测量误差范围为±1.52 mm,高程测量误差范围为±0.67 mm,根据轨道检查仪性能指标,线路水平距离误差范围为±3.0 mm,高程误差范围为±2.5 mm,因此,本文的测量方法精度满足轨道测量要求。水平距离测量误差完全由激光测距仪和倾角传感器决定,而高程测量误差是由激光测距仪、倾角传感器与激光点和靶心的偏移量共同决定的。交通运输工程学报. 2018 18(2): 129-138.

基于ASAE深度学习预测海洋气象对船舶航速的影响

王胜正, 申心泉, 赵建森, 冀宝仙, 杨平安 — 2018-05-20

王胜正, 申心泉, 赵建森, 冀宝仙, 杨平安为了有效地预测海洋气象对船舶航速的影响,在稀疏自编码(SAE)网络模型的基础上提出交替稀疏自编码(ASAE)网络模型; 构建了海洋气象对船舶航速影响的预测框架,利用关联规则方法对航行数据进行特征选择,挖掘了船速影响因素及其隐含关系; 整合了中国远洋海运集团有限公司提供的船舶航行数据以及美国国家海洋和大气管理局提供的气象数据,用训练样本对ASAE网络模型进行训练,用测试样本对ASAE网络模型进行验证,并与支持向量回归(SVR)模型、反向传播神经网络(BPNN)模型、深度信念网络(DBN)模型及SAE网络模型的预测结果进行了对比。研究结果表明:ASAE网络模型的训练时间和海洋气象对船舶航速影响预测值的均方根误差分别为8.2 s和0.287 3 kn,与SVR模型、BPNN模型、DBN模型及SAE网络模型相比,训练时间分别缩短了1 683.1、66.9、2.0、1.5 s,预测准确度分别提高了0.045 5、0.296 9、0.153 4、0.178 6 kn; ASAE网络模型的预测结果更符合实际海况,可动态掌握海洋气象对船舶航速的影响; 通过预测的航速影响值来推算实际航速可为气象导航优化船舶运输过程起到辅助作用,在进行航线规划、航速推荐等航行优化策略时能准确考虑海洋气象所产生的复杂影响,从而改善船舶运营能效指标,实现节能、低碳、绿色航行的宗旨。交通运输工程学报. 2018 18(2): 139-147.

基于动态概率网格和贝叶斯决策网络的车辆变道辅助驾驶决策方法

惠飞, 穆柯楠, 赵祥模 — 2018-05-20

惠飞, 穆柯楠, 赵祥模提出了一种车辆变道辅助决策方法,向驾驶人提供变道行为决策; 构建了由车载GPS、相机传感器和雷达组成的行车环境信息传感装置,利用非采样B样条曲线模型对车道线建模,通过控制点位置求解与搜索策略实现车道线的检测、跟踪与类型识别; 根据车道线信息确立有效行车区域,并建立了一种动态概率网格的行车环境几何模型,对有效行车区域进行紧凑型表征; 考虑了车辆对行车环境表征结果可靠性的影响,根据高斯分布将车辆位置信息映射到动态概率网格中,计算了每个行车单元的占用概率; 将车道线信息与网格单元占用概率作为初始节点状态参数,输入贝叶斯决策网络,估计概率网格单元的占用状态,量化输出当前行车环境表征结果以及不变道、向左变道、向右变道3种变道决策的期望效用值,通过计算各决策的期望效用值比率确定最优变道决策。试验结果表明:在场景1中“向左变道”决策的期望效用值最大,为0.70,视为最优决策,在其动态概率网格中,右侧车道线“实线”状态参数为100.00%,因此,“向右变道”决策效用期望值最小,决策系统输出的最优决策“不变道”符合中国交通法规,也表明检测车道线类型的必要性; 场景2的“不变道”和“向右变道”决策期望效用值分别为0.43和0.44,比率接近1,无法判断最优决策,驾驶人可根据经验决定是否变道。交通运输工程学报. 2018 18(2): 148-158.