交通运输工程学报

高温和重载对DCLR改性沥青混合料抗变形能力的影响

季节, 陈磊, 索智, 许鹰, 韩彦龙 — 2019-02-20

季节, 陈磊, 索智, 许鹰, 韩彦龙为了评价煤直接液化残渣(DCLR)和复合DCLR改性沥青混合料在高温和重载下的抗变形能力,对级配为AC-20的2种沥青混合料进行多温度(50 ℃、60 ℃、70 ℃)、多荷载(0.7、0.8、0.9、1.0 MPa)条件下的三轴重复荷载试验,并对试验数据进行非线性拟合,提出了能够在高温和重载条件下评价2种沥青混合料抗变形能力的指标,并利用方差分析法研究了温度和荷载对沥青混合料抗变形能力的显著性影响。研究结果表明:2种沥青混合料的永久变形随温度和荷载的增大而增大,流动数、非线性拟合指数分别与温度和荷载呈负相关与正相关,说明流动数和非线性拟合指数均能反映沥青混合料的抗变形能力,但2种沥青混合料的流动数的三维曲面在温度为65 ℃～70 ℃和荷载为1.0 MPa处有交叉,说明流动数在高温和重载条件下不能有效区分DCLR和复合DCLR改性沥青混合料的抗变形能力; 在0.05显著性水平下,2种沥青混合料的抗变形能力对温度的敏感性均高于荷载,因此,温度为影响2种沥青混合料抗变形能力的主要因素,荷载为次要因素; 温度和荷载的非线性拟合指数、流动数分别在0.013和0.113显著性水平下对2种沥青混合料的抗变形能力有显著性影响,因此,在试验温度和荷载范围内非线性拟合指数比流动数更适合作为评价DCLR与复合DCLR改性沥青混合料抗变形能力的指标。交通运输工程学报. 2019 19(1): 1-8.

基于二维浅水方程的直线段沥青路面径流特性

耿艳芬, 陈先华, 陈悦, 马耀鲁, 黄晓明 — 2019-02-20

耿艳芬, 陈先华, 陈悦, 马耀鲁, 黄晓明基于二维浅水方程的水动力学方法建立了直线段沥青路面径流的数值模型,根据实际降雨条件下沥青路面径流变化过程的监测结果验证了模型参数,研究了路面宽度、组合坡度等几何参数与路侧排水方式对路面径流时空分布特性的影响。研究结果表明:设计降雨条件下,路面径流在空间分布上呈较强的二维特性,沥青路面径流深度变化依次经历增加、稳态径流与退水3个过程; 漫排水条件下,路面宽度分别为11、15、20、25、30 m时,路面径流最大深度分别为11.87、14.39、17.08、19.69、21.98 mm,退水时间分别为1.4、1.4、2.4、2.9、3.4 min; 路面径流深度增幅随路面宽度的增加而降低,退水时间随路面宽度的增加而增加; 相比于行车道,硬路肩路面径流的退水时间延长约20%; 较大的坡度组合(横坡为3%,纵坡为2%)有利于排水; 当采用集中排水时,路缘石的阻拦使路侧产生壅水,壅水区宽度为6～8 m,壅水区范围占路面宽度的比例随路面宽度的增加而逐渐缩小,非壅水区内的路面径流深度变化与漫排水条件下基本相同; 为保证行车安全,可通过改变路面坡度来减少路面径流的汇流时间; 路缘石对路面径流的阻拦效应明显,在排水设计中应合理设置路缘石高度与开口间隔,避免行车道出现壅水现象。交通运输工程学报. 2019 19(1): 9-16.

双线性黏聚区模型在混凝土路面损伤开裂分析中的应用

周正峰, 蒲卓桁, 唐基华 — 2019-02-20

周正峰, 蒲卓桁, 唐基华为了揭示混凝土路面的损伤开裂机理及其对承载力的影响,考虑混凝土材料的弹塑性,应用非线性断裂力学中的双线性黏聚区模型,结合ABAQUS有限元软件,在预计开裂部位布设黏结单元,模拟了四点加载小梁试件从弹性响应到断裂失效的全过程,以验证双线性黏聚区模型在混凝土损伤开裂分析中的适用性; 应用双线性黏聚区模型分析了Winkler地基上混凝土板的断裂特性和损伤后的承载力衰减。分析结果表明:在加载小梁受荷全过程中,梁底应力经历了线性增大、达到混凝土极限强度后减小、最大点上移与变为0等阶段,作用力-加载位移变化与已有研究一致; 在加载全过程中,混凝土板的截面应力分布变化与小梁类似; 混凝土板在损伤阶段承载力会持续增大,但由于板的支承条件与四点加载小梁不同,板的断裂近似于脆性断裂,无明显承载力衰减过程,板断裂时的极限承载力与弹性阶段临界状态承载力之比为1.32; 混凝土板发生初始损伤后,极限承载力最大会衰减至未损伤板的87%,且随着初始损伤程度的增加,极限承载力衰减速率变大。交通运输工程学报. 2019 19(1): 17-23.

酸性环境对百色膨胀土胀缩性能的影响及其微观解释

常锦, 杨和平, 肖杰, 刘雄, 陈冠一, 毛瑞 — 2019-02-20

常锦, 杨和平, 肖杰, 刘雄, 陈冠一, 毛瑞以广西酸雨重灾区百色膨胀土为研究对象,模拟不同酸性条件(pH值分别为3、5、7)开展无荷膨胀率、膨胀力与线缩率试验,研究酸雨对其胀缩性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)图像和X射线衍射(XRD)图谱分析了其微观结构与矿物成分,运用IPP图像处理软件定量分析了SEM图像中试样的微结构。研究结果表明:试样起始含水率降低时,酸性环境对其膨胀变形的促进作用加大; 起始含水率由17%降至9%时,不同酸性环境下试样的无荷膨胀率之差变大,相比中性溶液,pH值为3和5的酸性溶液浸泡试样的无荷膨胀率增幅分别由20.6%和5.6%增至26.9%和7.0%; 随着溶液pH值的减小,试样无荷膨胀率、膨胀力与线缩率均呈阶段性增长; 相比中性溶液,pH值为3的酸性溶液浸泡试样的实测无荷膨胀率、膨胀力与线缩率分别增加了24.3%、37.5%和16.9%; 环境酸性越强,试样水分蒸发的速度越快,脱湿至稳定时的含水率越低,受酸侵蚀土的孔隙数和尺寸随之增加; 当溶液pH值从7分别降至5和3时,土体孔隙率由8.7%分别增至11.9%和19.4%,直径为3～5 μm的孔隙数急剧增多; 酸性环境使矿物结晶的程度变差,其中游离的SiO₂、Al₂O₃、K₂O、MgO和CaO等胶结物出现不同程度的溶蚀和淋滤,使原叠聚体间的结构联结强度减弱,由面面叠聚结构逐渐向边边结构演化,环境酸性愈强,这种演化趋势愈剧烈,直接导致膨胀土的胀缩变形增大。交通运输工程学报. 2019 19(1): 24-32.

青藏高原机场跑道多年冻土地基温度场特征

戚春香, 李瑶, 杨简, 张献民, 程国勇 — 2019-02-20

戚春香, 李瑶, 杨简, 张献民, 程国勇对比了青藏高原多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场,分析了其地基温度分布、温度沿深度的变化以及地基最大融化深度,研究了宽幅沥青混凝土道面机场跑道地基温度场特征,对比了不同道面宽度条件下其地基温度分布、不同时间地基温度沿深度的变化以及跑道中部及道肩的最大融化深度,并基于道面宽度、时间建立了沥青混凝土道面机场跑道道中地基融化深度的表达式。研究结果表明:多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场存在明显差异,机场跑道地基融土核位置更低,且全部位于天然地面以下,而公路路基融土核位置相对较高,可以通过抬高路堤使融土核全部位于路堤内,便于通风管等温控措施的施工,可见由于机场跑道无路堤、道面幅度宽等特点,使得多年冻土地区公路与铁路建设的现有研究成果不能完全应用于机场跑道建设中; 对于沥青混凝土道面的机场跑道多年冻土地基,随着道面宽度的增加,跑道地基稳定性降低,道面宽度每增加1%,地基0 ℃等温线约下降0.17%,地基融土核最高温约上升0.46%,道中地基融化深度约加深0.19%,但当道面宽度超过35 m时,道中地基融化深度趋于平稳; 相对于道中地基温度场,道肩受道面宽度的影响较小,当道面宽度超过25 m时,其地基融化深度趋于平稳; 道中地基融化深度表达式相关系数为0.988 6,相对误差在1%以内。交通运输工程学报. 2019 19(1): 33-47.

带混凝土翼板的圆管上翼缘钢-混凝土组合梁抗弯性能

段兰, 王春生, 朱经纬, 翟晓亮 — 2019-02-20

段兰, 王春生, 朱经纬, 翟晓亮考虑不同加载方式与下翼缘宽度,对3根带混凝土翼板的圆管翼缘钢-混凝土组合梁进行抗弯性能试验,分析了试验梁的抗弯承载性能与破坏形态; 基于试验梁的抗弯特征,推导了组合梁屈服弯矩和极限弯矩简化计算公式。研究结果表明:试验梁均发生典型的塑性弯曲破坏,稳定性良好; 达到极限承载力时,梁端处上翼缘钢管与混凝土翼板相对滑移均小于0.43 mm,试验梁体现了良好的协同工作性能; 随下翼缘宽度的增加,试验梁刚度与承载力增大,对于下翼缘宽度分别为150、260、300 mm的试验梁,其屈服弯矩的比值为1:1.44:1.55,极限承载力的比值为1:1.31:1.40; 随着试验梁承受弯矩的增大,当中性轴上升至混凝土翼板时,钢管混凝土处于受拉状态,可不考虑钢管与内填混凝土的套箍效应,而当塑性中性轴位于上翼缘钢管混凝土内时,可不计入该套箍作用对极限抗弯承载力的影响,但其可促进延性的继续发展; 试验梁的位移延性系数均大于3.35,延性较好; 屈服弯矩、极限弯矩理论计算值与试验值的比值分别为1.02～1.04、0.96～1.03,吻合良好,因此,所出提出的简化理论计算公式简单、可靠。交通运输工程学报. 2019 19(1): 48-59.

曲面混凝土构件内弧粘贴FRP弦剥离效应

任伟, 郭林, 杨旸, 张德强 — 2019-02-20

任伟, 郭林, 杨旸, 张德强进行了26个曲面构件的FRP-混凝土界面粘贴试验,研究了混凝土强度、FRP粘贴层数、FRP粘贴长度与构件曲率对粘贴强度、界面应变与破坏机理的影响。研究结果表明:曲面混凝土构件内弧粘贴FRP易出现3种破坏形态:弦剥离破坏、FRP在裂缝处被拉断和FRP在试件裂缝一侧发生剥离,其中构件曲率越大,越容易发生弦剥离破坏,小曲率构件多发生FRP拉断破坏; 随外荷载的增大,FRP应变峰值有一个向后传递的变化过程,说明沿纤维长度方向的FRP并不是全部参与工作,存在一个有效工作(粘贴)长度; 对本试验数据采用虚拟零点方法分析得出,曲面混凝土构件内弧粘贴FRP有效粘贴长度约为14 cm; 曲率对粘贴强度影响显著,曲率增大,纤维应变梯度增大,有效粘贴长度变小,粘贴强度降低; 曲率相同时,纤维层数越多,沿纤维方向应变分布越均匀,粘贴强度越大,但是这一增长并非与FRP层数成线性关系,2层纤维粘贴强度约为1层的1.5倍; 当纤维层数增加时,粘贴层法向应力增大较快,试件更易发生弦剥离破坏,这种破坏是由法向粘贴应力与面内剪应力的耦合效应引起的; 粘贴层应力函数可用内弧曲率圆心角的余弦函数表示,当矢高分别为30、60、90 mm时,构件平均误差分别为7.7%、2.4%与8.8%,因此,函数精度较高。交通运输工程学报. 2019 19(1): 60-70.

强震作用下的砂土液化对桩基力学特性影响

冯忠居, 王溪清, 李孝雄, 胡明华, 袁枫斌, 尹洪桦, 董芸秀 — 2019-02-20

冯忠居, 王溪清, 李孝雄, 胡明华, 袁枫斌, 尹洪桦, 董芸秀为了提高位于液化土层桥梁桩基的抗震性能,基于三向六自由度大型振动台模型试验,分析了地震波作用下桩顶水平位移、桩身加速度及弯矩等动力响应,并研究了地震波加载后桩基的损伤。试验结果表明:在地震波作用下,随着液化层埋深的增加,土体液化后产生的侧扩效果逐渐减弱,因此,桩顶水平位移峰值逐渐减小,但是当地震加速度超过0.6g时,桩顶水平位移峰值不受液化层埋深的影响; 因地震荷载作用下粉细砂土层液化,桩身加速度在该土层位置明显增大; 上部覆盖层压力作用使土层抗剪强度增大,因此,桩顶放大系数随着液化层深度的增加而增大,且桩顶放大系数在Kobe波作用下最大,5002波作用下最小,砂土液化同时造成土层强度降低,从而使桩身加速度在该土层出现放大效应; 桩身弯矩最大值均出现在液化层和非液化层分界处,且在相同强度地震波作用下,桩身弯矩最大值随着液化层埋深的增加呈增大趋势,当地震加速度从0.30g增大到0.35g后,桩身弯矩增幅为33.3%,增幅最大; 不同类型地震波对桩基的破坏程度并无差异,在加速度0.35g作用下,桩基基频无变化,但当地震波强度超过0.40g时,桩基基频从1.65 Hz突降到0.45 Hz,因砂土层液化产生侧向位移,桩身剪切变形,最终导致桩基损坏。综上所述,当液化层较浅时,应重点考虑地震波作用下过大的桩顶水平位移; 在桩基抗震设计时,必须考虑液化层和非液化层分界处桩基的抗弯能力和液化层埋深的影响。交通运输工程学报. 2019 19(1): 71-84.

高速列车齿轮箱箱体动应力影响规律

王文静, 李广全, 韩俊臣, 李秋泽 — 2019-02-20

王文静, 李广全, 韩俊臣, 李秋泽通过线路测试研究了列车运行速度、线路条件与车轮镟修对齿轮箱箱体动应力的影响规律,结合轴箱振动加速度分析了箱体动应力的变化规律。研究结果表明:齿轮箱箱体动应力与轴箱垂向加速度的幅值谱基本一致,主频均为570 Hz,反映了箱体动应力水平与轮轨相互作用产生的高频激励密切相关; 列车运行速度由200 km・h^-1增大到300 km・h^-1时,齿轮箱箱体的应力幅值呈现增大趋势,尤其在箱体开裂的齿面检查孔位置,其等效应力由5.56 MPa增大至16.67 MPa,增大约2倍; 轨道磨耗造成的不平顺对列车轴箱和齿轮箱箱体的振动具有较大的影响,列车由磨耗线路运营至打磨线路时,轴箱高频阶段振动幅值水平明显降低,箱体关键点的等效应力由16.26 MPa减小到10.16 MPa,减小38%; 车轮高阶多边形在列车高速运行时(300 km・h^-1)产生的高频(550～650 Hz)激扰造成箱体高频振动和动应力、等效应力大幅提升,箱体关键点的等效应力在镟轮前后由17.45 MPa减小到8.56 MPa,减小51%。可见,轨道打磨与车轮镟修均改善了齿轮箱箱体的受力状态,因此,选择合理的轨道打磨和轮对镟修周期可有效延长齿轮箱箱体的疲劳寿命。交通运输工程学报. 2019 19(1): 85-95.

紧急制动条件下地铁车辆与钢弹簧浮置板轨道动力相互作用

陆晨旭, 时瑾, 段其炎, 文俊逸 — 2019-02-20

陆晨旭, 时瑾, 段其炎, 文俊逸为了优化坡道上钢弹簧浮置板轨道的设计,在考虑轮轨纵向作用关系与钢弹簧浮置板轨道特点的基础上,运用多体动力学理论和有限元法建立了紧急制动条件下地铁车辆与钢弹簧浮置板轨道动力相互作用模型,利用多体动力学软件UM验证了模型的有效性,分析了车辆与轨道的动力响应。研究结果表明:UM软件与本文模型计算得到的车体纵向加速度和轮轨纵向力平均相对误差分别为1.3%、2.8%; 在紧急制动过程中,车体始终处于向前点头和纵向振动的状态,导致前轮增载,后轮减载; 由于板与板之间不连续,钢轨和浮置板之间会产生纵向相对错动,须注意钢轨与浮置板之间不协调的纵向变形; 间隔2组扣件布置一对隔振器方案(方案1)所得板端钢轨垂向位移比板中大0.2 mm,间隔2组扣件布置一对隔振器,再间隔3组扣件布置一对隔振器方案(方案2)所得板端钢轨垂向位移比板中小0.5 mm; 2种布置方案下,轨道纵向变形相差不超过5%,扣件和钢弹簧受到的纵向作用力相差不超过15%; 短波轨道不平顺显著加剧了钢轨和浮置板的垂向振动效应,不平顺状态下钢轨最大垂向加速度可达15g左右; 钢弹簧浮置板轨道可以降低传递到基础底部的垂向振动,加速度降幅约为0.2 m・s^-2,但会显著放大低频段钢轨、浮置板的垂向振动,振动量增幅约为15 dB。交通运输工程学报. 2019 19(1): 96-107.

送风形式对飞机座舱引气污染物扩散影响

杨建忠, 马博文, 陈希远, 王振斌 — 2019-02-20

杨建忠, 马博文, 陈希远, 王振斌采用联合仿真方法实现了飞机环境控制系统对座舱环境的调节,建立了飞机环境控制系统到座舱环境闭环仿真模型,研究了考虑再循环风时不同送风形式对引气污染物在座舱内乘客呼吸区域传播的影响; 以B737-200座舱模型为研究对象,分析了引气污染发生时相同供气量与不同再循环风比例下,天花板送风、侧壁送风、混合送风下污染物在呼吸区的分布情况。研究结果表明:在污染物进入座舱阶段,不同送风形式与再循环风比例下不同位置污染物浓度存在差异,天花板送风形式下污染物浓度较大; 再循环风比例每增加20%,混合送风、侧壁送风、天花板送风形式下污染物浓度分别降低约18.9%、20.6%、15.6%,侧壁送风形式下污染物浓度降低最多; 在污染物排除阶段,侧壁送风形式相较于混合送风和天花板送风形式下排污效率分别提升约42.6%和38.7%; 采用混合送风或天花板送风形式时,随着再循环风比例的增加,排污效率显著提升,再循环风比例每增加20%,混合送风和天花板送风排污效率分别提高约10.7%和7.7%; 侧壁送风形式下随着再循环风比例的增加,排污效率无明显提升,在较高再循环风比例仍可保持最好的排污效率,能够实现污染物排除和节能的双重优化。可见,飞机座舱引气污染事件发生时在不改变送风量情况下采用侧壁送风形式和高再循环风比例可以使污染物危害降到最低。交通运输工程学报. 2019 19(1): 108-118.

基于非线性Drive-shaft模型的车辆传动系统冲击响应

韩清振, 何仁 — 2019-02-20

韩清振, 何仁建立了包含线性与非线性项的车辆传动系统非线性Drive-shaft模型,应用具有耗散项的拉格朗日方程将非线性Drive-shaft模型转换为当量化的两质量模型,通过将两端扭转角等效到同一端获得了传动系统的冲击响应方程,应用Routh-Hurwitz准则分析了冲击响应方程的稳定性,获得了稳定性参数区间。仿真结果表明:将非线性阻尼分别设置为0和线性阻尼的1/10、-1/10时,冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.153 9、0.101 4、0.371 6,当非线性阻尼为线性阻尼的1/10时,冲击响应的首个峰值的绝对值最小,这说明正的非线性阻尼有利于冲击响应的衰减; 将非线性刚度分别设置为0和线性刚度的1/10、-1/10时,获得的冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.153 9、0.178 8、0.115 9,当非线性刚度为线性刚度的-1/10时,冲击响应的首个峰值的绝对值最小,这说明负的三次方非线性刚度有利于冲击响应的衰减; 在固定非线性刚度为线性刚度的-1/10的基础上,将代表非线性阻尼的系数分别设置为0.1、0、-0.1,获得的冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.078 4、0.114 2、0.231 6。可见,当代表非线性阻尼的系数设置为0.1时,冲击响应的首个峰值的绝对值最小,这表明在传动系统线性刚度及线性阻尼的基础上,设计负的非线性刚度及正的非线性阻尼可以提升传动系统抵抗冲击的性能。交通运输工程学报. 2019 19(1): 119-126.

场面航空器滑行时空协同优化模型

姜雨, 王欢, 樊卫国, 陈丽丽, 蔡梦婷 — 2019-02-20

姜雨, 王欢, 樊卫国, 陈丽丽, 蔡梦婷引入双层规划方法,研究了场面航空器在滑行道系统中的滑行调度问题; 考虑了成本与冲突对场面航空器运行效率和安全的影响,以航空器推出延迟时间与滑行路径作为决策变量,以航空器在滑行道系统中滑行过程无冲突与场面航空器的总滑行距离最短为目标函数,构建了场面航空器滑行时空协同优化模型; 针对航空器滑行道调度问题的特点,设计了适用于航空器滑行时空协同优化模型的双层规划算法,以降低场面航空器滑行距离和等待时间; 为了验证航空器滑行时空协同优化模型及算法的有效性,对比了先到先服务调度方案的计算结果,分析了滑行等待时间与滑行距离对场面航空器运行效率的影响。研究结果表明:场面航空器滑行时空协同优化模型与先到先服务的航空器调度方案相比,保证了航空器滑行过程无冲突,将16架次航空器的总滑行距离从40 690 m降至37 700 m,降低了8%; 航空器平均运行时间为254 s,提升了滑行道系统的整体运行效率; 在复制组数为100与变异概率为0.4的条件下,采用场面航空器滑行时空协同优化模型能够在412 s内获得最优解,求解效率与收敛性显著。可见,采用场面航空器时空协同优化模型在保障航空器滑行安全的前提下,能有效提高场面航空器滑行调度效率,降低航空器运行成本,能够为繁忙机场滑行道调度提供决策支持。交通运输工程学报. 2019 19(1): 127-135.

集装箱码头集成调度研究综述

常祎妹, 朱晓宁, 王力 — 2019-02-20

常祎妹, 朱晓宁, 王力按照不同的研究区域,总结了集成调度在码头前沿、码头堆场以及码头前沿和堆场间等方面的国内外文献,并提出了未来的研究方向。研究结果表明:多数文献研究的是传统集装箱码头的集成调度问题,并取得了较多成果,也有少数文献研究了自动化码头的集成调度问题,随着科技的发展和自动化码头的增多,在今后的研究中,应结合自动化码头的特点,研究自动化码头内的设备集成调度问题; 多数文献都是在静态或确定情况下研究集装箱码头的集成调度问题,只有极少数文献考虑了码头生产调度过程的动态或不确定性,因此,随着研究的逐步深入,动态或不确定因素下的集成调度问题将成为未来的研究重点; 多数文献均建立了以时间、成本最小或二者相结合的目标函数,虽然也有助于提高码头的生产效率,但是依旧存在一定的局限性,随着能源问题的日益严重,在未来的研究中,应建立均衡能耗和其他优化目标的多目标模型; 多数文献中设计了启发式算法,并获得了较好的优化解,为了使求解方法更加多元化,应将算法计算与仿真验算相结合; 随着多式联运的兴起,应在考虑铁路作业区对整个集装箱码头影响的基础上研究铁路作业区与码头间的集成调度问题。交通运输工程学报. 2019 19(1): 136-146.

高速列车动态间隔优化的弹性调整策略

蔡伯根, 孙婧, 上官伟 — 2019-02-20

蔡伯根, 孙婧, 上官伟为保证列车运行安全性,提高铁路线路运载效能,针对移动闭塞系统,研究了高速列车追踪运行的间隔弹性调整策略和操纵轨迹的动态优化问题; 以高速列车运行安全性、效率、能耗和乘客舒适度作为列车运行控制策略曲线的优化目标,研究了列车的追踪运行过程; 采用差分进化算法求解了列车运行过程多目标优化模型,设计了离线最优运行控制策略曲线; 提出了列车弹性追踪间隔模型,分析了列车运行过程中追踪间隔的实时变化; 基于弹性间隔模型设计列车追踪运行控制策略动态调整机制,采集列车实际运行数据,实时监测相邻列车间的实际追踪间隔,评估其是否符合安全性与效率约束条件,并分析了评估结果; 依据工况调整原则在线调整追踪列车的运行状态与工况,实时优化列车追踪间隔; 应用武广高速铁路赤壁北―长沙南区间的实际运行数据进行了仿真验证。仿真结果表明:与真实区间运行数据相比,采用离线最优运行控制策略曲线后,运行能耗降低了6.86%; 与固定追踪时间间隔模型相比,采用基于弹性模型的控制策略动态调整机制有效提升了铁路整体运输效能,将临界安全发车间隔从234 s缩短至161 s,线路整体运行效率由6 434 s缩短至6 376 s,与真实运行数据相比,追踪列车的运行能耗降低了7.194%。交通运输工程学报. 2019 19(1): 147-160.

LTE-M综合承载系统互联互通方案设计和性能测试

赵红礼, 曹源, 朱烨 — 2019-02-20

赵红礼, 曹源, 朱烨针对目前城市轨道交通中采用商用公网长期演进(LTE)系统承载时,跨核心网互联互通的可靠性和实时性不满足业务需求的问题,分析了城市轨道交通长期演进(LTE-M)综合承载系统的业务需求,提出了LTE-M综合承载系统互操作性需求和数据业务的互联互通需求,研究了LTE-M综合承载系统互联互通的工作机制,设计了可靠性保障方法,包括核心网间路由重建立、核心网间故障倒切、核心网板卡倒切等,提出了LTE-M综合承载系统互联互通的系统架构; 在实验室搭建了LTE-M综合承载系统互联互通测试环境,分析了信令和数据,以验证其是否满足应用需求,并进行了LTE-M综合承载系统跨核心网切换测试、跨核心网路由测试、核心网故障倒切测试、可靠性测试和互联互通性能测试。研究结果表明:为满足城市轨道交通列车跨线运营需求,需实现LTE-M终端和基站之间参考点、核心网服务网关与分组数据网关之间参考点、移动管理实体之间参考点以及归属签约用户服务器与移动管理实体之间参考点接口的互联互通; LTE-M综合承载系统互联互通跨核心网切换时间小于1 s,核心网间路由重建立时间小于1 s,核心网单板故障倒切时间小于2 s,跨核心网故障倒切时间小于31 s; LTE-M综合承载系统互联互通业务传输时延小于0.15 s,丢包率小于1%; 10 MHz带宽能同时传输1路100 kb・s^-1的基于通信的列车运行控制业务、2路2 Mb・s^-1的车辆视频监控业务和1路4 Mb・s^-1的乘客信息系统业务。可见,LTE-M综合承载系统互联互通性能满足城市轨道交通跨线运营的业务需求。交通运输工程学报. 2019 19(1): 161-171.

路面破损图像自动处理技术研究进展

徐志刚, 车艳丽, 李金龙, 赵祥模, 潘勇, 王忠仁, 韦娜, 宋宏勋 — 2019-02-20

徐志刚, 车艳丽, 李金龙, 赵祥模, 潘勇, 王忠仁, 韦娜, 宋宏勋总结了路面破损图像自动处理技术的重要研究成果,分析了该领域关键技术的研究进展,包括路面破损检测系统、图像处理算法和识别算法评估; 比较了不同路面破损检测系统与目标自动识别算法的检测精度和适用性,给出了路面破损图像自动处理技术未来可能的主要研究方向。研究结果表明:在路面破损检测系统方面,从早期基于摄影技术的图像采集到目前的3D激光扫描技术,路面图像采集技术更加便捷和高效,但破损图像自动分析和目标自动识别算法仍然存在挑战; 在路面破损图像处理算法方面,传统的路面裂缝目标分割算法已由过去的基于单一特征(灰度、边缘形状等)的检测方法演化到多特征融合检测方法和图优化检测方法,还出现了一些精细化的裂缝目标连接与恢复算法,大幅提高了裂缝检测精度,但需要的计算资源和人工先验知识库也随之不断增大; 在路面裂缝处理算法评估和比较方面,主要利用人工分割来评价自动识别结果,目前迫切需要建立一个面向全球开放的大型路面破损图像数据库,以客观、有效地评估现有各种路面破损图像处理算法; 基于2D图像特征分析的路面破损图像自动识别算法很难在识别精确性、算法通用性和实时性方面同时取得最佳效果; 近年来,大量学者开始尝试借助深度学习神经网络自动识别路面破损,但该技术仍处于活跃的演进过程中; 在提高路面破损自动识别精度和效率方面,3D激光扫描技术和基于人工智能的深度学习技术的发展将对未来路面破损图像自动识别技术的最终突破产生重大推进作用。交通运输工程学报. 2019 19(1): 172-190.