交通运输工程学报

纳观尺度沥青相态力学特性老化行为

王明, 刘黎萍 — 2020-01-09

王明, 刘黎萍选取原样、短期老化和长期老化的基质沥青与SBS改性沥青为研究对象,利用原子力显微技术的定量纳米力学(QNM)性质功能模块测试了沥青纳观相态的力学性质; 利用Nano Scope Analysis软件对沥青相态力学图像进行量化分析,重点分析了相态模量和黏附力这2个指标; 采用细观力学领域中的Halpin-Tsai模型研究了沥青多相态力学性质的复合行为,并探究了纳观尺度沥青相态力学特性的老化行为。分析结果表明:基质沥青中蜂形相态和基质相态的纳观模量分别集中在600.0和18.3 MPa,纳观黏附力分别集中在10.3和18.6 nN; SBS改性沥青中蜂形相态和基质相态的纳观模量分别集中在899和35 MPa,纳观黏附力分别集中在30.2和38.4 nN; 对于基质沥青,原样、短期老化和长期老化沥青的复合模量分别为111、138和187 MPa,复合黏附力分别为16.7、14.3和4.2 nN; 对于SBS改性沥青,原样、短期老化和长期老化沥青的复合模量分别为158、313和547 MPa,复合黏附力分别为32.2、35.0和15.8 nN; 沥青纳观相态结构中,蜂形相态属于高模量、低黏附力相态,而基质相态属于低模量、高黏附力相态; SBS改性沥青的相态模量与黏附力显著高于基质沥青; 随着老化程度的增加,沥青相态的力学性质发生变化,且不同相态的老化行为存在显著差异; 采用QNM技术可有效辨别纳观尺度沥青相态的力学特性,Halpin-Tsai模型可用于量化沥青相态力学性质的复合行为。交通运输工程学报. 2019 19(6): 1-13.

多聚磷酸改性沥青流变性能

魏建国, 时松, 周育名, 李平, 陈致远, 关阳 — 2020-01-09

魏建国, 时松, 周育名, 李平, 陈致远, 关阳为研究多聚磷酸(PPA)对沥青性能的影响规律与作用机理,采用四组分分析试验和沥青三大指标试验研究了PPA对不同基质沥青化学组分的影响,基于动态剪切流变仪(DSR)开展了沥青温度扫描试验与频率扫描试验,分析了不同配比的PPA改性沥青、PPA/SBS改性沥青与PPA/橡胶粉改性沥青在不同温度、不同动态频率加载条件下的流变性能变化趋势。分析结果表明:随着PPA含量(质量分数,后同)的增加,沥青质含量逐渐提高,油分(饱和分与芳香分)含量减小,沥青逐渐由溶胶结构转变成溶-凝胶结构,沥青高温性能逐渐增强; PPA改性沥青的高温性能与基质沥青的沥青质含量相关,沥青质含量大的基质沥青经PPA改性后其沥青质含量提升最大,针入度降低最多,具备更好的高温性能; 基质沥青、SBS改性沥青与橡胶粉改性沥青掺入PPA后,其抗车辙因子分别提高了1.0～8.2、0.8～13.9与2.9～19.7 kPa,表明PPA可有效改善基质沥青、SBS改性沥青和橡胶粉改性沥青的高温、感温及流变性能,增强沥青的弹性特征,提高其抵抗剪切变形能力; 与单一改性沥青相比,PPA复合改性沥青的流变性能改善效果更为明显,PPA与聚合物改性沥青之间存在良好的相容性; 随着PPA含量的增加,沥青10 ℃延度逐渐降低,当PPA含量为1.5%时,基质沥青、SBS改性沥青与橡胶粉改性沥青10 ℃延度分别下降77%、64%与39%,表明PPA对沥青的低温性能存在一定负面作用,建议PPA含量不宜超过1.0%; PPA/SBS改性沥青最佳复配比为1.0%PPA复配3%SBS,PPA/橡胶粉改性沥青最佳复配比为0.75%PPA复配15%橡胶粉。交通运输工程学报. 2019 19(6): 14-26.

沥青混合料拌和过程实时监控

陈艳, 葛凌波, 宋焕生 — 2020-01-09

陈艳, 葛凌波, 宋焕生为控制道路施工过程中沥青混合料的拌和质量与拌和状态,提出一种以非介入方式利用模板匹配识别算法实时提取骨料、粉料、沥青质量数据、拌和时间及温度等沥青混合料主成分数据信息的方法,根据识别到的沥青混合料数据信息建立了数据采集与传输的时序逻辑关系; 在WEB监控中心下可视化显示了沥青混合料配合比误差、级配误差、拌和时间和温度等关键信息,并利用这些多模态信息融合策略评价了沥青混合料的拌和质量; 根据施工过程中沥青混合料类型的先验知识分析了混合料数据的动态变化,在无人工干预的情况下自动识别了实时生产的沥青混合料类型; 建立了骨料数据的模型分布,并结合拌和时间判断拌和设备的运行和筛分状态; 存储实时接收到的数据,实现了沥青混合料历史数据跨时间查询和成本评判。研究结果表明:利用模板匹配识别算法采集沥青混合料字符数据时间为4.9 ms,识别准确率达100%,满足了施工中沥青混合料拌和数据采集时间间隔小于0.02 s的要求,实现了施工过程中沥青混合料数据的连续检测、自动识别、实时跟踪和可视化监控; 当沥青混合料质量不合格或拌和设备出现故障时可实时预警,为综合评价沥青混合料拌和过程与实时掌控沥青混合料拌和质量提供了依据。交通运输工程学报. 2019 19(6): 27-36.

冷铸锚头性能光纤监测

吴俊, 周世良, 舒岳阶, 曹师宝, 周远航 — 2020-01-09

吴俊, 周世良, 舒岳阶, 曹师宝, 周远航为监测冷铸锚头性能,分析了其结构受力特点,建立了锚头内钢丝与改性环氧填料微元体静载平衡模型,分析了钢丝与环氧填料间黏接应力对钢丝应力分布特性的影响,将锚头的失效表征为黏接应力的奇异变化,提出了通过测量钢丝轴向多点应力分布实现对锚头性能状态无损监测的新方法; 针对LMLPES-7-211型锚头,利用有限元方法分析了锚头内钢丝的轴向应力分布特性; 根据冷铸锚头内非均匀应变特性与恶劣环境要求,提出了毛细管封装的应变均化拉丝塔光栅(DTG)测量方案,开发了冷铸锚头植入式专用分布式应变传感器; 进行了缆索锚头性能状态监测模拟试验,分别将2个分布式DTG应变传感器植入锚头1(性能正常)与锚头2(性能异常)内,对锚头标准受力状态下钢丝分布式应变进行监测。分析结果表明:锚头1、2内钢丝分布式应变呈现较大的差异性,锚头1内应变衰减趋势较为平滑,与有限元仿真结果比较误差小于5%,锚头2应变衰减趋势平滑性不足,且与有限元结果比较最大误差超过40%; 性能衰退会导致近锚固始端区段的黏接应力大幅下降,最大达到-2.55 MPa,靠近分丝底板锚固区段的黏接应力大幅增加,增加量达到3.25倍。通过设置黏接应力合理偏离阈值,就可实现对锚头结构性能状态的在线监测与预警。交通运输工程学报. 2019 19(6): 37-44.

有砟轨道高低不平顺概率分布的时空特征

沈坚锋 — 2020-01-09

沈坚锋为研究有砟轨道不同线形区段上高低不平顺标准差所服从的最优概率分布函数及其时空特征,采用三参数概率分布函数拟合有砟轨道高低不平顺标准差峰值及尾部特性,选取了5种三参数理论分布函数,并确定了最优概率分布函数的选择原则; 以既有沪昆线为例,拟合了有砟轨道上6种不同线形区段上高低不平顺标准差服从的最优概率分布函数; 分析了高低不平顺标准差的时间特征,采用非线性函数拟合了分布函数参数随时间的变化情况; 分析了高低不平顺标准差的空间特征,比较了轨道质量状态在空间维度上的不同。分析结果表明:在高低不平顺标准差大值区域,三参数Lognormal分布理论值与实际值的相对误差小于5%,而正态分布理论值与实际值的相对误差则大于50%,因此,采用三参数概率分布函数能有效解决两参数概率分布函数理论值在此区域与实际值发生偏离的问题; 在描述线形区段的统计分布特性时,不同线形区段应选择不同的分布函数,同一线形区段宜选取同一种分布函数; 既有沪昆线桥隧区段上,Burr分布有5次是最优概率分布,且P值之差的均值和标准差分别为0.09和0.12; 各区段高低不平顺标准差所服从分布的3个参数用非线性函数拟合的优度均大于0.6,因此,采用非线性函数可有效拟合3个参数随时间的变化规律; 维修与养护作业前后桥隧区段高低不平顺标准差的超限百分比都小于3%,圆曲线、缓和曲线和直线区段上高低不平顺标准差的超限百分比为3.5%～12.8%,而限速区段和道岔区段上均大于25%。确定的最优概率分布函数选择原则可应用于轨道不平顺概率分布特征研究。交通运输工程学报. 2019 19(6): 45-53.

铁路路基翻浆冒泥的机理及影响因素

王威, 吴宇健, 杨成忠, 冯青松 — 2020-01-09

王威, 吴宇健, 杨成忠, 冯青松为研究铁路路基翻浆冒泥的发生机理,进行了大量调查,总结了目前铁路2种较易发生翻浆冒泥的路基模型; 建立了循环列车荷载作用下土中振动孔压增长与消散规律的控制微分方程,计算了土中孔压比的增长规律,判断其是否会液化而引发翻浆冒泥; 分析了普铁和高铁列车运行速度、列车轴质量、土的固结系数、固结应力比和围压对翻浆冒泥的影响。分析结果表明:路基在列车荷载和水的持续共同作用下,土中孔压比随列车荷载振次的增加而迅速增大,但是其增长速度处于持续减小的状态,最终趋于稳定; 土中孔压比随深度的增加呈先增大后减小的变化形式,且其最大值通常在距土层表面0.6 m处; 列车运行速度越大,土中孔压比增长越快,越容易发生翻浆冒泥,当速度为200 km・h^-1时,普铁路基土发生翻浆冒泥所需振次为高铁路基的19%; 列车轴质量越大,土中孔压比增长越快,当轴质量为18 t时,普铁路基土液化所需振次为高铁的24%; 增大土的固结系数能降低孔压比的增速,路基土达到液化所需振次就越多,从而越难发生翻浆冒泥; 等压固结时路基土比偏压时更容易发生液化而形成翻浆冒泥; 增大围压能够降低孔压比的增速,路基土也就更难发生液化,发生翻浆冒泥的可能性就越小; 普铁路基发生翻浆冒泥的可能性比高铁线路中更高。交通运输工程学报. 2019 19(6): 54-64.

谐波转矩对高速列车齿轮箱体与牵引电机振动特性的影响

朱海燕, 尹必超, 胡华涛, 肖乾 — 2020-01-09

朱海燕, 尹必超, 胡华涛, 肖乾为研究机电耦合作用下齿轮箱体和牵引电机的振动幅值、频谱分布及其随高速列车行驶速度的变化趋势,分析了三相逆变器输出电压谐波频率分布与牵引电机谐波转矩,建立了传动系统扭振模型; 基于直接转矩控制理论与车辆系统动力学理论,搭建了牵引电机控制模型和高速列车多体动力学模型; 通过Simulink和SIMPACK联合仿真平台对比了恒力矩输入与含有谐波转矩的力矩输入模型,分析了不同速度下牵引电机谐波转矩对高速列车齿轮箱体和牵引电机振动特性的影响。分析结果表明:当高速列车以250 km・h^-1的速度匀速运行时,齿轮箱体大齿轮上方纵向振动、小齿轮上方纵向与垂向振动受牵引电机谐波转矩影响显著,在700 Hz主频处振动加速度幅值显著增大,该频率恰为牵引电机输出转矩基波频率的6倍; 在谐波转矩的影响下,牵引电机在52 Hz主频处横向振动加速度幅值增加52.78%,在49 Hz主频处垂向振动加速度幅值增加18.95%; 随着高速列车速度的增加,齿轮箱体纵向与牵引电机各向振动加速度逐渐增加,牵引电机谐波转矩对齿轮箱体纵向振动加速度均方根的影响逐渐减小,在6倍基波频率处,齿轮箱体小齿轮上方和牵引电机纵向与垂向振动加速度均先增大后减小,在速度为250 km・h^-1时达到极大值,且齿轮箱体和牵引电机的垂向振动受6倍基波频率谐波转矩的影响比纵向振动更为明显,而其横向振动特性几乎不受谐波转矩的影响。交通运输工程学报. 2019 19(6): 65-76.

基于变分模态分解和奇异值分解的结构模态参数识别方法

沈健, 赵文涛, 丁建明 — 2020-01-09

沈健, 赵文涛, 丁建明为了准确获得结构的固有频率、阻尼比与振型,将变分模态分解与奇异值分解相结合,提出一种新的结构模态参数识别方法; 基于已有时频参数识别方法,根据测量的脉冲激励与加速度响应估计系统的频响函数,对系统的频响函数进行反傅里叶变换得到脉冲响应函数; 对各测点的脉冲响应函数进行变分模态分解,得到与结构固有频率对应的本征模态分量; 提取本征模态分量的固有频率,利用与固有频率相近的本征模态分量作为行向量构造奇异值分解矩阵,对所构矩阵做奇异值分解,利用最大奇异值重构左、右奇异值向量,识别结构的振型、固有频率和阻尼比; 通过四自由度质量-弹簧-阻尼模态仿真试验和车体横梁锤击模态试验,验证了所提出的模态参数识别方法的有效性。研究结果表明:在四自由度理论模型参数识别中,系统固有频率和阻尼比的识别结果与理论计算结果的最大相对误差分别不超过0.025%和1.490%,理论计算与识别的1～4阶振型的模态置信度分别为0.999、1.000、0.999和0.999; 在车体横梁锤击模态试验中,提出方法识别的固有频率和阻尼比与理论计算结果的最大相对误差分别不超过1.57%和1.47%,且车体横梁的理论振型与识别振型趋势相同。可见,提出的方法能有效识别结构的模态参数。交通运输工程学报. 2019 19(6): 77-90.

基于物理参数的转向架定位橡胶节点动力学建模

刘诗慧, 石怀龙, 王玮, 刘洪涛, 谭富星 — 2020-01-09

刘诗慧, 石怀龙, 王玮, 刘洪涛, 谭富星针对高速列车转向架悬挂系统中的弹性橡胶件,开展了基于物理参数的橡胶件非线性动力学建模方法研究; 为准确模拟其非线性刚度与阻尼的硬度相关性、结构尺寸相关性、激励频率相关性和激励位移幅值相关性,采用有限元软件ABAQUS中的Mooney-Rivlin橡胶本构模型表征橡胶件的刚度与其结构尺寸和胶料硬度之间的相关性,采用包括分数导数阻尼力元、摩擦力元和弹簧力元的动力学模型表征橡胶件刚度和阻尼的频变、幅变特性,采用最小二乘法实现基于台架试验的模型参数识别; 对橡胶垫和定位橡胶节点的非线性特性进行仿真和台架试验,验证了动力学模型的有效性; 在SIMPACK软件中定义自编力元,进行车辆动力学性能分析,有限元模型为动力学模型提供了基础的模型参数。分析结果表明:橡胶垫和定位橡胶节点的刚度与胶料邵氏硬度基本呈正比关系,硬度80 HA对应的刚度约为60 HA时的2倍; 载荷作用方向的胶料越少其对应方向的刚度越大; 橡胶垫的轴向和径向刚度解耦,分别受高度和内外径尺寸影响,橡胶垫轴向刚度随高度的下降率为0.2～0.6 MN・m^-1・mm^-1; 定位橡胶节点的芯轴尺寸改变引起其轴向和径向刚度同时变化,定位橡胶节点径向刚度随内径的增长率为3.1～5.2 MN・m^-1・mm^-1; 采用非线性橡胶件动力学模型的车辆动力学仿真结果与传统等效力元模型结果差异为20%,说明橡胶垫和定位橡胶节点动态参数的非线性对车辆动力学性能有显著影响。交通运输工程学报. 2019 19(6): 91-100.

考虑温度和载荷影响的动车信息窗粘接结构寿命预测

谭伟, 那景新, 范以撒, 慕文龙, 陆善彬 — 2020-01-09

谭伟, 那景新, 范以撒, 慕文龙, 陆善彬针对动车信息窗粘接结构,考虑环境和载荷对粘接结构寿命的影响,提出了一种加速老化与自然老化相结合的寿命预测方法; 对粘接结构影响因素进行分析,建立了加速老化的温度-动态载荷耦合循环谱,制作了铝合金对接接头,分别进行0、10、20、30循环周期的加速老化试验,定期测试接头的剩余强度和失效形式,获得粘接剂剩余强度随载荷循环次数的变化规律; 提取自然老化下不同行驶里程的实车胶条,进行剩余强度测试,获得了粘接剂剩余强度随行驶里程的变化规律; 采用多项式函数分别拟合载荷循环次数、行驶里程与粘接剂剩余强度衰减率的函数关系式,建立了载荷循环次数与行驶里程之间的函数关系式。研究结果表明:相比粘接接头初始强度,温度循环10、20、30周期后粘接接头的剩余强度下降幅度依次为11.6%、15.9%、20.7%,而温度-动态载荷耦合循环后强度分别下降了14.1%、18.9%、24.8%,说明动态载荷加剧了接头强度的衰减,并且均呈现先快后慢的下降趋势; 温度-动态载荷耦合试验作用后,接头断面的失效形式和机理变化明显,初始时接头胶层发生老化失效,而后随着载荷循环次数的增加,接头主要失效机理由老化失效转变为疲劳失效; 加速老化与自然老化下粘接剂失效强度的衰减率变化趋势基本一致,建立的载荷循环次数与行驶里程的函数关系式能够较准确地预测粘接结构的寿命,预测得到动车最大安全里程为8.34×10⁶ km。交通运输工程学报. 2019 19(6): 101-110.

基于颗粒阻尼的矿用自卸车振动舒适性

肖望强, 卢大军, 宋黎明, 杨哲, 李泽光 — 2020-01-09

肖望强, 卢大军, 宋黎明, 杨哲, 李泽光采用颗粒阻尼技术对驾驶室座椅进行减振,提高其振动舒适性; 选择与驾驶室底板和座椅连接的基座作为颗粒阻尼器,建立了基座阻尼器的离散元模型; 模拟整车在发动机最高转速下的振动环境,针对不同阻尼器方案(颗粒材质、阻尼器分层数、颗粒粒径和颗粒填充率),通过离散元仿真计算逐一进行耗能分析,得到了最优方案; 对实物模型进行试验,对比原结构与增加阻尼颗粒后基座的加速度均方根,确认减振效果,将试验与仿真计算结果进行趋势对比,验证了离散元模型的可行性; 在实际样车试验中应用最优方案,采集了座椅在发动机不同转速下的响应,进行了数据分析; 针对最高转速的工况,进行了人体振动暴露的舒适性分析。研究结果表明:从频域图的单峰最大值来看,减振前座椅最大加速度响应出现在425 Hz处的0.643 4 m・s^-2,安装颗粒阻尼器后最大值为25 Hz处的0.087 5 m・s^-2; 从时域图来看,当发动机转速分别为750、1 110、1 470、1 830、2 200 r・min^-1时,安装颗粒阻尼器后座椅加速度均方根综合减幅分别达到24.2%、29.6%、34.7%、39.2%、46.0%,发动机转速越高,颗粒阻尼器的减振效果越好; 安装颗粒阻尼器后各频段舒适性界限时长均有大幅度增加,频段为3.1和4.0 Hz时,安装颗粒阻尼器后舒适性界限时长均提升了1.50倍,为20 Hz时,安装颗粒阻尼器后舒适性界限时长提升了1.57倍。交通运输工程学报. 2019 19(6): 111-124.

基于SMILO-VTAC模型的复杂低空多机冲突解脱方法

张启钱, 王中叶, 张洪海, 江程鹏, 胡明华 — 2020-01-09

张启钱, 王中叶, 张洪海, 江程鹏, 胡明华针对传统SMILO-VTAC模型的2种不受控情形,提出了面向不受控情形的复杂低空多机冲突解脱模型; 在传统SMILO-VTAC模型的基础上,考虑复杂低空空域物障限制条件,提出了面向物障情景的低空多机冲突探测与解脱模型; 结合通用航空活动任务优先等级,建立了基于任务优先性质的多机冲突探测与解脱规则和流程; 建立了多航空器对头汇聚场景,基于提出的方法进行仿真验证。分析结果表明:相比传统SMILO-VTAC模型,提出的方法能够满足不受控情形的多机冲突探测与解脱实际需要,并能根据任务优先等级计算方案,解脱成本分配合理,符合复杂低空空域航空器的特点; 提出的方法在航空器数量不大于4架次时,求解时间略长,但基本控制在1 s以内; 当航空器数量大于4架次时,求解时间小于传统SMILO-VTAC模型; 当航空器数量不小于7架次时,求解时间远低于传统SMILO-VTAC模型; 在将优先级因素加入考量后,方法的平均解脱成本较传统SMILO-VTAC模型增加了10%～20%,以少量增加平均解脱成本为代价,实现了解脱成本依照优先级顺序的分配,将高优先级航空器解脱成本向低优先级航空器传递。可见,在多航空器运行和多优先级情景下,改进方法具有更高的解脱效率,在相同计算时间内具有更高的解脱架次极限。交通运输工程学报. 2019 19(6): 125-136.

基于优化模糊C均值算法的锚泊船聚集特性

周世波, 唐基宏, 熊振南 — 2020-01-09

周世波, 唐基宏, 熊振南针对模糊C均值算法随机选择初始聚类中心导致聚类结果对噪声样本点敏感性的不足,采用局部密度加权的方法,将初始聚类中心的选择范围限制在局部密度较高样本点区域,优化初始聚类中心的选择方法; 利用样本点的局部密度改进目标函数,提高局部密度较高的样本点在目标函数迭代过程中的影响力,从而提升模糊C均值算法的聚类性能,并采用人造数据集和鸢尾花真实数据集验证优化的局部密度模糊C均值算法的聚类效果; 通过计算锚泊船位置数据的局部密度,分析了船舶锚泊偏好。试验结果表明:对比模糊C均值算法,优化的局部密度模糊C均值算法聚类精准率提高了2.9%,召回率提高了3.8%,F度量值提高了3.9%,说明优化的局部密度模糊C均值算法的性能优于模糊C均值算法; 在锚泊船位置数据上的聚类结果正确反映了天津港锚泊船的聚集特点和锚泊偏好,其结果与船舶的常规做法一致,说明优化的局部密度模糊C均值聚类算法是一种分析锚泊船聚集特性和锚泊偏好的有效方法。交通运输工程学报. 2019 19(6): 137-148.

自主船舶的定义及其自主水平的界定

周翔宇, 吴兆麟, 王凤武, 刘正江 — 2020-01-09

周翔宇, 吴兆麟, 王凤武, 刘正江梳理了自主船舶的发展历程,明确了自主船舶的定义,规范了自主船舶的中英文表述,基于船舶自主化演变路径,分析了船舶自动化、智能化和自主化的关系; 总结了当前国际上6家权威机构提出的自主水平分级标准,分析了其分级依据的实质与局限性; 以具体的任务情景为对象,参考《STCW公约》有关海员适任标准中规定的7项职能,提出了一种基于航海实践的自主水平分级方法,依据不同的水域条件、操作复杂程度、独立于人的干预程度等因素确定任务情景等级,并通过标定方程的计算结果确定船舶整体自主水平; 以2艘搭载自主航行技术的测试船舶为例,对比了不同机构的自主水平分级结果。研究结果表明:自主水平分级依据的关键在于能否独立于人的干预完成相应的任务或实现相应的功能,而不是取决于船舶自动化水平或决策地点; 基于航海实践的自主水平分级方法能够更为客观地反映船舶的自主水平,有效避免了由于单一功能的自主实现导致船舶整体自主水平认定不准确的弊端,该方法科学、合理。交通运输工程学报. 2019 19(6): 149-162.

基于密度熵的道路交通事故影响范围分区模型

刘伟, 陈科全, 田宗忠, 彭博 — 2020-01-09

刘伟, 陈科全, 田宗忠, 彭博考虑路径阻抗的动态变化,定义了网络初始荷载; 以事故持续时间为变量,采用前景理论确定了网络负载重分配的方式; 根据交通流密度熵构建了耗散结构模型,并与负载分配过程相结合确定了各路段的交通流密度熵变化率; 构建了基于聚类分析的交通事故影响范围分区模型,通过仿真试验探讨了不同初始荷载和事故持续时间对分区的影响。仿真结果表明:在交通量基数为800 pcu・h^-1时,事故持续时间从20 min增加到30 min,直接影响区有向路段由3个增加到6个,间接影响区有向路段由5个增加到18个,说明受事故影响路段的熵处于快速上升阶段,路网的级联失效不明显; 随着交通量基数增加到1 000 pcu・h^-1,事故持续时间从20 min增加到30 min,直接影响区有向路段由8个增加到19个,间接影响区有向路段由16个增加到21个,说明交通量对路网的影响主要集中在直接影响区。可见,不同交通情况下,各有向路段受到事故路段的影响程度明显不同,随着事故持续时间与初始流量的加剧,路网中有向路段的受影响程度均增大,因此,采用交通事故影响范围分区能够精细地描述道路运行状态的动态变化过程。交通运输工程学报. 2019 19(6): 163-170.

考虑节能目标的有轨电车时刻表优化

张桐, 毛保华, 许奇, 冯佳, 唐继孟 — 2020-01-09

张桐, 毛保华, 许奇, 冯佳, 唐继孟研究了半独立路权下有轨电车时刻表的优化问题,基于运行区间速度限制及区间首、末端节点构成,对有轨电车运行区间进行了分类; 考虑有轨电车区间运行过程的复杂性,构建了以减小列车总旅行时间和总能耗为目标的有轨电车区间车速引导节能优化模型; 为了使2个优化目标拥有相同的趋优满意程度,提出了采用模糊数学规划的方法将双目标优化问题转化为单目标优化问题; 针对节能优化模型非线性特点,设计了基于仿真的遗传算法对优化模型进行求解; 为了验证模型的有效性,以南京市麒麟有轨电车1号线实际数据为基础,选取某工作日早高峰7:00～8:00作为研究时段,采用设计优化方法对既有时刻表进行了优化; 考虑企业管理者运营服务理念侧重性对优化结果的影响,分别以最小旅行时间、最小能耗为目标的方案与本文模型对比。优化结果表明:采用节能优化模型综合优化后的时刻表与既有运营时刻表相比,其上行方向总旅行时间节省了124.9 s,减少约7.7%,下行方向总旅行时间节省了394.9 s,减少约24.3%,有效提升了有轨电车运行效率; 节能优化模型与最小旅行时间方案相比,有轨电车上、下行总能耗分别降低了56.7%和53.5%,与最小能耗方案相比,上、下行有轨电车总旅行时间分别降低了14.9%和14.1%,有效消解了旅行时间目标与能耗目标的冲突。交通运输工程学报. 2019 19(6): 171-181.

考虑交通事件影响的动态交通信号控制策略

俞灏, 刘攀, 柏璐, 路小波 — 2020-01-09

俞灏, 刘攀, 柏璐, 路小波采用数值仿真方法评价了固定式信号控制、延误最小自适应信号控制与通行能力最大自适应控制3种典型信号控制策略下的路网动态运行效率; 采用双排队模型构建了动态交通流仿真平台,提出了交叉口流量传输优化模型,分析了双排队模型中交叉口内交通流运行的状态; 假定用户依据瞬时用户最优原则选择路径,提出了考虑信号控制惩罚时间的瞬时用户最优约束; 以系统总行程时间、有无交通事件影响的行程时间为评价指标,研究了低、中、高3级不同交通需求下的信号控制效果。试验结果表明:在低、中级交通需求下延误最小自适应控制策略的系统总行程时间最小,比通行能力最大自适应控制在无交通事件影响下总行程时间分别降低0.45%和0.18%,在有交通事件影响下总行程时间分别降低5.95%和2.52%; 在高级交通需求下,通行能力最大自适应控制总行程时间最小,对比延误最小自适应控制,在有、无交通事件影响下系统总行程时间分别降低5.46%、5.31%; 对比有无交通事件影响下系统总行程时间变化幅度,固定式信号控制在不同交通需求下均表现出最高的稳定性; 在低、中级交通需求下,延误最小自适应控制策略较通行能力最大自适应信号控制策略更稳定,在高级交通需求下,两者的稳定性无显著差异。可见,当交通需求较大时,应提升交叉口通行能力,当交通需求较小时,应降低车辆延误。交通运输工程学报. 2019 19(6): 182-190.