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2011年  第11卷  第2期

道路与铁道工程
粗粒式沥青混合料离析控制方法
彭余华, 郭大进, 刘惠兴, 原宝盛
摘要: 分析了粗粒式沥青混合料的离析特性, 以AC-25C为研究对象, 从集料规格选用、转运施工工艺、摊铺机螺旋分料器工作参数与摊铺方式等方面阐述了其离析控制原理, 并提出粗粒式沥青混合料离析控制方法。研究结果表明: AC-25C沥青混合料应选用S8、S9、S12、S14(S15)、S16等规格的合格集料; 相对于传统施工工艺, 采用沥青混合料转运施工工艺后的摊铺面横向温度变异系数极值从4.39%减小至1.06%, 路面横向不同位置处的通过各筛孔的集料质量通过率变异系数极值从14.65%减小至7.59%, 路面横断面方向各点密度变异系数极值从3.23%减小至1.14%, 路面横向构造深度变异系数极值从28.14%减小至13.79%, 路面横断面方向的渗水系数变异系数极值从89.45%减小至54.54%;为减小离析, 当螺旋分料器的转速和螺距一定时, 物料距轴线的距离应不小于0.75倍的螺距; 当螺旋分料器的转速和物料距轴线的距离一定时, 螺旋分料器的螺距应大致保持为1.3倍的物料距轴线的距离; 并且采用窄幅摊铺方式是降低粗粒式沥青混合料路面离析程度的重要措施。更多>
2011, 11(2): 1-7. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.001
摘要(810) HTML (139) PDF (1023KB) (542)
超高性能钢纤维混凝土力学性能
杨松霖, 刁波
摘要: 用端部弯折型、端部扁平型和波浪型3种钢纤维分别配制抗压强度大于100 MPa的超高性能纤维混凝土, 纤维体积掺率分别为1.0%、2.0%、2.5%和3.0%。通过立方体抗压试验和梁抗弯试验, 研究钢纤维形状和体积掺率对超高性能纤维混凝土流动性、抗压强度、抗弯强度、断裂能和弯曲韧度的影响。试验结果表明: 纤维体积掺率为1.0%~2.5%时, 端部扁平型钢纤维超高性能混凝土的抗弯强度、断裂能和弯曲韧度最佳; 纤维体积掺率为3.0%时, 端部弯折型钢纤维超高性能混凝土的抗弯强度、断裂能和弯曲韧度最佳; 纤维体积掺率为2.0%时, 端部扁平型钢纤维超高性能混凝土的施工性能和力学性能最佳; 纤维体积掺率为1.0%~3.0%时, 波浪型钢纤维超高性能混凝土的抗压强度最高, 但抗弯强度和断裂能最低。更多>
2011, 11(2): 8-13. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.002
摘要(673) HTML (149) PDF (792KB) (548)
高速公路坡面滚石自由飞落分析模型
徐世强, 折学森, 王思长
摘要: 为了有效防治高速公路边坡坡面滚石破坏, 建立了滚石运动自由飞落分析模型, 计算了滚石落地后的水平运动距离, 由能量守恒定律推导了滚石在防护栏处的撞击能, 并由撞击能确定合理的防护方式。计算结果表明: 滚石撞击坡面后的水平运动距离(2.156 m) 小于撞击点到公路路缘的水平距离(2.820 m), 滚石飞落至地面的撞击能为132 kJ, 设计采用型号为AXI-015 (防护能级为150 kJ) 的被动防护网, 可对高速公路坡面滚石灾害进行有效防护。更多>
2011, 11(2): 14-17. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.003
摘要(696) HTML (103) PDF (452KB) (511)
小波包和频响函数随机-模糊统计的斜拉桥损伤识别
周奎, 李深圳, 宋子收, 李胡生
摘要: 针对单点损伤识别方法的缺点, 提出了基于频响函数和小波包能量谱的斜拉桥多点损伤识别指标。对结构损伤前后的频响函数值进行了随机-模糊均值处理, 将处理的频响函数作为基进行小波包能量谱分析, 提取能量累积变异值进行损伤识别, 并进行了独塔斜拉桥模型的试验研究和连续梁与简支梁的数值仿真。分析结果表明: 桥梁上有1处和2处损伤时都可被识别和定位; 损伤指标随着损伤程度的增加而变化, 损伤初期呈线性变化, 损伤程度在40%~50%时, 指标变化趋缓, 损伤超过50%后, 指标值又会急剧变化; 采用锤击激励比环境激励的损伤识别结果更好, 锤击激励力大小对损伤识别效果无影响。更多>
2011, 11(2): 18-23. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.004
摘要(497) HTML (109) PDF (733KB) (539)
短波波磨状态的轮轨纵向蠕滑力特性
任利惠, 谢纲, 伍智敏, 孙继武, 漆晖
摘要: 为了对具有简谐波形的钢轨短波波磨进行分组与分析轮轨非稳态滚动接触的纵向蠕滑力特性, 引入了波磨深度指数与波长比, 采用Kalker三维滚动接触理论计算了车轮的纵向蠕滑力, 并与采用稳态滚动理论计算结果进行了对比, 使用频率响应的系统辨识法对纵向蠕滑力的波动分量进行了拟合, 在短波波磨等深度指数条件下, 用波长比的二阶传递函数描述了轮轨纵向蠕滑力的波动分量与稳态理论波动分量之间的关系, 使用传递函数, 由稳态纵向蠕滑力的波动分量计算了非稳态纵向蠕滑力的波动分量, 进而计算了非稳态的纵向蠕滑力。计算结果表明: 在小蠕滑条件下, 由Kalker三维滚动接触理论计算出的纵向蠕滑力的波动分量随着波长比的变化产生明显的幅值衰减和相位滞后, 波长比越大, 幅值衰减越大, 相位滞后越多, 而稳态滚动理论的计算结果与波长比无关。由传递函数和Kalker数值理论计算的纵向蠕滑力的时域波形、频域幅值谱和相位谱相同。更多>
2011, 11(2): 24-31. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.005
摘要(792) HTML (95) PDF (1646KB) (613)
车辆-轨道耦合动力学钢轨模型求解方法
张健, 金学松, 肖新标, 温泽峰, 吴昌华
摘要: 应用车辆-轨道非线性耦合动力学模型, 分析了采用解析方法的模态叠加法、有限元法的模态叠加法和有限元法的直接积分法求解车辆-轨道耦合动力学钢轨模型的计算精度与计算效率。选取Bernoulli-Euler梁或Rayleigh-Timoshenko梁模拟钢轨, 采用不同类型单元离散钢轨模型, 并利用显式积分方法求解车辆-轨道耦合动力学的响应。计算结果表明: 当采用Bernoulli-Euler梁钢轨模型和轨道激励频率较低时, 采用协调质量阵的直接积分法计算时间是解析方法的模态叠加法的28.8倍, 各种计算方法的计算结果接近; 当采用Rayleigh-Timoshenko梁钢轨模型和轨道激励频率较低时, 可以忽略Rayleigh-Timoshenko梁的转动惯量对车辆-轨道耦合动力学模型的响应影响; 解析法的模态叠加法的计算时间比混合单元的慢64.5%。更多>
2011, 11(2): 32-38. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.006
摘要(551) HTML (121) PDF (915KB) (518)
载运工具运用工程
从控机车滞后时间对3万t列车纵向力的影响
魏伟, 于忠建
摘要: 使用列车空气制动仿真方法获得空气制动系统特性, 通过列车动力学仿真方法分析了3万t列车在多机车不同步条件下紧急制动和常用制动时车钩力, 提出了大秦线3万t重载组合列车的可行性编组。分析了从控机车在各种滞后时间情况下, 列车常用和紧急制动的最大车钩力的变化特点。研究结果表明: 平道常用全制动工况下, 从控二机车滞后时间比从控一机车滞后时间对车钩力影响更大, 从控机车滞后于主控机车5 s时, 最大车钩力增加了80.2%;平道紧急制动工况下, 从控一机车滞后时间对车钩力影响更大, 从控机车滞后于主控机车5 s时, 最大车钩力增加了335.9%;从控机车滞后时间控制在4.1 s以内, 车钩力可以控制在许用范围内。更多>
2011, 11(2): 39-44. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.007
摘要(855) HTML (89) PDF (754KB) (815)
高速列车转向架空气阻力的数值模拟
郑循皓, 张继业, 张卫华
摘要: 为了研究转向架的空气阻力特性, 建立了列车空气动力学模型。基于三维定常可压缩N-S方程和k-ε两方程湍流模型, 采用有限体积法对速度为400 km.h-1的高速列车空气动力学性能进行了数值模拟, 分析了车底结构对转向架气动力的影响。研究结果表明: 转向架区域的流场结构非常复杂, 转向架前后都会有漩涡形成; 高速列车各转向架所受气动阻力差别很大, 无侧风条件下, 头车一位端转向架阻力是第4转向架阻力的4倍以上; 转向架气动阻力占列车总阻力的20%以上, 在侧风作用下占40%以上; 不同车体底部形状使转向架阻力最大相差30%以上; 适当改进列车底部结构, 有利于减少转向架的气动阻力, 进而减小列车运行气动阻力。更多>
2011, 11(2): 45-51. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.008
摘要(901) HTML (245) PDF (1213KB) (612)
铁道车辆横向能量回馈式主动悬挂鲁棒控制
宋鹏云, 张继业, 张克跃
摘要: 为保证一类具有参数不确定的铁道车辆横向能量回馈式主动悬挂系统的稳定性, 通过引入带有交叉乘积项的二次型调节器, 提出了一种鲁棒H∞控制器的设计方法, 并对含摄动的悬挂系统模型进行了鲁棒H∞控制器设计。分析了具有参数摄动的能量回馈式主动悬挂系统的能量平衡条件, 并在MATLAB/SIMULINK下, 对控制系统进行了仿真。仿真结果表明: 不确定闭环系统的结构奇异值峰值为0.867 5, 鲁棒H∞控制器使得能量回馈式主动悬挂系统鲁棒稳定; 车辆模型的共振频率增益降低了40 dB, 悬挂减振性能得到明显改善; 整个仿真过程回收能量为29.5 J, 系统达到了能量平衡。更多>
2011, 11(2): 52-58. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.009
摘要(940) HTML (136) PDF (836KB) (508)
缓冲器阻抗特性对重载列车动力学性能的影响
马卫华, 宋荣荣, 揭长安, 罗世辉
摘要: 研究了重载列车缓冲器的特性, 分析了弹性胶泥型缓冲器和摩擦胶泥型缓冲器的结构及工作原理, 以HXD1型机车、13A型车钩以及2种类型缓冲器为基础, 建立了4节编组机车万吨级牵引列车动力学模型, 研究了2种缓冲器静态与动态阻抗特性对重载列车相关动力学性能的影响。仿真结果表明: 重载列车在长大下坡道进行循环制动时, 摩擦胶泥型缓冲器无穷大的静态阻抗特性有利于发挥缓冲作用, 在受到900 kN静态压力的情况下, 能够保持100%的缓冲器行程和容量, 且能满足进一步缓冲1 000 kN动态压力的需要, 此时缓冲器的行程不超过20 mm; 在900 kN静态压力与400 kN动态压力的复合作用下, 弹性胶泥型缓冲器行程就已经达到60 mm, 难以满足缓冲更大冲击压力的需要; 在动态阻抗特性方面, 2种缓冲器均能满足万吨级重载列车的正常运行要求。更多>
2011, 11(2): 59-64. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.010
摘要(657) HTML (82) PDF (905KB) (613)
高速列车波纹外地板低噪声优化设计
沈火明, 张玉梅, 肖新标, 金学松
摘要: 基于混合有限元-统计能量法及周期子结构原理, 建立了高速列车波纹外地板声学特性仿真模型, 根据波纹外地板结构的传递损失评价隔声性能, 分析了波纹板结构、波纹板加上板结构、波纹板加下板结构和波纹板加夹板结构在不同腹板倾角下的隔声性能。计算结果表明: 波纹板和波纹板加上板结构在各个角度的隔声量都明显高于其他两种结构; 波纹板加下板结构隔声效果最差, 波纹板加上板结构隔声效果最好, 两者在腹板倾角为55°时隔声量差值为6.9 dB。通过隔声量分析, 得出了不同频率噪声下的腹板倾角和结构的最佳组合, 为高速列车波纹外地板低噪声结构设计提供依据。更多>
2011, 11(2): 65-71. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.011
摘要(638) HTML (89) PDF (1035KB) (714)
交通运输规划与管理
城市慢行交通网络特性与结构分析
李聪颖, 马荣国, 王玉萍, 王肇飞
摘要: 基于复杂网络理论, 对城市慢行交通网络进行L空间和P空间拓扑结构转换。通过对平均路径长度、聚类系数及度分布的特性分析, 确定了城市慢行交通网络的类型, 并找出L空间慢行网络的中心节点。通过对P空间慢行网络结构特征指标即节点度、紧密度与介数的分析, 应用模糊聚类分析方法, 提出城市慢行网络结构层次的划分方法, 并分析了渭南市的慢行交通特性。分析结果表明: 渭南市中心城区慢行交通网络具有小世界特性, 网络内部的通达性较好; 城市慢行节点的重要程度可通过L空间慢行加权网络的无标度性来反映; 通过对P空间慢行网络结构特征指标的聚类分析, 可将慢行系统分成慢行廊道、慢行通道和慢行旅游休闲道3个层次。更多>
2011, 11(2): 72-78. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.012
摘要(631) HTML (117) PDF (774KB) (561)
铁路客运站旅客最高聚集人数计算模型
张天伟, 高桂凤, 罗玉屏, 聂磊
摘要: 考虑了旅客出行习惯和列车晚点, 建立了铁路客运站旅客最高聚集人数计算模型。在模型中, 在出行时, 乘坐6:00~9:00出发列车的旅客一般在列车出发前5~60 min到达客运站, 乘坐21:00以后出发列车的旅客一般在19:00~21:00达到客运站; 在晚点调整时等级越高的列车具有越高的优先权, 晚点时间与运行时间成正比。计算结果表明: 考虑出行习惯后, 计算的旅客高峰时段与实际调查结果相符, 考虑列车晚点后, 旅客最高聚集人数超出未晚点时的50%, 因此, 建议客运站的最高聚集人数设计系数为1.3~1.8, 并按行车密度从小到大取值。更多>
2011, 11(2): 79-83. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.013
摘要(630) HTML (163) PDF (495KB) (465)
公交浮动车辆到站时间实时预测模型
孙棣华, 赖云波, 廖孝勇, 赵敏, 刘卫宁
摘要: 根据公交浮动车辆实时GPS数据, 考虑不同时段的路段平均速度、公交车站、信号灯等多因素的影响, 建立了一种新的公交车辆到站时间预测模型。通过估计到达下游最临近站点的时间和判断道路上GPS数据的有效性等方法, 改善了预测模型的精度, 并应用重庆公交车辆数据对模型进行验证。计算结果表明: 该模型能够实时预测公交浮动车辆到达下游站点的时间, 预测精度优于现有方法, 在高峰时段预测误差小于9%, 在非高峰时段预测误差约为6%, 并对各种道路交通条件具有较好的适应性。更多>
2011, 11(2): 84-89. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.014
摘要(562) HTML (73) PDF (727KB) (731)
高速公路出入口区域行车风险评价及车速控制
阎莹, 盛彦婷, 袁华智, 刘浩学
摘要: 分析了高速公路出入口区域交通流特性及事故原因, 以车辆临界减速度和不安全度为基础, 将危险程度由二维矢量转化为一维标量, 提出了以制动减速度和不安全密度指数作为出入口区域行车风险评价指标, 建立了行车风险评价模型。根据安全风险管理规定与人机工程学原理, 确定了风险等级和评价标准; 基于大量试验数据, 提出了高速公路出入口区域主线行车控制标准建议值。分析结果表明: 不限速时, 整个出口区域行车风险处于中等; 限速为65 km.h-1时, 出口区域行车风险均降至低等, 出口区域平均风险值最小, 不安全密度指数峰值从0.112减小到0.064, 下降了42.86%;限速分别为55、50 km.h-1时, 出口区域行车风险反而增至高等, 不安全密度指数峰值分别为0.125和0.121。可见, 限速65 km.h-1的措施最有效。更多>
2011, 11(2): 90-96. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.015
摘要(624) HTML (86) PDF (726KB) (464)
高铁引线绩效多层次模糊综合评价方法
张腾, 马荣国
摘要: 提出了高铁引线绩效评价的指标体系, 构造了多层次模糊综合评价模型。对模糊因素进行了量化, 对指标权值进行了合理分配, 建立了指标的隶属度函数与模糊关系矩阵, 并对判断矩阵进行了一致性检验, 运用最大隶属度有效原则进行项目有效性评价。评价结果表明: 方案A的综合评价值最大, 为11.214, 表明方案A最优, 符合实际, 因此, 评价模型可靠。更多>
2011, 11(2): 97-101. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.016
摘要(622) HTML (94) PDF (473KB) (436)
城市轨道交通阻断成本模型
陈进杰, 王兴举, 高桂凤
摘要: 针对城市轨道建设方案比选和决策问题, 建立了考虑资金时间价值的城市轨道交通广义全寿命周期成本模型。分析了城市轨道交通外部成本构成, 提出了城市轨道交通阻断成本概念, 并构建了城市轨道交通阻断成本模型。以石家庄城市轨道交通1号线为例, 定量计算了城市轨道交通不同线路敷设方式广义全寿命周期成本。计算结果表明: 采用传统的全寿命周期成本评价方法, 城市轨道交通地面线的全寿命周期成本为72.16亿元, 成本最低; 引入阻断成本的广义全寿命周期成本对各方案进行评价, 地下线的广义全寿命周期成本为173.45亿元, 总成本最低, 为最优方案。更多>
2011, 11(2): 102-107. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.017
摘要(759) HTML (172) PDF (734KB) (440)
交通信息工程及控制
Enhanced handover scheme with shared-relay stations in GSM-R network
FANG Xu-ming, YANG Chong-zhe, LU Ling-hui, DI Cheng
摘要: In order to improve the successful handover probability of GSM-R (GSM for railway) system, an enhanced handover scheme with shared-relay stations was put forward. In the scheme, shared-relay stations were applied to improve the signal quality of target base stations in the signal overlapping region among adjacent base stations and to separate the received mixed signals from different base stations, which could decrease the handover misjudgment resulted from signal fluctuation. Simulation result shows that the scheme can trigger handover appropriately in advance about 500 m, so that there is longer distance for completing handover process when train is traversing through the overlapping region. Because of better signal quality, ping-pong effect eliminates, handover failure probability reduces to 10-6, thereby, successful handover probability increases. Meanwhile, considering the system interference, shared-relay stations can not be used in the network with the less reuse factor than 2.2 tabs, 9 figs, 13 refs.更多>
2011, 11(2): 108-113. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.018
摘要(408) HTML (50) PDF (747KB) (344)
城市交通疏散救援的元胞自动机模型
杨兆升, 高学英, 孙迪
摘要: 分析了城市内部各向车流冲突造成的车辆延误对疏散与救援决策的影响, 将交叉口控制参数引入到现有的基于元胞传输模型的应急疏散救援仿真模型中, 建立灾时交叉口紧急控制下的应急疏散救援仿真模型。改进后的模型以规划周期内疏散与救援加权行程时间最小为目标, 并引入反流策略。仿真结果表明: 由于低优先级的车流G1和G2让行高优先级车流G3和G4而产生延误, 其平均行程时间分别增加了10.0、11.1 s, 符合城市内部疏散与救援的实际情况; 反流策略实施后, 受益的车流G2和G4行程时间分别下降了6.5、6.0 s。可见, 提出的模型及反流策略有效。更多>
2011, 11(2): 114-120. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.019
摘要(614) HTML (122) PDF (660KB) (430)
警戒区水上交通冲突数据自动采集系统
李松, 孔凡邨, 关克平
摘要: 基于ECDIS、AIS以及支持向量机, 引入交通冲突研究方法, 提出船舶定线制警戒区水上交通冲突数据自动采集解决方案。方案利用支持向量机学习训练冲突样本数据, 得到判别冲突严重程度SVM分类模型, 并将SVM软件包和SVM分类模型嵌入到ECDIS, 结合实时AIS数据建立水上交通冲突数据自动采集系统, 应用该系统对长江口船舶定线制A警戒区进行72 h水上交通冲突数据采集。实例结果表明: 警戒区72 h船舶流量为681艘次, 水上交通冲突为327个; 严重、中等和一般冲突数量分别占总数的10.7%、21.4%和67.9%。系统运行稳定, 可实现水上交通冲突数据自动采集与处理。更多>
2011, 11(2): 121-126. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.020
摘要(490) HTML (94) PDF (735KB) (423)