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2011年  第11卷  第6期

道路与铁道工程
Mesomechanics simulation of micro-crack extension process for asphalt mixture
LI Rui, CHANG Ming-feng, LI Yan-wei, SHI Xin, DU Qun-le
摘要: Marshall numerical specimens of asphalt mixture were made by using discrete element method, indirect tensile test was conducted, the influences of parallel-bond strength ratios, particle friction coefficients and loading velocities on micro-crack extension processes were studied, and the mesomechanics responses of particles in the specimens were analyzed.Simulated result indicates that the bonding characteristics of asphalt are more obvious when the parallel-bond strength ratio is larger, which makes the types of micro-cracks change from normal micro-cracks to tangential micro-cracks.When the ratio changes from 0.500 to 4.000, the contact force reduces by 78.05%, and the displacement reduces by 78.57%.The roughness of aggregate increases with the increase of friction coefficient.When the coefficient changes from 0.3 to 0.7, the contact force increases by 31.21%, and the displacement reduces by 21.45%, but there is little effect on the distribution of micro-cracks that are mainly normal micro-cracks.When the loading velocity changes from 0.03 mm·s-1 to 0.07 mm·s-1, the contact force increases by 3.50%, and the types and numbers of micro-cracks and the amounts of displacements do not change basically.Loading conditions have less effect on micro-crack extension compared with asphalt and aggregate.更多>
2011, 11(6): 1-9. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.001
摘要(657) HTML (66) PDF (2064KB) (580)
再生剂对旧沥青的再生行为
周志刚, 杨银培, 张清平, 高及阳
摘要: 研究了再生剂对旧沥青的作用机理及对再生沥青性能指标的影响, 通过傅立叶红外光谱试验及再生沥青的组分试验, 分析了再生剂在旧沥青中所起作用, 提出再生沥青组分含量随再生剂掺量的非线性关系模型。根据不同再生剂掺量的再生沥青的布氏粘度、针入度、动态剪切流变试验结果, 分析再生剂对旧沥青性能的改善效应, 总结了再生剂掺量与各指标间的关系。试验结果表明: 再生剂与旧沥青未发生化学反应, 再生沥青组分含量与再生剂掺量的非线性关系模型相关系数在0.98以上; 随再生剂掺量的增加, 粘度敏感性降低, 针入度敏感性增强; 复数模量与抗车辙因子的对数值均与再生剂的掺量呈良好的直线递减关系; 再生剂的掺量应结合再生沥青混合料性能试验来确定。更多>
2011, 11(6): 10-16. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.002
摘要(696) HTML (135) PDF (620KB) (558)
离心模型试验预测中等压缩性土地基沉降的可行性
蒋关鲁, 胡润忠, 李安洪
摘要: 应用TLJ-2型土工离心试验机, 采用停机加载法与变加速度加载法, 研究了海南东环客运专线和胶济客运专线中等压缩性土地基的沉降特性, 并与现场填筑试验结果进行了对比, 分析了应用离心模型试验方法预测原型地基沉降的主要影响因素与预测精度。研究结果表明: 采用2种离心模型试验方法所得地基沉降比现场填筑试验值大, 且随着地基深度增大, 沉降修正系数减小, 沉降差异增大; 在现场填筑试验中, 地基表层6.0m范围内产生的沉降占地基总沉降的比例大于45%, 而离心模型试验的比例小于20%;2种离心模型试验方法产生的地基沉降具有相似的沉降特性, 路基填筑期完成的沉降占总沉降比例相同, 均为88%, 但采用停机加载法产生的地基沉降比变加速度法大1倍左右。可见, 采用2种离心模型试验方法均较难预测原型中等压缩性土地基的沉降, 但可进行定性分析。更多>
2011, 11(6): 17-23. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.003
摘要(485) HTML (115) PDF (1182KB) (611)
冻融作用下二灰黄土强度特性
张志权, 胡志平, 赵洁
摘要: 进行了二灰黄土饱水强度试验、不同龄期二灰黄土在6次冻融循环作用下的强度试验和不同龄期二灰黄土在1次冻融循环后的强度增长试验, 分析了二灰黄土的强度特性。分析结果表明: 二灰黄土强度随龄期增长而缓慢增大, 长龄期二灰黄土饱水强度仅降低2.4%;低龄期二灰黄土经过1~6次冻融循环后, 强度平均降低19.0%, 长龄期二灰黄土强度基本不变, 只降低了2.4%;低龄期二灰黄土经历6次冻融循环后, 饱水强度平均降低47.9%, 4次冻融循环平均降低41.9%, 长龄期二灰黄土经历6次冻融循环后, 饱水强度平均降低14.6%, 4次冻融循环平均降低7.5%;3、7、14、28d龄期的二灰黄土经历1次冻融循环再养护至90d, 长龄期强度只下降了4.0%;长龄期二灰黄土已经初步完成60%的强度增长, 具良好的水稳定性和较好的冻融稳定性, 可以在冻土地区作为路基的底基层。更多>
2011, 11(6): 24-30. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.004
摘要(752) HTML (122) PDF (746KB) (485)
铁路客运专线特大桥沉降预测模型
张文胜, 崔志伟
摘要: 针对客运专线特大桥沉降提出混沌行为测定方法, 利用非线性理论与混沌时间序列方法, 建立了铁路客运专线特大桥沉降预测模型。采用嵌入定理, 对特大桥沉降时间序列进行重构。通过计算相关维度、Kolmogorov熵、最大Lyapunov指数来测定该时间序列的混沌行为特征, 并以石武客运专线某座特大桥A、B桥墩为例进行实例研究。计算结果表明: 利用沉降预测模型, A桥墩的最大沉降量为0.072 5mm, 最小沉降量为0.020 1mm, B桥墩最大沉降量为0.069 7mm, 最小沉降量为0.030 4mm, 预测值和实际值误差均在±0.005 0mm范围内。可见, 预测模型有效, 预测结果满足桥梁沉降变形监测技术要求。更多>
2011, 11(6): 31-36. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.005
摘要(531) HTML (62) PDF (517KB) (535)
载运工具运用工程
高速动车组线路运行适应性
罗仁, 曾京, 戴焕云, 滕万秀
摘要: 建立了高速动车组车辆系统非线性动力学仿真模型, 采用数值仿真方法, 结合线路实际运营情况, 分别从车轮型面磨耗与轮轨关系匹配、一系定位刚度与等效锥度匹配角度, 研究了高速动车组运动稳定性和线路运行适应性。分析结果表明: 轮轨匹配关系和车辆悬挂参数是影响高速动车组线路运行适应性最重要的2种因素; 车轮踏面凹形磨耗比同等深度的均匀磨耗对稳定性的影响更大; 一系定位刚度大的转向架易发生低锥度失稳, 而一系定位刚度小的转向架在磨耗等效锥度变大时稳定性不足; 在设计动车组时, 需要根据运营线路对动力学性能的要求, 选择合理的轮轨匹配关系和与之适应的悬挂参数; 对一系定位刚度较小的转向架, 可以采用初始锥度很小的LMA踏面; 对一系定位刚度很大的转向架, 需要采用等效锥度大于0.10的轮轨匹配; 在动车组运营过程中, 需要防止车轮踏面凹形磨耗, 并通过打磨等手段维护合理的钢轨型面。更多>
2011, 11(6): 37-43. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.006
摘要(754) HTML (177) PDF (853KB) (939)
轮轨系统车轮的高频振动特性
刘林芽, 刘海龙, 雷晓燕
摘要: 建立了车辆-轨道-路基耦合系统振动分析模型, 考虑轨道不平顺激励及轮轨接触区滤波, 模拟了轮轨间随机振动垂向作用力。建立了车轮三维实体有限元模型, 考虑了名义接触点、轮缘和车轮外侧3个轮轨接触位置, 模拟了车轮系统在随机振动垂向荷载作用下的高频振动特性。分析结果表明: 当列车以200 km·h-1行驶在有砟轨道上时, 轮缘的振动加速度响应最大, 达到870 m·s-2, 辐板次之, 可达493 m·s-2, 轮毂振动响应最小, 为457 m·s-2。在名义接触点进行激励时, 辐板振动响应最大, 可达563 m·s-2, 在轮缘接触点对车轮进行激励时, 辐板振动响应为492 m·s-2, 在车轮外侧进行激励时, 辐板振动响应最小, 为301 m·s-2。车轮各部位的主要振动峰值都集中在1 000~3 000Hz范围内, 其中振动最大加速度集中在1 400Hz左右, 在更高的频域范围中, 由于波数过滤器作用很强, 振动响应并不突出。更多>
2011, 11(6): 44-49. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.007
摘要(681) HTML (130) PDF (1187KB) (562)
客机舱门承受爆炸冲击荷载的数值模拟及加固试验
刘影, 左敦稳, 王耀华, 赵钧, 颜海春, 纪冲, 何继贤
摘要: 运用理论分析、数值模拟、模型实爆试验相结合的方法, 对客机舱门门边结构和受力状态进行分析, 得到了描述舱门门边受力部位的力学模型。针对门边受力部位承受爆炸冲击载荷下的状态, 运用ABAQUS有限元软件的Explicit模块进行数值模拟, 分析了门边加固的必要性和加固难点, 提出了舱门门边的加固措施, 并对实爆试验与数值模拟结果进行了对比。研究结果表明: 原型客机舱门门边不能承受爆炸冲击力, 必须加固; 加固所用的减压板平均厚度应为5mm, 加强板平均厚度为6mm, 加固件总质量为3.98kg, 加固措施有效。更多>
2011, 11(6): 50-55. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.008
摘要(580) HTML (57) PDF (908KB) (690)
多层结构船舶机舱火灾烟气充填数值计算
王亮, 苏石川
摘要: 应用大涡模拟技术, 建立了多层结构船舶机舱火灾的过滤平衡方程组与Smagorinsky亚格子模型。采用二阶有限差分法对空间变量进行离散, 采用显式二阶预估校中法对流动变量进行离散, 采用显式二阶Runge-Kutta法对时间变量进行离散, 分别求解了速度场、温度场、烟气浓度与烟气层高度, 比较了多层结构与单层结构船舶机舱火灾烟气充填变化规律。分析结果表明: 多层结构烟气蔓延速度与面积大于单层结构烟气蔓延速度与面积; 在单层结构中, 烟气在200s时快速充满整个舱室, 在多层结构中, 烟气在1 500s时充满整个舱室; 在2种结构下, 冷空气层与热烟气层温度随时间的增长先升高后降低, 在机舱上部的最高温度分别为170℃与250℃; 在机舱底部, 多层结构与单层结构的最高温度分别为175℃与100℃。更多>
2011, 11(6): 56-61. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.009
摘要(514) HTML (84) PDF (903KB) (444)
电涡流缓速器对汽车制动力利用率的影响
张焱, 刘成晔, 何仁, 贝绍轶, 袁传义, 赵景波
摘要: 为了考察在各种附着系数的路面上, 电涡流缓速器处于不同档位对汽车制动性能的影响, 分析了理想的汽车前、后车轮制动力分配曲线与前、后制动器制动力分配曲线之间的匹配关系。引入了能够反映制动性能的制动力利用率概念, 根据不同的匹配关系, 推导出了对应的制动力利用率算法。针对某轻型客车, 采用数值分析方法分析了当缓速器处于各档位时制动力利用率与路面附着系数的关系。研究结果表明: 当缓速器工作时, 随着路面附着系数的增加, 制动力利用率呈现先增后减的趋势; 当缓速器工作在低档时, 路面附着系数在0.06~0.81内, 制动力利用率都在90%以上, 随着缓速器档位的增加, 制动力利用率呈现下降趋势, 应尽量避免缓速器长时间工作于最高档。更多>
2011, 11(6): 62-67. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.010
摘要(603) HTML (63) PDF (651KB) (536)
交通运输规划与管理
2010年中国高速公路网运输状态
陈荫三, 李彬, 肖润谋
摘要: 以中国高速公路联网收费系统数据库为基础, 辅以收费站典型抽样调查, 分析了中国高速公路网运输状态。分析结果表明: 相比2009年, 2010年中国高速公路网客运密度增长了2.25%;微型客车(不大于7座)完成旅客周转量的45.09%, 同比增长了1.79%;Ⅰ型客车平均速度增长了0.68%, Ⅱ型客车、Ⅲ型客车、Ⅳ型客车速度分别下降了0.26%、1.70%、1.73%;货运密度同比增长了13.32%, 汽车列车完成货物周转量的80.95%, 货车的空车走行率为20.05%, 同比增长了0.21%;按GB 1589—2004制超标准, 超限30%以上的货车比重为4.85%。2010年中国高速公路运输持续保持了高速增长态势。更多>
2011, 11(6): 68-73. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.011
摘要(550) HTML (72) PDF (841KB) (441)
基于三方博弈的短途班轮航线优化模型
陈康, 杨忠振
摘要: 考虑政府补贴、碳排放控制以及货主运输方式选择, 提出基于航线运营者、货主和政府三方博弈关系的短途班轮航线优化模型。应用用户平衡原理, 模型可优化航线配船与航线结构设计, 计算恰当的政府补贴额。开发了基于时空网络拓展和Frank-Wolf算法的遗传算法求解模型, 并对渤海西部短途航线进行了优化。研究结果表明: 在政府补贴为1 121.28元.d-1时, 运营者若采用9艘40 000t级滚装船在渤海西部区域各主要港口间布设单摆式航线, 每船可获得704 567.12元.d-1的收益, 碳排放强度下降约17.78%;若期望碳排放强度下降20%以上, 运营者应采用8艘40 000t级滚装船做环绕航行, 可为运营者带来956 264.83元.d-1的收益, 使碳排放强度下降约27.23%, 但需要政府提供56 075.26元.d-1的高额补助。计算结果符合预期, 优化模型有效。更多>
2011, 11(6): 74-81, 88. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.012
摘要(581) HTML (133) PDF (1969KB) (522)
物流园区服务范围确定方法
孙宝凤, 罗清玉, 许鹏, 郑杨
摘要: 考虑了多个物流园区的竞争关系以及客户对物流园区的选择需求, 分析了现有方法解决物流园区服务范围问题的不足, 提出了融合断裂点模型和哈夫概率模型的物流园区服务范围的分步确定方法。以DEMATEL方法为基础, 运用改进的断裂点模型, 分析和遴选出对物流园区服务范围影响程度大的关键因素, 并获得初始空间服务范围。运用改进后的哈夫概率模型, 确定了合理阈值, 并修正了初始空间服务范围。分析结果表明: 对物流园区服务范围影响程度较大的因素分别为政府对物流业的扶持程度、客户物流需求量、区域经济发展水平、物流园区规模、客户服务水平; 运用该方法, 物流园区的单位面积营业额和物流强度分别为10.25×104元·km-2和8.39×104 t·km·km-2, 均大于传统方法的指标值10.18×104元·km-2和8.28×104 t·km·km-2。可见, 本文提出的方法有效。更多>
2011, 11(6): 82-88. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.013
摘要(521) HTML (89) PDF (533KB) (562)
公铁联运配送方案优化
谢海红, 刘瑛
摘要: 为了提高公铁联运物流配送客户满意度和降低物流运输成本, 将物流配送过程中铁路物流配送中心、货运站(配送点)与收货点之间的路径作为优化对象, 分析了公铁联运中铁路物流配送中心的配送模式, 建立了以客户物流费用最低为目标的路径选择模型, 考虑了各个节点之间的单位运输费用、货物在各节点的包装和储存费用以及客户对某种货物的需求量。计算结果表明: 当铁路物流中心不直接向客户配送货物, 而是选择货运站来配送货物时, 客户物流总费用最小, 因此, 路径选择模型可以准确地描述物流配送问题。更多>
2011, 11(6): 89-93. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.014
摘要(469) HTML (90) PDF (446KB) (586)
山区高速公路隧道群交通安全分析方法
张生瑞, 李耘, 赵友功
摘要: 以某典型山区高速公路隧道群为研究对象, 采用雷达测速仪和Metro Count 5600, 分别在隧道群不同位置采集车辆速度, 建立了车辆运行速度与采集点位置的函数关系, 分析了隧道群路段不同位置运行速度的变化规律。计算了各地点的加速度干扰, 以加速度相对于位置的变化率表示路段的危险程度, 分析了隧道群路段不同位置的危险程度。研究结果表明: 在隧道入口段和隧道之间的连接段处, 上行方向小型车和大型车危险性系数平均值分别为11.72和5.77, 下行方向分别为19.71和8.53, 危险性相对较高; 其他采集点的危险性系数接近0, 危险性相对较低; 小型车的危险性系数远高于大型车。更多>
2011, 11(6): 94-99. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.015
摘要(641) HTML (91) PDF (471KB) (686)
燃油税对国民经济与运输冲击的CGE模拟
袁长伟, 王建伟, 焦萍
摘要: 为模拟燃油税费改革对国民经济与交通运输业的影响, 以运输卫星账户为数据框架基础, 构建了燃油-交通运输-经济的TSA-CGE模型。通过产品生产、价格传导、运输与燃油、收入与支出、贸易、社会福利、社会投资和总均衡模块, 对燃油-交通运输-经济系统进行全面描述。设置燃油消费税率从5%上升到20%的燃油税费方案, 模拟燃油税费方案对宏观经济与交通运输的影响。模拟结果表明: 燃油税方案会促进投资、居民收入、政府储蓄的增长, 但会对经济总量增长及进出口带来负面影响; 燃油税费方案会带来铁路运输、城市交通总产出的增加, 而导致其他方式运输产出的下降, 各运输方式总体产出价格呈现上涨趋势; 方案能促进国内成品油需求量的降低, 提高油品利用效率。更多>
2011, 11(6): 100-105. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.016
摘要(605) HTML (72) PDF (155KB) (526)
交通信息工程及控制
中心式诱导路径优化计算方法
龚勃文, 林赐云, 杨兆升, 李静
摘要: 基于并行计算技术和网络数据存储方法, 考虑了出行者的偏好, 分析了多级网络分解方法和双端队列最短路径计算方法, 提出了一种新的中心式诱导路径优化计算方法。以长沙市和长春市城市路网的实际数据为基础, 在普通PC机群、联想服务器机群及惠普工作站机群3种不同计算性能的并行计算平台上进行试验测试。测试结果表明: 使用网络数据存储方法, 能够直接确定邻接节点与相应弧的存储位置, 节点信息的查询时间明显减小; 使用多级网络分解方法, 主要路段作为被切割弧的概率降低, 最短路径计算过程中处理器的通信量减小; 使用双端队列最短路径计算方法, 最短路径计算速度明显提升; 使用新的计算方法, 长沙市路网中400万条最短路径计算时间为46s, 长春市路网中1 170万条最短路径计算时间为72s, 完全能够满足中心式诱导路径优化时间小于5min的要求。更多>
2011, 11(6): 106-113, 126. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.017
摘要(678) HTML (92) PDF (1222KB) (752)
非邻近车辆最优速度差模型
孙棣华, 张建厂, 廖孝勇, 田川, 李永福, 刘卫宁
摘要: 描述了优化速度模型、广义力模型和全速度差模型, 分析了这些模型解决交通流问题的不足。在全速度差模型的基础上, 考虑驾驶人对非邻近双前车优化速度差信息的关注程度, 提出了最优速度差模型。通过线性稳定性分析, 得到交通流的稳定性条件, 通过数值模拟, 比较了最优速度差模型与全速度差模型。模拟结果表明: 应用最优速度差模型, 临界稳定性曲线的敏感系数变小, 自由流区域明显增大; 当敏感系数为0.310 0s-1时, 交通流稳定性增强, 并未出现负速度现象; 当敏感系数为0.777 8s-1且反应系数为0.2时, 车辆速度基本保持在0.963 5m·s-1; 随着反应系数的增大, 速度迟滞环逐渐趋向于一点。可见, 最优速度差模型有效。更多>
2011, 11(6): 114-118. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.018
摘要(761) HTML (132) PDF (606KB) (760)
大型客机运行监控与健康管理系统设计
马小骏, 左洪福, 刘昕
摘要: 总结了大型客机实时运行监控与健康管理的研究现状, 介绍了C919大型客机的健康管理系统总体架构, 将其划分为实时监控、健康状况趋势分析和预测以及故障诊断与维修决策3个功能模块。分析了实现该系统的地面实时监控技术、趋势分析及预测方法、剩余寿命预测方法、故障诊断算法、维修决策方法以及系统验证仿真技术等6个关键技术和方法, 并对本领域的研究和应用进行了展望。研究结果表明: 通过对飞机进行实时运行监控, 能够降低排故时间, 提高航班正点率, 易于飞机的调配, 提高飞机的利用率; 通过对飞机进行健康管理, 使技术人员能更有效地制定维修任务, 控制维修间隔, 实现预防性维护和视情维修, 从而大大降低维修成本, 提高飞机的可靠性及经济性, 同时也能为飞机的设计提供改善依据。更多>
2011, 11(6): 119-126. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.019
摘要(673) HTML (122) PDF (743KB) (2251)