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2009年  第9卷  第1期

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Integrated optimal control model of freeway network based on particle swarm optimization
HAN Yin, GAN Hong-cheng, WU Jia-hao
摘要: With nonlinear optimal control method, the integrated control problem of ramp and route guidance for freeway network was studied, and an integrated optimal control model was put forward. In the model, the control objective is to minimize the total time spent (TTS) of freeway network, METANET model was taken as the process model of traffic flow, the minimum updating cycles of control variables were considered, and the numerical solution of the model was achieved by using particle swarm optimization (PSO) method. Simulation result shows that TTS is 3 376 veh·h under uncontrol, TTS is 3 005 veh·h under only ramp control, TTS is 2 768 veh·h under only route guidance, and TTS is 2 464 veh·h under integrated control. Obviously, the control effect of integrated control is optimal. 3 figs, 14 refs.更多>
2009, 9(1): 1-5. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.001
摘要(489) HTML (42) PDF (383KB) (230)
Distribution properties of internal air voids in asphalt mixtures
WANG Hai-nian, HAO Pei-wen, LU: Guang-yin
摘要: X-ray computed tomography(CT) technology was adopted to scan the internal structures of AC-16, SMA-16 and OGFC-16 mixture specimens compacted using Marshall and Superpave gyratory compactor(SGC) methods. Digital image processing technology was adopted to analyze the spatial distribution of their internal air voids. The result shows that the distributions of air voids are not uniform in mixture specimens, and they vary greatly with the compacting styles and gradations of asphalt mixtures. Throughout the specimen height, air void percents are bigger on the top and at the bottom, and are smaller in the middles of the specimens compacted by SGC method, whereas the distribution variances are not marked for the specimens compacted by Marshall method. Throughout the cross sections of the specimens, air voids distribute more in the outside parts than in the middle parts for AC-16 and SMA-16 mixtures. 3 tAbs, 11 figs, 10 refs.更多>
2009, 9(1): 6-11. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.002
摘要(235) HTML (77) PDF (791KB) (266)
低速磁浮列车二系悬挂动力学分析
何灼馀, 罗世辉, 梁海清
摘要: 分析了低速磁浮列车结构及其运动学关系, 利用多刚体动力学建模方法, 建立了低速磁浮列车的动力学模型, 分析了曲线通过时二系悬挂各构件的运动情况, 阐述了平行四边形机构在曲线通过中的重要作用。仿真结果表明: 二系悬挂系的平行四边形机构把横向力较平均地分配到各个模块上, 使得各个模块沿着曲线达到合理分布; 平行四边形机构减小了空气弹簧的横向力及纵向力, 减小了模块的摇头角, 有利于曲线通过与导向; 运行速度对滑台横移量有一定影响, 而轨道曲线半径是影响滑台滑动横移量的主要因素。更多>
2009, 9(1): 12-16. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.003
摘要(560) HTML (120) PDF (707KB) (315)
机车传动系统扭转与轮对纵向耦合振动稳定性
姚远, 张红军, 罗赟, 金鼎昌
摘要: 为研究机车打滑时传动系统扭转与轮对纵向耦合运动作用下传动系统的稳定性, 建立了机车单轮对传动系统动力学模型, 考虑了轮对回转与纵向振动自由度, 对非线性系统微分方程在平衡点附近线性化, 并根据线性化系统在状态空间中的特征值判断系统的稳定性, 绘制了振动系统临界稳定曲线。分析结果表明: 由于轮轨粘着系数的负斜率, 传动系统的扭转振动与轮对的纵向振动为不稳定的自激振动, 两者与轮对运行速度和轴重有关, 速度越大, 轴重越小, 振动越稳定, 因此, 传动系统的扭转与轮对的纵向阻尼能很好抑制这种自激振动。更多>
2009, 9(1): 17-20. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.004
摘要(314) HTML (60) PDF (428KB) (322)
牵引力对机车横向运动稳定性的影响
司道林, 王开云, 翟婉明, 刘建新
摘要: 为了探明机车牵引状态下的横向稳定性, 采用多体动力学软件SIMPACK建立了某型提速机车动力学模型, 以非线性临界速度作为机车横向稳定性的评判指标, 并采用数值积分方法计算了机车临界速度, 研究了牵引系数对机车直线和曲线临界速度的影响规律。研究结果表明: 机车牵引力的存在改变了轮轨切向蠕滑力的大小和作用方向; 随着牵引系数的增大, 机车在直线和曲线上的临界速度均先增大后减小; 机车曲线上的临界速度低于直线上的, 同一牵引系数下, 曲线半径越小, 临界速度越低; 在牵引工况下, 轮对横移量不宜再作为机车曲线稳定性的判定指标, 采用轮轨纵向蠕滑力对稳定性进行评判更为合理。更多>
2009, 9(1): 21-24. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.005
摘要(346) HTML (67) PDF (663KB) (295)
京津城际高速铁路弓网动态系统有限元仿真
周东朋, 吴俊勇, 吴燕, 郑积浩
摘要: 基于非线性有限元理论, 建立了京津城际高速铁路弓网动态系统的有限元模型, 采用欧拉-伯努利直梁模拟接触网各部件, 采用铰链和非线性弹簧相互耦合模拟受电弓, 借助MARC软件, 对京津城际高速铁路弓网受流情况进行了动态仿真, 并利用MARC的后处理功能显示弓网运动过程中的三维动态情况。计算得到了京津城际弓网动态系统的平均接触压力为160.68N, 接触点动态抬升量变化范围为28.5~87.0mm。与西门子公司提供的仿真结果及京津城际现场的测试结果比较表明: 有限元模型是正确和有效的, 京津城际弓网动态系统具有良好的动态受流质量。更多>
2009, 9(1): 25-28. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.006
摘要(454) HTML (121) PDF (543KB) (272)
考虑空气力的车辆三自由度转向模型与状态方程
周玉财, 何仁, 陈士安, 顾彬彬
摘要: 为了减小空气力的影响, 简化车辆多自由度转向动力学方程, 考虑了空气力的影响, 建立了车辆三自度转向运动的动力学模型。以质心侧偏角、横摆角、横摆角速度、侧倾角、侧倾角速度为状态变量, 以前轴转角及侧风作用力为输入, 以质心侧偏角、横摆角、横摆角速度、侧倾角为输出, 推导了车辆三自度转向运动的动力学模型的状态方程。以前轴主动转角脉冲为输入, 对状态方程的可信度进行了验证。与利用线性二自由度转向模型的仿真结果相比, 利用三自由度转向模型与其状态方程得到车辆质心侧偏角与横摆角速度的绝对值均较小, 在高速情况下, 空气力会增强车辆的不足转向特性。采用两种模型得到的车身侧向偏移均大于试验值, 但三自由度模型的仿真曲线非常接近试验曲线。可见, 三自由度状态方程可信度高。更多>
2009, 9(1): 29-34. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.007
摘要(383) HTML (104) PDF (603KB) (889)
车辆主动转向的变结构控制器设计
杜峰, 魏朗, 赵建有
摘要: 针对基于线控转向技术的四轮主动转向汽车, 利用滑模变结构控制策略, 以提高车辆在紧急避障和危险工况下运行的安全性。将实际车辆的前、后轮侧偏刚度及外部干扰视为有界的不确定性参数, 利用确定性线性车辆模型作为理想跟踪目标, 进行车辆主动转向的变结构控制器设计。人-车-路闭环系统仿真结果表明: 当轮胎侧偏刚度摄动或有外部侧风干扰时, 变结构控制的四轮主动转向汽车实现了转向零质心侧偏角和跟踪期望横摆率的控制目标, 其双移线仿真最终路径偏差分别为0m和0.05m, 被控车辆系统表现出了良好的路径跟踪性和在不确定影响下的鲁棒性, 车辆的操纵稳定性与主动安全性得到了提高。更多>
2009, 9(1): 35-39. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.008
摘要(380) HTML (143) PDF (652KB) (647)
喷雾特性对生物柴油燃烧和排放特性的影响
陈昊, 祁东辉, 边耀璋
摘要: 在手压泵试验台上进行了生物柴油与柴油的喷雾对比试验, 在一台单缸直喷柴油机上进行了生物柴油与柴油燃烧和排放性能对比试验。分析了燃料喷雾特性的液滴粒径尺寸分布和特征参数, 研究了燃用生物柴油与柴油燃烧和排放规律的差异及其本质原因。研究结果表明: 与柴油相比, 生物柴油喷雾锥角小, 粒子总数少, 小直径粒子比例低, 最大粒子直径大; 在转速为1500r·min-1与平均有效压力为0.531MPa时, 生物柴油最大燃烧压力、最大压力升高率以及最大燃烧放热率分别降低了1.91%、30.10%和29.32%, 生物柴油燃烧持续期长于柴油; 在转速为1500r·min-1时, 燃用生物柴油HC、CO和烟度排放平均分别降低17.17%、26.73%和37.85%, NOX排放平均增加21.93%。更多>
2009, 9(1): 40-43. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.009
摘要(430) HTML (92) PDF (530KB) (248)
免振捣多孔混凝土配合比设计方法
盛燕萍, 陈拴发, 郑木莲, 张登良
摘要: 为保证多孔混凝土排水基层的平整度, 通过体积法对免振捣多孔混凝土排水基层进行了配合比设计, 计算得到各配合比参数、稀释系数、合理的水灰比及用水量, 提出了免振捣多孔混凝土工作性评价方法——富余浆量法和评价指标——富余浆量比, 通过正交试验设计, 得到了富余浆量比的回归关系式、7d抗压强度和有效空隙率之间的相关关系式, 最后提出了基于经验公式的免振捣多孔混凝土配合比设计方法。性能试验表明: 该方法设计的混合料7d抗压强度在3~5MPa(重交通)和5~8MPa(特重交通)之间, 空隙率在20%~30%之间, 均达到设计标准, 因此, 该设计方法可行。更多>
2009, 9(1): 44-49. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.010
摘要(326) HTML (111) PDF (471KB) (578)
集料表面纹理粗糙度的测量
周纯秀, 陈国明, 谭忆秋
摘要: 为了有效评价集料表面纹理粗糙程度对沥青混合料路用性能的影响, 采用激光轮廓仪直接测量了9种不同集料的表面纹理轮廓曲线, 通过轮廓滤波方法将其划分为宏观纹理和微观纹理, 并应用几何统计方法, 以算术平均偏差、算术平均波长和轮廓偏斜度为评价指标, 对其表面纹理粗糙度进行了定量评定。分析结果表明: 算术平均偏差最适宜用来描述集料表面纹理的粗糙程度, 算术平均偏差越大, 集料表面纹理的粗糙度越大; 波长2mm为集料表面宏观纹理和微观纹理的界限值; 根据算术平均偏差, 集料表面纹理粗糙度可以划分为4级。更多>
2009, 9(1): 50-55. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.011
摘要(436) HTML (186) PDF (919KB) (357)
旋转压实次数对Superpave混合料设计和性能的影响
赵延庆, 潘友强, 谭忆秋
摘要: 为研究旋转压实次数对Superpave混合料设计及性能的影响, 对Superpave20和Super-pave25两种沥青混合料在不同旋转压实次数(75、100和125)下进行了设计, 对得到的各类混合料进行了车辙、低温小梁弯曲、浸水马歇尔稳定度、冻融劈裂等试验, 计算了沥青膜厚度, 并铺筑了相应的试验段。通过室内试验和现场检测发现: 增加旋转压实次数并不一定会降低设计沥青用量; 当设计旋转压实次数增加25次时, 沥青混合料动稳定度可以增加15%~30%;增加旋转压实次数对混合料的低温性能和抗水损害性能影响很小, 沥青膜厚度随旋转压实次数的增加而增加。结果表明当集料的性能和现场施工工艺满足要求时, 可适当的增加设计旋转压实次数, 以提高混合料的路用性能。更多>
2009, 9(1): 56-61. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.012
摘要(267) HTML (61) PDF (477KB) (234)
桥梁荷载横向分布系数计算方法
刘华, 叶见曙, 俞博, 李海生
摘要: 以主梁挠度横向分布规律来确定桥梁荷载横向分布, 考虑了桥梁结构计算模态的固有频率、振型和模态质量, 提出了一种适用于各种结构形式桥梁的荷载横向分布系数计算方法, 即模态参数法。分别以一座有机玻璃模型试验桥梁和一座公路斜交T型桥梁为算例, 介绍了桥梁荷载横向分布系数的计算步骤。计算结果表明: 荷载横向分布系数的测量值与计算值最大误差为2.6%, 因此, 相比于传统的桥梁荷载横向分布系数计算方法, 模态参数法减小了对桥梁结构进行分类和假定带来的误差, 更具有通用性和准确性。更多>
2009, 9(1): 62-66. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.013
摘要(466) HTML (190) PDF (653KB) (329)
地铁双线隧道施工人工冻结水热力数值分析
李双洋, 张明义, 黄志军, 董元宏
摘要: 为了准确分析地铁隧道人工冻结施工过程中的热力学状况, 考虑水分迁移和冰水相变耦合影响以及水泥水化热的生成, 采用热蠕变本构建立了地铁隧道人工冻结施工的水热力耦合分析模型。对广州地铁某双线隧道施工过程中的热力状况进行了数值模拟, 同时应用人工冻土的长期强度对冻结壁安全性进行了评估。分析结果表明: 在地铁冻结法施工时, 最大主应力沿着冻结管呈环形分布, 并且管周围的应力明显偏高; 开挖对环形应力场的影响不大, 而且与其他施工方法不同, 人工冻结法施工引起的地表沉降并不随开挖断面的逐渐扩大而增大, 整个施工过程中的最大地表沉量仅为9.1mm, 因而人工冻结法施工能有效地控制地表沉降量。更多>
2009, 9(1): 67-72. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.014
摘要(355) HTML (128) PDF (857KB) (193)
基于图像序列区域混沌特征的海面舰船目标检测算法
何四华, 杨绍清, 石爱国, 李天伟
摘要: 为了检测复杂海面背景中的舰船目标, 提出了一种基于图像序列区域混沌特征的目标检测新算法, 算法利用小数据量法计算图像序列区域的最大Lyapunov指数, 分析运动目标存在时背景信号混沌特征的变化, 并利用混沌特征的变化差别检测淹没在混沌背景信号中的目标信号, 最后对100帧图像进行了目标检测。计算结果表明: 新算法检测率为100%, 虚警率为5%, 检测结果优于利用统计分析方法的结果。更多>
2009, 9(1): 73-76. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.015
摘要(279) HTML (95) PDF (439KB) (473)
贝塞尔大地主题反解的改进算法
史国友, 赵庆涛, 王玉梅, 贾传荧
摘要: 为了解决目前贝塞尔大地主题反解算法不统一与存在适用条件限制的问题, 根据球面三角形正、余弦定理和拉格朗日级数理论, 用计算机代数系统推导并给出一种改进的大地主题直接反解的微分改正方法。该算法消除了逐次趋近计算, 适用传统反解算法中的奇异情况, 解决了求解三角方程中方位角的多值对应问题。试验结果表明, 当大地线长度小于20000km时, 算法精度高达0.0001s, 具有通用性, 特别适用于电算化, 对远洋大地线航法计算具有一定的应用价值。更多>
2009, 9(1): 77-82. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.016
摘要(346) HTML (173) PDF (546KB) (1289)
铁路客运专线车站乘客集散微观仿真模型
李得伟, 韩宝明
摘要: 为优化铁路客运专线车站的设计, 研究了考虑不同发车频率的客流生成机制, 应用标准的马尔可夫决策过程描述了乘客在车站内的集散过程, 提出了基于逻辑网络和点阵的设备控制表示方法, 建立了铁路客运专线车站乘客集散微观仿真模型。仿真发现: 当行人移动空间在0.5m 2左右时, 流量达到峰值, 速度分布在20~80m·min -1, 并随密度增加呈指数递减趋势; 在相同客流输入条件下, 不同设施上的客流集散规律不同; 通过对行人复杂行为的仿真, 成功再现了客流集散中的自组织现象, 有效避免了交通流基本图模拟现实交通中的不适应取值范围。结果表明模型具有较高的可靠性和实用性。更多>
2009, 9(1): 83-86. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.017
摘要(283) HTML (64) PDF (612KB) (343)
多模式路径流量估计模型与算法
李曙光, 巨永峰, 姬建岗
摘要: 为了通过路段检测交通流量计算拥挤条件下多种交通模式需求, 提出了一个随机用户平衡条件下的多模式路径流量估计模型, 并给出了相应模型的增广拉格朗日乘子算法, 算法将模型中的路段容量、观测路段流量平衡与估计需求的范围等约束条件转化为相应的惩罚函数项, 并将原先的有约束优化流量估计模型转化为一个无约束优化模型, 最后应用一个简单的投影迭代算法求解无约束优化模型。仿真结果表明: 先验需求误差对模型的需求估计结果有重要影响, 误差越小估计结果越准确, 而先验需求误差对路段流量估计结果几乎没有影响, 因此, 模型和算法简单可用。更多>
2009, 9(1): 87-91. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.018
摘要(277) HTML (107) PDF (577KB) (849)
基于极值分布的离散选择模型尺度参数
郑柯, 郑勇
摘要: 为了准确把握尺度参数在模型建模、分析以及应用过程中的作用, 以基于极值分布的Multinomial Logit模型和Nested Logit模型为研究对象, 从建模的基础——误差项的分布形式入手, 通过模型形式和误差项性质两方面研究了尺度参数在两种模型中的特性, 并对其进行了对比分析。分析结果表明: 尺度参数不仅限制了模型效用函数的尺度, 而且也反映了误差项的方差水平, 但对于以上两种不同的模型, 其在尺度限制、误差项方差水平及独立性、自身取值范围等方面均表现出不同的特性, Multinomial Logit模型的尺度参数反映了有关整个效用确定项的误差项方差水平, 而Nested Logit模型的尺度参数只是反映了与某一选择枝有关的部分效用确定项的误差项方差水平。更多>
2009, 9(1): 92-95. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.019
摘要(230) HTML (73) PDF (346KB) (597)
基于参考依赖法的出行者日常路径选择行为建模
范文博, 李志纯, 蒋葛夫
摘要: 为研究旅行时间不确定环境下出行者动态调节日常路径选择的行为特征, 基于参考依赖行为理论建立了随机路网用户日常路径选择行为模型。引入了基于参考依赖的路径负效用, 并设出行者每天的路径选择行为服从基于Logit模型的决策过程, 给出了保持每日网络均衡的出行者日常旅行行为演化模型, 分析了模型的稳定性, 并利用相继平均法与Logit配流技术相结合的启发式算法进行求解。计算结果表明: 路网的流量分布和出行者的参考点在一定的时间范围内将达到稳定状态, 此时, 传统的期望效用模型将低估总网络用户成本和高估由通行能力改善或拥挤收费政策所带来的收益, 总量上达1%左右。更多>
2009, 9(1): 96-99. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.020
摘要(267) HTML (72) PDF (332KB) (460)
运输网络中舱位控制模型与策略
李金林, 徐丽萍
摘要: 为了提高运输网络系统的收益管理水平, 以民航客运航线网络为背景, 从策略、模型和方法3个方面系统地研究了网络舱位控制的基本问题。针对控制策略, 对分块预订限制、虚拟嵌套和竞标价格等策略的优劣性和适用条件进行了探讨。分析了传统的控制模型, 并对新出现的复杂模型分为随机动态规划模型、混合模型、多阶段随机规划模型和Scenario树模型进行研究。讨论了基于资源分解的网络舱位控制方法, 指出应该从资源分解的原则和单资源舱位控制模型2个方面去构建网络策略。研究结果表明: 网络舱位控制模型和方法只有与适合的控制策略有效结合才能达到期望总收益最大化的目的。更多>
2009, 9(1): 100-108. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.021
摘要(373) HTML (106) PDF (674KB) (700)
基于多Agent的机场场面最优滑行路径算法
尤杰, 韩松臣
摘要: 为了保障机场安全, 提高机场运行效率, 建立了依据进出港航班滑行时间最短为决策的多Agent模型, 模型以多Agent技术为基础, 融合了Dijkstra算法的最优路径选择和合同网协议的思想, 形成了基于多Agent的滑行路径优化算法, 并依据该算法进行了仿真分析。仿真结果表明: 与指定航班优先级相比, 使用基于多Agent的优化算法处理同优先级航班, 总运行时间可减少15s;基于多Agent的场面运行调整算法可以有效地把航班和机场上分布的滑行道、跑道、停机位等资源组织起来, 智能地发现冲突、躲避冲突, 达到全局滑行时间最短, 因此, 该算法可行。更多>
2009, 9(1): 109-112. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.022
摘要(281) HTML (113) PDF (517KB) (803)
考虑风险和贡献因素的港口合作收益分配模型
汪传旭, 张苏
摘要: 为了有效地激励港口之间实现联盟, 实现港口联盟成员的共赢, 考虑各港口在合作中的贡献及所承担的风险, 根据互惠互利原则、贡献收益相匹配原则和风险收益相匹配原则, 构建一个基于合作博弈的港口收益分配的非线性规划模型, 通过具体算例对模型进行了应用分析。分析结果表明: 由收益分配模型得到的各个港口的收益均高于各个港口单独经营所得到的收益, 各个港口的收益之和等于3个港口联盟体所得到的总收益, 因此, 规划模型能带来较高的经济效益, 并实现经济效益的合理分配。更多>
2009, 9(1): 113-119. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.023
摘要(313) HTML (119) PDF (553KB) (867)
基于模糊综合评判模型的沙漠环境下驾驶员安全特性评价
斯木吐拉艾力, 李鑫
摘要: 为了揭示沙漠公路道路交通环境下驾驶员驾驶特性与交通事故之间的作用机理, 选择了影响驾驶员安全特性的主要因素, 并利用驾驶适宜性实地检测数据进行相关性分析, 建立了影响因素与驾驶特性指标之间的模糊综合评判模型, 对沙漠公路驾驶员安全可靠性进行了动态分析和评价。研究表明: 由于受特殊的道路交通条件、沿线自然环境以及驾驶员生理和心理特性的影响, 沙漠公路中驾驶员表现出较强的事故倾向性; 诸影响因素中, 气温对驾驶安全性的影响最为显著, 然后依次为持续驾车时间、驾龄和年龄。更多>
2009, 9(1): 120-126. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.024
摘要(227) HTML (42) PDF (678KB) (170)