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2012年  第12卷  第2期

道路与铁道工程
Design method of no-fines porous concrete composition based on vibration compaction
HU Li-qun, SHA Ai-min, ZHANG Sha-sha
摘要: The viscosity change rules of cement pastes, cement fly-ash pastes and cement silica fume pastes with different water to powder ratios were studied by using paste penetration test.Paste adhesive capacity to aggregate and paste leakage condition were analyzed based on mixture mixing test and vibration compaction test, and the design method of no-fines porous concrete composition at vibration compaction condition was provided.Analysis result indicates that in the mixing process of mixture, the amount of paste adhered to aggregate increases firstly and then decreases with the increase of paste penetration value, and paste adhesive ability is great when penetration value is 20-40 mm.Penetration value is further narrowed to 20-25 mm to avoid paste leakage and specimen damage at vibration compaction condition.No-fines porous concrete with 21.8% void ratio is designed by using the method, pore distribution in specimens is uniform, and 28 d compressive strength and flexural strength can reach 22.8 MPa and 3.4 MPa respectively.更多>
2012, 12(2): 1-9. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.001
摘要(724) HTML (134) PDF (1601KB) (626)
Calculation method of horizontal surrounding rock pressure for tunnel
LUO Yan-bin, CHEN Jian-xun
摘要: The deformation feature of middle wall for tunnel during construction was analyzed, the inner relationship between the deformation and the horizontal load was studied, and a new calculation method of horizontal surrounding rock pressure for tunnel was proposed.In the method, the analysis theory of structural mechanics was adopted to establish the relationship, in which the pressure was obtained by utilizing the monitoring deformations of middle wall.The pressure of V grade surrounding rock of shallow-buried soil tunnel in Tianhengshan is 110 kPa gained by the new method, and its range is 88-145 kPa gained by the Xie Jia-xiao method.When the friction angle of surrounding rock is 45° taken by the Xie Jia-xiao method, the pressure is 115 kPa and is close to the value computed by the new method, and their difference is 5 kPa, which proves that the new method is feasible.更多>
2012, 12(2): 10-17. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.002
摘要(858) HTML (130) PDF (698KB) (870)
适应大型飞机的沥青道面结构有限元模型
游庆龙, 凌建明, 袁捷, 邵道杰
摘要: 借助ABAQUS通用有限元软件, 建立了3层道面结构有限元模型, 分析了模型的几何尺寸、边界条件、层间接触条件、单元类型、网格的划分对大型飞机荷载作用下道面结构力学响应的影响, 提出了适应大型飞机的机场沥青道面结构有限元模型参数, 并用实测力学响应数据对模型的有效性进行了验证。研究结果表明: 在大型飞机全起落架荷载作用下, 有限元模型几何尺寸宜为30m×30m×10m, 层间完全连续选用tie连接; 单元类型宜采用C3D8R, 荷载区域的单元大小控制在不大于0.05m×0.05m;模型底部所有位移全部约束, 模型四周约束对应水平方向的位移。实测数据验证结果表明有限元模型有效。更多>
2012, 12(2): 18-23. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.003
摘要(854) HTML (158) PDF (519KB) (1125)
足尺沥青混凝土路面加速加载动力响应
管志光, 庄传仪, 林明星
摘要: 采用足尺沥青混凝土路面加速加载试验设备, 检测了移动车辆荷载下路面结构的动力响应, 分析了面层底部的动应变和土基顶竖向压应力, 研究了车辆轴重、行驶速度和轮胎胎压对路面结构动力响应的影响, 分别建立了动力响应与轴重、车速的回归模型, 在不同轴重、车速和胎压下对4种路面结构进行了试验。分析结果表明: 在行车荷载作用下, 面层底部应变响应呈拉压应变交变状态; 在中等试验温度条件下, 面层底部应变响应随轴重的增加而线性增加, 土基顶竖向压应力呈单向应力状态, 且随轴重增加而增大; 车速显著影响面层底部应变响应, 但对竖向压应力影响不大, 仅影响应力的脉冲持续时间; 随车速增加, 应力脉冲时间缩短, 面层底部应变响应减小; 重载车辆在低速行车时对路面的破坏作用更严重, 但胎压对面层底部应变和土基顶竖向压应力影响较小。更多>
2012, 12(2): 24-31. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.004
摘要(800) HTML (154) PDF (635KB) (997)
磁浮列车单铁悬浮车桥耦合振动分析
梁鑫, 罗世辉, 马卫华, 吴庆, 许自强
摘要: 为研究单铁悬浮车桥耦合振动, 将悬浮控制系统、车辆结构、弹性轨道梁及桥梁安装系统作为整体系统, 建立整体系统的磁浮列车的悬浮控制-弹性桥梁-机械结构垂向耦合振动模型, 以不同频率的外力激扰模拟磁浮列车不同的速度下对桥梁的作用, 分析了不同梁型在整体系统耦合条件下的跨中挠度与振动加速度的变化。研究结果表明: 单铁悬浮稳定后, 简支梁跨中挠度约为两跨连续梁悬浮处挠度的2.5倍; 以200km·h-1车速通过桥梁时其挠度略小于400km·h-1车速通过工况, 但前者再次达到稳定状态所需时间约为后者的1/3;车辆以相同速度通过桥梁时, 连续梁悬浮处跨中挠度约为简支梁的40%, 且前者振动加速度小于后者; 仿真过程中桥梁安装临界刚度范围为(5.5~6.5)×107 N·m-1; 两跨连续梁动力学性能较简支梁更为优秀。更多>
2012, 12(2): 32-37. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.005
摘要(788) HTML (118) PDF (621KB) (1011)
顺层岩质路堑边坡稳定性数值极限分析
陈鹏, 徐博侯
摘要: 针对顺层岩质路堑边坡稳定的关键影响因素, 采用有限元强度折减法, 研究了边坡高度、坡顶堆载及工程防护对具一组贯通软弱结构面的顺层岩质边坡模型稳定性的影响, 并与传统极限平衡法进行了对比验证。研究结果表明: 边坡坡度大于岩层倾角时对稳定不利, 安全系数随边坡高度增加而降低; 坡顶堆载时, 安全系数的降低取决于荷载和贯通塑性区的相对位置; 挡土墙或锚杆通过对塑性区贯通带的阻截使塑性区转移到其他更薄弱的结构面, 从而提高安全系数, 塑性区贯通带的转移去向取决于初始支撑强度; 基于Drucker-Prager屈服准则的安全系数有限元计算结果比基于莫尔-库仑准则的传统极限平衡法计算结果平均高出约22%, 与郑颖人等约为25%的研究成果非常接近, 说明有限元强度折减法可行。更多>
2012, 12(2): 38-45. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.006
摘要(932) HTML (200) PDF (855KB) (954)
载运工具运用工程
Energy availability of active suspension without external energy supply
CHEN Shi-an, WANG Yong-gang, WANG Dong, HE Ren, LIU Hong-guang
摘要: The absolute ratio of mean power reclaimed in the semi-active control mode divided by the value consumed in the active control mode was proposed as the evaluating index of energy availability for active suspension without external energy supply(ASWEES).The performance and energy availability of ASWEES were analyzed based on optimized PID and LQG controllers, which were designed for a quarter-heavy-vehicle ASWEES.When the damping ratio was 0.1, PID control parameters were optimized by using the genetic algorithm with suspension quadratic performance index taken as the objective function.It is pointed that the suspension quadratic performance index of ASWEES based on optimized PID control is 3.32% bigger than the index based on LQG control, and their energy availability indexes are 17.15 and 226.33 respectively.The result indicates that the performance of ASWEES based on LQG control is weakly better, two ASWEESs meet the demand of energy availability, and the energy availability of ASWEES based on LQG control is strongly better.更多>
2012, 12(2): 46-52. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.007
摘要(753) HTML (103) PDF (650KB) (738)
航空发动机污染物排放量估算方法
孙见忠, 左洪福, 刘鹏鹏, 付宇
摘要: 借助发动机性能模型, 研究了发动机性能退化对氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、未燃碳氢化合物(UHC)与碳烟颗粒(Soot)排放的影响, 提出了基于飞行参数与发动机性能模型的污染物排放总量估算方法。利用ICAO排放数据拟合得到发动机地面状态下的参考排放指数, 利用相对法模型得到飞行状态下的排放指数, 根据航班飞行参数和发动机性能模型估算航班污染物排放总量。研究结果表明: 性能退化对污染物的排放指数影响较大, 仅考虑进对燃油消耗量的影响, 性能退化对NOx排放总量的影响较小, 但会引起CO、UHC与Soot排放总量的上升。执行中短途航班的双发民航飞机的NOx排放总量最高约为100kg, 其次为CO, 约为20kg, 而UHC和Soot的排放总量较低, 小于1kg。老化发动机的CO、UHC与Soot的排放总量增加约为10%, 而NOx排放总量增加约为2%。更多>
2012, 12(2): 53-61. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.008
摘要(918) HTML (400) PDF (713KB) (1312)
增强半虚拟现实座舱技术
汤勇, 顾宏斌, 李鹏
摘要: 为提高半虚拟现实座舱中用户视觉真实感与人-座舱交互性能, 提出了一种增强半虚拟现实座舱技术, 将手图像实时融合到虚拟座舱环境中, 使用户能实时看到自己的真实手。通过肤色检测算法实时分割摄像机采集图像, 应用改进的自适应加权立体匹配算法与视图变形算法对图像进行视点校正, 通过虚实匹配与虚实融合将手图像无缝融合到虚拟环境中, 为用户提供增强虚拟环境中的可视化图像。测试结果表明: 增强半虚拟现实座舱技术方案中触觉与视觉反馈真实, 在头盔式虚拟环境中用户交互能点击到的最小方块边长为8 mm。采用增强半虚拟现实技术方案完成座舱内典型交互动作的时间比传统数据手套方案与半虚拟交互方案平均分别降低约50%与18%, 极大提高了人-座舱交互性能, 可有效增强虚拟现实座舱系统实用性, 并降低开发成本。更多>
2012, 12(2): 62-69. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.009
摘要(969) HTML (193) PDF (787KB) (825)
交通运输规划与管理
Macroscopic econometrics model of traffic accident
WANG Jun-lei, SUN Xiao-duan, HE Yu-long, HOU Shu-zhan
摘要: From the points of macroscopic factors such as economic development level, population number, vehicle ownership and road condition, the regularities of traffic accidents at home and abroad were analyzed.The relations among per capita GDP and vehicle ownership per 1 000 population, mortality per 10 000 vehicles, mortality per 100 000 population were studied.Based on macroscopic econometrics and Cobb-Douglas function, the panel data model of traffic accident was set up by using the historical data in seven countries.Fixed effect model and random effect model were used to estimate parameters respectively, Hausman test was carried out, and the macroscopic econometrics models of traffic accidents for the seven countries were set up.Calculation result shows that among the parameters of traffic accidents, mortality per 100 000 population is negative correlation with per capita GDP and per capita road length, mortality per 100 000 population is positive correlation with vehicle ownership per 1 000 population.Through Hausman test, chi-square distribution value is 3.91 when freedom is 3, the probability is 0.02 and less than the confidence level which is 0.05.Compared with the random effect model, all the confidence levels of variables for fixed effect model are less than 0.05, and the goodness of fit is better.So the fixed effect model is effective.更多>
2012, 12(2): 70-75. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.010
摘要(735) HTML (66) PDF (589KB) (1122)
出行方式与出发时间联合选择的分层Logit模型
杨励雅, 邵春福, HAGHANIA
摘要: 基于随机效用最大化理论, 选取出行者特征、行程特性与出行方式服务水平作为效用变量, 以出行方式与出发时间作为选择肢, 构建了出发时间位于下层与出行方式位于下层的2种居民出行NL模型。分析了北京市居民出行样本数据, 并模拟了在早高峰时段对小汽车出行收取费用时, 小汽车出行者出行行为的变化。计算结果表明: 与传统MNL模型相比, NL模型具有更好的统计学特征, 调整后的拟合优度由0.338增大至0.404;在2种NL模型中, 出发时间位于下层的结构对样本数据的适应性更强; 当早高峰时段小汽车出行收取费用为5元时, 72.6%的小汽车出行者坚持原有出行方式与出发时间, 22.4%的小汽车出行者坚持小汽车方式, 但会改变出发时间, 4.8%的小汽车出行者改用公共交通方式, 但出发时间不变, 仅0.2%的小汽车出行者同时改变出行方式与出发时间; 当收取费用为10元时, 51.7%的小汽车出行者坚持原有出行方式与出发时间, 40.4%的小汽车出行者坚持小汽车方式, 但会改变出发时间, 7.9%的小汽车出行者改用公共交通方式, 但出发时间不变; 当收取费用为20元时, 27.5%的小汽车出行者坚持原有出行方式与出发时间, 60.6%的小汽车出行者坚持小汽车方式, 但会改变出发时间, 11.9%的小汽车出行者改用公共交通方式, 但出发时间不变。更多>
2012, 12(2): 76-83. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.011
摘要(902) HTML (144) PDF (552KB) (2142)
港口交通资源承载力预测预警模型
焦宇, 康与涛, 尹小贝, 汪金辉, 许乐平
摘要: 根据航道交通容量计算方法, 建立了航道资源静态承载力模型, 基于锚地规模计算方法和基准判定参数, 建立了锚地资源承载力分级模型。应用排队理论, 将港口码头泊位的服务强度与航道资源、锚地资源的承载力模型相融合, 构建了港口交通资源承载力综合预测预警模型, 并以中国南方某港口进行实例验证。计算结果表明: 应用预测预警模型, 2008年与2010年的航道资源承载力指数分别为0.405与0.608, 锚地资源承载力综合指数分别为1.489与0.600, 2008年的港口码头服务强度为0.565, 计算结果与事实相符; 按照货物吞吐量的增长速度, 预计到2015年, 最小、最大航道资源承载力指数分别为0.593与0.796, 预计到2020年, 最小、最大航道资源承载力指数分别为0.685与0.944;基于现有锚地资源, 预计到2015年, 水深小于5m的最大锚地资源承载力指数为0.177, 水深在5~10m的最大锚地资源承载力指数为1.037, 水深大于10m的最大锚地资源承载力指数为1.294, 预计到2020年, 水深小于5m的最大锚地资源承载力指数为0.210, 水深在5~10m的最大锚地资源承载力指数为1.231, 水深大于10m的最大锚地资源承载力指数为1.535;预计到2015年, 港口码头的最小泊位服务强度为0.858, 预计到2020年, 港口码头的最小泊位服务强度为0.994。更多>
2012, 12(2): 84-92. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.012
摘要(643) HTML (117) PDF (798KB) (720)
高速公路交通事故起数时空分析模型
马壮林, 邵春福, 胡大伟, 马社强
摘要: 为了分析交通事故起数与时间、道路空间结构及交通运行环境等潜在影响因素之间的关系, 从时间和空间角度选择9个自变量, 分别从路段长度一致和路段坡度一致2个角度, 构建交通事故起数时段、周日和月分布模型。以某典型交通事故多发段为例, 分别运用泊松回归模型、负二项回归模型、零堆积泊松回归模型和零堆积负二项回归模型拟合交通事故起数时段、周日和月分布模型, 根据模型的拟合优度检验, 分别确定3个模型的最佳形式, 从而构建交通事故起数时空分析模型。研究结果表明: 从AIC准则和BIC准则来看, 基于路段长度一致的交通事故起数时段、月分布模型采用负二项回归模型拟合效果较好, 其他模型选择泊松回归模型拟合效果较好; 基于路段长度一致的交通事故起数时段、周日、月分布模型的预测误差小于基于路段坡度一致的交通事故起数时段、周日、月分布模型。更多>
2012, 12(2): 93-99. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.013
摘要(1006) HTML (99) PDF (414KB) (1475)
交通信息工程及控制
有偏好的交通网络路径选择模型
陈京荣, 徐瑞华
摘要: 在城市交通网络中, 已知路径的时间属性与费用属性, 分析了出行者对路径有、无主观偏好时的路径选择问题。当无偏好时, 利用信息熵理论和多属性综合决策方法给出了获得路径综合属性值的计算模型; 当有偏好时, 对不同的路径通过互反判断矩阵给出主观偏好, 然后利用互反判断矩阵之间的偏差建立关于属性权重向量的优化模型, 并采用解析的方法对模型进行求解, 得到每个属性的权重, 从而进一步计算出每条路径的综合属性值, 属性值最大的路径为最优路径。分析结果表明: 在无偏好时最佳选择路径2的综合属性值为0.918;在有偏好时最佳选择路径4的综合属性值为0.965, 与无偏好的相差较大, 且6条路径的选择次序不同。可见, 出行者的主观偏好对路径选择结果有较大的影响。更多>
2012, 12(2): 100-104. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.014
摘要(779) HTML (131) PDF (372KB) (898)
K近邻短时交通流预测模型
于滨, 邬珊华, 王明华, 赵志宏
摘要: 为了准确预测道路短时交通流, 构建了基于K近邻算法的短时交通流预测模型。分析了K近邻算法的时间和空间参数, 提出4种状态向量组合的K近邻模型: 时间维度模型、上游路段-时间维度模型、下游路段-时间维度模型与时空参数模型。以贵州省贵阳市出租车的GPS数据对几种K近邻模型进行了检验。分析结果表明: 带有时空参数的K近邻模型具有更高的预测精度, 其预测误差最小, 平均为7.26%。基于指数权重的距离度量方式能更精确的选择近邻, 其预测误差最小, 平均为5.57%。与神经网络和历史平均模型相比, 带有指数权重的K近邻模型具有更好的预测精度, 平均预测误差仅为9.43%。可见, 带有时空参数与指数权重的K近邻模型可作为道路短时交通流预测的有效手段。更多>
2012, 12(2): 105-111. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.015
摘要(1065) HTML (235) PDF (987KB) (813)
磁悬浮列车跨系统运行Petri网模型
郑伟
摘要: 根据磁悬浮列车跨系统运行需求, 研究了其运行控制系统的总体框架, 明确了需要增加的功能子系统。基于系统理论, 采用Petri网对系统关键属性、列车运行过程及各子系统的功能进行了层次化的建模。最高层模型描述系统整体关键属性, 低层模型描述列车运行过程及可靠性。此模型可用来定量分析磁悬浮列车系统层面上跨系统运行时, 失败率与各子系统部件可靠性之间的关系。如每年磁悬浮列车跨系统运行失败次数不超过1次, 则连接相邻列控系统的2个通信网, 其失效率都需低于10-6次·h-1。当列车跨系统运行触发时间分别为0.2、2.0min, 步进时间分别为4、16min时, 则跨线运行失败率分别为1.95×10-5、1.65×10-5次·h-1。仿真结果表明: 列车跨系统失败率随a网和b网可靠性的提高而降低, 同时随着跨系统触发时间和步进时间的增加而降低。层次化建模分析方法可以根据系统层面的关键属性要求, 定量确定各子系统部件的可靠性需求。更多>
2012, 12(2): 112-118. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.016
摘要(698) HTML (106) PDF (739KB) (744)
高速铁路列车运行冲突机理
文超, 彭其渊, 陈芋宏
摘要: 分析了高速铁路列车运行过程中随机干扰的分布规律和累积过程, 采用运行计划的状态偏离图, 描述了高速铁路列车运行延误的变化机理。分析了高速铁路列车运行过程中冗余时间的分布规律与利用过程, 采用运行计划的状态恢复图, 描述了冗余时间对延误时间的吸收过程。根据运行干扰作用过程与冗余时间利用过程, 研究了高速铁路列车运行冲突的产生机理, 建立了随机干扰和冗余时间共同作用下高速铁路列车运行状态的递推过程。运用易语言开发了运行干扰-冗余时间-冲突仿真程序, 当干扰概率分别为50%和30%, 冗余时间比例分别为15%和10%时, 仿真了4种工况下高速铁路列车运行冲突的产生机理。仿真结果表明: 随机干扰会导致运行冲突的产生, 冗余时间可以吸收延误时间并减小运行冲突个数; 随机干扰越小, 运行冲突个数越少, 当随机干扰概率减小20%时, 冲突个数减小17.3%;延误时间越大, 可利用的冗余时间越大, 当冗余时间比例增大5%时, 冲突吸收系数增大6.5%;冗余时间对小干扰概率与小干扰总量下的运行冲突吸收作用更明显。更多>
2012, 12(2): 119-126. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.02.017
摘要(788) HTML (111) PDF (618KB) (842)