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2019年  第19卷  第3期

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道路与铁道工程
新疆砾石土低路堤动力特性
杨晓华, 万琪, 刘大鹏, 包含
摘要: 以新疆三岔口-莎车高速公路为依托, 基于标准轴载作用下单轮影响范围内的1∶1路基模型试验, 分析了车辆荷载下低路堤的动力特性; 考虑了绿洲区地基在服役期间不同的含水率状态, 根据一般道路设计标准, 将低路堤道路结构分为面层、基层、路基与地基四部分, 模拟了低路堤在不同荷载作用下的动力特性, 研究了动载峰值、频率与重复作用次数对低路堤动力特性的影响。研究结果表明: 不同加载方式下的竖向应力均随路基深度增大而迅速减小, 应力在距路基顶面0.8 m深度处均衰减了69.2%;静载和短时动载作用下各深度处的应力随荷载呈线性变化趋势, 应变则呈非线性变化趋势; 由于不同土层模量的差异, 使得应变在路基与地基中出现了明显的分层现象; 地基含水率的变化对低路堤动力特性的影响非常明显, 当地基含水率从18%增大到28%时, 地基顶面处的应变增大了1.8倍; 短时动载频率的增大对应力和应变的影响都很小, 当动载频率由1 Hz增大到5 Hz时, 路基与地基顶面处的应力分别减小了7%和9%;当静载、短时动载和长时动载的峰值为50 kN时, 短时动载峰值作用下路基与地基顶面处的应力和应变分别是静载作用的79%~95%和75%~95%, 而长时动载引起的路基与地基顶面处的应力和应变分别是静载作用的1.0~1.1倍和1.9~3.3倍。更多>
2019, 19(3): 1-9. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.001
摘要(1165) HTML (313) PDF (5775KB) (560)
循环荷载下重塑黄土变形特性
翁效林, 李豪, 尚许雯, 贾阳, 周尚琪, 胡继波
摘要: 为研究主应力方向和大小耦合变化对土体应力-应变状态及非共轴性的影响, 采用空心圆柱扭剪仪对饱和重塑黄土开展一系列循环扭剪试验, 分析了应力-应变状态和非共轴角的变化规律及影响因素。试验结果表明: 轴向应变始终处于压缩状态, 环向应变先负向累积再正向累积, 径向应变基本处于受拉状态, 剪切应变的受拉与受压状态交替出现, 轴向、环向和剪切应变曲线的波动特性明显, 而径向应变曲线的波动特性弱, 说明循环荷载作用下各应变分量表现出不同的发展规律; 轴向和径向应变及环向和剪切应变变化幅值随中主应力系数的增大先增大后减小, 说明中主应力系数影响各应变分量的累积; 随着主应力方向角旋转范围的增大, 轴向和径向应变逐渐减小, 环向应变由负向往正向变化的趋势提前, 剪切应变变化幅值逐渐减小, 说明主应力方向角旋转范围影响各应变分量的发展趋势; 剪切和正偏应力-应变曲线滞回现象明显, 且刚度发生循环强化, 但剪切刚度的循环强化比正偏刚度更明显, 说明土体出现次生各向异性, 这是引起非共轴现象的内在因素; 非共轴角变化曲线随中主应力系数的增大先下移后上移, 随循环次数的增大而逐渐上移, 随偏应力幅值的增大其变化范围增大。可见, 循环荷载下中主应力系数、循环次数和偏应力幅值可显著影响饱和重塑黄土的应力-应变状态及非共轴性, 在黄土工程设计和本构关系研究中应加以考虑。更多>
2019, 19(3): 10-18. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.002
摘要(1031) HTML (218) PDF (2109KB) (421)
发泡条件对基质沥青发泡膨胀率的影响
韩跃杰, 丁智勇, 吴优, 李俊
摘要: 通过建模软件Solidworks对沥青发生装置进行三维建模, 采用有限元仿真软件Fluent分析了不同参数条件下基质沥青的发泡过程, 并对比了试验结果和仿真结果, 分析了应用有限元仿真技术研究基质沥青发泡膨胀率的可靠性; 对发泡腔和发泡腔内各流体材料进行有限元仿真, 利用Fluent中的后处理功能得到了发泡腔的温度、速度、压力和各相的分布云图。仿真结果表明: 在整个发泡过程中, 基质沥青温度的增大使沥青黏度下降, 发泡腔内水蒸汽增加, 当基质沥青温度从120℃升高到160℃时, 基质沥青的发泡膨胀率从4增大到11, 说明基质沥青温度的变化对其发泡膨胀率的影响很大; 基质沥青流量的增大起到增加发泡腔内基质沥青总量和减少基质沥青之间相互接触时间和接触面积的作用, 当基质沥青入口流量从60 g·s-1增大到120 g·s-1时, 基质沥青的发泡膨胀率为7~11, 表明基质沥青流量的变化对其发泡膨胀率的影响很大; 当用水量从2.0%增大到3.5%时, 基质沥青的发泡膨胀率基本不变, 说明用水量对基质沥青发泡膨胀率的影响不大; 仿真得到的最低发泡膨胀率为3.57, 此时发泡条件参数分别是基质沥青流量为120 g·s-1, 基质沥青温度为120℃, 发泡用水量为3.0%。更多>
2019, 19(3): 19-26. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.003
摘要(866) HTML (169) PDF (3432KB) (411)
夹片咬合力测试方法
张峰, 刘佳琪, 高磊, 刘冠之
摘要: 为研究采用拉脱法检测预应力钢绞线受力时, 张拉力荷载测试曲线突变段和夹片咬合力的关系, 在夹片脱开时, 采用电阻式压力传感器高频采集技术测试了预应力混凝土梁锚具下方和锚具外侧钢绞线的受力, 共测试了20个样本; 设计了夹片咬合力测试方案, 共测试了326个样本, 并进行了统计分析, 建立了考虑张拉力的夹片咬合力计算公式; 通过37个样本的验证性测试, 研究了咬合力修正结果的测试精度; 在实际工程中检测了257个样本, 并将实测结果与提出的公式计算结果进行对比。研究结果表明: 当钢绞线伸长超过4.5 mm时, 夹片会脱离原有咬痕, 而实际测试中夹片脱开时会及时停止张拉, 因此, 拉脱法测试不会改变预应力钢绞线锚下有效预应力, 不会影响工程质量; 夹片安装时, 若夹片与锚杯锥孔不完全贴合, 会使夹片在横向产生较大的弹性挤压力, 形成附加摩擦力, 该摩擦力需要在夹片退出至与锚杯分开时才能完全消失, 此时锚外张拉力变化不明显, 因此, 拉脱法测试所得张拉力曲线中峰值拉力后的下降段斜率存在离散性, 与夹片安装精度有关; 拉脱法测试中夹片与锚杯的咬合力由锚下和锚外瞬态内力重分布累加组成, 提出的夹片咬合力计算公式能剔除由夹片与锚杯间咬合力产生的测试误差, 可使测试精度提高6.78%;实际工程现场实测夹片咬合力大于拉脱法测试所得张拉力曲线突变段, 因此, 采用拉脱法检测预应力钢绞线时, 锚下有效预应力为拉脱法测试所得张拉力曲线峰值与咬合力的差值。更多>
2019, 19(3): 27-35. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.004
摘要(1082) HTML (222) PDF (3767KB) (378)
钢-混凝土组合试件长期推出试验与有限元分析
宋瑞年, 占玉林, 刘芳, 赵人达
摘要: 采用推出试验和有限元方法研究了采用不同剪力连接件的钢-混凝土组合试件的界面长期滑移和应变发展过程; 参考Eurocode 4中推出试验标准试件, 设计了2组试件用于长期推出试验; 分别采用栓钉和PBL作为剪力连接件, 采用螺杆施加长期荷载, 测试了长期加载过程中的界面滑移、混凝土应变和钢梁应变; 同步加载测试了150 mm×150 mm×300 mm的混凝土试块的长期变形, 并以此变形计算混凝土徐变系数; 对比了徐变模型对计算结果的影响, 并讨论了不同混凝土徐变模拟方法。研究结果表明: 界面滑移和混凝土应变在加载初期增长较快, 加载120 d后达到稳定状态; 栓钉试件和PBL试件的最大界面滑移分别为0.162和0.068 mm, 最大值均位于界面底部; 栓钉试件和PBL试件的混凝土最大应变分别为7.30×10-5和1.34×10-4, 最大值均位于混凝土板底部; 钢梁应变在整个试验过程中基本保持稳定, 未出现明显的应力重分布, 栓钉试件和PBL试件的钢梁最大应变分别为3.7×10-5和6.5×10-5, 最大值均位于钢梁顶部; 混凝土徐变是影响钢-混凝土组合试件长期性能的主要因素, 不同混凝土徐变模型计算所得混凝土徐变系数与测试值的偏差为60%~140%, 说明混凝土徐变模型对有限元结果影响显著; 采用指数函数拟合混凝土徐变系数测试结果的拟合误差为2.4%, CEB-FIP90模型计算所得混凝土徐变系数在加载后期与测试值的误差为3.71%, 建议无法实测时可采用CEB-FIP90模型计算混凝土徐变系数。更多>
2019, 19(3): 36-45. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.005
摘要(1017) HTML (524) PDF (5244KB) (554)
高海拔强盐沼泽区桥梁桩基损伤现场模拟试验
冯忠居, 胡海波, 王富春, 徐占慧, 姚贤华, 刘宁
摘要: 为了探明高海拔强盐沼泽区公路桥梁桩基受干湿循环和冻融循环的损伤状况, 采用现场模拟试验, 研究了桩身位置、混凝土配合比、混凝土掺合料与外防护措施等对桥梁桩基力学性能的影响, 采用SEM分析、EDS分析和化学成分分析等手段探究了桩基损伤的微观机理。研究结果表明: 桩基混凝土抗侵蚀能力及其内部钢筋锈蚀受桩身位置影响, 对于基准混凝土试件, 龄期为360 d时, 水中、地表、地下0.25与1.25 m的桩基混凝土抗侵蚀系数依次为0.80、0.63、0.75和0.76, 对应位置钢筋面积锈蚀率依次为76%、91%、66%和65%;桩基混凝土抗侵蚀能力受混凝土配合比与掺合料的影响, 整体上掺入矿渣的混凝土抗侵蚀能力最强, 龄期为360 d时, 当砂子、水、碎石、减水剂、水泥、阻锈剂和膨胀剂的含量一致时, 掺入87.25 kg·m-3粉煤灰、21.8 kg·m-3硅灰、87.25 kg·m-3矿渣的混凝土试件的平均抗侵蚀系数分别为0.79、0.89、0.91;钢护筒在短期内能保护桩基混凝土不受到外界侵蚀, 在长期侵蚀下保护期限一般为2~3年; 从90 d龄期到360 d龄期, 桩基混凝土中C元素的质量分数从0增长到9.61%, 生成了越来越多的CaCO3分子, 再加上钙矾石等晶体的膨胀, 使得桩基混凝土膨胀开裂。更多>
2019, 19(3): 46-57. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.006
摘要(879) HTML (254) PDF (13047KB) (374)
非均质软弱围岩隧道注浆加固圈分布特性
张聪, 阳军生, 谢亦朋, 戴勇, 梁雄, 龚方浩
摘要: 基于随机分布理论和流-固耦合理论, 考虑注浆过程中围岩物性参数的动态变化和浆液黏度时变性, 推导了流-固耦合作用下非均质软弱围岩的浆液扩散方程, 并运用多场耦合软件COMSOL Multiphysics建立了小导管注浆浆液在非均质软弱围岩中的扩散模型, 系统研究了注浆参数与小导管布设等对浆液扩散与注浆加固圈形成的影响。研究结果表明: 浆液在非均质软弱围岩内以类椭圆形向四周扩散, 扩散形态随注浆压力、注浆时间与围岩参数等动态变化而不断变化, 最终趋于稳定; 在注浆过程中, 增大注浆压力和延长注浆时间在一定程度上可提高浆液的渗透能力并改善围岩的渗透性, 而适当的增大小导管布设长度或减小导管布设角度有利于注浆加固圈的形成; 为达到最优注浆效果, 洞头山隧道小导管预注浆加固压力宜设为1 MPa, 注浆时间宜控制在400 s, 小导管布设角度不宜小于30°, 布设长度应大于2.5 m; 经现场监测验证, 隧道围岩28 d抗压强度提高至2 MPa, 围岩渗透系数降至10-5 cm·s-1, 后续台阶法施工开挖拱顶沉降均小于3 cm, 围岩整体性和连续性得了显著提高。更多>
2019, 19(3): 58-70. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.007
摘要(858) HTML (296) PDF (7493KB) (444)
CRTSⅡ型板式轨道底座板后浇带脱空对轨道结构与行车的影响
杨荣山, 汪杰, 姜恒昌, 陈帅, 杜金鑫
摘要: 在不间断行车情况下, 采用超高压水射流法对桥上CRTSⅡ型板式轨道底座板后浇带进行修复; 建立了CRTSⅡ型板式轨道结构静力计算模型, 分析了底座板后浇带不同脱空长度对钢轨、轨道板垂向位移与轨道板拉应力的影响; 建立了车辆-轨道耦合动力计算模型, 分析了底座板后浇带完全脱空长度为1.0 m时, 正常行车对轨道结构、行车安全与舒适性的影响。计算结果表明: 在1.5倍静轮载作用下, 随着后浇带脱空长度增大, 钢轨与轨道板垂向位移随之增大, 当底座板后浇带完全脱空长度为1.0 m时, 钢轨和轨道板的垂向位移均增大了0.03 mm, 说明完全脱空对其垂向位移影响较小; 后浇带脱空长度分别为0.7、0.8、0.9、1.0 m时, 轨道板的最大拉应力分别为0.96、1.12、1.18、1.22 MPa, 后浇带完全脱空时轨道板的最大拉应力小于其抗拉强度设计值1.96 MPa, 轨道板不会开裂; 列车运行速度为300 km·h-1, 后浇带完全脱空长度为1.0 m时, 钢轨和轨道板的最大垂向位移分别为0.91、0.32 mm, 均小于《高速铁路工程动态验收技术规范》 (TB 10761—2013) 中钢轨和轨道板垂向位移的基准值1.5、0.4 mm, 说明后浇带脱空后正常行车对轨道结构不会造成较大的影响; 后浇带完全脱空时, 轨道板垂向加速度约为正常时的3倍, 说明正常行车将会增大下部基础的振动强度。静、动力分析结果表明, 采用超高压水射流法修复底座板后浇带可允许列车以正常速度通行。更多>
2019, 19(3): 71-78. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.008
摘要(872) HTML (229) PDF (688KB) (376)
载运工具运用工程
航空发动机多级叶盘-轴系统扭转耦合振动特性
徐自力, 周子宣
摘要: 针对多级叶盘转子结构, 考虑多级叶片弯曲变形和轴扭转变形耦合作用, 引入叶片离心刚化作用, 建立了包含多叶片、2级叶盘和轴的耦合振动模型; 应用哈密顿原理推导了多级叶盘-轴耦合振动微分方程组, 通过数值积分方法得到了系统质量矩阵与刚度矩阵, 进而求解出系统耦合模态; 研究了叶盘固有频率、叶片长度、叶盘间距、叶片扭转角对振动特征的影响。研究结果表明: 2级叶盘-轴系耦合振动包含3类耦合模态, 各阶模态频率以叶盘固有频率为边界相互分离; 叶片长度小于1 m时, 耦合第1、2阶频率受轴半径的影响较大, 叶片长度超过1 m后, 耦合第1、2阶频率受叶片长度的影响较大; 在系统转速为2 000 rad·s-1时, 在不同叶盘间距下, 耦合的3阶模态频率变化幅度分别降低5、3、7 Hz; 转速-频率曲线存在明显的频率转向特征, 叶片扭转角增加60°, 转向区域提高500 rad·s-1; 2级叶盘系统会产生不同于单级叶盘的耦合模态, 短叶片与长叶片均会对耦合频率产生显著影响; 叶片扭转角与叶盘间距的变化会使耦合区域移动, 从而降低可能发生的危险共振。更多>
2019, 19(3): 79-88. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.009
摘要(929) HTML (293) PDF (940KB) (395)
基于刚度等效模型的减重孔板结构快速分析方法
那景新, 任俊铭, 谭伟, 陈立军
摘要: 为了能够更有效率地对减重孔板结构进行计算分析, 提出一种快速分析方法; 研究了减重孔板结构模型与平面板结构模型间的一般刚度等效关系, 建立了减重孔板孔径、孔距与相应平面板等效杨氏模量、等效板厚间的关系表达式, 以等效平面板结构模型代替原孔板结构模型进行变形分析; 将局部节点位移施加到相应目标孔位模型上, 计算了目标孔位区域的应力分布; 结合试验与仿真验证了方法的准确性; 通过对某实际减重孔板结构施加不同载荷, 对刚度等效关系的稳定性进行了验证; 通过某车体底架带孔板结构实例, 对方法应用于实际工程中的有效性进行了验证。分析结果表明: 与试验结果相比, 快速分析方法仿真变形最大误差约为3%, 应变的最大误差约为5%;不同载荷下的等效杨氏模量偏差约为2.5%, 等效板厚的偏差约为1.3%;快速分析方法对变形与局部应力的平均计算误差小于6.7%, 计算时间缩短了约50%。可见, 快速分析方法可以替代传统方法对减重孔板结构进行性能分析。更多>
2019, 19(3): 89-99. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.010
摘要(718) HTML (166) PDF (8697KB) (295)
轴箱内置型铁路车轴疲劳性能与寿命评估
刘宇轩, 吴圣川, 李存海, 康国政, 梁树林
摘要: 开展了EA4T合金钢材料的低周疲劳试验、旋转弯曲高周疲劳试验与裂纹扩展速率试验, 考虑载荷类型、表面质量与尺寸系数等因素, 修正了标准小试样疲劳极限以预测全尺寸车轴的疲劳性能; 建立了轴箱内置铁路车轴(内箱车轴) 的有限元模型, 分析了内箱车轴与传统轴箱外置铁路车轴(外箱车轴) 临界安全部位的差异; 基于安全寿命设计理论, 结合修正的线性Miner疲劳累积损伤准则和载荷谱, 研究了内箱车轴的疲劳强度与服役性能; 分别采用Paris公式、NASGRO方程和LAPS模型拟合了裂纹扩展速率曲线, 基于损伤容限设计方法估算了内箱车轴和外箱车轴的裂纹扩展寿命。研究结果表明: 标准小试样的疲劳极限明显高于全尺寸车轴, 其疲劳极限均值分别为369、286 MPa; 与传统外箱车轴相比, 由于加载位置的改变, 内箱车轴的临界安全部位从卸荷槽处转移至轴身中部; 内箱车轴疲劳总寿命为2.5×1012 km, 满足30年服役寿命的设计要求; 但是在运输或服役过程中车轴表面不可避免会存在缺陷, 缺陷处存在严重的应力集中, 为裂纹的萌生和扩展提供了便利条件, 使车轴疲劳寿命大幅降低; 当车轴临界安全部位的裂纹深度扩展到5 mm时, 内箱车轴和外箱车轴的剩余寿命分别仅为3.2×105、2.0×105 km, 应根据无损探伤精度合理制定无损检测周期, 确保车轴安全服役。更多>
2019, 19(3): 100-108. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.011
摘要(988) HTML (248) PDF (3263KB) (462)
高速列车底部空气流动特性对转向架区域积雪的影响
蔡路, 张继业, 李田, 安超
摘要: 针对高速列车转向架区域的积雪问题, 建立了包含精细化转向架的列车空气动力学模型; 采用分离涡模拟方法, 对运行速度为350 km·h-1的高速列车周围空气流场进行了模拟, 分析了空气流场特性对车底与转向架区域雪粒输运的影响; 提取了涡核线, 研究了转向架区域的涡流特征与雪粒输运的关系。研究结果表明: 车底气流主要由前后轮对后部向上翻转进入转向架区域, 绕轮轴形成旋转气流; 转向架底部区域涡量大于1 000 s-1, 涡流基本为纵向; 转向架顶部区域涡量小于200 s-1, 涡流基本为纵向; 转向架轮对与前后端墙的空隙处涡流多为竖向, 且后部轮对处的涡量较前部轮对处大5倍以上; 转向架内部区域涡量小于200 s-1, 涡流走向杂乱; 涡流的尺度、强度与走向特性反映出进入转向架区域的气流具有较强的挟带雪粒的能力, 而流出转向架的气流挟带雪粒的能力较弱; 头车下部区域负压较大, 车底与裙板两侧存在强度较大的涡流, 易卷起轨道积雪形成雪烟; 除头车外, 车底与转向架表面绝大部分区域壁面剪切应力小于1 Pa, 对应的摩擦风速小于0.9 m·s-1, 沉积的雪粒不易被内部气流剪切走。更多>
2019, 19(3): 109-121. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.012
摘要(856) HTML (277) PDF (21862KB) (437)
交通运输规划与管理
快速路入口匝道瓶颈宏观交通流模型
孙剑, 殷炬元, 黎淘宁
摘要: 基于入口匝道汇入方式与基本图形态, 提出了一种调整型元胞传输模型; 增加了入口匝道状态变量以追踪入口匝道交通状态, 定义了新的入口匝道汇入规则; 将双通行能力基本图引入到调整型元胞传输模型中, 以适应不同交通状态下通行能力的变化; 将单纯形法与遗传算法相结合, 提出了混合多目标参数优化方法; 建立了3个仿真场景, 评价调整型元胞传输模型与混合多目标参数优化方法的效果。仿真结果表明: 在预测入口匝道上游主线拥堵发生与结束时间方面, 与经典元胞传输模型相比, 调整型元胞传输模型将时间预测准确性分别提升了22.3、10.8 min; 在模拟入口匝道汇入段主线拥堵传播与消散方面, 调整型元胞传输模型模拟结果更加符合实际的传播与消散规律; 在模拟试验路段早发性失效交通特性方面, 调整型元胞传输模型对于拥堵前最大流量与拥堵后消散流量的拟合误差在4%以内, 小于经典元胞传输模型; 在模型仿真精度方面, 调整型元胞传输模型各项评价指标均优于经典元胞传输模型, 前者的仿真速度误差为10.42 km·h-1, 较后者降低了25.4%;与传统的遗传算法相比, 混合多目标参数优化方法的总计算次数更少, 参数标定过程总耗时缩短了29.3%。更多>
2019, 19(3): 122-133. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.013
摘要(1401) HTML (306) PDF (3493KB) (498)
城市轨道交通规划网络与城市规划的综合协调性量化分析
彭其渊, 刘杰
摘要: 运用分形理论分析了城市轨道交通规划网络与城市规划在多半径多方向的综合协调性; 基于网络等效长度提出了城市轨道交通规划网络的扇形维数和城市道路规划网络的扇形维数, 基于等效车站提出了城市轨道交通规划车站的扇形维数; 借鉴人口分形维数, 提出了城市交通需求的扇形维数; 运用4个扇形维数, 建立了基于向量相似度和分维一致性的城市轨道交通规划网络与城市规划的综合协调性评估指标; 以南充市2种城市轨道交通规划网络方案为例, 研究了城市轨道交通规划网络与南充市城市规划的综合协调性。研究结果表明: 随着研究半径的增大, 扇形维数的均值逐渐减小, 与城市轨道交通规划网络和城市规划的情况相一致; 城市轨道交通规划网络与城市规划的向量相似度越高, 其在方向上的匹配程度越高; 城市轨道交通规划网络与城市规划的分维一致性越强, 其在研究区域内的协调性越高; 仅从分维一致性不能全面反映城市轨道交通规划网络与城市规划的协调性, 需要结合向量相似度与分维一致性全面分析; 城市轨道交通规划网络与城市规划的协调性随研究半径的变化而改变, 当研究半径分别为3、6、9、12、15 km时, 方案1与南充市城市规划的综合协调性指标分别为0.48、0.45、0.40、0.53、0.43, 方案2与南充市城市规划的协调性指标分别为0.40、0.50、0.48、0.51、0.47;2种方案与城市的协调性指标与实际情况相符合。可见, 本文计算的指标和方法适用于城市轨道交通规划网络与城市规划的综合协调性评价。更多>
2019, 19(3): 134-144. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.014
摘要(1131) HTML (232) PDF (3647KB) (569)
考虑时空相异的危险品运输车辆安全调度
柴获, 何瑞春, 代存杰, 马昌喜
摘要: 为确保危险品运输车辆间的安全距离, 从时空角度优化了危险品运输车辆的行驶路径和发车时间间隔; 分析了危险品运输车辆发生事故对其他车辆的影响及其与时空距离的关系, 提出了危险品运输车辆间时空安全距离评价方法, 并以时空安全距离为约束, 提出了车辆安全出发时间间隔计算方法; 建立了满足时空相异约束的危险品运输车辆调度模型, 设计了用于生成车辆调度时刻表的两阶段求解方法, 第1阶段采用NSGA-Ⅱ算法优化车辆行驶路径, 第2阶段分别设计了遗传算法和基于插入思想的近似算法以优化发车时间间隔; 为了验证车辆调度模型与算法的有效性, 对比了每个阶段中不同算法的优劣, 并分析了危险品事故影响系数和事故影响接受度对车辆调度结果的影响。研究结果表明: 提出的方法可针对不同危险品事故影响系数获得危险品运输车辆调度时刻表, 生成的车辆调度时刻能够保证车辆在行驶过程中始终保持安全距离; 遗传算法和近似算法获得的平均运输总时间分别为2.45和2.49 h, 表明近似算法获得的解劣于遗传算法, 但运行时间仅为遗传算法的1/10 000~1/5 000;危险品事故影响系数或事故影响接受度越小时, 车辆发车时间间隔越大, 导致运输总时间变长; 考虑时空相异性的车辆调度可以弥补相异路径方法仅从空间上考虑相异性的不足, 同时能够避免采用相异路径方法可能遗漏最佳运输路径的问题。更多>
2019, 19(3): 145-156. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.015
摘要(925) HTML (167) PDF (1931KB) (351)
基于运输需求时/空特征的不定期船舶运输的调度优化
江振峰, 陈东旭, 杨忠振, 刘一鸣
摘要: 考虑货主的选择行为与运输需求的时空分布特征, 把承运人的船舶运营期划分为多个连续的时间窗, 基于离散选择模型把货主的选择惯性转化为承运人在航段上的市场份额, 对不同时间窗内承运人在即期市场上应承担的货运量进行优化; 以承运人利润最大为目标构建优化模型, 求解规划期内船舶的运营调度方案, 确定船舶承运的货物和航次衔接; 选取太平洋地区包括中国、加拿大、澳大利亚、俄罗斯、印度尼西亚、巴西和美国在内的7个国家作为干散货主要进出口国, 在每个国家确定一个港口作为网络节点, 根据克拉克森官网发布的航线、运价与干散货需求等数据对不定期船舶进行调度优化, 并采用遗传算法求解模型。计算结果表明: 在相同的运输时间窗内, 在优化方案下, 船舶航行时间为58 d, 收益为3.01×105美元, 在传统调度模式下, 单纯追求每个航段的收益最大化, 船舶航行时间为56 d, 收益为2.48×105美元, 优化方案的利润高出5.30×104美元, 因此, 为了最大化运营期的利润, 在货运需求时空变化和货主选择惯性的影响下, 船舶在某些时间窗内应执行空载或利润较低的航次。更多>
2019, 19(3): 157-165. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.016
摘要(1111) HTML (273) PDF (1753KB) (453)
中国煤炭运输网络空间演化
王文雅, 李振福
摘要: 为了研究中国煤炭运输网络的演变规律和内在作用机制, 借鉴复杂网络的建模思想, 提出了综合煤炭价格成本和运输成本选择机制的煤炭运输网络演化模型, 并通过调节模型参数, 分析了其对网络特性的影响; 为反映煤炭价格动态波动对节点选择的影响, 构建了服务于演化模型的煤炭价格波动函数; 采用1998年中国煤炭运输数据进行仿真计算, 并将仿真结果与2016年中国煤炭运输网络特性进行对比, 以验证提出的煤炭运输网络演化模型的合理性。研究结果表明: 节点强度比节点度更适合用于分析中国煤炭运输网络特性; 中国煤炭运输网络为异配网络, 移走少数高强度节点会严重影响网络的连通性, 增加煤炭运输进口节点会减小移走少数高强度节点对网络的影响; 增加煤炭运输出口节点能提高中国煤炭运输网络的可靠性, 能大大提高山东、辽宁等地区的港口潜力, 带动地区经济发展; 增加煤炭运输进口节点会使中国东南部沿海地区和中部地区成为关键节点, 也能提高中国煤炭运输网络的可靠性, 但网络抗毁性会减弱, 网络中关键节点与非关键节点连接的倾向性会逐渐减弱, 网络的传递性和紧密程度表现为先升高后降低的趋势。可见, 在增加煤炭运输进出口节点的同时, 应加强对煤炭运输网络的整体规划和对枢纽地区的建设和管理, 合理引导煤炭运输资源配置, 以提高中国煤炭运输网络的整体性能。更多>
2019, 19(3): 166-177. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.017
摘要(819) HTML (235) PDF (2735KB) (361)
交通信息工程及控制
考虑网络拥堵与系统公平的车载异构网络选择方法
李骁驰, 徐志刚, 陈婷, 赵祥模
摘要: 利用演化博弈的有限理智特性执行网络选择, 以实现车载异构网络系统中网络资源的均衡分配; 利用双层博弈对演化博弈方法进行优化, 保证极端拥堵中部分车辆消息传输的同时, 维持系统公平; 设计了专用短程通信、长期演进和无线局域网融合的车载异构网络仿真场景, 对比了基于多准则决策的传统方法、基于演化博弈的网络选择方法和基于双层博弈的网络选择方法。仿真结果表明: 采用基于演化博弈和双层博弈的车载异构网络选择方法首次解决了动态网络环境中车载异构网络切换时出现的大规模乒乓效应, 利用双层博弈能够实现拥堵抑制和系统公平; 采用基于双层博弈的网络选择方法能够驱动异构网络系统在2~3个切换周期内实现网络系统状态的稳定; 在预设的动态网络评价条件下与80个终端的一般场景中, 双层博弈终端平均网络评价指标高于演化博弈19.5%, 为3种网络协同工作提供可靠服务; 在190个终端极端拥堵场景中, 终端合理分配, 共享专用短程通信网络资源, 双层博弈终端平均网络评价指标高于演化博弈10.3%, 双层博弈专用短程通信网络评价指标为演化博弈的2.18倍, 可以保证车联网基本安全信息的广播、系统的公平并维系基本车联网服务。更多>
2019, 19(3): 178-190. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.03.018
摘要(695) HTML (139) PDF (6761KB) (374)

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