交通运输工程学报

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王开云, 翟婉明, 刘建新, 封全保, 蔡成标

摘要: 为提高列车在提速区段的乘坐舒适性, 借助于现场试验测试数据, 运用车辆-轨道耦合动力学理论, 通过轨道随机不平顺功率谱变换得到不同波长的不平顺, 研究了线路不平顺波长对列车运行平稳性及乘坐舒适性的影响及规律。分析结果表明: 提速机车以150km.h-1速度在直线轨道上运行时, 如果线路不平顺波长为1~20m, 则车体振动主频主要集中在2.20~4.00Hz, 避开了人体正常敏感频率, 平稳性指标属优级; 如果线路不平顺波长为20~30m, 则车体振动主频降低至1.50Hz左右, 正好处于人体敏感频率范围, 乘坐舒适性大大降低, 平稳性指标值增加了20%多; 更长的波长(大于30m)对机车运行平稳性影响较小, 指标与1~20m波长的相应值处于相同等级。可见, 对于既有提速线路, 必须严格控制不平顺的20~30m波长, 虽然该波段的不平顺幅值很小, 但对列车在提速区段车体横向振动影响甚大。更多>

2007, 7(1): 1-5.

摘要(307) HTML (136) PDF (726KB) (609)

流线型列车头部设计制造一体化方法

许平, 田红旗, 姚曙光

摘要: 为了确保流线型列车头部结构与外形一致, 分析了流线型头部外形与结构特点, 在Auto-CAD的ARX、Ⅰ-deas的OpenⅠ-deas平台上, 提出了流线型列车头部外形与结构设计制造一体化方法。它包含三个模块: 一是应用非均匀有理B样条(NURBS)曲线曲面造型原理进行外形设计; 二是应用NURBS曲面的求交理论和三维几何造型技术进行结构设计; 三是采用NURBS曲线的线段拟合理论编制结构平面曲梁数控加工模块。实验表明该方法能按照人们的意志自由、快速地设计复杂的流线型列车头部外形, 自动生成以平面曲梁构成的网格状头部结构, 并针对不同的数控切割设备, 生成相应的平面板梁数控加工文件; 将过去传统的由设计、工艺、加工等多部门协作耗时的工作, 集中由计算机自动完成, 实现了列车头部设计制造一体化的重大变革。更多>

2007, 7(1): 6-11.

摘要(388) HTML (133) PDF (998KB) (766)

基于SIMPACK的磁悬浮车辆耦合动力学性能仿真模型

邓永权, 罗世辉, 梁红琴, 马卫华

摘要: 为了有效评价磁悬浮车辆动力学性能, 引入SIMPACK仿真软件, 根据磁悬浮车辆多体系统动力学拓扑关系图, 建立了磁悬浮车辆-轨道-控制系统的耦合动力学模型, 分析了试验结果和仿真结果。在模型中, 磁悬浮车辆被视为多刚体, 并具有两系悬挂系统, 轨道被视为弹性欧拉梁, 并考虑了磁悬浮车辆的控制系统性能。数值分析结果表明: 梁的最大变形的计算值为1.5mm, 试验值为1.6mm, 车体的垂向加速度仿真结果与试验结果基本一致, 利用仿真模型能较准确地预测耦合系统的动力学性能。更多>

2007, 7(1): 12-15.

摘要(395) HTML (134) PDF (822KB) (276)

B级车轮铸钢疲劳可靠性S-N曲线重构方法

陈雷, 章梓茂

摘要: 为实现任意可靠性水平疲劳强度设计、寿命预测和可靠性评定, 提出了B级车轮铸钢疲劳可靠性S-N曲线的重构方法, 应用Monte-Carlo模拟技术在可接受误差范围内重构了B级铸钢的疲劳极限和成组法S-N数据, 依照常规法测定了B级铸钢中、短寿命范围的可靠性S-N曲线, 应用概率疲劳极限外推法获得了包含中、短和长寿命范围的可靠性曲线。在此基础上, 考虑工程应用实际情况, 推导出了任意概率水平下的里程可靠性曲线。重构获得的疲劳极限及S-N数据最大模拟误差分别只有0.15%和0.07%, 较好再现了原始数据, 对曲线的外推使其合理性达到生产需要的10⁴km以上, 说明曲线重构方法可获得所需疲劳可靠性S-N曲线。更多>

2007, 7(1): 16-20.

摘要(268) HTML (118) PDF (508KB) (530)

长江流域航运与水环境协调发展模型

施欣, 黄芳

摘要: 为促进长江流域航运与水环境的协调发展, 利用系统分析方法和系统动力学模型, 建立了长江流域航运与水环境协调发展模型, 对各种宏观调控政策和措施效应进行了仿真模拟分析。模拟结果表明, 计算指标模拟值与实际值基本吻合, 最大相对误差为12.9%, 表明模型能较好地模拟长江流域航运与水环境协调发展系统; 航运污染主要来源于船舶事故污染和船员生活污染, 占总污染90%以上; 人口、水环境、航运及工农业协调增长模式有助于水环境质量的持续改善; 船舶事故应急管理水平的提高是航运污染治理的关键。更多>

2007, 7(1): 21-25.

摘要(299) HTML (96) PDF (725KB) (192)

船舶调度闸外编排算法

肖恒辉, 齐欢, 王小平, 刘云峰, 陈迎春, 曾亮

摘要: 为了提高船闸的通过能力, 优化船舶进闸调度, 分析了三峡船闸船舶的平均过闸间隔时间, 提出了闸外编排的概念, 分析了船舶在进闸调度中的操作流程, 以安全性和进闸耗时为目标, 建立了闸外编排的数学模型, 设计了相应的启发式求解算法, 将模型的目标和约束条件通过启发式方法生成船舶在闸外的排序法则。数值试验分析结果表明闸外编排数学模型切实可行, 排序算法可以生成安全高效的进闸方案, 闸外编排的实现考虑了船舶进闸时间和安全性原则, 缩短了闸次间隔时间, 提高了日开闸次数, 有效地提高了通航设施的整体通过能力。更多>

2007, 7(1): 26-29.

摘要(347) HTML (148) PDF (622KB) (1012)

三维潮流数值预报方法

黄磊, 张永宁

摘要: 为了满足船舶驾驶员在航海活动中及时获取沿海潮流信息的需要, 采用Backhaus三维非线性分层潮流数值模型, 计算了黄海与渤海7000余计算点不同深度的潮流调和常数, 开发了黄海与渤海三维潮流数值预报软件。实验结果表明, 该软件可以在船上即时预报黄海与渤海任意点、任意时刻不同深度的潮流信息, 同时可以在电子海图上显示出海区的潮流场, 预报的表层潮流流向、流速曲线与实测海流曲线变化趋势一致, 拟合良好, 精度较高, 达到了实用的程度, 可以较好地为航海活动提供服务, 保障船舶航行的安全。更多>

2007, 7(1): 30-33.

摘要(288) HTML (91) PDF (540KB) (285)

雾化液滴尺寸和速度分布函数的推导

曹建明

摘要: 为了增强雾化液滴质量和热量的传递, 有效预测与评价喷雾质量, 应用最大熵原理和动量守恒定律推导出了新的雾化液滴尺寸和速度的概率密度分布函数, 包括数目分布函数、数目微分分布函数、体积分布函数、体积微分分布函数与总体积公式。当不考虑速度分布时, 推导的喷雾液滴尺寸分布与曹建明先前推导的尺寸分布具有完全相同的形式, 其分布函数是Nukiyama-Tanasawa型雾化液滴尺寸分布函数的一种特定形式, 推导结果具有普适意义。更多>

2007, 7(1): 34-36.

摘要(268) HTML (65) PDF (368KB) (1337)

基于相位补偿的电动助力转向系统控制方法

苗立东, 何仁

摘要: 采用动力学与控制理论, 研究了具有3个集中质量的电动助力转向系统的物理和数学模型, 建立了总体结构图, 在对外环特性进行分析的基础上, 对总体结构图进行等效变换, 根据系统要求对控制系统进行了设计, 研究了控制对象的传递函数、控制系统的结构图、开环系统的Bode图、Nyquist图以及系统的稳定性, 并进行了台架试验。研究发现控制系统的结构图可以表示为内、外两环结构, 内环包含了反电动势的反馈通道, 采用快速比例积分(PI)控制的内环, 可以忽略反电动势, 没有进行相位补偿的系统幅值裕度和相位裕度约为负值, 稳定性较差, 而进行相位补偿后系统的稳定性较好。结果表明在系统低频共振频率范围内采用超前校正, 提供相位补偿是解决电动助力转向系统振动和稳定性的有效方法。更多>

2007, 7(1): 37-42.

摘要(361) HTML (135) PDF (784KB) (319)

沥青混凝土与连续配筋混凝土复合式路面承载力分析

倪富健, 卢杨, 顾兴宇, 董侨

摘要: 为了防止公路的早期破坏, 为长寿命路面结构研究提供理论依据与技术支持, 应用有限元方法对沥青混凝土与连续配筋混凝土复合式路面进行了温度场与疲劳应力分析。分析结果表明: 小于4cm的沥青混凝土面层主要用于改善路面使用性能; 大于4cm的沥青混凝土面层可以有效改善路面的温度场, 每增加2cm, 可满足15%~20%的超载要求。可见该复合式路面能够承受重载和一定程度的超载而不发生疲劳破坏。更多>

2007, 7(1): 43-48.

摘要(289) HTML (114) PDF (708KB) (232)

桥面铺装浇注式沥青混凝土性能

杨军, 潘友强, 邓学钧

摘要: 为探讨国产硬质沥青在桥面铺装浇注式沥青混凝土中的适用性, 参考国外常用的硬质沥青类型, 优选国产直馏硬质沥青、实验室自行研制的PmB45沥青以及德国进口的PmB25沥青, 通过贯入度试验、高温车辙试验、低温弯曲试验以及疲劳试验, 系统评价了硬质沥青浇注式沥青混凝土的性能。研究发现国产硬质沥青满足国内外相关浇注式沥青混凝土的胶结料技术要求, 改性硬质沥青浇注式沥青混凝土的弯曲性能与疲劳性能优于直馏硬质沥青浇注式沥青混凝土, 但三种硬质沥青浇注式沥青混凝土的高温抗车辙能力有限, 建议应用于中国气温较低的北方地区。更多>

2007, 7(1): 49-53.

摘要(390) HTML (145) PDF (600KB) (283)

拓宽路基差异沉降特性和影响因素

傅珍, 王选仓, 陈星光, 李宏志, 史建平, 王磊

摘要: 为了解差异沉降对拓宽道路的影响, 应用有限元程序, 建立了差异沉降计算模型, 分析了拓宽路基差异沉降特性, 研究了路基高度、土基压缩模量、拓宽方式和宽度对路基差异沉降以及沉降曲线形态的影响。结果表明, 双侧拼接在差异沉降控制上优于单侧拼接; 土基压缩模量从2MPa增加到10MPa时, 最大差异沉降从20.58cm降低到5.46cm, 且最大差异沉降的增加和土基压缩模量的减小不成反比例, 存在减速性; 当路基高度从2m增加到8m时, 最大差异沉降从6.38cm增加到13.10cm, 受边界条件的影响, 路基高度越小, 拓宽路基顶面沉降曲线越接近“~”形。更多>

2007, 7(1): 54-57.

摘要(312) HTML (114) PDF (461KB) (618)

考虑相变作用的冻土路基应力与变形分析模型

毛雪松, 李宁, 王秉纲,

胡长顺

摘要: 基于冻土路基温度场的控制方程, 考虑水分转化为冰的相变作用对土体瞬时变形和蠕变变形的影响, 建立路基应力和变形的二维数值方程, 并通过1月份的路基冻胀力学模型, 分析冻胀带内水分相变引起的路基应力和变形的分布规律。研究发现, 在冻胀区域一定的情况下, 冻胀率的大小决定了路基表面应力和变形的极值大小; 竖向位移的最大值在坡脚处产生, 并向路基中部和左侧边界逐渐递减; 随着冻胀率的增加, 路基表面裂缝有从坡脚向路中发展的趋势; 路基表面产生最大拉应力的位置与最大竖向位移的位置基本吻合; 路中所承受的拉应力主要发生在水分集聚的相变带范围内。结果表明, 相变作用是引起路基发生冻胀病害的直接因素, 分析路基应力与变形的分布规律是研究多年冻土路基破坏机理的有效方法。更多>

2007, 7(1): 58-62.

摘要(243) HTML (83) PDF (584KB) (550)

公路混凝土箱梁三维温度应力计算方法

彭友松, 强士中

摘要: 为了提高混凝土箱梁三维温度应力计算精度, 考虑了泊松效应所引起的各温度应力分量之间的相互耦合关系, 提出了一种基于热弹性理论的温度应力计算方法, 运用简单的结构力学方法实现三维温度应力的空间分析, 导出了混凝土箱梁三维温度应力的实用计算公式。实例计算表明该方法和实用计算公式有效, 箱梁温度应力计算结果与三维有限元分析结果吻合很好, 而传统的温度应力计算方法计算结果偏低, 误差可达25%以上。更多>

2007, 7(1): 63-67.

摘要(269) HTML (105) PDF (449KB) (578)

基于区内出行比例的城市交通小区半径计算方法

马超群, 王瑞, 王玉萍, 严宝杰, 陈宽民

摘要: 针对国内城市交通小区划分多靠定性分析的情况, 分析了国内外交通小区划分方法, 提出了基于区内出行比例的交通小区半径定量计算方法。基于交通小区半径和出行距离的三种不同组合, 推导出了相应的区内出行比例计算模型, 利用Excel软件的VBA编程功能, 进行了三者之间的数量关系计算, 通过对区内出行比例的控制, 得出交通小区半径的合理范围。实例计算结果表明: 当区内出行比例范围为5%~10%时, 西安中心市区交通小区的合理半径在0.7~1.1km之间, 而实际调查区内出行比例为9.28%, 交通小区半径为0.9km, 调查值与计算值接近, 小区半径定量计算方法可行。更多>

2007, 7(1): 68-72.

摘要(353) HTML (134) PDF (564KB) (607)

基于相关分析和安全车距的跟驰模型

张浩然, 任刚, 王炜

摘要: 为精确模拟动力性能各异的车辆之间的跟驰行为, 分析了跟驰实验数据和车辆动力性能, 采用回归分析法筛选变量, 建立新的跟驰模型。根据车辆动力性能与车距修正模型, 使模型模拟结果更符合车辆的动力性能, 并具有广泛的适用性。模型模拟加速度、速度和位置与实测值之间的相对误差分别为6.0%、0.1%和1.0%, 相关系数分别为0.863、0.998和1.000。由此表明模型可精确模拟车辆性能各异与车速和车间距离散性较大的跟驰车队。更多>

2007, 7(1): 73-75.

摘要(318) HTML (121) PDF (477KB) (310)

驾驶行为非参数微观仿真模型

王晓原, 杨新月

摘要: 运用信息挖掘技术最大限度地榨取实测数据所携带的驾驶行为个体有用信息, 通过数据修正和精简形成样本数据库, 采用K最近邻概率密度函数法对样本数据库进行数据过滤和冗余信息清洗, 利用预处理后的数据和非参数回归法构建了驾驶行为非参数仿真模型。模拟得到的后车多元信息与其实际值有很好的拟合性, 且实际值以模拟平均值为轴小幅度摆动。仿真结果表明, 合适的光滑参数能提高模型精度, 使模型避免大样本标定数据的限制, 很好地反映和预测跟驰过程中的驾驶员行为。更多>

2007, 7(1): 76-80.

摘要(289) HTML (128) PDF (548KB) (218)

交通事故摄影测量中相机标定的扩展两步法

唐阳山, 李江, 白艳, 石晶

摘要: 为了利用摄影测量技术提高交通事故数据采集的效率, 分析了交通事故与相机标定方法的特点, 提出了交通事故现场摄影测量的扩展两步相机标定方法。在扩展两步标定方法中, 首先对相机进行线性标定, 然后进行非线性修正, 最后进行图像校正, 并提出了完整的标定步骤和程序, 进行了相机标定实验。扩展方法标定的结果与线性标定结果相比, 最大绝对误差和相对误差分别为10.9和1.7%, 最小绝对误差和相对误差分别为4.1和1.0%, 表明扩展两步相机标定方法能够显著提高相机标定精度, 抗噪性能稳定。更多>

2007, 7(1): 81-84.

摘要(240) HTML (104) PDF (423KB) (889)

山区公路混凝土护栏碰撞特性仿真分析

雷正保, 颜海棋, 周屏艳, 余进修, 周志刚

摘要: 为探明山区公路上常用的间断式混凝土护栏及连续式混凝土护栏的碰撞特性, 基于动态显式有限元方法及VPG软件, 建立了完整的汽车-护栏-乘员-座椅-安全带一体化模型, 对四种典型山区公路护栏进行了碰撞仿真分析。发现汽车撞击间断式混凝土护栏时, 出现混凝土墩拌阻车轮的现象, 甚至出现汽车的右前轮被护栏完全刮脱的情况, 不仅假人头部及胸部遭受剧烈冲击, 而且驾驶室变形严重; 而汽车撞击连续式混凝土护栏时, 车辆的左后轮出现了明显的抬高现象, 表明车辆存在倾翻的趋势, 但车辆尾部的高度变化曲线表明, 车辆左后轮在抬高到一定高度后, 将不再继续抬高, 并逐步返回地面, 说明车辆尾部的高度变化趋势是趋于稳定的; 当护栏底部凸缘高为80mm时, 出现前轮可以顺利爬上并溜下护栏斜坡, 而后轮无法爬上护栏斜坡的现象; 当护栏底部凸缘高为150mm时, 则车辆的前、后轮均不能爬上护栏斜坡。结果表明, 间断式混凝土护栏存在的主要问题是对失控车辆的诱导能力不足; 连续式混凝土护栏存在的主要问题是护栏底部的凸缘太高, 护栏的主要尺寸参数需要优化。更多>

2007, 7(1): 85-92.

摘要(282) HTML (123) PDF (1713KB) (456)

城市出租车运营网络平衡模型

边扬, 王炜, 陆建

摘要: 为确定城市出租车的合理发展规模, 研究了城市出租车网络的运营特性与载客和空载阶段的出租车路径选择行为特征, 分析了固定需求条件下出租车运营网络的供需平衡关系, 建立了城市出租车网络平衡模型, 以客观地反映驾驶员的搜客行为规律, 表征城市道路网、出租车运营规模、出租车搜索时间和乘客候车时间的相关关系, 并针对模型结构特征设计了模型求解的迭代求解算法。算例计算分析表明, 算法是收敛的, 模型是可行的, 能根据乘客等待时间确定城市出租车的合理发展规模, 有利于城市出租车网络的规划与管理。更多>

2007, 7(1): 93-98.

摘要(295) HTML (113) PDF (573KB) (366)

基于标杆的多车多品种货物装载优化算法

刘小群, 马士华

摘要: 根据货物与货车体积质量比差异情况, 结合组合理论, 设计基于不同标杆的优化算法, 充分利用车辆的载质量与容积, 以提高装载效率。对于轻质货物, 以货车的载质量为标杆, 在充分利用货车容积的同时, 尽可能地提高货车的载质量利用率; 对于重质货物, 以货车的容积为标杆; 匀质货物的体积和质量相对货车都比较均衡, 以货车的体积质量比为标杆, 对货车的容积和载质量利用率同时优化。数值仿真结果表明标杆算法的效率普遍优于其他算法, 标杆算法下体积利用率曲线和载质量利用率曲线及其趋势线比较平稳, 算法的稳定性强, 适合大规模多车多品种货物的装载。更多>

2007, 7(1): 99-105.

摘要(255) HTML (89) PDF (776KB) (478)

求解客户需求动态变化的车辆路径规划方法

李兵, 郑四发, 曹剑东, 杨扬, 耿华, 连小珉

摘要: 对于集货过程中客户需求随时间变化的动态车辆路径规划问题, 按时间段划分为一系列车辆已驶离中心车场的静态车辆路径问题, 引入虚拟任务点与相关约束方法, 将其进一步等价转化为普通的静态车辆路径问题, 使用适用于静态问题的算法对其进行求解。应用此车辆路径规划方法, 以改进的节约法为静态算法, 对于客户数为20的动态路径规划问题进行求解, 得到重新优化路径所用的时间为0.49s, 说明这种规划方法可行。更多>

2007, 7(1): 106-110.

摘要(282) HTML (109) PDF (292KB) (532)

动态交通下车辆路径选择模型及算法

贺竹磬, 孙林岩

摘要: 为优化动态交通下物流配送成本及服务水平, 依据交通流量将运输时间分为不同时段的不同分布, 建立了具有时间窗约束与物流成本最小的车辆路径混合整数非线性模型, 设计了自然数插值编码的遗传算法对模型进行求解, 对不同交通状况下配送方案选择进行了仿真比较。仿真结果显示遗传算法是收敛的, 依据交通状况选择相应的配送方案, 不仅物流成本降低了2%, 而且服务水平也提高了5%。更多>

2007, 7(1): 111-115.

摘要(350) HTML (124) PDF (383KB) (290)

双目标路径诱导下的交通信息定价策略

朱权, 安实, 谢秉磊

摘要: 为了提高交通信息定价精度, 在假定出行者权衡出行时间和出行费用双目标路径诱导的基础上, 建立混合均衡定价模型, 通过实例对模型进行了标定和验证, 对比评价了单目标和双目标路径诱导下的交通信息定价策略, 并给出双目标路径诱导下的交通信息定价结果。研究结果表明, 与双目标路径诱导相比, 单目标路径诱导改变了交通信息定价的可行区域, 当具有信息的出行者、交通信息提供者、交通管理者三方各自的利益为决策主体时, 交通信息的最终价格分别为1.3、2.6和1.8元, 说明了混合均衡定价模型是有效的。更多>

2007, 7(1): 116-121.

摘要(248) HTML (60) PDF (647KB) (398)

基于基本属性的高速公路公共政策研究

杨琦, 郗恩崇

摘要: 为了使高速公路公共政策符合高速公路自身的发展规律, 利用公路经济学与福利经济学的基本原理, 分析了高速公路公共政策的内涵, 从服务角度出发, 研究了高速公路自然垄断性、准公共产品性和外部性, 提出了针对高速公路这三种基本属性的高速公路的公共政策。针对自然垄断性的政策是打破市场封锁, 合理引入竞争机制, 激励与约束并进, 加强对高速公路有效监管; 针对准公共产品性的政策是实现具有内部相互制衡机制的高速公路民营化, 以缓解高速公路建设资金的不足; 针对外部性的政策是通过税收和高速公路建设与土地利用的一体化规划, 优化高速公路资源的合理配置。这些政策可以促进中国高速公路公共政策制定的科学性与客观性, 推进中国高速公路建设和运营快速与平稳发展。更多>

2007, 7(1): 122-126.

摘要(283) HTML (75) PDF (432KB) (252)

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