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2016年  第16卷  第1期

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道路与铁道工程
水泥混凝土路面板湿度翘曲应力计算方法
张翛, 赵鸿铎, 赵队家, 孙立军
摘要: 为了分析湿度梯度对水泥混凝土路面力学性能的影响, 采用弹性力学的基本分析方法推导了非均匀无限水泥混凝土路面板在完全自由、轴向变形约束、弯曲变形约束、弯曲和轴向变形组合约束下的湿度翘曲应力计算公式, 利用弯矩等效原理, 推导了基于湿度翘曲应力的等效温度梯度公式, 基于连续配筋混凝土路面, 采用有限元法计算了非线性湿度分布情形下水泥稳定基层、粒料基层、沥青混凝土基层、沥青稳定基层、水泥土基层和自然土基层下的板顶和钢筋的应力与板的裂缝宽度。研究结果表明: 湿度翘曲应力的大小取决于相对湿度的分布形式; 板顶应力随基层刚度的增大而增大, 当基层刚度从0.08 MPa·mm-1增大到6.28 MPa·mm...
2016, 16(1): 1-7. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.001
摘要(1113) HTML (218) PDF (626KB) (793)
基于随车声强法的公路隧道水泥混凝土路面噪声特性
李波, 张正伟, 康宏伟, 李良英, 王锋
摘要: 应用随车声强法测试了高速公路混凝土路面与沥青路面的噪声, 采用统计产品与服务解决方案软件(SPSS)分析了噪声样本数据, 研究了横向刻槽、纵向刻槽、纵横组合式刻槽及露石混凝土等具有不同抗滑纹理的隧道混凝土路面的A计权声压级和1/3倍频谱噪声特性, 并与普通沥青混凝土路面(AC)、沥青玛蹄脂碎石混凝土路面(SMA)和超薄磨耗层的噪声特性进行了对比。研究结果表明: 横向刻槽与横向组合式刻槽混凝土路面的噪声范围集中在100~104 dB(A), 纵向刻槽混凝土路面的噪声范围集中在99~102 dB(A), 露石混凝土路面、普通沥青路面、SMA路面、超薄磨耗层的噪声范围集中在97~100 dB(A);...
2016, 16(1): 8-15. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.002
摘要(843) HTML (155) PDF (1172KB) (634)
波形钢腹板内衬混凝土部位抗剪性能
张峰, 李术才, 李宏江, 姚晨, 杨晟
摘要: 基于非线性有限元数值模拟方法, 建立了考虑内衬混凝土的波形钢腹板精细化数值有限元模型, 基于试验模型的挠度与应变验证了有限元模型的有效性, 研究了波形钢腹板内衬混凝土部位的抗剪性能。分析了内衬混凝土波形钢腹板的抗剪机理、内衬混凝土与波形钢腹板抗剪能力的比例关系, 提出了波形钢腹板内衬混凝土部位的抗剪强度设计公式, 并验证了公式的有效性。研究结果表明: 数值模拟极限荷载为4 560 kN, 试验极限荷载为4 744 kN, 误差为3.8%, 并且数值模型和试验模型均显示了典型的斜向损伤区域, 因此, 数值模型是可靠的; 内衬混凝土受压杆与波形钢腹板受拉杆形成“X”桁架, 共同提供抗剪承载能力; ...
2016, 16(1): 16-24. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.003
摘要(789) HTML (144) PDF (3043KB) (649)
大跨径钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑施工控制
胡大琳, 陈定市, 赵小由, 龚建平, 李影
摘要: 分析了拱桥主拱圈斜拉扣锚悬臂浇筑施工体系的结构特点, 总结了拱桥悬臂浇筑施工扣、锚索力的确定方法, 分析了零位移法、定长扣索法、影响矩阵法与零弯矩法的优缺点与适用性。基于净跨径为180m的钢筋混凝土拱桥——马蹄河大桥的设计与施工方案, 分析了大跨径钢筋混凝土拱桥主拱斜拉扣锚悬臂浇筑施工的全过程, 采用零弯矩法进行索力求解, 并在最大悬臂施工阶段采用以拱圈弯曲能量为目标函数的影响矩阵法对索力进行了优化。分析结果表明: 在拱桥斜拉扣锚悬臂浇筑施工中采用零弯矩法是最直接有效的控制方法; 整个施工过程中拱圈截面由部分受拉逐渐进入全截面受压, 拱圈线形与应力满足设计要求; 拱圈上、下缘拉应力不超过1.5...
2016, 16(1): 25-36. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.004
摘要(880) HTML (349) PDF (1877KB) (1290)
轨道短波不平顺数值模拟新方法
李再帏, 雷晓燕, 高亮
摘要: 针对轨道短波不平顺问题, 提出了一种基于离散二进制小波的轨道短波不平顺数值模拟方法, 将ISO 3095标准谱作为目标函数, 得到了ISO 3095标准谱和小波系数的关系, 给出了数值模拟算法流程与步骤, 并将数值模拟结果与上海某段地铁实测结果进行了对比分析。分析结果表明: 合适的小波分解层数为8层, 最低层包含的波长范围为512~1 024 mm; 短波不平顺数值模拟时域波形符合实际轨道短波不平顺的统计特征, 呈现非平稳性, 幅值分布范围为-0.15~0.15 mm; 数值模拟结果与ISO 3095标准谱之间存在的差异由倍频程采样间隔与三分之一倍频程采样间隔的差异造成。可见, 采用二进制小波...
2016, 16(1): 37-45. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.005
摘要(899) HTML (191) PDF (760KB) (906)
基于图像色相值突变特征的钢轨区域快速识别方法
闵永智, 殷超, 党建武, 程天栋
摘要: 应用彩色图像中不同区域HSL色彩空间中色相值突变特征提取轨检图像中钢轨边界点, 对多条不同等分线处钢轨边界点进行直线拟合以确定钢轨边缘, 识别目标钢轨区域。分析了机器视觉轨检系统序列图像中轨枕、砟石、扣件与钢轨的分布特征及不同特征区域图像色相值的突变特征, 研究了轨检图像不同等分数值下等分线处色相值突变点与钢轨边界点的对应关系, 讨论了不同等分值对识别时间与识别失败率的影响。在不同光照条件下对识别方法与传统方法进行了对比分析。分析结果表明: 当等分值为8时识别效果最优, 识别失败率为5.0%, 识别时间为4.65 ms; 在500~1 000、1 000~10 000、10 000~100 0...
2016, 16(1): 46-54. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.006
摘要(863) HTML (202) PDF (2171KB) (638)
CRTSⅢ型板式无砟轨道底座合理纵连长度计算
蔡小培, 赵磊, 高亮, 钟阳龙, LAUAlbert
摘要: 根据路基上CRTSⅢ型板式无砟轨道设计方案, 考虑了轨道多层结构间非线性相互作用关系, 基于有限元方法建立了不同底座板纵连长度的轨道结构空间耦合模型, 计算了轨道结构横向稳定性与整体升降温作用下轨道板、自密实混凝土和底座板的受力与变形, 分析了底座板的合理纵连长度。分析结果表明: 底座板纵连长度为2块及以上轨道板长度时, 可满足结构横向稳定性的要求; 在升温45℃荷载作用下, 随着底座板长度的增大, 轨道板纵向位移线性增大, 最大增幅约为58%, 但是应力与弯矩变化不明显; 自密实混凝土受力与变形的变化幅度较轨道板稍大, 最大拉应力为0.949MPa; 在降温40℃荷载作用下, 底座板应力受纵...
2016, 16(1): 55-62. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.007
摘要(796) HTML (135) PDF (777KB) (564)
高铁膨胀土新型路堑基床动力特性与参数敏感性
杨果林, 邱明明, 杨啸, 房以河
摘要: 进行了云桂高铁膨胀土新型路堑基床综合试验段现场激振试验, 借助有限差分软件FLAC3D, 建立了三维轨道-路基-地基动力学模型, 分析了新型路堑基床动力响应与防排水结构层参数敏感性。分析结果表明: 铺设新型防排水结构层可加速基床内动应力的衰减, 降低路基表面动位移; 增加防排水结构层厚度和弹性模量可降低基床动位移, 减弱防排水结构层下方基床动应力, 但会提高防排水结构层顶面的动应力水平; 防排水结构层铺设位置下移时会增大路基表面动应力, 但对路基表面动位移影响不大; 为满足《高速铁路设计规范》(TB 10621—2009)要求, 建议防排水结构层铺设厚度不小于15 cm; 路基表面动应力、动位...
2016, 16(1): 63-72. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.008
摘要(907) HTML (158) PDF (2474KB) (957)
载运工具运用工程
电动汽车电池温度加权PID控制
秦大同, 黄晶莹, 刘永刚, 胡明辉
摘要: 针对纯电动汽车锂离子电池, 建立了二自由度集中参数电池热模型, 结合汽车行驶动力学模型, 得到了电动汽车实际运行工况下电池的实时热响应模型。通过混合动力脉冲能力特性试验获得了电池热模型的参数, 分析不同运行工况下电池的热响应, 提出了基于加权比例积分微分法的再生制动控制策略。在满足制动安全性的前提下, 通过调节电机制动力分配系数来实现电池充电电流的主动控制, 从而控制生热源。在典型循环工况下, 对比分析了再生制动控制策略与传统制动控制方案的电池热响应。分析结果表明: 再生制动对电池的温升产生一定影响, 汽车运行工况中再生制动的比例越大, 电池温升越快; 再生制动控制方案能够有效地调节充电电流幅...
2016, 16(1): 73-79. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.009
摘要(795) HTML (215) PDF (846KB) (704)
备用制动系统性能比较
祝露, 王晓东, 吴萌岭, 田春
摘要: 为了比较3种不同备用制动系统的差异, 以制动距离与车钩力为评价指标, 采用AMESim与Simulink软件联合搭建列车制动系统仿真模型与性能参数分析模型。在直通电空制动系统故障情况下, 分析了不同备用制动系统时的制动特性。以120 km·h-1满载运行的某列车为例, 在某单车车辆直通电空制动系统故障后, 对比分析故障、单车热备切换制动、全车热备切换制动与冷备切换制动4种工况下的列车制动距离与车钩力变化趋势, 研究了故障车辆位置对制动距离与车钩力的影响。分析结果表明: 与无备用制动系统的故障工况相比, 实施单车热备切换制动方式后, 制动距离最大减小10.14%, 最大拉钩力最大减小84.59%...
2016, 16(1): 80-87. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.010
摘要(774) HTML (130) PDF (468KB) (491)
非线性铁路车辆系统的时间积分算法
杨超, 肖守讷, 朱涛
摘要: 研究了铁路车辆系统中存在的非线性因素, 介绍了修正双步长显式法, 给出了该算法的数学表达式。基于简化的非线性车辆系统动力学模型, 利用铁路车辆系统中的5个典型非线性算例, 对比分析了修正双步长显式法、Newmark法、Wilson-θ法、Runge-Kutta法、翟方法和精细积分法, 指出了这些算法在非线性铁路车辆系统中的适用范围。研究结果表明: Newmark法和Wilson-θ法不适用于非线性铁路车辆系统; Newmark法、Wilson-θ法和Runge-Kutta法在包含非线性垂向轮轨力的车辆系统中会产生虚假振荡; 仿真时间为2 s, 时间步长分别为0.4、0.1、0.01 ms时, ...
2016, 16(1): 88-94. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.011
摘要(810) HTML (158) PDF (955KB) (701)
船舶尾轴机械密封面形状对密封性能的影响
周旭辉, 刘正林, 孟祥坤, 刘娇
摘要: 针对船舶轴系轴线弯曲、轴系不对中、尾轴承磨损、螺旋桨水动力等多种因素导致的船舶尾轴机械密封性能不稳定问题, 应用经验公式与ANSYS有限元法, 研究了球面与平面2种密封面形状对密封性能的影响规律。在水深为200、400、600 m情况下, 分别建立了球面与平面密封面的热-结构耦合模型, 比较了2种机械密封的密封面接触面积、泄漏量、密封准数与单位面积摩擦功, 分析了2种机械密封面形状对变形、接触压力与温度等关键参数的影响规律。研究结果表明: 相同水深下, 球面密封的间隙区域与最大间隙均小于平面密封, 球面密封接触压力变化较平面密封平缓, 其最大接触压力仅为平面密封的40%~50%;随水深的增加,...
2016, 16(1): 95-102. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.012
摘要(723) HTML (158) PDF (1329KB) (571)
交通运输规划与管理
混合式航空货运网络优化
杨忠振, 于述南, 陈刚
摘要: 为了优化具有点-点式与轴-辐式混合特征的航空货运网络, 基于航空货运企业的OD流量, 构建了双层优化模型。上层模型以货运企业总运输成本最小为目标, 优化航空货运网络结构与配置运力, 下层模型计算均衡状态下各航段上的货物流量。选取顺丰航空服务的14个城市的相关数据对双层优化模型进行验证, 以设置4个枢纽机场为前提, 分别对使用4、5、6架全货机的货运情况进行分析。分析结果表明: 3种情况下北京、上海、南京、深圳4个机场均被设置为枢纽机场; 当使用4架全货机时, 全货机分别被安排在北京-南京、北京-深圳、上海-深圳、南京-深圳的航段上, 4个枢纽机场的快件中转率分别为24.3%、24.2%、47....
2016, 16(1): 103-114. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.013
摘要(916) HTML (171) PDF (2882KB) (660)
内外集卡协同服务的码头集卡预约优化模型
曾庆成, 张笑菊, 张倩
摘要: 针对码头集卡集中到达引起的拥堵问题, 提出了基于内外集卡协同服务的码头集卡预约优化模型, 建立了休假式排队系统, 设计了基于遗传算法的求解方法, 并利用算例验证了模型与算法的有效性。分析结果表明: 内部集卡在堆场的计算平均等待时间为14.31 min, 实际平均等待时间为15.11 min, 外部集卡在堆场的计算平均等待时间为20.65 min, 实际平均等待时间为21.55 min, 计算值与实际值相差较小; 预约优化后外部集卡在堆场的平均等待时间由20.65 min缩短为16.85 min, 码头集卡的平均等待成本由29.3元降低为24.1元。休假式排队可有效描述码头内部集卡和外部集卡的特...
2016, 16(1): 115-122. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.014
摘要(815) HTML (136) PDF (1741KB) (483)
IHSDM高速公路事故预测模型
孟祥海, 侯芹忠, 史永义, 荆林朋, 郑来
摘要: 应用交互式道路安全设计模型(IHSDM)对11类高速公路进行事故预测, 并对比了预测事故数与实际事故数, 给出了基本事故预测模型与线形指标修正系数, 构建了一组IHSDM事故预测改进模型, 分析了线形指标的敏感性与线形指标的变化对预测事故率的影响, 并计算了各类高速公路线形指标的安全取值范围。分析结果表明: 采用IHSDM预测的高速公路事故数小于实际事故数, 最小误差为13%, 最大误差为52%;改进模型事故总数预测值与实际值的相对误差小于10%, 具体路段上的皮尔逊相关系数不小于0.60, 均方根误差小于0.30, 平均相对误差小于30%;事故率对各线形指标敏感性由高到低依次为直线段长度、纵...
2016, 16(1): 123-132. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.015
摘要(1050) HTML (190) PDF (536KB) (698)
交通信息工程及控制
基于数据可视化的区域交通状态特征评价方法
何兆成, 周亚强, 余志
摘要: 引入交通拥堵时空累积指标对区域交通运行状态进行判别与定量分析, 建立拥堵源与拥堵评价点之间的函数关系以构建可视化模型, 利用梯度方向直方图与主成分分析法对交通运行状态数据进行特征提取, 并利用高斯混合聚类方法对特征数据进行聚类, 划分区域交通拥堵的空间分布模式。选择了广州23 478辆出租车, 得到了509 376个数据样本, 并对交通路网拥堵模式进行识别和划分, 分析和评价了城市交通拥堵分布特性。试验结果表明: 3个样本的拥堵强度平均值分别为0.558、0.559、0.559, 交通拥堵聚集度指标分别为3.518、3.121、2.800, 3个样本的整体路网拥堵强度相同, 但是空间拥堵分布有...
2016, 16(1): 133-140. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.016
摘要(1230) HTML (275) PDF (2662KB) (1514)
组合交通标志信息量阈值研究
刘小明, 王蔚, 姜明, 魏中华
摘要: 针对组合交通标志信息量阈值缺乏量化依据的问题, 设计了包含指路标志与车道行驶方向标志的组合标志, 测定了被试者视认组合标志的正确率及反应时间, 得到组合标志的信息量阈值, 并通过试验对模拟结果进行了验证。分析结果表明: 车道数为3~7时, 被试者对组合标志视认的正确率分别为94.17%、93.13%、93.50%、87.50%、86.07%, 反应时间分别为2 437.54、2 514.01、2 634.18、3 600.75、3 836.21 ms; 指路标志中一条路名信息的视认反应时间相当于组合标志中5个箭头的视认反应时间, 均为0.5 s;指引图形较简单的组合标志信息量阈值为6条路名信息...
2016, 16(1): 141-148. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.017
摘要(790) HTML (178) PDF (1741KB) (580)
大型舰船编队相对导航方法比较
周红进, 钟云海, 李伟
摘要: 基于导航卫星伪距双差建立了相对导航模型, 设计了基于伪距单差的最小二乘算法、基于伪距双差的最小二乘算法、基于伪距单差的EKF算法与基于伪距双差的EKF算法, 并通过试验进行对比分析。研究结果表明: 基于伪距双差的相对导航模型可以消除电离层、对流层、多路径误差、卫星钟差与接收机钟差; 与最小二乘算法相比, EKF算法能够显著提高相对导航信息的解算精度; EKF算法下伪距双差的解算精度比伪距单差提高约10%;在几何精度因子最小的原则下, 卫星个数增多, 距离解算精度提高; 基线为2m时, 基于伪距双差的EKF算法所得距离解算精度可达到0.10m以内, 方位角解算精度可达到4.0°, 因此, EFK...
2016, 16(1): 149-158. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2016.01.018
摘要(749) HTML (122) PDF (1605KB) (479)

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