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2012年  第12卷  第5期

道路与铁道工程
Black and white interlaminar instability failure of asphalt overlay on old cement slab
LIU Kai, WANG Fang, KANG Xin
摘要: In order to study the two kinds of instability failures between asphalt overlay and old cement slab such as black and white interlaminar horizontal shear slippage and interfacial bonding instability, the influence rules of vehicle speed, road adhesion coefficient, vertical load, interlaminar contact coefficient, loading rate, temperature and the spraying amount of viscous oil on interlaminar extreme stress and strain, shear strength and pull-out strength were revealed through the elastic theoretical calculation of composite structure, MATLAB programming, interlaminar shear test and pull-out test.The function relationships among interlaminar shear strength and normal stress, shear rate, temperature, and among pull-out strength and pull-out rate, temperature, the spraying amount of viscous oil were established respectively.Analysis result shows that the descending order of pull-out failure interface occurrence probabilities at 15 ℃ is cement slab surface, tack coat, asphalt membrane, the descending order at 45 ℃ is tack coat, cement slab surface, asphalt membrane, and average interlaminar bonding strength increases with the descending of above order.In order to reduce interlaminar instability failure, vehicle speed should be increased appropriately, vehicle axle load should be controlled, the clean and rough surface conditions of old cement slab should be kept, the spraying amount of viscous oil should be chosen appropriately, liquid petroleum asphalt is 0.20-0.40 L·m-2, and emulsified asphalt is 0.48-0.60 L·m-2.The average pull-out strength of core sample and interface failure position are recommended as distinguishinging bases for the construction quality of asphalt overlay.更多>
2012, 12(5): 1-12. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.001
摘要(894) HTML (136) PDF (1576KB) (1122)
Fuzzy control of fire smoke in single highway tunnel with subtended traffic
WANG Ya-qiong, DENG Min, HU Yan-jie, HU Jin-ping, XIE Yong-li
摘要: In order to eliminate the influence of fire smoke on people in single highway tunnel with subtended traffic, a fire numerical calculation model was established.The theory of fuzzy control was introduced into the control of fire smoke, and the reciprocating motion of smoke in the area of 200 m between two groups of jet fans in the tunnel was simulated.By changing the wind velocities and directions of jet fans in tunnel, the distribution and influence law of smoke within the control area were studied when smoke diffusion times were 180 and 360 s, and wind velocities were 1.0 and 1.5 m·s-1.Calculation result shows that after jet fans on both sides of fire source are started respectively, the smoke is basically controlled at the positions of 50-80 m on both sides of fire source, and its motion belongs to small amplitude motion when the start interval of jet fans is 30 s and wind velocity is 1.0 m·s-1.When the interval is 60 s and the speed is 1.5 m·s-1, the smoke is basically controlled at the positions of 80-100 m, and its motion is large amplitude motion.The small amplitude motion is superior to large amplitude motion.更多>
2012, 12(5): 13-21. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.002
摘要(953) HTML (100) PDF (1481KB) (909)
大跨度钢桁梁斜拉桥风-车-桥系统耦合振动
李永乐, 李鑫, 向活跃, 廖海黎
摘要: 以某大跨度公轨两用钢桁梁斜拉桥为工程背景, 通过车桥组合节段模型风洞试验, 测试了不同状态下车辆和桥梁各自的气动力系数, 采用自主研发桥梁分析软件BANSYS, 分析了不同风速、车速、车载状态下的风-车-桥系统, 研究了车辆位置和双车交会对系统响应的影响。计算结果表明: 当风速为25m.s-1, 车速达到100km.h-1时, 车辆的轮重减载率超过了行车安全性限值, 且当车速达到120km.h-1时, 车辆的竖向加速度超过了行车舒适性限值; 风速较高时沿迎风侧轨道运行车辆的轮重减载率是系统的控制因素; 车辆在空载状态下的各项响应均比在超员状态下的要大; 由于迎风侧车的遮风效应, 在双车交会开始和结束时车辆横向加速度出现突变。更多>
2012, 12(5): 22-27. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.003
摘要(1163) HTML (190) PDF (625KB) (1249)
高速铁路系杆拱桥先拱后梁施工仿真与监测
任文峰, 王星华, 涂鹏
摘要: 以京沪高铁青阳港系杆拱桥为研究对象, 通过有限元仿真分析及现场监测, 计算了高速铁路先拱后梁系杆拱桥不同施工工序下拱肋、吊杆的应力、应变, 分析了施工过程中拱肋、吊索的变化规律及施工控制要点。计算结果表明: 有限元模拟得出拱肋最大变形为37mm, 拱肋压应力最大值出现在系梁合拢后临时固结解除前; 拱肋各点标高的实际测量值和理论计算值的变化规律完全一致, 测量值和理论值的差值均不大于10mm; 主拱架各点所受压应力比较均匀, 均小于80MPa。可见, 采用整体抬吊拱肋及先拱后梁的施工方法可行。更多>
2012, 12(5): 28-36. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.004
摘要(1276) HTML (179) PDF (896KB) (1051)
闭口肋加劲板屈曲临界应力计算方法
张茜, 狄谨, 周绪红
摘要: 采用能量法, 推导了单向均匀受压四边简支闭口肋加劲板屈曲临界应力计算方法, 考虑加劲肋扭转刚度的影响, 按照截面实际形心位置计算了加劲肋和母板的抗弯刚度。以苏通大桥钢箱梁中采用的梯形闭口肋加劲板为例, 采用Timoshenko方法、小西一郎方法、板壳有限元法及提出的能量法进行了屈曲临界应力比较。分析结果表明: 加劲板长宽比β小于1时, Timoshenko方法和小西一郎方法计算的临界应力与钢材屈服强度比值λ大于能量法计算值; β在1~6之间时, Timoshenko方法和小西一郎方法计算的λ值小于能量法计算值; β在3~6之间时, 能量法计算值与有限元分析结果最接近, 偏差在9%~25%之间。可见, 采用能量法进行正交异性钢箱梁顶、底板弹性稳定分析可行。更多>
2012, 12(5): 37-42. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.005
摘要(1160) HTML (169) PDF (524KB) (1357)
载运工具运用工程
列尾装置对重载列车纵向力的影响
魏伟, 胡杨
摘要: 根据气体流动理论与多刚体动力学原理, 建立了带有列尾装置的列车空气制动系统与列车纵向动力学联合仿真模型, 计算了制动系统中空气流动瞬态数值解, 获得制动系统特性, 同步计算了列车纵向冲动。2万吨组合列车计算结果表明:全制动时安装列尾装置使最大车钩力降低54%, 列车纵向冲动明显降低;列尾装置减压量越大, 车钩力降低越明显, 目前列尾装置减压量固定为50kPa, 应根据线路经常使用的减压量确定更合理的值;列尾装置排气速度对车钩力影响较小;列尾装置滞后时间对车钩力影响微小;使用机车替代列尾装置, 在大减压量制动时, 车钩力将明显得到改善, 减压量越小, 机车与列尾装置作用效果越接近, 当机车减压50kPa制动时, 列尾装置与机车作用相同。更多>
2012, 12(5): 43-49. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.006
摘要(1181) HTML (193) PDF (798KB) (1393)
车下设备对车体振动的影响
吴会超, 邬平波, 曾京, 吴娜, 单永林
摘要: 为了考虑车体的弹性振动, 将车体等效成欧拉伯努利梁, 建立了车体与设备垂向耦合振动模型, 研究了车下设备刚性悬挂与弹性悬挂对车体振动幅频特性的影响。基于模态叠加法原理建立了考虑车体弹性振动和车下设备的高速动车组三维刚柔耦合动力学模型, 分析了车下设备悬挂方式、重心偏载与弹性悬挂参数对车体振动响应的影响规律。采用欧拉伯努利梁模型的数值分析结果表明:基于动力吸振器原理, 当车下设备采用合理的弹性悬挂参数时能够有效抑制车体的弹性振动, 并提高车体的垂向弯曲频率。采用三维刚柔耦合动力学模型仿真结果表明:车辆运行速度越高弹性悬挂的优点越明显, 车下设备横向偏载主要影响车体的横向振动特性, 纵向偏载主要影响车体的垂向振动特性;当车下设备的悬挂频率接近车体的垂向弯曲频率时能够降低车体的整体振动水平, 当车下设备的悬挂频率低于车体的垂向弯曲频率时, 提高车下设备弹性悬挂系统的阻尼能够在一定程度上抑制车体的弹性振动。更多>
2012, 12(5): 50-56. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.007
摘要(1196) HTML (288) PDF (894KB) (1054)
无外界动力源主动悬架蓄能器参数匹配
周玉财, 陈士安, 王勇刚, 王东, 何仁, 刘红光
摘要: 为了合理匹配LQG控制无外界动力源主动悬架的蓄能器充气压力、最高工作压力与容积等参数, 以满足95.4%工作需求, 选取理想控制力标准差的2倍为主动悬架的最大输出力, 结合馈能/主动油缸参数确定蓄能器的理想工作压力; 以压力波动小于5%为目标, 确定蓄能器的充气压力和最高工作压力; 推导了悬架与蓄能器间的能量流动方程, 并在增加2kW负载条件下进行变容积参数的动态仿真, 确定蓄能器的容积。计算结果表明: 蓄能器理想工作压力为23.008MPa时, 悬架二次型性能指标仅较理想状态增大5.21%;蓄能器的充气压力、最高工作压力与容积分别为11.108、23.583MPa与2.5L, 此时LQG控制无外界动力源主动悬架稳定工作时蓄能器的最大压力波动为1.03%。可见蓄能器参数匹配结果同时满足无外界动力源主动悬架的低成本、高性能及高能量回收率的要求。更多>
2012, 12(5): 57-63. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.008
摘要(995) HTML (138) PDF (722KB) (917)
交通运输规划与管理
Analysis method of urban road network structure based on complex network
ZHANG Wei-hua, YANG Bo, CHEN Jun-jie
摘要: Based on urban road network, the feasibility and effectiveness of complex network theory application were analyzed.By using Dijkstra shortest path algorithm and Space L method, the initial topology network was built, and the characteristic index models of the degree of node, the degree of edge and the road impedance of node were set up.Under the premise of reflecting the reality of road network function, the initial topology network was optimized, and empirical analysis was carried out by using road traffic data in a central urban area.Analysis result shows that in the initial topology network, the average node degree is 2.850 0 and the standard deviation of node degree is 0.670 8.The average road impedance of node is 84.680 0 s and the standard deviation is 11.768 8 s.While in the optimal topology network, the average node degree is 38.750 0 and the standard deviation of node degree is 24.683 0.The average road impedance of nodes is 91.780 0 s and the standard deviation is 18.862 8 s.The average degree of east-west road section is 42.00, the average degree of north-south road section is 29.86, the average degree of internal section is 55.00, and the average degree of external road section is 28.33.In the optimal topology network, when the node with large degree is not stable, the road impedance of shortest path will increase in non-crowded state, and the road network will be paralyzed in crowded state.The node with higher degree is accord with the importance degree of intersection in real road network, and the difference of importance degree for intersection can be more reflected.更多>
2012, 12(5): 64-71. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.009
摘要(1082) HTML (96) PDF (696KB) (1485)
道路网单向交通优化设计模型
杨忠振, 邬珊华, 罗红红, 焦新龙
摘要: 为了提高道路网的通行能力和服务水平, 提出了单向交通组织的双层规划模型。上层模型的目标函数为最小总走行时间、最短绕行距离和最少交叉口冲突点数量, 用于求解单向交通的优化方案; 下层模型为用户均衡交通量分配模型, 用于计算上层模型给出的道路网中的路段交通流特征。提出路段组合、可行解判断等方法减少决策变量和解空间, 设计多目标遗传算法进行求解, 并以威海市数据进行实例分析。分析结果表明: 在实施单向交通组织后, 机动车流量与道路容量的平均比值由0.516 1下降至0.487 1, 平均值的方差从0.418 9下降至0.379 1, 机动车的平均出行时间由27.1min下降至25.4min, 单行引起的平均绕行时间仅有0.61min。可见, 提出的模型可应用于中等城市道路网的单向交通方案设计。更多>
2012, 12(5): 72-78. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.010
摘要(1252) HTML (186) PDF (941KB) (1512)
公路网改扩建决策优化双层规划模型
桂滨, 周伟, 王健华, 周丽, 王夏森
摘要: 针对公路网改扩建问题, 在决策优化过程中, 考虑了技术、资金、环境保护以及运营效率等因素。以路网系统的最小交通量为上层模型目标函数, 以最小走行时间为下层模型目标函数, 以路段服务水平、土地占用状况、建设投资等为约束条件, 构建了公路网改扩建决策优化双层规划模型。采用遗传算法求解模型, 并通过济青北线的实例数据进行实证分析。计算结果表明: 济青北线济南—淄博段、淄博—青州段、青州—潍坊段的扩建优化指数分别为2.15、4.09、3.54, 新建优化指数分别为1.87、3.09、2.73, 相同路段的扩建优化指数均高于新建优化指数, 与实际相符。可见, 模型有效。更多>
2012, 12(5): 79-84. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.011
摘要(788) HTML (91) PDF (412KB) (1070)
航空公司合作博弈下的时隙交换模型
严俊, 吴桐水, 高强, 朱金福
摘要: 针对航班波运行方式下的地面等待问题, 提出了时隙交换策略。以参与交换各方的最小旅客延误为目标函数, 以Pareto改进解为约束条件, 运用合作博弈理论建立了2个航空公司间的时隙交换模型。将时隙交换模型分解成时隙指派模型与时隙组合模型, 使用时隙指派模型求给定时隙状况下的最优指派方案与目标函数值, 使用时隙组合模型求2个航空公司的最优时隙分配方案。计算结果表明: 在无时隙交换下, 航空公司1的旅客总延误为238 955min, 航空公司2的旅客总延误为145 170min; 当2个航空公司相互交换6个时隙后, 航空公司1的旅客总延误为232 945min, 航空公司2的旅客总延误为142 130min, 分别下降2.5%与2.1%;当航班信息完全时, 时隙交换能够使航空公司获得最优Pareto改进解; 当航班信息不完全时, 航空公司可以通过讨价还价的方法获得较好的时隙交换方案。更多>
2012, 12(5): 85-90. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.012
摘要(833) HTML (114) PDF (387KB) (1061)
汽车驾驶人驾驶经验对注视行为特性的影响
郭应时, 马勇, 付锐, 孟妮, 袁伟
摘要: 通过实车试验, 分别在城市道路和公路上, 利用EyeLinkⅡ眼动仪测试了20名驾驶人的眼动参数与注视行为特性。将被试驾驶人分为熟练驾驶人组和非熟练驾驶人组, 通过将实际驾驶过程中的交通场景录像逐帧分解, 并与驾驶人的眼动数据相结合来确定驾驶人的真实注视目标, 对比了熟练与非熟练驾驶人的注视区域和注视目标特征, 研究了2组驾驶人驾驶经验对驾驶人注视行为特性的影响, 并分析了导致2组驾驶人注视行为差异的原因。研究结果表明: 驾驶经验对驾驶人注视行为特性有显著影响; 在城市道路上, 熟练驾驶人对近处目标的注视频次比非熟练驾驶人高约18%, 而对车内后视镜的注视频次约为非熟练驾驶人的4.7倍; 在公路上, 非熟练驾驶人对远距离区域的注视频次仅为熟练驾驶人的41%, 而对车内区域的注视频次则为熟练驾驶人的2.1倍; 驾驶人对右区域的注视频次平均约为左区域的2.5倍, 且熟练驾驶人对右区域关注更多, 约为左区域的4倍, 而非熟练驾驶人对右区域的注视频次约为左区域的1.5倍; 非熟练驾驶人处理信息的策略和效率均比熟练驾驶人差。更多>
2012, 12(5): 91-99. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.013
摘要(772) HTML (163) PDF (1051KB) (1422)
交通信息工程及控制
城市道路排队车辆检测方法
史忠科, 乔羽
摘要: 针对城市道路环境下的排队车辆检测问题, 提出一种基于边缘信息和局部纹理特征的综合检测方法。根据交通环境的特点, 对比5种不同边缘检测方法的性能, 采用Canny算法提取边缘信息, 采用改进的LBP方法提取纹理特征, 得到车辆的综合检测结果, 提取车辆排队长度和车道占有率等交通参数。分别采用综合检测方法、高斯混合模型和帧差法处理快速路、交叉路口、阴雨天气、光线突变、大雪天气、浓雾天气等场景下的视频图像, 并采用ROC曲线对检测性能进行量化评价。分析结果表明: 在快速路和大雪天气场景中, 3种方法检测性能基本相似, 最佳检测率分别接近90.0%和60.0%, 虚警率分别不超过5.0%和10.0%;在交叉路口场景中, 3种方法的最佳检测率分别为77.1%、31.5%、13.6%, 虚警率分别为16.5%、3.2%、19.0%;在阴雨天气场景中, 3种方法的最佳检测率分别为65.2%、3.0%、62.4%, 虚警率分别为10.5%、5.0%、56.5%;在光线突变场景中, 3种方法的最佳检测率分别为62.0%、18.9%、39.7%, 虚警率分别为10.8%、55.1%、36.0%;在浓雾天气场景中, 当能见度较低时, 3种方法的检测率和虚警率均接近于0。更多>
2012, 12(5): 100-109. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.014
摘要(749) HTML (104) PDF (2679KB) (1086)
实时行人检测预警系统
程如中, 赵勇, 王执中, 许家尧, 王新安
摘要: 针对重特大交通事故中的行人保护问题, 提出了基于侧面行人特征的实时行人检测预警系统(PDWS)。系统由检测模块和预警模块两部分组成, 其中检测模块使用Haar与HOG特征和AdaBoost与SVM分类器, 通过侧面行人样本库完成行人特征的提取与检测, 同时应用窗口拆分法与快速窗口扫描算法提高检测效率, 得到一个具有高检测率与低误检率的结果。在预警模块融合了行人距离、汽车速度及角速度信息, 判断前方行人存在碰撞的危险。使用系统及算法对城市环境复杂背景下横过街道的行人进行了实车验证。测试结果表明: 对704Pixel×576Pixel图像的检测帧率为13~18帧.s-1, 检测率大于85%, 误检率小于1%, 预警时间小于1s, 实车验证结果达到了车载主动安全系统实时性与准确性的要求。更多>
2012, 12(5): 110-118. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.015
摘要(1226) HTML (302) PDF (1423KB) (2213)
高速公路主线收费站可变限速控制
蒲云, 胡路, 蒋阳升, 朱娟秀, 彭博
摘要: 以事故率最小为目标, 以费用与速度限制为约束条件, 建立可变限速控制优化模型, 确定可变信息板数目与相应的可变限速值。采用交通波理论模型计算可变信息板设置间距, 并利用Vissim仿真软件对模型进行验证。利用不同交通流量下的单向双车道6个收费窗口的高速公路, 进一步模拟可变限速控制与静态限速控制。试验结果表明: 在高速公路主线收费站排队广场前应设4块可变信息板, 设置间距分别为1 293、2 695、4 056m, 仿真结果与交通波理论模型计算值的相对误差最小为3.9%, 最大为9.5%;可变限速控制中, 通过车辆数较静态限速控制增长51.82%, 行程时间与排队长度分别平均缩短15.81%、18.98%, 验证了本文设计体系的合理性。更多>
2012, 12(5): 119-126. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.016
摘要(1081) HTML (161) PDF (664KB) (2416)