Due In order to ensure the safety of high-speed overtaking planning and improve the trajectory comfort, a multi-objective trajectory planning algorithm for high-speed overtaking was proposed. The algorithm solves the boundary conditions of high-speed overtaking on the basis of feasible convex space, and then analyzes the feasibility of overtaking behavior through the safety overtaking strategy. Then, according to the established overtaking trajectory planning objective function and comfort optimization function, the trajectory ride comfort and other objectives are optimized, and the algorithm plans the trajectory in real time until the overtaking behavior is completed. To verify the effectiveness of the proposed algorithm, Prescan and Matlab /Simulink were used to build a co-simulation platform, and two common overtaking scenarios were verified and analyzed. The simulation results show that the proposed method can effectively improve the comfort and safety of the planned overtaking trajectory compared with the single objective optimization.
为解决城市快速路入口匝道在高峰时段引起的交通拥堵问题,基于智联网技术的协同合流控制及虚拟车队思想,构建了能同时反映车辆协同合流及协同换道的改进协同合流模型;依据Python和VISSIM搭建了仿真平台,选取路网通行效率、入口匝道排队长度和指定距离的行程时间等指标对改进协同合流模型的有效性进行了评价;对比分析了无控制、虚拟车队协同合流控制及虚拟车队改进协同合流控制3个场景下路网通行效率的提升效果.结果表明:与无控制相比,虚拟车队改进协同合流控制及虚拟车队协同合流控制场景下,路网平均延误分别降低了65.3%和59.0%,入口区域的通行效率均得到提高,两种控制均能减少高峰期车辆行程时间,而虚拟车队改进协同合流控制的路网通行效率更好.
为改善枢纽机场航班运行的准点率和衔接效率,在定义个别和总进港航班的中转衔接命中数基础上,构建了以中转衔接命中数最大化、时刻调整量最小化为目标,以无计划延误、跑道容量和走廊口容量为限制条件的双目标时刻规划调整模型.采用粒子群算法和线性规划两种算法进行求解,以大兴机场航班时刻表的调整实例来验证该模型和算法,并用数值模拟结合相关系数分析法分析了中转衔接命中数的影响因素.研究结果表明:该时刻调整方法能有效地消除因计划不合理而导致的延误,同时优化后的中转衔接命中数显著提高;为提高枢纽机场中转衔接性提供了理论基础,也为不同机场间的中转衔接性比较建立了基准.
依托青岛地铁某基坑工程,在微型钢管桩外壁对称布置电阻式应变片,在桩身迎土面布置土压力盒,开展了微型钢管桩支护结构的现场试验,分别采集土层中、土岩分界面以及岩层中3个部位桩身弯矩与桩侧土压力数据;分析了基坑开挖过程中土岩界面桩侧土压力及桩身弯矩的演化特性;研究了第四系土层中、土岩分界面及岩层中内排微型钢管桩桩侧土压力与桩身弯矩随基坑开挖深度的变化规律.研究表明:随基坑开挖深度的增加,土层中、岩层中桩侧土压力值均呈现先减小后增大,再减小又增大,随后持续增大的变化趋势;土岩分界面处桩侧土压力呈波状递增变化,且增幅较大,属于岩土层受力的薄弱点;预应力锚杆(索)支护能够有效协调桩身内力并限制桩身产生大变形,避免了桩身弯矩的增长;位于土岩结合面附近微型钢管桩弯矩数值较小且增长较缓;桩侧土压力受基坑开挖的时空效应影响较大.
为提升船舶永磁同步推进电机的容错能力与故障条件下的输出能力,针对船舶电力推进系统中推进电机缺相故障,提出一种基于PSO-RBF优化的新型自适应滑模容错控制方法,利用神经网络的学习能力对滑模控制器中的切换增益进行实时调节,并通过粒子群算法对神经网络参数进行寻优,随后采用容错控制策略对缺相后其余健康相电流的相位和幅值进行调节,实现船舶推进电机在正常运行和故障状态下系统的快速收敛和抖振削弱,提高推进电机的容错控制性能.仿真结果表明:笔者方法较传统滑模控制在缺相故障下,转速恢复时间缩短了1.7 s,转速稳态误差降低了0.17％,削减了7％的转矩稳态误差,船舶推进电机运行更稳定,故障后控制性能更优良.
目前民航航班持续高位运行,航班过站时机场、空管、航司多方同时交织参与,高峰时段机场地面保障系统满负荷运转,航班正点率难以提升.为了提前感知过站航班在地面保障时多流程进行协作时产生的延误,针对航班作业流程节点的相关特征,提出基于地面保障流程的过站航班延误预测方法.将航班保障流程构建为图网络结构,采用各流程节点上处理后的时间特征作为图卷积神经网络的各节点特征,针对节点特征采用多种聚合传递方式并进行集成,实现航班延误预测精度的提升.结果表明,提出的航班延误预测方法的平均预测误差降低至7.11 min,具有更好的泛化能力.
围绕跨座式单轨智能编组协同控制问题,在分析智能编组运行场景的基础上,建立了动力学模型,明确了控制目标,构建了跨座式单轨智能编组分布式固定时间协同控制架构,提出了分布式固定时间协同控制方法;运用代数图论构建了智能编组通讯拓扑关系,应用了分布式固定时间滑模估计器,设计了分布式固定时间积分滑模控制器,基于Lyapunov稳定性理论证明了估计器和控制器的稳定性.数值仿真结果表明:设计的分布式固定时间协同控制算法能使智能编组车辆的位置和速度分别在11.5、13.0、12.0、14.0 s跟踪到指令曲线并保持理想的车间间距,而用有限时间控制器的智能编组车辆分别在17、26、18、28 s才能跟踪上指令曲线.数值仿真结果表明:设计的分布式固定时间协同控制方法能有效提升跨座式单轨智能编组的运行效率.
交通运输业是中国能源消耗较大的行业,已经成为碳排放的主要来源之一.首先分析交通运输与经济、能源、环境子系统之间的因果关系,建立了交通运输碳排放的系统动力学模型.以重庆市为研究背景,通过优化产业与能源结构、改革交通运输结构及提高节能减排技术等指标提出交通运输业碳减排策略,利用Vensim软件仿真模拟不同交通减排治理策略实施效果.
为提高某型第三代轮毂轴承受载疲劳寿命,以额定动载荷和额定静载荷作为响应指标,采用正交试验设计对轮毂轴承结构参数进行灵敏度分析,以轮毂轴承滚珠数量、滚珠直径、节圆直径及内外沟曲率半径等主要影响因素作为设计变量,建立轮毂轴承疲劳寿命多目标优化数学模型.分别采用非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)、多岛遗传算法(MIGA)和最优化粒子群优化算法(MOPSO)进行优化求解,得到了轮毂轴承最优结构设计参数,采用有限元仿真分析方法对优化前后的旋压铆合装配成形轮毂轴承疲劳寿命进行对比验证.结果表明:上述优化策略实现了由2个目标函数主导的轮毂轴承整体性能提升,改善了轮毂轴承各组件的应力集中情况,提高了轮毂轴承的疲劳寿命,优化后结构最大应力较初始设计降低了约5.1％,寿命较初始设计结构增加了约3.8％,表明轮毂轴承的疲劳寿命多目标优化设计是有效的.
随着城市轨道交通规模的不断发展,如何快速有效地挖掘重要站点对轨道交通的安全运营具有重要意义.以2021年底武汉城市轨道交通为研究对象,运用Space-L方法构建武汉地铁网络拓扑结构;考虑节点所处的局部环境和节点在网络中的全局属性,引入进行网页排名的PageRank算法,分析了客流量对地铁站点的影响;最后通过基于余弦相似性TOPSIS法代替传统TOPSIS法来解决节点重要度排序的问题.研究结果表明:武汉城市轨道交通网络为无标度网络,整个线路呈现出小环线、长放射线的模式,放射线过长会造成长距离通勤放射线过分依赖市中心的换乘,易造成客流的不均衡;重要度排名靠前的车站在轨道交通网络中拥有着较多的邻居节点、位置相对中心化、客流量较大且具有较高的局部重要性和全局重要性;与单一指标评估结果相比,笔者方法更加全面客观并赋予了不同属性指标权重,使得评价更加全面,且能在一定程度上改善因欧式距离失效而产生的逆序现象.
通过低场核磁共振仪分析了3种不同细集料混凝土孔隙结构对力学性能的影响规律,并采用扫描电镜对这3种混凝土的微观形貌进行了观察.研究结果表明:利用机制砂取代部分天然砂可配置出满足力学性能要求的混合砂混凝土.在保证水胶比不变情况下,机制砂取代率为50%的混凝土力学性能指标最佳;混合砂混凝土总孔隙率为3.4%,微孔(r≤0.1μm)、小孔(0.1μm
为明确施工过程中风险致因及产生路径,有效减少铁路桥隧工程技术接口风险的发生,运用了DEMATEL、ISM和BN相结合的方法,对桥隧工程技术接口的风险因素进行了系统分析.从物理风险、管理者能动风险、环境风险这3个维度提炼了技术接口的风险因素;再利用DEMATEL-ISM组合方法并借助专家知识构建层次网络模型,将其映射到BN中,并将专家判断进一步转化为条件概率分布,以量化技术接口风险系统之间相互依赖关系的强度,确定导致风险发生的主要路径.研究结果表明:导致风险发生最接近的原因路径为X16(团队间协作程度)→X8(沟通渠道不合理,信息传递不畅)→X1(不同单位技术参数、尺寸规范等存在差异)→X4(工程交接预留、预埋等有误)→X2(工程实体无法衔接或空间位置冲突)→Z;发现技术接口的风险发生概率较高.
为探究高速工况稳定跟车状态下不同类型驾驶人的跟车特性及驾驶风格识别方法,选取20名驾驶人开展实车驾驶试验,采集自然驾驶状态下的自车速度、跟车间距、跟车时距等指标,基于雷达数据等确定稳定跟车事件提取规则.通过耦合分析稳定跟车状态下的驾驶行为指标分布规律及跟车特性,选取跟车间距、跟车时距及加速踏板开度为聚类指标,使用K均值聚类算法对301段稳定跟车事件进行聚类分析,并根据不同风格类型出现的频数及所占比例将驾驶人划分为3种风格类型(保守型、一般型、激进型).最后通过CART决策树方法对聚类结果进行验证,进一步分析长时间稳定跟车状态下驾驶风格的迁移特性.研究结果表明:随自车速度增大,跟车间距与加速踏板开度亦呈现增大趋势,且在不同速度区间下均具有显著性差异.不同速度区间下的跟车时距均值无明显变化,稳定分布于2.57～2.72s.CART决策树验证驾驶风格聚类划分结果总体吻合率达99.7%.不同风格驾驶人的车速与油门踏板开度、跟车间距与跟车时距均存在显著性差异.随时间推移,保守驾驶人更加趋于保守,激进驾驶人更加趋于激进,一般驾驶人则相对较为稳定.研究结果可为高级别自动驾驶系统跟车控制策略及参数的制定提供技术支持.
为分析木屑裂解制备的生物油对老化沥青疲劳特性的影响,采用动态剪切流变仪(DSR)在应力控制模式下对生物油再生老化沥青进行流变试验以评价其疲劳特性.选取复数剪切模量降低至50％时对应的剪切次数(Nf50),耗散能变化率拐点(Nfm),沥青复数模量变化曲线拐点所对应的循环加载次数(NfG?)作为疲劳特性评价指标,研究不同生物油含量、不同老化程度及不同应力水平对生物油再生老化沥青疲劳特性的影响,并分析生物油再生老化沥青的官能团变化.结果表明:不同测试条件下,生物油再生老化沥青的疲劳寿命评价指标具有一致的排序性,即NfG?>Nfm>Nf50;生物油的最佳含量在15％～20％之间.各指标中NfG?对再生沥青的疲劳性能评价区分度最大、Nf50最易得到.生物油可降低老化沥青中亚砜基官能团的含量,增加羰基官能团及低波数指纹区的含量,促进老化沥青的再生.
为发展易于实现损伤控制的摇摆自复位(rocking self-centering,RSC)桥墩,选取防屈曲支撑(buckling restrained brace,BRB)作为外置耗能器,弹簧作为外置复位器,设计外置防屈曲支撑与弹簧的自复位(BS-RSC)桥墩.利用Opensees有限元软件建立BS-RSC桥墩的数值分析模型,并验证模型正确性,分析BRB屈服强度、弹簧刚度及轴压比对BS-RSC桥墩滞回性能的影响;进行动力时程分析,研究不同参数对最大墩顶位移角、残余位移角的影响.研究结果表明:BS-RSC桥墩滞回曲线饱满,BRB可显著提升BS-RSC桥墩的耗能能力,控制弹簧刚度可在不影响整体耗能下控制残余位移;进行动力时程分析,在罕遇地震下,桥墩残余位移角处于低值,最大墩顶位移角随着BRB屈服强度的提高而显著降低,说明BS-RSC桥墩是各构件协调工作、功能明确且具有优秀耗能能力与自复位能力的新型桥墩.
为提高超高速公路行驶安全性,用建立数学模型的方法研究了超高速公路虚拟轨道系统.该系统由信息采集子系统、信息处理子系统和信息反馈子系统组成.通过理论分析与信息采集子系统得到的数据,建立了直线路段和曲线路段上虚拟轨道偏离计算模型.利用计算模型得到了直线路段车辆偏离虚拟轨道安全范围时的预警信号值;曲线路段汽车驶离虚拟轨道安全范围所需时间及距离数据判断值.研究结果表明:当汽车行驶在超高速公路直线路段上时,理论距离与传感器检测距离的平方之差的绝对值小于1.85、2.78、3.70 m2时,就可保证车辆偏离中心线的距离分别小于0.50、0.75、1.00 m.当汽车行驶在曲线路段上时,汽车驶离虚拟轨道安全范围所需时间与行车速度、虚拟轨道安全范围以及曲线半径有关;偏离虚拟轨道的阈值分别取0.50、0.75、1.00m,预警信号值为2、3、4m时,可保证车辆不会驶离虚拟轨道安全阈值范围.因此,超高速公路虚拟轨道系统可将车辆限制在虚拟轨道安全范围内行驶,保证超高速公路行车的安全性.
为研究大跨斜拉桥温度变形对桥上轨道车辆动态特性的影响,基于车辆-轨道耦合动力学理论,采用有限元法和多刚体动力学建立了地铁车辆-轨道-大跨斜拉桥刚柔耦合动力学模型.借助该模型,首先,分析整体升降温情况下大跨斜拉桥的变形规律;然后,考虑轨道随机不平顺与温度载荷下钢轨变形的综合作用,研究轨道车辆过桥时的动态特性;最后,研究温度载荷和车速对车辆各项动力指标的影响规律.研究结果表明:大跨斜拉桥在温度载荷作用下发生变形,整体表现为升温下挠、降温上拱,且形变量与温度载荷几乎呈线性变化关系;针对研究参数,温度载荷引起的钢轨变形使轮轨垂向力、车辆脱轨系数和轮重减载率分别增大了1.5％、3.1％和5.0％,降温工况下车体垂向加速度减小了2.4％,升温工况下增大了3.7％,车体垂向加速度在升降温情况下的主频主要集中在0～5 Hz,与常温条件下相差很小;脱轨系数和车体垂向加速度受温度载荷影响更大,轮重减载率和轮轨垂向力受速度的影响更为明显.论文结果为后续学者研究温度载荷对大跨斜拉桥上车辆动力响应影响提供一定的参考作用.
为克服传统钢-混凝土组合梁斜拉桥自重大、跨越能力不足等缺点,解决钢主梁斜拉桥正交异性钢桥面板抗疲劳性差、铺装易损等问题,提出了主跨1000 m钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板开口断面组合梁斜拉桥试设计方案;分析了组合梁斜拉桥静力性能及抗风性能;探索了主梁高度H、主梁宽度B、桥面钢顶板厚度tsteel、UHPC面板标准厚度tUHPC、UHPC弹性模量EUHPC、钢梁下翼缘板厚度tf等对组合梁斜拉桥静力性能的影响规律及设计主要控制因素.结果表明:UHPC材料大幅提升了组合桥面板的抗压强度和抗裂强度,试设计方案满足结构静力强度要求,且采用较薄的UHPC面板能有效减轻主梁自重;钢梁压应力为主梁静力设计主要控制因素,增加主梁高度或钢梁下翼缘板厚度可有效降低钢梁压应力;采用钢-UHPC组合桥面构造的千米级开口断面组合梁斜拉桥可满足国内部分区域对桥梁颤振稳定性的要求.
消滩水力指标是急滩整治依据的一项标准,但采用实船试验确定时常常难以满足理想的额定条件.首先指出了实船试验确定消滩水力指标的3个理想额定条件,给出了额定载重,额定功率条件下确定消滩水力指标的简单方法.根据非额定工况和额定工况各自的受力平衡方程,导出了将非额定工况的实测对水航速转换为消滩水力指标对应航速的转换公式,并给出了兹万科夫阻力公式法、通用阻力公式法和修正通用阻力公式法等3个转换方法.依据澜沧江四级航道静水航速和上滩实船试验成果,演示了测点数据的取舍、推进系数的计算、坡流指标的拟合等过程,并对比了3个转换方法的计算成果,推荐了简便合理的转换公式.
为了研究出行者对旅游出行服务的使用意向,基于出行即服务(mobility as a service,MaaS)环境考虑心理需求构建了服务接受模型(service acceptance model,SAM).通过网络问卷调查方法获取MaaS影响因素的主观评价数据,基于结构方程模型检验了SAM的假设及其内部一致性、可靠性、收敛效度和判别效度.结果表明:感知有用性对出行者使用意向的正向影响最大,感知易用性次之,而感知风险呈负向作用;感知有用性和感知易用性影响出行者的习惯模式一致性,进而间接影响出行者使用意向;心理需求满足对使用意向具有重要作用,出行者的自主性、能力、关联性及利他性等心理需求因素影响感知有用性、感知易用性和感知风险,进而间接影响出行者使用意向;SAM可有效地描述旅游出行服务使用意向,并为异质性出行者在制定精细化、差异化策略时提供支持.
