• 2018年第35卷第3期文章目次
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    • >交通科学与工程
    • 轨道不平顺预测随机模型的SVM-MC求解方法

      2018, 35(3):1-7. CSTR:

      摘要 (244) HTML (0) PDF 888.03 K (1630) 评论 (0) 收藏

      摘要:实现铁路轨道科学管理的前提是对轨道几何不平顺的发展趋势进行有效预测,预测模型从确定性向随机性模型转变,其重点是如何进行模型的求解。 论文对轨道高低不平顺的预测随机模型建立了一种支持向量机—蒙特卡洛(SVM-MC)两阶段求解方法,第一阶段利用 ε-SVM 算法确定属于小样本集的模型参数,第二阶段运用蒙特卡洛模拟对随机过程进行仿真,得到高低不平顺标准差的预测值。 与以往的轨道不平顺预测方法相比,所建立的两阶段求解方法解决了预测中小样本、非线性的问题,且预测精度在计算机容量和速度足够时可以得到保证。 在沪昆有砟线路的应用表明,所提出的随机预测方法及求解算法, 预测效果良好,平均相对误差为 4.63%,可满足现场的工程应用,为养护维修计划决策提供技术支持。

    • 围岩蠕变对运营隧道衬砌裂缝发育的影响研究

      2018, 35(3):8-14. CSTR:

      摘要 (215) HTML (0) PDF 1.79 M (1391) 评论 (0) 收藏

      摘要:二次衬砌混凝土开裂是公路隧道运营期间较易遇到的问题。 针对此问题,以江西某高速公路软弱破碎砂岩隧道为例,利用 FLAC3D 软件建立基于 Cvisc 蠕变模型的公路隧道三维模型,分析了围岩蠕变 10 年内衬砌内力的变化程度,并结合现场衬砌裂缝规律的统计结果进行了力学分析。 结果表明:随着围岩蠕变时间的延长,衬砌拱脚及拱肩位置处剪应力呈线性增长;衬砌拱脚处的偏应力增量最大,其次为拱腰;围岩蠕变 10 年后,衬砌的最大剪应力、偏应力增量分别为 2.11,1.3 MPa,达到了衬砌混凝土的容许应力;剪应力和偏应力的增长促进了衬砌裂缝的发育。

    • 地铁盾构隧道下穿城市公园地基加固宽度分析

      2018, 35(3):15-22. CSTR:

      摘要 (210) HTML (0) PDF 2.21 M (1022) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改变居住环境和生态环境,往往公园等大型公共用地的规划是动态变化的,例如公园内假山等景观的建造或拆除。 对于地铁盾构隧道下穿该区域来说,运营阶段上覆荷载的改变,会使得结构横断面变形过大。 后续的建设规划同地铁盾构隧道结构安全性之间存在矛盾。 为解决这一矛盾,需要在地铁盾构隧道建设期进行地基加固。 通过工程调研,分析了上海地铁盾构隧道在上覆荷载发生变化时,横断面变形现状;采用 ABAQUS 三维有限元,选取某典型软土地区深厚淤泥质土层断面,研究了盾构隧道下穿公园区域内假山建造和穿越土层性质对地基加固宽度的影响。 结果表明:地基加固需分段考虑且山体高度不能超过 3.5 m。 隧道全断面穿越淤泥土层,山体高度小于 3.5 m 时,拱腰两侧加固 3 m 较为合适;穿越淤泥质粉细砂层,该宽度可减小至 1 m;穿越粉质黏土层,拱腰两侧可无加固宽度。

    • 充填型浅层岩溶隧道溶洞处理技术研究

      2018, 35(3):23-28. CSTR:

      摘要 (260) HTML (0) PDF 1.42 M (1981) 评论 (0) 收藏

      摘要:浅层岩溶多发育于隧道拱部,并且由于溶洞充填介质的复杂多变,隧道往往会发生坍塌冒顶的现象。 文章结合宣曲高速海德隧道对充填型浅层岩溶隧道进行失稳以及力学特征分析, 通过直剪试验分析了含水率对充填红黏土物理力学性质的影响,结合有限元数值模拟对隧道坍塌冒顶进行分析,根据分析结果提出三台阶预留核心土法开挖配合“超前管棚+小导管注浆” 超前支护的综合处理方案,结合现场给出了详细的施工技术措施。 在处理段增设监测断面,通过位移、围岩压力角度来判断充填塌陷段的处理效果,数据表明,充填型溶洞的综合处理方案效果良好,对类似工程具有一定的借鉴作用。

    • 城市部分互通立交增设转向匝道方法研究

      2018, 35(3):29-34. CSTR:

      摘要 (207) HTML (0) PDF 1.48 M (1561) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究部分互通立交增设转向匝道的分合流点与已有互通转向匝道之间的关系,给出全互通立交转向匝道数和新增匝道驶出匝道、驶入匝道选择组合数的计算公式,以及增设匝道的平面布置和方案选择要点。 给出了 3 路、4 路、5 路相交道路立交增设转向匝道的具体范例,并以上海市莘庄立交为例,进行了实证研究。

    • >交通管理与控制
    • 高速公路收费站免费放行区域计算方法优化改进

      2018, 35(3):35-42. CSTR:

      摘要 (218) HTML (0) PDF 1.26 M (1512) 评论 (0) 收藏

      摘要:从本质上来讲,高速公路出行是道路使用者购买的一种快捷服务,道路使用者理应获取满意的服务。 针对目前高速公路收费站存在大量拥堵的现状,以江苏省高速公路相关规定及沈海高速公路江苏段某收费站为例,利用收费站设计相关理论及排队论理论,介绍了现有车道长度折算免费放行区域计算方法,并针对现有计算方法的不足,提出了车道长度折算和车道面积折算双重折算的优化改进模型,同时,增加排队长度值参数作为优化改进模型的重要组成部分,采用排队长度值对计算结果进行理论校验。 结果表明:优化改进后的计算方法获取的结果更加准确合理,可大量减少由于免费放行所引起的民事纠纷,排队长度的校验使得收费站免费放行区域的法规规定有了理论支撑。

    • Zynq上实现地铁杂散电流的多分辨率采集系统

      2018, 35(3):43-48. CSTR:

      摘要 (228) HTML (0) PDF 735.85 K (1011) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于地铁杂散电流信号的微弱性、间断性等特征的存在,使其治理一直是个难题。 分析和研究杂散电流信号的各种特征, 需要采集大量的杂散电流数据,而在常规的杂散电流信号采集系统中,存在采样率低、传输速率慢、功能单一等现象。 为了实现在低分辨率下有效地监测杂散电流信号, 而在高分辨率下对杂散电流信号的特征进行分析, 基于 Zynq 中现场可编程门阵列 (field programmable gate array, FPGA)部分设计了一套片上地铁杂散电流信号的多分辨率采集系统。 利用 FPGA 部分的模数转换硬核进行前端信号采集,并设计多通道数据分流知识产权(intellectual property, IP)核、单通道数据流协议转换 IP 核分别实现多路信号的标定与数据协议转换功能,最后通过数据广播 IP 核和抽取滤波器组 IP 核实现多分辨率信号采集。 实现结果表明, 在 Zynq 上实现的地铁杂散电流信号采集系统,能实现信号的多分辨率采集及监测;且同时能解决数据的高速传输问题。

    • 右转车辆穿越直行非机动车流延误计算方法

      2018, 35(3):49-55. CSTR:

      摘要 (273) HTML (0) PDF 729.03 K (1522) 评论 (0) 收藏

      摘要:论文通过分析信号控制交叉口直行非机动车流的消散过程和右转车辆穿越直行非机动车流过程,探讨机非冲突机理,提出了一种右转车辆穿越直行非机动车流延误计算方法。 并且通过南京市西康路与汉口西路交叉口实例分析验证,得到交叉口右转车辆由于直行非机动车所产生的实际延误与所计算的理论值的比值控制在 1±0.05,可以得出由该方法计算所得结果在合理的误差范围内,符合右转车辆延误的实际值。 此计算方法可以用来分析设立右转专用相位前后的交叉口延误,以助于正确评价右转专用相位的整体效益。

    • 地铁车辆段控制中心(DCC)综合信息系统研究

      2018, 35(3):56-61. CSTR:

      摘要 (300) HTML (0) PDF 1.41 M (3361) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对地铁车辆段生产调度管理现状分析,研究出了一种地铁车辆段控制中心(DCC)综合信息系统,提高了调度效率和准确率。对该系统的功能、软硬件构成、主要技术性能、主要接口等进行了详细阐述。最后对该系统的实际应用情况进行了简单说明。

    • 循环甩挂运输网络下的集装箱牵引车调度优化

      2018, 35(3):62-68. CSTR:

      摘要 (250) HTML (0) PDF 775.08 K (2124) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于集装箱甩挂运输循环式网络,建立甩挂运输牵引车调度优化模型,并设计基于启发式规则的改进遗传算法对该模型进行求解。 运用算例验证了模型和算法的有效性和可行性,通过对比发现,设计的结合启发式规则改进的遗传算法解的质量优于模拟退火算法,牵引车完成所有任务的效率提高了 5.54%,而且收敛速度很快,得出的解质量较高,对甩挂运输实际调度作业具有一定的参考价值。

    • 基于环境保护的拥挤收费定价研究

      2018, 35(3):69-75. CSTR:

      摘要 (220) HTML (0) PDF 826.68 K (1112) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了缓解城市交通拥挤和污染问题,从降低交通需求以及环境保护的角度,建立合理的机动车拥挤收费定价模型。 以大连市 6 条拥堵路段为调查对象,开展道路交通流量和道路平均车速的交通调查,利用拥挤收费定价模型计算出定价,并通过博弈论模型进行征收范围确定,最后,通过 SP/RP 调查方法了解居民对拥挤收费的接受度,研究如何通过拥挤定价实现缓解交通压力的同时更大力度解决尾气污染的问题。 研究表明,恰当设置交通拥挤收费将引导人们更多的向公共交通出行,未来城市交通拥挤情况能够得到明显改善,环境污染问题也能得到减缓。

    • 面向可持续发展的城市客运交通结构优化模型

      2018, 35(3):76-82. CSTR:

      摘要 (307) HTML (0) PDF 797.97 K (1937) 评论 (0) 收藏

      摘要:面向可持续发展的交通供需管理,从系统角度出发建立较全面目标考量的交通方式结构优化模型。 首先从经济成本、生态影响、交通效用 3 个方面构建交通结构可持续发展的目标体系,再结合实际条件建立了在出行总量、资源环境、理想出行时耗等约束下的多目标结构优化模型,最后以北京市为例对模型可行性进行了验证,优化后出行方式广义成本降低 7.65%,生态影响成本降低 19.79%,交通效用提高 16.48%。

    • >学科基础与前沿
    • 钢筋增强ECC柱偏心受压力学性能研究

      2018, 35(3):83-90. CSTR:

      摘要 (211) HTML (0) PDF 1.70 M (1937) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步研究钢筋与 ECC 的共同工作性能,对钢筋增强 ECC 柱偏心受压力学性能进行了研究。 首先,提出 ECC 材料简化本构模型,采用数值积分法对构件在偏心受压状态下的力学性能进行分析。 理论结果与试验结果吻合良好,验证了该方法的可靠性。 其次,基于该方法分析了不同配筋率、偏心距及 ECC 抗压强度等参数对构件在偏心受压时力学性能的影响。 最后,对 R/ECC 柱和钢筋混凝土(RC)柱的承载力 Nu-Mu 关系曲线进行了对比分析,R/ECC 柱承载力 Nu-Mu 关系曲线更加饱满。

    • 密度及干湿循环影响下的煤系土土-水特征曲线

      2018, 35(3):91-96. CSTR:

      摘要 (244) HTML (0) PDF 1.07 M (1324) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用 PF 土壤水分特征曲线仪,测定了不同干密度的重塑非饱和煤系土试样的土-水特征曲线;并对其中一组试样进行 3 次干湿循环试验,并利用 VG 模型对实测数据进行拟合,初步研究了煤系土土-水特征曲线在干湿循环条件下的变化规律。 研究结果表明:干密度对煤系土的土-水特征曲线有较大影响,干密度越大的试样饱和含水率越低,失水速率也越慢,持水能力越好,土-水特征曲线也越平缓;干湿循环作用使得煤系土孔隙相互贯通扩张,孔隙率增大,土体的持水能力减弱,干湿循环对煤系土 SWCC 的影响主要集中在第 1 次干湿循环, 3 次干湿循环后煤系土 SWCC 基本稳定。

    • 基于Revit的地下连续墙识别算法研究

      2018, 35(3):97-103. CSTR:

      摘要 (243) HTML (0) PDF 974.44 K (1198) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用 Revit 进行翻模的效率问题是建模迫切需要解决的难题。 通过分析地铁车站结构施工图,提出一种能自动识别地下连续墙的方法,并在此基础上提出区分地连墙形状和内外侧的方法。 采用 C# 编程语言,基于 Revit 提供的函数库进行二次开发,根据地连墙分段闭合的结构特征研究出快速识别连续封闭图形的算法,使用封闭多边形的各边绘制拉伸实体完成三维模型的创建。 通过大量图纸验证,该方法能够准确识别出图纸中所有地下连续墙段并生成三维模型,提高建模速度和效率。

    • 灰岩地区类砌体型危岩座滑过程中突然断裂的能量解

      2018, 35(3):104-111. CSTR:

      摘要 (264) HTML (0) PDF 1.87 M (1206) 评论 (0) 收藏

      摘要:野外地质调查发现灰岩地区危岩崩塌呈现与砂岩地区危岩崩塌特征不同,破坏时解体现象明显,所形成的崩塌灾害往往具有群发性,并可能产生显著的气垫效应,灰岩地区危岩的“类砌体型结构”特征是导致上述现象的主要原因。 本文在构建类砌体型危岩座滑解体模型基础上,采用断裂力学分析方法和能量守恒原理建立了类砌体型危岩系统能量方程,提出了危岩体解体与否的判据,从能量角度诠释了类砌体危岩座滑过程中突发性断裂特征,并预测了望霞 W2# 危岩体发生解体时的座滑偏转角度为 34°。 本文研究成果可为评估灰岩地区危岩稳定性提供科学依据,理论和实践意义重大。

    • 户用光伏发电的自助式运维系统

      2018, 35(3):112-118. CSTR:

      摘要 (269) HTML (0) PDF 864.57 K (1112) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前户用光伏发电系统缺乏专业运行维护,出现问题不能及时解决,影响发电效率和经济收益。 提出了一种基于手机 APP 客户端的户用光伏发电自助式运维系统,该系统具有实时监测模块、故障预警模块、故障上报模块和手动控制模块,并建立事件数据库为系统提供数据支持。 业主能够通过 APP 查看光伏发电系统的实时监测、设备预警和设备故障情况,从而及时发现所存在的问题。 业主可以在通过 APP 查找相应的解决方案后,对光伏设备进行自助式维护。 最后以 1.8 kW 的户用型光伏发电系统为例,对所提系统的维护效益进行评估,结果表明该系统能有效降低光伏运维成本、提高发电效益。

    • 基于分区模型的高铁接触网电场对人体影响数值计算与分析

      2018, 35(3):119-126. CSTR:

      摘要 (232) HTML (0) PDF 2.30 M (1382) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究高铁站台上人体所受电场辐射大小以确保乘客的安全,运用有限元法对高速铁路接触网在站台引起的电场空间分布进行仿真计算,并建立人体部位属性仿真模型,采用分区模型的方法对人体周围电场进行快速准确的仿真计算,以克服常规网格细分法固有的计算速度与精度矛盾;分析了高铁站台上方人体感应电流和接触电流,结合国家标准限值对人体周围电场环境的安全性进行了综合评价。 研究表明:① 分区模型法具有精度高且省时的优势;② 接触网电场引起的感应电流及接触电流对于黄线外候车的乘客是安全的。

    • 新型智能消防小车的研究与实现

      2018, 35(3):127-133. CSTR:

      摘要 (637) HTML (0) PDF 755.53 K (7151) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,消防事故频发给人民生命和社会财产安全造成了巨大的威胁,同时也威胁着消防人员的生命安全。 通过对比现行不同的智能小车的技术,选择了开源、硬件性能更稳定且支持快捷开发的 Arduino 单片机为主控芯片,结合 WiFi 技术,设计了一种新型的智能灭火小车;同时,使用红外线传感器,结合 H 桥驱动原理,完成了智能灭火小车的循迹避障功能;利用火焰传感器检测火源,信号回传单片机低电平启动风扇,完成灭火功能;最后,设计了智能手机 Android 移动版软件,通过 WiFi 模块的路由器和摄像头完成移动端的控制功能。

    • 电力系统动态环境经济调度模型研究

      2018, 35(3):134-142. CSTR:

      摘要 (278) HTML (0) PDF 1.05 M (3098) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力系统动态环境经济调度在节能减排中具有举足轻重的地位,以经济成本和环境成本最小为优化目标建立模型,其经济成本计及了常规火电机组阀点效应引起的能耗成本。 在等式约束条件中考虑了网损,采用解方程的方法来处理模型中复杂的约束关系。 针对微分进化算法多样性低导致的早熟问题,采用改进型微分进化算法求解模型,并在保证原有计算精度的前提下,利用 Matlab 并行计算的能力增强微分进化算法,提高算法的计算效率。经典 10 机组系统算例仿真结果表明,与传统微分进化算法相比,改进后的微分进化算法不仅具有更佳的全局搜索能力,还可以为决策者提供更快、更优的选择。

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