• 2022年第39卷第4期文章目次
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    • >交通基础设施
    • 间歇循环荷载下粉土路基动力特性及累积变形研究

      2022, 39(4):1-9. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220727.002 CSTR:

      摘要 (134) HTML (0) PDF 1.40 M (3432) 评论 (0) 收藏

      摘要:重载铁路路基包含的细粒土填料在列车荷载反复作用下会产生较大变形,影响列车运行安全。 以往的动三轴试验将列车荷载视为连续动荷载,忽略了间歇效应的影响。 针对粉土路基开展间歇循环加载动三轴试验,研究不同动应力幅值、含水率、加载振次、间歇时长及其相对系数(间歇时长与加载时长之比)、排水条件下累积变形的影响规律,分析其动力特性。 分析试验结果,提出一种利用“双线性”确定土体临界动应力和临界含水率的方法,发现临界动应力比(临界动应力与围压之比)随含水率线性变化;荷载间歇时间越长、加载振次越少、间歇加载相对系数越大,土体累积变形越小;随着试验排水条件的优化,土体累积塑性变形依次减少,强度依次增大。 以上研究为重载铁路路基动力稳定性评价,合理选择列车间歇时间提供了理论参考。

    • 中低速磁浮交通低置路基动力特性三维数值分析

      2022, 39(4):10-15. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220727.004 CSTR:

      摘要 (241) HTML (0) PDF 1.29 M (2968) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用 Abaqus 和 Fortran 联合仿真,建立基于无限元人工边界条件的磁悬浮列车-轨道梁-路基-地基耦合系统,研究中低速磁浮交通在中速行车状态下不同行车速度,基床刚度,基床阻尼对低置路基动应力分布和传递规律的影响。 结果表明:路基动应力随着运行速度的增加而增加,但对 0.6 m 以下路基的动应力影响不大;不同的基床刚度,基床刚度越大,路基表层动应力越大,但增加幅度逐渐趋缓,当路基在 0.6 m 以下时,动应力随基床刚度的增大而减小;不同基床阻尼对路基表层的动应力没有影响,但对路基下不同深度处的动应力影响较大,基床阻尼越大,深度越大的路基动应力越小,动应力的衰减幅度越大。

    • >交通基础设施
    • 既有结构时变可靠度预测模型及计算方法研究

      2022, 39(4):16-23. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220727.014 CSTR:

      摘要 (445) HTML (0) PDF 1.46 M (2999) 评论 (0) 收藏

      摘要:在复杂环境与荷载作用下,桥梁的抗力会随着时间的推移而退化,可靠性降低,导致桥梁提前破坏,这关系到桥梁耐久性、适用性和安全性问题。 准确评估桥梁的安全状况,为桥梁管养部门在维护、维修和修复等方面及时提出合理建议措施,意义重大。 文章首先建立了 Gamma 随机过程抗力退化模型与泊松(Poisson)随机过程荷载模型。 在此基础上,基于抗力和荷载效应相互独立的基本假定,使用条件概率公式,严格得到了结构失效概率计算表达式,并提出了一种改进的时变可靠度 Monte Carlo 计算方法,最后用 Matlab 语言编制了相应计算程序。 作为一个应用算例,利用文章所建立的双随机过程模型和可靠度计算方法,分析了某现钢筋混凝土 T 型梁桥服役 20 a 的抗力可靠度衰减规律。 与传统的时变可靠度计算方法相比,本文方法不但可行、有效,而且效率高。 另外,以腐蚀机制下的桥梁抗力退化模型为例,预测得到桥梁在后 30 a 时的失效概率以及可靠指标。

    • 基于宏应变监测的CFRP板桥梁加固预应力评估理论研究

      2022, 39(4):24-31. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220727.001 CSTR:

      摘要 (118) HTML (0) PDF 1.66 M (2886) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现对预应力 CFRP 板桥梁加固初期和后期预应力损失进行快速监测评估,采用新型分布式监测手段,推导了桥梁结构在端锚全粘贴预应力 CFRP 板加固后的梁底混凝土的长标距应变数值求解方法,并在此基础上提出了静、动态预应力 CFRP 板的预应力损失监测评估指标;然后通过数值算例,建立了精细化预应力 CFRP 板加固多片小箱梁的三维数值分析模型,研究不同车辆参数和不同预应力加固水平对上述静、动预应力损失评估方法精度的影响。 研究结果表明:各预应力损失工况下静态预应力损失评估方法误差小于 2.0%,动态预应力损失评估方法误差小于 2.8%,证明所提方法的准确性和理论可行性,为相关试验研究奠定理论基础。

    • 基于动力学参数的国Ⅵ重型天然气车实际道路排放特性研究

      2022, 39(4):32-40. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220727.006 CSTR:

      摘要 (116) HTML (0) PDF 1.69 M (2794) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究国Ⅵ重型天然气车道路排放特性,采用便携式排放测试系统(PEMS),对国Ⅵ天然气重型半挂牵引车进行实际道路排放试验,分析了污染物排放因子与车辆行驶参数之间的关系。 结果表明,市区由于驾驶工况较差,频繁加减速,两个动力学参数最高, 市郊高速路段行驶工况较好,动力学参数较低,CO,CO2,NOx,THC 排放因子市区排放最高,市郊最低,与动力学参数正相关;随着车速的升高,污染物排放逐渐下降,且在中低速时下降迅速,车速从 0~10 km/h 升高到 10~20 km/h,CO,CO2,NOx, THC 排放因子分别下降了 25%,69%,43%,60%;随着加速度的增加,污染物排放逐渐降低,并且在低速高加速度状态下(v≤30 km/h,a≥0.8 m/s2 )汽车污染物排放最高,建议驾驶员在驾驶该类型车辆时应尽量避免低速高加速状态行驶,以减少车辆排放; 污染物排放因子和排放率与比功率 VSP 呈现良好的正相关性, 作为车速加速度及道路等级的函数,VSP 可以很好的量化国Ⅵ 重型天然气车的排放,从而模拟出不同驾驶条件下的汽车排放特性。

    • 交通运输业不同方式碳排放因子水平比较研究

      2022, 39(4):41-47. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220727.003 CSTR:

      摘要 (1026) HTML (0) PDF 1.40 M (7869) 评论 (0) 收藏

      摘要:交通部门的温室气体排放在全球约占 24%左右,控制交通部门碳排放对于实现碳中和具有重要意义。 在分析各交通方式碳排放过程的基础上,提出了交通碳排放因子的影响因素,通过不同运输方式的碳排放因子测算模型,比较了各种方式碳排放因子的水平。研究表明:航空碳排放因子显著高于其他运输方式,其次为公路、铁路和水路运输。与美国相关碳排放因子的比较表明:除航空货运外,我国各方式客运和货运碳排放因子均低于美国;我国铁路换算运输密度是美国的 4.4 倍,货运和客运碳排放因子是美国的 50%和 81.56%。

    • >交通管理控制
    • 基于风集合预报的扇区概率拥堵预测

      2022, 39(4):48-57. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220727.007 CSTR:

      摘要 (170) HTML (0) PDF 1.76 M (2656) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了考虑风不确定性的扇区概率拥堵预测方法。 首先研究了考虑风预报不确定性的集合轨迹预测方法以及航班过点时间预测不确定性的分析方法,采用基于集合预报的集合轨迹预测方法获得预测轨迹的集合,根据轨迹集合对所预测的过点时间的不确定性进行了统计分析并以预报时间提前量、扇区进入点以及飞行距离为解释变量,建立航班过点时间极差的回归预测方程;然后研究了扇区概率拥堵预测方法,在轨迹预测集合的基础上获得交通需求预测集合,并进而计算扇区拥堵概率和扇区预期容量缺失值。 针对我国典型繁忙扇区采用欧洲中期天气预报中心(ECMWF),集合预报数据以及我国历史飞行计划数据进行了实例计算。 计算结果验证了预测方法的有效性, 基于预测方法得到扇区概率拥堵, 有利于提高空中交通流量管理 (ATFM)策略的有效性,减少管制员的工作负荷。

    • 基于计划数据的容量受限机场识别

      2022, 39(4):58-65. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220406.009 CSTR:

      摘要 (130) HTML (0) PDF 1.64 M (3188) 评论 (0) 收藏

      摘要:为准确把握我国机场容量利用情况,融合“容量需求”与“容量供给”提出机场容量利用指数,考察了 2019 年全国 239 座机场的容量利用水平;然后,从“全年”及“高峰小时”两个维度开展容量受限机场的识别并从空间分布、机场定位、跑道构型及繁忙小时分布等方面探究了容量受限机场的特征;最后,基于 3 种未来发展情景,预测了 2025 年和 2035 年全国及典型机场容量的利用水平。 研究结果表明:全国约 92%的机场容量未受限,且机场间差异显著;11 座容量受限机场主要集中于枢纽机场和主协调机场;未来机场容量能够满足中国民航发展需求,仅深圳和西安机场有较大容量压力。 可从“增加容量”和“平衡需求”两个视角采取组合措施,提升机场起降需求与容量供给的匹配程度、机场容量利用效率与水平。

    • >载运装备运维
    • 工艺参数对电渣重熔过程影响的数值模拟

      2022, 39(4):66-73. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220727.008 CSTR:

      摘要 (229) HTML (0) PDF 1.87 M (4678) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过建立三维耦合数学模型,探究了电流强度和电极插入渣池深度对 G20 轴承钢电渣重熔(ESR)过程中温度场和电磁场的影响,计算结果表明:由于集肤效应,电流密度和磁场强度主要集中在铸锭的外表面;因炉渣的电导率较大,体系的焦耳热主要产生于渣池,最高温度位于渣层中心部位;随着电流强度的增加,整个体系电流密度增大,温度提高;而随着电极插入深度从 10 mm 增加到 30 mm,体系的温度呈下降趋势。在 1 500 A 电流强度、电极插入深度为 0.1 m 下,体系中心轴线温度最高为 2 187 ℃,渣金界面平均温度大约为 1 600 ℃,均大于钢锭的液相线温度 1 493 ℃,说明该模拟结果能保证重熔后的钢液顺利通过渣层后逐渐凝固形成铸锭,可以为实际生产提供理论参考。

    • 基于热-流耦合模型研究激光熔覆速度场影响机制

      2022, 39(4):74-83. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220727.005 CSTR:

      摘要 (340) HTML (0) PDF 2.17 M (4085) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光熔池内部熔体的对流状况会直接影响到熔覆层内气孔、裂纹和内部热应力等缺陷的形成,这些缺陷会显著影响熔覆层的服役行为,分析熔池内部的对流状况对控制熔覆层质量具有重要意义。 通过构建激光熔覆过程的热-流耦合模型,并利用其模拟不同激光功率和送粉率下的熔覆过程,研究熔池深度和宽度,模型模拟了激光熔覆过程中工艺参数对熔池温度场及速度场的影响。 结果表明:工艺参数中的激光功率、光斑半径和扫描速度的改变,均会明显影响熔池内熔体流速峰值和峰值上升速度,而送粉率对熔池速度场几乎无影响。 此外,表面张力系数对熔池内熔体速度场也有影响,熔覆材料的表面张力系数为负值时,熔池内熔体从激光照射区域向两边流动,使得熔池变浅变深;而含 S 等活性元素的熔覆材料具有正表面张力系数,熔池内流体从熔池两边向中间流动,使熔池变深变窄;随着表面系数绝对值的增大,熔池内流体速度峰值也会随之增大。

    • AA5052/SPFC440异种金属自冲铆接数值模拟及试验研究

      2022, 39(4):84-93. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220727.012 CSTR:

      摘要 (205) HTML (0) PDF 2.20 M (3135) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究铝/钢异种金属的铆接性能,利用 Deform-2D 有限元软件建立半空心铆钉自冲铆接有限元模型,对铝/钢自冲铆接成形工艺过程及应力分布情况进行分析。 对 AA5052 铝合金和 SPFC440 高强钢异种金属进行半空心铆钉自冲铆接试验,并对自冲铆接头进行拉伸试验和疲劳试验,分析自冲铆接头力学性能和接头失效形式。 结果表明:铆钉头部和上板料接触良好, 铆钉胫在下板料中向四周均匀顺滑扩展开,没有裂纹和弯曲;铆钉应力集中在铆钉胫上端,下板应力集中在铆钉脚与下板接触区域。 模拟结果与试验值之间的相对误差均在 13%以内,数值模拟可以较好的反映自冲铆接实践,满足工程设计精确度要求。 自冲铆接头具有较好的静拉伸性能和疲劳性能。 静拉伸载荷最大值可达 7.6 kN。 在拉伸载荷作用下,上板发生翘曲变形, 铆钉从下板中拉脱。 试验条件下疲劳极限约为 2.3 kN。 在疲劳加载过程中,铝板在微动磨损和拉应力的共同作用下发生疲劳破坏。

    • 电极孔隙结构对锂空气电池性能影响机制研究

      2022, 39(4):94-104. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220727.010 CSTR:

      摘要 (269) HTML (0) PDF 2.48 M (3271) 评论 (0) 收藏

      摘要:以非水系锂空气电池为例,基于 Comsol 软件平台开发了一维电化学模型,该模型较文献中的模型计算结果更加接近实验测试结果。 利用该模型探讨了空气电极孔隙率及其分布、制备空气电极固体骨架所用多孔碳颗粒尺寸、空气电极固体骨架和孔相扭曲率对非水系锂空气电池性能的影响规律,发现随着空气电极孔隙率增大,由其制备而成的非水系锂空气电池放电电压平台和容量越高;若沿着厚度方向的空气电极孔隙率随机,且其平均孔隙率与具有恒定孔隙率的空气电极孔隙率相同,则相对于后者,由前者制备而成非水系锂空气电池放电电压平台和容量更高;随着构筑空气电极固体骨架的多孔碳颗粒尺寸不断减小,非水系锂空气电池放电平台不断升高,但放电容量却不断降低;随着空气电极孔相或固体骨架扭曲率的逐渐增大,非水系锂空气电池放电平台和容量均呈不断降低的趋势。

    • >交叉学科前沿
    • EBSD花样菊池带的快速识别

      2022, 39(4):105-111. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220727.009 CSTR:

      摘要 (321) HTML (0) PDF 1.87 M (3415) 评论 (0) 收藏

      摘要:电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)领域引入 Hough 变换,实现了由计算机自动识别 EBSD 花样中的菊池带,EBSD 技术由此发展成为表征晶体材料取向的一种重要手段。 由于 Hough 变换的速度远远慢于扫描电子显微镜中电子束的移动速度,如何快速实现 Hough 变换已成为整个 EBSD 领域亟待解决的关键问题。 分别利用中央处理器(central processing unit,CPU)和统一计算设备架构(compute unified device architecture,CUDA)对 EBSD 花样做 Hough 变换,详细比较了两者的耗时和识别结果,测试表明:CPU 对 EBSD 花样菊池带的最快识别速度为 1.7×103 FPS,同样条件下,CUDA 对 EBSD 花样菊池带的识别速度最快可达 1.7×104 FPS,远远超过 CPU 的最快识别速度,且利用 CUDA 进行 Hough 变换并没有影响 EBSD 花样菊池带的识别效果。 基于 CUDA 的 Hough 变换将成为快速识别 EBSD 花样菊池带的一个发展趋势。

    • 基于三螺旋理论的铁路行业科研诚信问题研究

      2022, 39(4):112-118. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220727.011 CSTR:

      摘要 (114) HTML (0) PDF 1.75 M (2879) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析我国铁路行业科研诚信问题,以“三螺旋”理论为基础,围绕铁路行业科研人员诚信问题阐述了高校、政府、企业三方的协同合作关系。 并对我国科研诚信现状及铁路行业科研诚信现状进行分析,从制度建设、道德建设以及信息管理建设 3 个方面,探讨了我国铁路行业科研诚信存在的问题,并提出相应的对策,科研不端的治理应从制度、教育、大数据技术 3 方面入手,打造铁路行业科研诚信“政产学”相结合的治理模式。

    • 基于结构方程模型的VR产业集群创新绩效研究

      2022, 39(4):119-126. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220727.013 CSTR:

      摘要 (239) HTML (0) PDF 1.86 M (2848) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于三螺旋理论,从社会网络视角出发构建 VR 产业集群创新绩效影响因素概念模型,运用结构方程研究方法以及南昌市 VR 产业相关公司的数据,研究集群创新绩效的影响因素,并进一步研究研发投入、政府行为与集群氛围对 VR 产业集群创新绩效的影响机制。 结果表明:研发投入、政府行为和集群氛围三大因素对南昌市 VR 产业集群创新绩效均有正向推动作用。

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