摘要:为了直观研究沥青的自愈合性能,采用BBS（binder bond strength）拉拔实验探究温度、水分、老化及改性剂对沥青自愈合性能的影响,并利用CT（computed tomography）扫描实验,从细观角度观测沥青在不同条件下的自愈合进程。BBS实验结果表明:较高温度与干燥条件有利于沥青的自愈合,水分不利于沥青的短期与长期愈合,但能够提高中期阶段的愈合率；4.5%（质量分数）SBS改性沥青的愈合性能与多次破坏-愈合循环后的稳定强度均低于基质沥青,且其愈合性能对老化作用的敏感度较低。CT实验结果表明沥青的愈合进程主要包括“聚合、圆润化及外移”三特征。CT扫描图像验证了高温干燥条件对沥青自愈合的有利影响及对SBS改性剂的不利影响。

摘要:为对比侧风作用下货车和小汽车的行驶稳定性,基于8自由度驾驶模拟器,构建了侧风作用下山区高速公路桥隧连接段驾驶模拟平台。招募30名驾驶员进行6种侧风工况下的驾驶模拟实验,采集侧风作用下的侧向位移、横摆角速度、侧向加速度等车辆动态响应和驾驶员反应数据,探讨厢式货车和小汽车的侧滑稳定性、横摆稳定性以及侧翻稳定性。并基于静态稳定系数提出了侧倾比的概念,用于比较不同车型的抗侧翻能力。研究结果表明:在桥隧连接段行驶时,侧风作用下小汽车更易产生侧滑,但厢式货车在持续侧风作用下的侧向偏移更严重；驾驶小汽车相对于驾驶厢式货车能较快地对侧风环境做出响应,侧风感知时间较短；侧风作用下厢式货车更易出现侧翻失稳现象,且在驶出侧风作用区域后仍存在一定侧翻风险。

摘要:为探究基础冲刷与桥梁车激动力行为变化的内在关系,推进基于动力的冲刷识别研究,建立可模拟移动车辆匀速、制动和变速行驶激励的车桥耦合振动分析模型,依托预应力混凝土连续梁桥工程实例,通过数值仿真方法系统研究了基础冲刷对不同行驶状态车辆激励下桥梁动力行为时域和频域特性的影响规律。结果表明:受冲刷桥墩的局部振动模态频率随冲刷深度增加而明显减小,未受冲刷桥墩的模态频率无明显变化。随冲刷深度由1 m增加至4 m,多种行驶状态车辆激励下,桥梁墩顶的纵向位移和加速度响应峰值均显著增大；同一冲刷水平下,车辆制动激励下墩顶纵向位移和加速度响应的峰值最大,且相较于无冲刷工况,响应峰值增幅分别线性增加至72.72%和56.26%；同时,冲刷敏感响应的频谱幅值显著上升,中心频率向低频偏移。研究结果将为基于车激动力响应的桥梁基础冲刷识别提供可行的动力指标和理论基础。

摘要:为了研究低气压环境对水泥基材料引气性能的影响,采用负压模拟试验的方法,在不同的气压下测试引气剂溶液的发泡性能和气泡稳定性、引气水泥净浆的孔结构以及引气水泥砂浆的气孔结构。水泥净浆与水泥砂浆的试验样品均在设计气压下搅拌成型直至终凝硬化。试验结果表明:FC-1和FC-2两种新型引气剂溶液的泡沫相较三萜皂苷类引气剂（SJ-2）溶液的泡沫具有更强的低气压环境适应性,但该溶液试验的规律不完全适用于水泥基材料；低气压成型会增加硬化水泥净浆的孔隙率及半径为100~1 000 nm孔的体积,但在采用优质引气剂的前提下低气压基本不会对水泥砂浆的含气量和气孔结构产生劣化作用。SJ-2、FC-1和FC-2 三种引气剂均能满足高原低气压环境下抗冻混凝土的引气要求,其中FC-1与FC-2在气孔结构优化与含气量控制方面更具优势。

摘要:针对目前水泥稳定碎石基层材料抗冲刷试验难于操作和低效率等问题,开发一种水泥稳定碎石基层材料旋转冲刷试验设备,应用FLUENT软件对试件受到的冲刷力进行了数值模拟分析,得出不同冲刷工艺下试件冲刷面受到的冲刷力在8~50 kPa之间；根据不同试件浸水高度、冲刷频率和冲刷时间对试件冲刷效果的影响研究,提出了最佳旋转冲刷试验参数；研究了试件的无侧限抗压强度、空隙率和压实度对试件冲刷破坏的影响。结果表明:冲刷质量损失率随着无侧限抗压强度的增加呈线性减小,从抗冲刷角度而言,水泥稳定碎石的抗压强度不宜小于4.0 MPa,水泥剂量不宜小于4.5%；冲刷质量损失率随着空隙率的增加呈“U”形变化,抗冲刷最佳空隙率在2.5%~5.0%之间；压实度提高,试件的抗冲刷能力明显增加,最低压实度应大于98%；根据有限元模拟基层顶面脱空对路面结构疲劳寿命影响的分析结果,以沥青面层疲劳寿命降低幅度40%~60%为原则,提出了水泥稳定碎石抗冲刷技术标准。

摘要:为加深对隧道内气动效应和列车风特性的认识,采用RNG κ-ε湍流模型模拟高速列车偏心通过隧道全过程,应用滑移网格技术模拟列车高速运动,对列车通过时隧道内的气动效应及列车风进行研究。通过将数值计算结果与现场试验结果进行对比,验证了数值方法的准确性。研究表明:隧道入口处气动压力变化规律与隧道内有很大差别；列车两侧对称测点的最大正压值及峰-峰压力变化幅值分别相差13.1%和7.3%,近隧道侧列车风纵向速度分量与合速度最大值分别为远隧道侧的2.1倍和1.9倍,列车偏心通过对列车周围气动压力影响不大,而对列车风影响非常显著；列车表面边界层对列车风纵向分量影响显著,对横向速度分量和垂向速度分量几乎无影响；隧道内列车后方产生交替出现的复杂尾涡结构,与明线时差别很大；隧道内列车风风速衰减较慢,持续时间更久。

摘要:为研究车车通信环境下改进碰撞时间（modified time-to-collision, MTTC）的分布规律,建立能够描述不同车辆运行风险等级的MTTC混合分布模型,并利用实测数据进行模型验证,开展基于LTE-V技术的车车通信环境实验,获取实际车辆行驶实验数据,并利用k-means聚类方法将车辆运行风险划分为4种等级,利用Weibull、Gamma、对数正态3种概率分布模型,分别针对4种风险等级下的MTTC进行拟合检验,结果表明不同风险等级下的MTTC均可用对数正态分布模型描述。在此基础上,建立针对4种风险等级的MTTC对数正态混合概率分布模型,并利用EM算法对模型参数进行标定。选取Weibull、Gamma、对数正态概率分布模型作为对比,通过拟合优度分析验证所提出混合分布模型的有效性,并将该混合分布模型应用于一般环境下MTTC实验数据分析。结果表明:对数正态混合概率分布模型能够更好地拟合车车通信环境下的MTTC分布规律,并对一般环境具有良好的普适性,可为车辆运行安全相关研究提供理论支持。

摘要:为探究现有高速公路合流区对自动驾驶车辆的适应性,分析现有高速公路合流区加速车道长度和通视三角区角度对自动驾驶交通流的影响规律,并与传统交通流进行对比。依据自动驾驶车辆在感知、跟驰和换道行为以及与周围车辆的协作方面更迅速安全等特点,改进了Krauss跟驰模型和LC2013换道模型以适应自动驾驶车辆特征。依据车辆换道可接受间隙建立车辆跟驰间距计算公式,在满足换道安全的基础上对跟驰模型参数进行改进。结果表明:在现有的高速公路合流区平面设计参数条件下,自动驾驶交通流的安全性、效率及稳定性均优于传统交通流,与传统交通流相比,自动驾驶交通流冲突数减少了100%,平均延误降低了60%～71%,平均车速提高了近20%且更稳定；在不同平面设计参数下,自动驾驶车辆的冲突数均为0,平均延误保持在0.65 s左右,平均车速稳定在33～34 m/s。现有的高速公路合流区平面设计参数在安全、效率和稳定性方面均能较好地适应自动驾驶车辆,且参数的取值对自动驾驶车辆影响不大。

摘要:为探究高寒盐沼泽区冻融循环作用下桥梁桩基的腐蚀损伤,采用室内模拟试验,模拟在养护冻融循环条件下不同桩基混凝土配合比与不同复合盐溶液体积浓度对桩基混凝土抗侵蚀性能的影响,通过对桩基混凝土外观、质量、抗压强度、动弹性模量以及微观SEM测定的方法,分析桩基础的腐蚀损伤机理。结果表明:不同桩基混凝土配合比对桩基础的抗侵蚀性能有严重影响,当在桩基混凝土中加入粉煤灰、硅灰和膨胀剂（配比Ⅲ）时,其相对动弹性模量减小不到10%,抗侵蚀系数稳定大于0.9,质量损失小于5%,桩基混凝土表面只有轻微脱落现象,能够提升桩基础抗侵蚀性能；在不同体积浓度的复合盐溶液中浸泡,桩基混凝土在冻融循环的条件下表现出不同程度的腐蚀情况,体积浓度越大,复合盐离子相互抑制作用越明显,桩基混凝土腐蚀情况减弱,当体积浓度达到15.4%时,质量损失出现负增长。由微观SEM测试结果,钙矾石、硅灰石膏、Friedel盐是导致桩基混凝土腐蚀损伤的主要产物；建议选用桩基础的设计年限折减系数为0.6,可防止冻融循环对基准体积浓度溶液腐蚀下的桩基础设计年限的不利影响。

摘要:为了对复杂非线性桥梁结构进行随机地震作用下的动力可靠度分析,基于最大熵原理,构建了一种高效的桥梁非线性地震可靠度分析方法。首先阐述了桥梁结构地震可靠度分析与极值分布估计的关系,将桥梁结构的地震可靠度分析转化为对应的极值分布估计；然后建立了复杂桥梁结构非线性地震响应极值分布估计的最大熵方法,针对现有的最大熵分布求解过程受初值影响较大、不容易收敛等问题,提出一种基于似然函数的最大熵分布求解方法,从而实现了桥梁结构地震响应极值分布和地震可靠度的高效求解；最后以一座典型的高墩大跨连续刚构桥为例,通过蒙特卡洛模拟验证所提方法的精度和效率,并将结果与核密度估计和对数正态分布拟合的计算结果进行对比分析。结果表明:基于似然函数的最大熵分布求解方法不仅能够获得全局最优解,而且求解过程不受初值的影响、具有较好的数值稳定性,所提方法能够对随机地震作用下桥梁结构地震响应的极值分布和动力可靠度进行精确估计；核密度估计和对数正态分布无法对小失效概率水平下结构地震响应的极值分布进行估计,建议采用最大熵方法对桥梁结构进行地震可靠度分析。

摘要:地震易损性分析方法目前已成为评估桥梁结构抗震性能的重要手段,为弥补常用易损性分析方法的不足,提高易损性分析效率,引入贝叶斯估计方法,提出一种基于贝叶斯估计的桥梁地震易损性分析方法(简称BEM法),以某铁路高烈度地震区4跨典型铁路简支梁桥为工程背景,开展不同墩高简支梁桥的易损性分析。采用常用易损性分析方法,计算结果验证了BEM法的正确性,并开展了不同墩高简支梁桥的抗震性能评估,结果表明:BEM法弥补了常用方法的不足,在保证计算精度前提下提高了分析效率,大幅减少计算工作量,BEM法具有良好的稳定性,有着较好的工程应用前景。

摘要:为了科学筛选出不同事故倾向性的驾驶人,使道路交通安全教育更具有针对性,通过设计适用于机动车非职业驾驶人的调查问卷及量表,分析甄别影响驾驶人事故倾向性的因素,对其进行权重值计算。 通过模糊数学模型构建隶属函数,完成驾驶人事故倾向性的分级测评方法,并使用收集的道路交通事故数据验证分级测评方法的合理性。 研究结果表明:筛选出驾驶人年龄、驾驶频率、违规操作得分、平稳型驾驶人格、机敏型驾驶人格和日常工作及驾驶环境六大影响因素,并通过驾驶人事故倾向性量表与隶属度函数可有效辨别具有不同等级事故倾向性的驾驶人,分数落在(0,3.5]表示该驾驶人事故倾向性高,落在(73.5,4]表示该驾驶人事故倾向性较高,落在（4,0）表示该驾驶人事故倾向性普通。 通过实例验证,表明该方法可以有效筛选出不同事故倾向性的机动车驾驶人,为驾驶人培训与安全教育提供参考。

摘要:为了提高乘客出行需求不确定条件下可变线路式公交的运行服务能力,提出了动态离站时间窗策略以及待选站点策略两种运行优化策略。首先对策略应用背景下可变线路式公交运行方式进行了详述,并将其划分为两阶段的优化问题。然后采用混合整数规划模型对该问题进行建模,第1阶段的优化目标为最大化被服务的乘客数量,第2阶段的优化目标是最小化被接受乘客的总出行时间。针对所构建的模型,提出了一种改进的文化基因算法,对该模型进行求解。基于实际案例的仿真结果表明:两种策略从时间以及空间的维度打破了原有运行方式的固定站点离站时间约束以及乘客上下车点的空间约束,从而提高了可变线路式公交路径规划的灵活性,可以在不增加任何运营成本的情况下显著降低乘客预约请求被拒绝的比例,并且在同时应用时可以实现优势互补,至多可减少22%的乘客被拒绝率。

摘要:为了提高公路自然区划Ⅱ₁区路基湿度指数计算精度,建立一种路基湿度指数优化计算方法,其采用FAO-PM法取代Thornthwaite法来估算路基土月均潜在蒸发蒸腾量(potential evapotranspiration, PE),以解决后者对路基土在负温条件下蒸发蒸腾量计算值为零的问题。在分析了各气象参数对路基土月均潜在蒸发蒸腾量的影响规律的基础上,验证了新方法的适用性并简化了路基湿度平衡计算的流程。针对路基湿度的季节性变化特征,提出了阶段湿度指数计算方法,并细化了Ⅱ₁区三级划分区域的路基湿度指数取值范围。结果表明:在负温条件下,路基的月均潜在蒸发蒸腾量在与平均日照时数、平均气温和平均风速正相关的同时,与平均相对湿度负相关,并且总潜在蒸发蒸腾量占全年总量的9.8%~15.7%；路基湿度平衡后的状态可简化为有径流、无径流不干旱和无径流干旱3种,并可采用4阶段湿度指数对其最不利季节进行判别；对于所研究的7个气象站,不同土组的湿度指数计算最小值为-16.5,最大值为33.2,这与现行规范推荐值（-8.1~35.1）相比,不仅数值整体偏小、路基湿度状态更偏干旱,而且自西南向东北逐渐降低。采用该方法可有效计算Ⅱ₁区负温下土壤蒸发蒸腾量,并进而确保对路基湿度指数估算的精度。

摘要:轨道刚度不平顺从轨面上难以区分,当列车通过时则会产生巨大的轮轨冲击或轨道变形,严重影响系统的安全平稳运营。针对该问题,首先解析推导了轨道刚度不平顺的数学表达式,并基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论建立了高速列车-板式轨道-轨桥耦合动力学模型；在此基础上从时域和频域角度研究了常规型轨道刚度不平顺对系统的影响；并以扣件失效为例,研究了缺陷型轨道刚度不平顺对系统动态特性的影响规律。结果表明:轨道刚度不平顺对系统振动有明显影响；轮轨力、轮对加速度及构架沉浮加速度等列车振动响应明显,表现出扣件间距及轨道板长度的周期性影响；在所考察的指标中,构架点头加速度对轨道刚度不平顺最为敏感；当考虑结构弹性后,轨道板边缘位置处的振动较板中位置处的振动大,两位置处钢轨加速度幅值比为1.17,而轨道板的加速度比值则达到了2.2；常规型轨道刚度不平顺主要引起结构周期振动,可能导致系统共振,加速结构损伤；缺陷型轨道刚度不平顺会造成轮轨冲击,严重时导致轮轨垂向力和轮重减载率超标,威胁行车安全；列车在250~350 km/h之间速度运行时,失效扣件的数量最多为1个。

摘要:为解决机器人、数控机床、起重机等机械设备的运动状态变化对系统冲击过大的问题,利用两段双曲正切函数构造衔接点在匀速段的S型速度曲线,并将S型曲线与跟踪微分器结合,生成一种结构简单、高阶连续的点对点运动轨迹 (HCPPMT),通过调整HCPPMT的相关参数,可调节加、减速阶段的快慢程度、匀速阶段的最大速度、作业时间,使点对点运动过程中加速、匀速、减速过程的平滑程度、冲击强度可控、各阶段状态可调,减少了运动状态切换对机械设备的冲击,增强了运动平稳性。应用Lyapunov方法证明了HCPPMT的收敛性,并对HCPPMT具有的一些物理性质进行了严格的数学证明,通过与其他两种轨迹对比,以及在三自由度机械臂末端执行器轨迹规划上的应用,说明了HCPPMT的优越性。

摘要:为拓宽车载充电机（on-board charger, OBC）双向充放电工作范围并提高充电效率,用PFC（power factor correction）级联高效CLLC(电容-电感-电感-电容)谐振拓扑实现电网电压与电池电压之间能量双向转换。同时为解决CLLC谐振拓扑在宽范围工作时参数设计困难的问题,提出一种参数设计及优化方法,采用基波分析法（fundamental harmonic analysis, FHA）对谐振网络建模,推导充放电增益的归一化方程,提取出影响谐振变换器增益和效率的关键参数,对比分析关键参数的变化对拓扑各项性能的影响规律,进而总结参数的设计及优化原则。结果表明:影响谐振变换器双向运行最重要的参数是匝数比和谐振电容,其中变压器匝数比主要影响CLLC变换器的充放电效率,谐振电容值影响充放电宽范围输出的最佳工作区,通过分析给出了双向传输功率同等级时匝数比和谐振电容的最佳取值范围。应用CLLC拓扑,双向车载充电机可实现双向超宽范围运行,整机充电效率最高可达94.5%,CLLC效率可达97.5%。

摘要:针对行人检测算法在交通场景下应用时的遮挡问题,提出一种结合双重注意力机制的遮挡感知行人检测算法。以RetinaNet作为基础框架,在回归和分类支路分别添加空间注意力和通道注意力子网络,增强网络对于行人可见区域的关注；同时引入行人可见边界框信息对传统的回归损失函数进行优化,使其能够随着遮挡程度自适应地调节预测框贡献的权重。在Caltech和CityPerson数据集上的实验结果表明:相较于RetinaNet等8种先进算法,该方法具有较好的鲁棒性和检测精度,尤其是严重遮挡情况下,该算法的对数平均漏检率仅为45.69%,小于其他算法12%以上；此外,该算法能够实现准实时检测,在Caltech和CityPerson上的检测速度分别为11.8 帧/s和10.0 帧/s。所提出的双重注意力机制和遮挡感知回归损失函数的检测方法具有可行性和有效性,对于遮挡行人的处理有显著优势。

摘要:针对仿生机器鱼目标近距离作业时的环境识别难题,提出一种基于人工侧线(ALL)的近壁面流场识别方法。理论分析了ALL感知近壁面流场环境的可行性,建立了ALL虚拟压力传感器阵列并采用计算流体动力学(CFD)方法计算并提取了不同参数条件下(来流速度v,靠壁距离d和游动频率f)仿生机器鱼的体表压力数据,建立了基于多层前馈神经网络的来流速度和靠壁距离预测回归模型,并对模型结构和数据特征进行了优化。结果表明:壁面效应将引起鱼体周围流场结构的非对称分布,鱼体头部和尾部的侧线传感器对流场参数的辨识度高,消除弱相关的特征对来流速度和靠壁距离预测指标的影响小且有利于降低预测模型的复杂度。研究结果能够为水下机器人环境识别的信息提取及处理提供理论方法。