公路交通科技

2020年, 第37卷, 第11期　刊出日期：2020-11-05
  

  • 全选
    |
    道路工程
  • 道路工程
    玄武岩纤维增强沥青混合料弯拉性能多参数敏感性分析
    杨程程, 刘朝晖, 柳力, 刘靖宇
    2020, 37(11): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.001
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    为评价玄武岩纤维掺量、长径比和模量等因素对其增强沥青混合料弯拉性能的敏感性，通过MATLAB程序中rand函数和AutoCAD宏命令，实现了玄武岩纤维的空间随机分布。运用ABAQUS有限元软件，建立了玄武岩纤维在沥青混合料内随机分布的三点弯曲小梁试件模型。选取3个纤维掺量W（0.1%，0.2%，0.3%），3个纤维长径比Ld（23，35，47）和3个纤维模量E（8×104，9×104，1×105 MPa），通过3因素3水平的正交试验，计算了在0.7 MPa轮压荷载作用下小梁试件的层底最大弯拉应力。运用极差分析法和方差分析法，分析了玄武岩纤维掺量、纤维长径比和纤维模量对沥青混合料弯拉性能影响的敏感性，并对玄武岩纤维参数进行了单因素分析。结果表明：极差分析和方差分析的显著性一致，即构造参数的敏感性大小排序为W > Ld > E，说明玄武岩纤维掺量对沥青混合料弯拉性能的影响最大，其次是纤维长径比，纤维模量对沥青混合料弯拉性能影响可忽略；纤维掺量越大，沥青混合料受到的最大弯拉应力越小，沥青混合料弯拉性能越好；纤维长径比越大，沥青混合料受到的最大弯拉应力越小；纤维的加筋效果越好，沥青混合料弯拉性能越好；随着纤维模量的增加，沥青混合料弯拉性能几乎不变。
  • 道路工程
    西北寒旱地区混凝土抗氯离子渗透性能影响因素
    张斌
    2020, 37(11): 8-14,80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.002
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    寒旱盐渍土地区特殊气候地质环境对混凝土结构耐久性有重要影响，提高混凝土耐久性显得尤为重要。以G7高速公路甘肃段寒旱地区水泥混凝土抗氯离子渗透性能为研究对象，采用电通量法测定水泥混凝土试件28 d、56 d龄期时抗氯离子渗透性能，分析了不同水胶比（0.3~0.38）、粉煤灰和矿粉复掺（复掺比例为胶凝材料的30%~50%）、不同养护方式（标准养生、保湿养生、保温保湿养生，养生温度分别为20℃、-5~15℃和-10~20℃）等因素对水泥混凝土抗氯离子渗透性能的影响规律。测试结果表明：水胶比越大，混凝土抗氯离子渗透的性能越差；掺矿粉的混凝土28 d电通量明显要小于掺以粉煤灰为主混凝土的电通量，在56 d时两者相差不大；采用适宜粒度分布的粉煤灰、矿粉复合掺入到混凝土中，提高了混凝土的密实度，降低了混凝土电通量，混凝土抗氯离子渗透性能得到改善；采用保湿养护的混凝土试件28 d、56 d电通量均大于标准养护的混凝土试件，采用保温保湿养护的混凝土试件28 d、56 d电通量小于标准养护的混凝土试件；养生方式优劣顺序为：保温保湿养生、标准养生、保湿养生。在昼夜温差较大的西北寒旱地区，为改善水泥混凝土抗氯离子渗透性能，建议合理减小水泥混凝土水胶比，复掺适宜粒度分布的粉煤灰和矿粉，采用保温保湿养生制度。
  • 道路工程
    共振碎石机振动机理及参数研究
    李吉祥, 范晨光, 李彦达
    2020, 37(11): 15-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.003
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    为探究共振碎石机在路面改造过程中的动力学行为，研究外部参数对其振动的影响，用以对实际工程应用提出帮助，首先基于共振碎石机的力学原理，对其进行合理的力学模型简化，建立了共振碎石机共振大梁的动力学模型。考虑刚体振动，求解了系统作刚体振动的固有频率及模态。基于假设模态法，将刚体振动模态和自由梁的弹性振动模态取为假设模态，对系统进行了离散，分析了系统的固有频率，得到了强迫振动响应的解析解。然后着重研究了系统参数（包括共振大梁截面尺寸、减震器等效刚度、锤头质量、激振器质量等）对共振频率的影响，分析了阻尼参数对锤头端响应的影响。结果表明：系统做刚体振动时的固有频率分别为3.35，5.87 Hz，不在共振碎石机的工作频率范围内，工作频率发生在弹性振动阶段；改变系统参数会引起结构共振频率的增大或减小，其中激振端与锤头端质量对共振频率的影响呈反比；共振大梁截面的高度对共振频率的影响最大，随着截面高度的增大共振频率呈现明显的上升趋势，并且越高阶，频率受影响越大，最大增长率超过20%；外激励频率逼近系统固有频率时发生共振，锤头振幅变大，此时利用能量的效率越高且弹簧刚度越大，发生共振时的频率越高；当阻尼器的阻尼系数增大时，锤头的振幅呈现衰减的趋势。
  • 道路工程
    机场跑道轮迹测试及横向分布参数研究
    程国勇, 张扬扬, 周浩
    2020, 37(11): 22-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.004
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    为分析飞机主轮迹横向分布参数的合理取值问题并克服目前测试方法的不足，依据机轮在跑道上制动时会在道面积聚黑色轮迹的现象，研究了通过轮迹测试分析飞机主轮迹横向分布参数的方法。首先根据光的反射及光电转换原理开发了飞机轮迹测试装置；利用该装置对某4D机场跑道进行了轮迹测试，分别在接地带及跑道中部附近进行了轮迹数据采集，得到接地带10条测线及跑道中部4条测线的测试数据；在假定各机型轮迹横向分布标准差相同，且各机型每次降落时主轮在道面上所留下的黑色轮迹宽度、颜色深浅相同的前提下，结合各机型主起落架间距、降落架次得到轮迹横向分布理论叠加曲线，基于最小二乘原理对归一化处理后的轮迹测试曲线与理论叠加曲线进行拟合，最终得到在该机场跑道上飞机主轮横向分布参数。研究结果表明：跑道接地带部位，飞机主轮横向分布标准差为1.214 m，通行宽度为2.791 m；跑道中部区域，飞机主轮标准差为2.210 m，通行宽度为5.082 m。该数值与目前我国在水泥混凝土道面设计中对飞机在跑道部位的取值相差较大，与国外对该参数的研究结果相比也有一定差距。上述研究结论、飞机轮迹测试方法及分析思路对于开展民航飞机主轮迹横向分布规律的系统研究可提供一定参考。
  • 道路工程
    基于BBM非饱和土本构模型的高填路堤沉降特性
    关振长, 毛顺飞, 张淑宝, 徐惠明
    2020, 37(11): 31-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.005
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    基质吸力是非饱和土的重要特性，对边坡稳定性、填筑路基沉降等具有较大影响。常规本构模型未考虑非饱和土中基质吸力的影响，用以分析高填路堤沉降特性时，其计算结果不够准确。为研究非饱和土中基质吸力对路堤工程的影响，采用BBM（Barcelona Basic Model）本构模型，以临界状态线和状态边界面来描绘非饱和土的应力空间，以平均净应力、偏应力、基质吸力3种应力变量来划分弹性空间与塑性空间；在FLAC3D数值平台上通过FISH语言对传统MCC（Modified Cam-Clay Model）模型进行修正后，得以实现非饱和土的BBM模型。以厦蓉高速公路漳州段高填路堤工程为背景，分别采用BBM和MCC两种本构模型对陡坡高填路堤的分层沉降特性展开数值模拟。模拟结果表明，高填路堤的分层沉降量沿填土高度呈现中间大、两头小的分布形态；路堤中部既承受了较大的上覆荷载，下伏也有较厚的可压缩层，因此最大分层沉降发生在路堤中部；由于BBM本构模型充分考虑了非饱和土基质吸力的影响，其计算沉降量略小于MCC本构模型，其沉降计算量与分布规律更符合工程实际。以上研究成果可为高填路堤的沉降计算及工程设计提供借鉴与参考。
    • 桥梁工程
  • 桥梁工程
    轻型组合桥面超薄磨耗层层间黏结性能研究
    李嘉, 袁鹏, 黄聪
    2020, 37(11): 39-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.006
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    为减轻桥面铺装结构自重，选取厚度为7~10 mm树脂沥青罩面（EBCL）和薄层聚合物罩面（TPO）开展研究。通过复合试件层间剪切试验和拉拔试验，探究常温、高温条件下，EBCL-UHPC、TPO-UHPC界面黏结性能，提出增加剪切模量Ed评价复合结构层间黏结状态；通过模拟高温、紫外线光照、水损害3种不利环境条件，探究EBCL-UHPC、TPO-UHPC界面的耐老化性及劣化规律。结果表明：两种复合试件拉拔和剪切破坏都发生在UHPC与磨耗层的交界面，说明层间是薄弱部位；EBCL-UHPC层间拉拔强度、剪切强度及剪切模量分别为4.39 MPa，10.68 MPa，2 886 N/cm3，TPO-UHPC层间拉拔强度、剪切强度及剪切模量分别为4.21 MPa，10.33 MPa，2 604 N/cm3，常温下二者黏结性能相当；相比于常温，高温（60℃）条件下EBCL-UHPC层间拉拔强度、剪切强度及剪切模量分别下降了73.1%，80.15%，58.42%，TPO-UHPC分别下降了51.1%，68.1%，46.97%，温度对两类材料层间黏结性能有显著影响，TPO表现出更好的高温稳定性；在高温、紫外线光照和水损害不利环境下，两类复合试件层间黏结性能均有一定程度下降，但仍保持良好的状况，具有较好的耐老化性能；不同环境下老化程度存在差异，环境影响程度排序为：水损害 > 紫外线光照 > 高温；3种环境老化循环次数下，剪切模量与剪切强度的劣化规律基本一致，但剪切模量的劣化程度要低于剪切强度。对某长江公路大桥进行实桥仿真分析和有限元计算的结果表明：EBCL-UHPC和TPO-UHPC均能满足常温、高温条件下层间受力要求，且有足够安全储备。
  • 桥梁工程
    钢桥面铺装脱层开裂病害冲击响应强度评价方法研究
    王海君, 陈峰, 胡杰, 王东宏, 冯少孔
    2020, 37(11): 49-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.007
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    采用数值模拟与现场测试相结合的方法，对钢桥面铺装脱层开裂病害的评价方法与影响程度开展研究。建立环氧沥青铺装体系的三维有限元模型，在下层环氧沥青与钢板间设置两处面积不一的病害区，以研究弹性波场在脱层开裂病害下的响应特性。采用冲击响应强度I为指标，对病害进行数值化描述。结果表明：波场在病害边界处发生了强烈的反射、折射和转换，波形振幅较大、持时较长，病害对响应能量具有较强的放大效应，且病害面积越大，指标对其分布形态和位置的描述越精确。将指标I分为密实和脱层开裂两个等级，当0 < I < 2.4时，判定为密实；当I>2.4时，判定为脱层开裂。同时，开展了黄埔大桥钢桥面的现场测试，并结合病害的分布形态、尺寸，将病害的影响程度分为轻度、中度和重度3级。当病害为单点状、宽度<10 cm，且2.4 < I < 2.8时，影响程度定为轻度；当病害为局部块状、宽度>10 cm，且I>2.8时，影响程度定为中度；当病害为连续块状、宽度>10 cm，且I>2.8时，影响程度定为重度。研究结果论证了检测方法和评价指标I的适用性，并初步建立了脱层开裂病害影响程度的分级评价指标，为病害检测与评价提供了参考。
  • 桥梁工程
    山区峡谷大跨度钢桁梁悬索桥抗风性能研究
    翟晓亮, 朱青, 钱程, 朱乐东
    2020, 37(11): 56-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.008
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    为了研究山区峡谷地形条件下某特大桥的风致振动特性和抗风性能，并据此采取气动措施确保大桥在施工和服役全周期的安全，针对桥址处山区峡谷地形特点，采用缩尺地形模型风洞试验对大桥风环境进行了全面探测并确定了设计风参数；采用弹簧悬挂节段模型风洞试验对主梁断面在大攻角范围内的颤振性能和涡振性能进行了评估，进而据此增设气动措施并对气动措施的抗风效果进行了全面检验；根据梯度风速等效原则建立了试验所测风速和桥址附近气象站基准风速的关系，并提出了此类情况下根据不同的风攻角区间合理确定颤振临界风速的方法。结果表明：由于山区峡谷地形的影响，该特大桥桥址处风攻角很大、而且风速和风攻角沿桥跨方向分布很不均匀；大桥主梁断面在较大负攻角下颤振临界风速较低，相对颤振检验风速富余度很小；大桥颤振性能控制设计，通过在主梁钢桁架桥面板设置气动稳定板可以提高主梁在负攻角下的颤振性能。经过多种气动稳定措施综合比选，该特大桥最终选用"主梁桥面板下方设置3道纵向永久稳定板+桥面上中央分隔带处设置1道施工期临时稳定板"的方式以提高主梁建设及运营期的颤振性能。
  • 桥梁工程
    一种改进的桥梁裂缝图像分割方法
    段明义, 卢印举, 李祖照, 苏玉
    2020, 37(11): 63-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.009
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    裂缝是桥梁最常见的缺陷，裂缝检测是后期桥梁维护和维修的前提。准确高效地对采集到的桥梁裂缝图像进行分割识别，具有重要的实际意义。传统图像分割方法具有运行速度慢、效率低下、鲁棒性低及稳定性低等缺点，针对这些问题，以裂缝图像为研究对象，在深入分析经典K-means聚类算法以及高斯混合模型（Gaussian Mixture Model，GMM）的基础上，运用数据挖掘的方法，提出一个K-means与高斯混合模型相结合的桥梁裂缝图像分割方法。首先，该方法在传统K-means算法聚类中心计算过程中引入合并阶段，在对各个聚类中心两两之间距离进行排序后，根据各个聚类中心点的距离来判断是否进行聚类的合并，对于合并后的聚类，重新计算其聚类中心，以提高K-means算法执行的速度。其次，将传统GMM的每一个概率分布进一步再细分成单个的概率成分，进行分层混合，以此来进一步提高高斯模型对裂缝图像特征数据模拟的效果。最后，在辅助变量计算过程中采用EM算法，通过计算期望和最大化两个步骤来最终获得变量的最优解。结果表明：该方法可得到比使用传统K-means算法和普通GMM的分割方法精度更高、稳定性更好的分割结果；在误分率、信噪比以及用时方面，该算法都有良好的表现，能够满足桥梁裂缝检测实时性、准确性以及鲁棒性等方面的要求，具有一定的应用价值。
    • 隧道工程
  • 隧道工程
    富水软弱地层综合管廊SMW工法桩力学特性与优化设计
    王艳明, 张敏, 刘东明, 梁斌
    2020, 37(11): 71-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.010
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    针对富水软弱地层综合管廊中SMW工法桩（型钢水泥搅拌桩）力学特性与优化设计问题，利用有限元软件MIDAS-GTS NX建立SMW工法桩力学模型，分析不同支护桩桩径、不同型钢布置形式、不同型钢尺寸、不同支撑轴力下SMW工法桩水平位移等力学特性的变化规律，确定SMW工法桩最优设计。在综合管廊K0+080-K0+275标段对型钢水泥土搅拌桩不同的施工工艺参数进行试桩试验，确定SMW工法桩施工工艺参数。结果表明：当SMW工法桩桩径由0.55 m增加至0.85 m时，桩身水平位移降低幅度为28.9%，通过增加桩直径可以有效控制桩体水平位移；型钢的翼缘与腹板尺寸增加对基坑变形影响较小，由于翼缘处于受力侧则对于支护结构的变形更加敏感；型钢不同布置形式对基坑变形影响较大，型钢密插型布置桩身最大水平位移比插一跳一型布置减小18.4%；增加钢支撑预加轴力可有效减小围护结构变形，按照设计轴力的50%~80%取值较为合理。结合对现场施工便利性和施工效率的影响，最终确定某地下综合管廊K0+080-K0+275标段支护方式为采用φ650@450水泥土五轴搅拌桩内插HM500×300×11×18型钢，型钢布置形式采用插一跳一型。在富水软弱地层使用SMW工法桩施工参数水灰比为1.3，水泥掺量为20%最为合理，优选施工方案现场监测数据与数值模拟变化规律较为契合，并在地下综合管廊工程中成功运用，取得理想效果。
  • 隧道工程
    泥灰岩相似材料配比试验研究
    崔宁坤, 王军祥, 陈四利, 葛万民, 寇海军
    2020, 37(11): 81-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.011
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    为了研究泥灰岩具有承载力低，遇水易软化、泥化等特点，采用正交设计试验方法，以粒径为0.3~0.6 mm河砂和325目重晶石粉为骨料，粒径为325目红黏土粉和普通硅酸盐水泥为胶结剂，石膏粉为外掺剂进行泥灰岩相似材料研制。选取相似材料的密度ρ、单轴抗压强度σc、弹性模量E、黏聚力C、内摩擦角φ及孔隙率ω为主控物理力学参数，软化系数KP为主控水理特性参数，通过单轴压缩试验及常规物理试验方法对各主控参数进行了测定。基于测定结果分析了各主控参数极差和方差值，得出各影响因素对各主控参数的敏感性，依据各参数敏感性调节相似材料配合比，确定出泥灰岩相似材料最佳配合比。并对该配合比下相似材料破坏的应力-应变曲线及水理特性进行分析。研究结果表明：骨胶比对单轴抗压强度σc、密度ρ、黏聚力C、弹性模量E及孔隙率ω最为敏感；内摩擦角φ对黏土：水泥最为敏感；软化系数KP对砂：重晶石最为敏感。当骨胶比为1：1，黏土：水泥为2：1，砂：重晶石为2：1，石膏掺量为30%时，可较好地对泥灰岩特性进行模拟，该配合比下的相似材料能模拟出岩石破坏的力学特性及泥灰岩遇水软化、泥化的水理特性。
    • 城市交通
  • 城市交通
    基于贝叶斯网络的城市道路交通拥堵多原因自动实时识别
    曹堉, 王成, 杨岳铭, 徐江涛
    2020, 37(11): 89-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.012
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    面对城市道路交通拥堵原因动态实时、复杂多变，识别方法主观性强、精度低、实时性差、不能自动等问题，提出了一种基于贝叶斯网络的城市道路交通拥堵多原因自动实时识别方法。将研究区域范围内城市道路交通状态的可观测变量作为输入，交通拥堵原因的0-1离散类型作为输出，将历史数据作为训练集，从而将问题转化为数据驱动的多分类问题。该方法首先对城市道路交通的动态可观测变量和多个拥堵原因之间的关系进行系统的机理分析和仿真验证，从而构建贝叶斯网络结构。再以获取的实测历史数据进行参数学习训练，得到完整的贝叶斯网络模型。最后，将该道路工作状态下交通可观测变量输入该贝叶斯网络模型，就能同时自动实时识别出交通拥堵的多个原因。该方法灵活性高、能更好地表达节点相关性、可解释性强、能充分利用专家经验知识，且能做到自动实时。对泉州市泉秀街2019年2月25日至3月3日晚高峰交通进行了案例研究。结果表明：基于贝叶斯网络的城市道路交通拥堵多原因识别模型在有行人影响、车流高峰、停车占道、信号配时不合理和过街车流影响的网络构建上较为合理；与反向传播神经网络法、多标签k近邻算法及多标签岭回归法对比，该方法的平均识别准确率总体表现较优。
  • 城市交通
    考虑居民与游客群体差异的城市交通满意度多维测度——以大理为例
    戢晓峰, 杨春丽, 陈方, 严匀曼, 覃文文
    2020, 37(11): 98-106,129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.013
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    为考虑居民与游客的群体差异并测度城市交通满意度，从公交、出租车、网约车及非机动化交通4个维度分析影响群体满意度的主要因素。根据居民与游客群体的出行活动，建立基于多指标多因素的城市交通满意度影响模型。运用大理市的问卷调查数据进行实证分析，量化了个体属性和交通服务质量对不同维度城市交通满意度的影响差异。结果表明：交通服务质量是影响大理市交通满意度的重要原因，其中，环境因子是决定大理市城市交通满意度的关键因素；安全性对公共交通满意度的影响最为显著，但影响效应在群体之间存在差异，其对游客公交满意度的影响比对居民的影响高0.243个单位；除公交维度外，换乘便捷性对出租车、网约车和非机动化交通的满意度均有影响；可达性是交通服务质量中对城市交通满意度影响最小的因素；影响机动化交通和非机动化交通满意度的共性因素是环境因子，其对游客交通满意度的影响程度大于居民；换乘便捷性和安全性是影响乘客选择乘坐出租车和网约车的最主要原因。
  • 城市交通
    基于复杂网络的失效公交站点绕行方案研究
    王国娟, 吕文红, 高歌, 刘玉洁
    2020, 37(11): 107-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.014
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    为研究城市公交站点失效后的绕行方案，以公交线路发车时间间隔倒数为权重，构建基于Space L法的公交网络模型，根据交通流量特征将公交网络划分为早高峰、晚高峰和平峰3个网络。首先，结合ABC管理法构建了基于lorezen曲线的公交网络拓扑特性指标分析模型，识别出各指标的重点要素。然后，在拓扑特性指标研究的基础上，设计了公交站点失效优化方案。以网络平均路径长度和网络全局效率衡量公交网络的连通性，根据公交站点绕行前后两指标值的变化来判断网络是否优化，若绕行后网络平均路径长度变小，网络全局效率变大，则优化后网络更连通。根据绕行区域内站点的数量，分为存在2个站点、1个站点和0个站点3种情况进行讨论。最后，以青岛市某区域公交网络为例研究模型的可靠性。通过对节点度，2阶节点度、中心性等指标的分析，得出该公交网络具有明显的小世界性，对于相同排名的站点，各时段的节点中心度值大小排序为早高峰 > 晚高峰 > 平峰，排序靠前的站点主要分布在城市中心区域和城区边缘新规划区域，此类站点大多分布在商场、高校、政府机构附近；选取节点度值排名前10的公交站点作为失效站点进行优化分析，研究表明优化后的网络平均最短路径长度变小，网络全局效率变大，设计的优化方案可行。
    • 汽车工程
  • 汽车工程
    基于模糊控制的轮式装载机驾驶室悬架减振设计
    陶伟, 刘志强, 陈世斌, 郭炎
    2020, 37(11): 118-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.015
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    为减缓装载机驾驶室受到的振动和冲击，提高装载机驾驶员的作业舒适性，在考虑成本和可靠性的前提下，研究了带阻尼多模态切换减振器的轮式装载机半主动驾驶室悬架的模糊控制设计。将一种新型低成本减振器应用于轮式装载机驾驶室悬架，通过改变两个电磁阀的通断状态，分析了减振器实现不同阻尼模式的工作原理和阻尼特性变化规律，实现了减振阻尼特性的可调。首先建立了轮式装载机悬架系统动力学模型，该模型同时考虑了工作装置的振动特性、四轮相关随机路面激励和发动机振动激励。根据该减振器的工作原理，建立了阻尼多模态切换模型，反映了两个电磁阀的阻尼系数与开关状态之间的关系。然后，设计了一种模糊阻尼控制策略，根据驾驶室悬架性能指标，在考虑驾驶室的垂向振动以及驾驶室俯仰运动和侧倾运动的情况下，确定阻尼模式的最优切换顺序。最后，通过仿真分析，实现了多模式切换减振器电磁阀开关状态的直接控制，发现轮式装载机驾驶室悬架性能得到了显著改善，达到了系统预期控制目标。确定所提出的模糊控制方法对带多模态切换减振器的轮式装载机半主动驾驶室悬架减振控制的有效性。
  • 汽车工程
    基于轮荷转移的外倾角对操纵稳定性的影响分析
    劳俊, 谢伟忠, 刘梦岩, 何家兴, 王瑞林
    2020, 37(11): 130-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.016
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    影响整车操纵稳定性的因素很多，但整车前后轮外倾角对其影响的研究较少，且无系统的定量分析。从该现状出发，需定量分析整车前后轮外倾角对操纵稳定性的影响程度。首先，通过对整车转弯工况下的受力分析，对标分析及建立考虑轮荷转移的简化二自由度操纵稳定性模型，分析了车辆静态前后轮外倾角对操纵稳定性中不足转向度的影响机理。通过公式推导列出了影响性关联的变量参数，并说明了轮荷转移和外倾变化对操稳性的影响方向。然后，采用ADAMS仿真和考虑外倾侧向力的轮胎模型，用通用性和重复性高的模拟试验方法量化了外倾角对稳态及瞬态性能指标的影响。结果显示：外倾角的影响趋势符合二自由度模型的预期，且后外倾角敏感度较前外倾角高。最后，通过操纵稳定性试验的验证，对后轮外倾角的影响感度进行了量化分析，并与仿真结果进行了对比，契合度高，为更好地控制产品质量、提升操纵稳定性的设计和问题解析能力提供了一种有效方法。特别是对于性能计划及底盘调校时，在轮胎偏磨、油耗及滑行距离这些性能允许的范围内，通过调整对应的外倾角可提升操纵稳定性。因后轮的敏感高，在操稳性设计时，按后轮外倾值负向绝对值大于前轮的方式进行了匹配设计。在调校时，对于敏感度较高的后轮可作重点调整。
    • 环境工程
  • 环境工程
    机动车污染物排放及扩散的时空分布特征研究——以江苏省高速公路网为例
    程大千, 邹庆, 张甦, 陈俊, 周俐峻
    2020, 37(11): 139-149. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.017
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    针对日益严重的高速公路机动车尾气污染问题，基于道路机动车大气污染物排放清单和CALINE-4扩散模式，提出江苏省高速公路网机动车污染物排放及扩散情况的计算方法，并对时空分布特征进行分析。结论如下：（1）在全省路网各类车型结构中，客一对CO和HC的排放总量贡献率最大，分别为41.26%和44.32%；货五对NOx和PM2.5排放总量贡献率最大，分别为33.32%和32.52%。（2）从车辆排放等级来看，客一的国I~国III对CO和HC排放总量的贡献率分别达到73.56%和62.05%；货四和货五的国III对NOx和PM2.5排放总量贡献率分别达到58.73%和63.25%。（3）除NOx之外，其余在预测点的各路段机动车污染物浓度（CO，PM2.5和PM10）均低于《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）中的小时平均二级浓度限值，即10 mg/m3，75 μg/m3和150 μg/m3。（4）从时间分布来看，各类污染物排放量均呈现"双驼峰"变化趋势，即排放峰值出现在9~10点和14~15点，而全省各路段的逐时各类污染物扩散浓度均呈现夜间（22：00—次日4：00）高于白天的时间分布；夜间NOx扩散浓度超过限值（即250 μg/m3）的路段占比高达75.2%，尤其在凌晨2：00—3：00点达到峰值。（5）从空间分布来看，北网的CO和HC排放总量小于南网，NOx，PM2.5和PM10则均大于南网，而北网的各类污染物排放强度均明显高于南网；苏北地区的NOx小时平均浓度高于苏南、苏中地区，全天各时段的最大值均出现在"段宅枢纽—新沂东"路段，而最小值主要分布在苏中地区。
  • 环境工程
    风景道路网耦合性评价与系统优化研究
    杨星, 余青, 杨智生
    2020, 37(11): 150-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.11.018
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
    为有效推进风景道路网健康、可持续发展，针对风景道路网评价方法不完善、规划建设依据不充分等问题，从风景道路网的定义及内涵入手，基于路网布局规律，借助物理学、系统学等相关理论，提出了风景道路网耦合性的基本内涵与分析目标。遵循"作用机理与耦合关系-指标构建与阶段分析-问题诊断与目标明确-空间优化与系统提升"的总体思路，利用物理学中"耦合度"的概念，运用耦合性分析理论，对风景道路网及其子系统的发展水平及相互影响进行了分析评价。通过构建风景道路网耦合协调度模型，提出了风景道路网评价指标体系，并对风景道路网线路与节点系统进行了耦合性分析。根据耦合度评价结果，将耦合关系划分为"失调发展、濒临失调、基本协调和高度协调"4种状态。以河北草原天路风景道路网为例，通过耦合度评价指标构建及耦合性分析，对草原天路风景道路网所处的发展阶段、存在的突出问题进行了研究，根据耦合度评价结果分别对草原天路风景道线路和节点系统提出了优化提升措施。这些研究可为风景道路网结构优化和系统提升提供理论支撑和实证参考，对促进我国风景道路网建设具有重要意义。