重庆交通大学学报(自然科学版)
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2020年 39卷 02期
刊出日期:2020-02-20

桥梁与隧道工程
载运工具与机电工程
交通运输工程
交通+大数据人工智能
道路与铁道工程
港口航道·水利水电·资源环境
 
 
       交通+大数据人工智能
1 共享单车分层调度策略研究
关宏志,卢笙,宋茂灿
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.01
针对共享单车乱停乱放、故障率高、时空分布不均等特点,解决调度中效率低下、成本过高的问题,提出了一种共享单车分层调度策略,将调度区域划分为道路层和小区层,采用不同类型的调度车辆完成故障车的收集、正常车的收集与投放工作。以时间成本最小为优化目标,考虑调度车容量约束和补给约束,建立了多车次的静态调度模型。案例分析表明,该模型可以有效地指导调度路径的优化调整;3种策略的调度成本分析也表明,构建的分层调度模式在经济成本上具有明显优势。
2020 Vol. 39 (02): 1-7 [摘要] ( 9 ) PDF (1030 KB)  ( 10 )
8 城市外围非高峰时段公交柔性调度系统研究
陆百川1,2,何相嶬1,胡松1,舒芹1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.02
基于城市外围居民出行的交通特点以及公交车运行成本与乘客等待时间之间的矛盾,提出了基于互联网技术和网约车思想的公交柔性调度系统,阐述了柔性公交调度系统的运行方式,设计了柔性公交调度系统的总体结构、模块功能以及工作流程。通过构建基于预约乘客数量的柔性发车间隔函数来确定非高峰时段的发车时间,利用建立的柔性调度辅助决策模型规划出响应时的最短路径以及计算乘客和公交车的综合效益。最后选取重庆市180路公交为例,用柔性调度模式的3种预约比例与传统运行模式进行对比分析,得出柔性公交调度系统能减少乘客的等待时间,降低公交的运营成本。
2020 Vol. 39 (02): 8-15 [摘要] ( 1 ) PDF (912 KB)  ( 4 )
16 基于改进二维离散小波变换的多车牌定位
凌翔,黄榜,黄良俊,赖锟
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.03
针对复杂背景提取多个车牌的问题,提出一种改进的二维离散小波变换的多车牌定位方法。根据小波多尺度分解的特性,对图像进行二维离散小波变换,获得一系列小波低频信息图,与原图像做线性差值,获得车牌字符的细节特征;然后根据二值化图像中车牌字符与背景的差异产生灰度跳变,粗定位车牌在图像中的行位置,缩小车牌定位的查找范围;最后,在粗定位的小范围图像中,利用颜色特征和形状特征精确定位所有车牌。研究结果表明:改进的二维离散小波变换图像相比传统的二维离散小波变换图像,灰度均值、标准差和平均梯度提高近一倍,有效获取原图像的边缘信息缩小多车牌位置;多车牌定位方法可以达到98.96%的准确定位率,平均用时328 ms,能够准确、快速定位多车牌。
2020 Vol. 39 (02): 16-21 [摘要] ( 1 ) PDF (1234 KB)  ( 4 )
       交通运输工程
22 城市混行进口道通行能力计算方法研究
马莹莹,陆思园,秦筱然
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.04
针对城市道路交通混行现象严重问题,通过对城市道路信号控制交叉口交通运行特征进行调查分析,对直左车辆混行和小型汽车与公交车混行的进口道饱和车头时距和通行能力计算方法进行研究。为了得到城市交叉口混行进口道道路通行能力计算模型,首先对城市道路信号控制交叉口交通进行调查和数据收集,并对混合进口道车头时距进行特征分析,获取进口道车队运行特征参数;然后,分别建立直左混行车头时距和公交车小汽车混行车头时距分析模型;再次,建立基于转向比例和公交车比例的混合进口道通行能力计算方法;最后,结合案例进行通行能力、公交车比例和转弯比例关系分析。研究结果表明:笔者提出方法计算得到早晚高峰结果与实测值误差分别为1.5%、6.95%,较CJJ 37—1990《城市道路设计规范》法和HCM法计算值误差小,大大提高了计算结果的精度,可以为交叉口的控制和管理提供依据。
2020 Vol. 39 (02): 22-29 [摘要] ( 2 ) PDF (681 KB)  ( 4 )
30 卫星城高铁站的公交可达性研究
郭孜政1,2,李建强1,2,陈瑞雅3
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.05
能否准确分析卫星城高铁站的公交可达性,是评判公交系统对高铁客流的集散能力,进行线路和站点优化的关键问题。针对这一问题,基于卫星城高铁客流特性,提出了一种由“点”及“面”的公交可达性计算模型,分别从“点”和“面”两个角度对高铁站公交可达性进行计算分析,以求准确定位公交站点和线路不足。最后结合GIS仿真技术在实例中对上述方法进行验证,给出分析方法和结果。结果表明:该模型可以准确定位公交系统局部与整体的不足,并提供系统的优化方向,验证了该方法的合理性和实用性。
2020 Vol. 39 (02): 30-34 [摘要] ( 2 ) PDF (559 KB)  ( 4 )
35 基于改进差分变邻域算法的多行程车辆路径问题的研究
宋强1,2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.06
针对多行程车辆路径问题,先后通过标准差分进化-编码与解码-适应度计算-变邻域局部搜索过程找到最优方案,构建了一种改进差分变邻域搜索算法。该算法采用了基于轮盘赌的编码与解码方法,克服了标准差分进化算法无法适用于离散问题的缺点;同时,利用变邻域优化技术进一步强化标准差分进化算法的深度开发能力与优化性能。最后采用MATLAB中的随机函数进行仿真结果对比,验证了该算法在求解多行程车辆路径问题方面的优越性。
2020 Vol. 39 (02): 35-42 [摘要] ( 1 ) PDF (690 KB)  ( 4 )
43 新型动卧列车开行与4小时综合维修天窗设置研究
张雷1,熊剑春1,汤轶雄2,占曙光2,3,彭其渊2,3
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.07
针对高速铁路夜间列车运行与综合维修天窗间严重冲突制约夜间列车开行数量和综合维修质量的问题,笔者采用线性整数规划的方法,以动卧列车总旅行时间最小化为目标,构建了列车运行图与综合维修天窗一体化优化线性规划模型,使用CPLEX求解器进行求解,结果显示以现有的京广高铁列车运行图为基础,能够求解出新型动卧列车适应于4小时综合维修天窗开设的列车运行图与天窗设置协调方案。研究结果表明新型动卧列车开行夜间列车后能保证京广高铁每个区间均能开4小时的综合维修天窗, 满足每日开行的综合维修质量要求。
2020 Vol. 39 (02): 43-49 [摘要] ( 1 ) PDF (779 KB)  ( 4 )
       桥梁与隧道工程
50 钢桁梁悬索桥成缆阶段锚跨索力调整方法
刘家奎1,罗浩1,杜斌2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.08
为研究钢桁梁悬索桥成缆阶段锚跨索力调整方法,对悬索桥锚跨索力控制存在问题进行了分析并提出了索力控制对策,结果表明:索股架设阶段以边跨线形控制为主,在索股架设完成后再解除散索鞍支撑架;主缆架设完成后对锚跨索力进行调整可不考虑调整过程中索力的再分配和散索鞍移动的影响;按照弹性理论将索力的偏差转化为对索股长度的调整,可快速完成索力调整并确保误差满足监控要求。
2020 Vol. 39 (02): 50-54 [摘要] ( 1 ) PDF (665 KB)  ( 4 )
55 智能钢绞线的温度传感特性试验研究
徐向锋1,王昕1,刘佳琪2,李广昊1,张峰2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.09
针对光纤光栅的温度对应变交叉敏感的影响问题,设计及加工了智能预应力钢绞线的水浴循环装置,对无应力状态的钢绞线进行水浴循环试验,研究智能预应力钢绞线的温度补偿模型;对有应力状态的智能预应力钢绞线进行水浴循环试验,基于得到温度补偿模型修正光纤传感器的波长测试结果,并与振弦式压力传感器测试结果进行对比分析,验证了智能预应力钢绞线的温度补偿模型的有效性。研究结果表明:光纤光栅智能钢绞线温度传感系数为0.022 6 nm/℃约为裸光纤的2.3 倍,得出光纤波长变化量与温度变化的关系表达式及光纤波长变化量与张拉力变化的关系表达式;温度修正后的智能预应力钢绞线测试结果与振弦式压力传感器测试结果一致,相关系数达到0.97。
2020 Vol. 39 (02): 55-61 [摘要] ( 1 ) PDF (964 KB)  ( 5 )
62 谐波合成法脉动风模拟时间步长的取值
张军锋,涂保中,刘庆帅,杨军辉,李会知
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.10
为明确基于FFT技术的谐波合成法(WAWS)中各参数的取值原则,尤其关注时间步长Δt以及对后续动力计算结果的影响,针对单自由度弹簧振子模型和某变电站避雷针高耸结构,采用多种参数进行脉动风时程模拟和时程动力计算,经结果对比和WAWS原理分析,并结合风谱和模态力谱特征,给出WAWS的参数,包括截止频率fu、周期T0、频率点N时频点比值M/N和时间步长Δt的取值原则。研究结果表明:基于单索引频率的WAWS进行随机场模拟时,如果时频点比值取常用值M/N=2,最大频率fu对应谐波的每个周期里只有两个时间点,得到的折线无法准确再现原余弦曲线的模拟目标,并且对应的Δt可能在动力时程计算无法准确计入结构的共振效应;为使动力计算准确计入共振效应,可通过增加截止频率fu和M/N来减小Δt,并且增加fu或增加M/N的效果一致;弹簧振子模型对Δt的要求最为苛刻,其Δt可作为普通结构的上限,普通结构对Δt的具体取值,可以上限值为指导再通过试算合理确定。
2020 Vol. 39 (02): 62-68 [摘要] ( 1 ) PDF (655 KB)  ( 4 )
69 沥青桥面压实均匀性实时检测方法研究
马丽英,李茂其,曹源文,董琴琴
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.11
为了准确评价沥青桥面压实均匀性,实现基于云计算的振动压路机压实均匀性实时监测,首先通过室内试验对振动加速度有效值作为压实均匀性评价指标进行分析。以云交科项目为基础,利用DH5902动态数据采集分析仪对试验路段加速度信号进行采集,分别计算和比较不同碾压遍数的纵向压实均匀性。实验结果表明:以Sr,SR,k,h为统计指标,能够很好的反应沥青桥面压实均匀性。在一定碾压遍数内,压实均匀性和碾压遍数呈正相关,当碾压遍数在第4遍和第7遍时时k和h值全部在临界值以内,压实均匀性达到最佳。本检测方法,为新型沥青桥面压实均匀性实时监测系统提供了基础。
2020 Vol. 39 (02): 69-74 [摘要] ( 1 ) PDF (560 KB)  ( 4 )
       道路与铁道工程
75 硫酸钙晶须改性沥青低温性能及评价指标灰色关联分析
凡涛涛1,王修山2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.12
为优化硫酸钙晶须(CSW)改性沥青的低温性能评价指标,采用灰色关联方法计算分析了10 ℃延度、当量脆点T1.2、15 ℃锥入度、锥入度指数CI等指标与-12 ℃弯曲蠕变劲度试验指标S和m的关联度。结果表明:采用灰色关联方法优化比选CSW改性沥青低温性能评价指标是可行的,其中当量脆点T1.2与劲度模量S和应力松弛速率m的关联度最大,10 ℃延度和锥入度指数CI次之。CSW改性沥青低温性能影响因素研究结果表明:CSW掺入沥青后一定程度上降低了沥青的低温性能,且CSW类型对沥青低温性能影响程度比其掺量显著。
2020 Vol. 39 (02): 75-80 [摘要] ( 1 ) PDF (495 KB)  ( 4 )
81 基于黏弹性的橡胶改性沥青路面抗滑性能研究
吴国雄1,2,叶新雨1,余苗1,杨丹彤3
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.13
为研究橡胶颗粒对沥青路面抗滑性能的影响,基于SMA-13沥青混合料,采用内掺法以橡胶颗粒等量替代相应的集料进行橡胶改性沥青混合料配合比设计,橡胶颗粒掺量R=0%、1%、3%、5%,配制得到4组沥青混合料SMA-13A、SMA-13B、SMA-13C、SMA-13D,分别制备旋转压实试件及车辙板试件,保持试件温度T=10、20、30、40、50℃。采用单轴压缩试验方法进行AMPT简单性能试验,得到动态模量E和相位角φ;利用自主研发的轮胎-路面动态摩擦系数测试系统进行抗滑性能试验,得到动态摩擦系数f。结果表明:沥青混合料的黏弹性能顺序为SMA-13D>SMA-13C>SMA-13B>SMA-13A,说明掺橡胶颗粒后,沥青混合料的黏弹性能得到了提高,且掺量越大,黏弹性能越好;在试件温度T=10、20、30、40、50℃下,沥青混合料的动态摩擦系数f与动态模量E的相关性基本相同,说明沥青混合料试件的温度对f与E相关性的影响不大;在车辆动态荷载作用下,随着橡胶颗粒掺量R的增加,沥青混合料的动态模量E减小,动态摩擦系数f增大,而相位角φ减小,说明橡胶颗粒的掺入提高了沥青路面的黏弹性能,从而提高了沥青路面的抗滑性能。
2020 Vol. 39 (02): 81-86 [摘要] ( 2 ) PDF (473 KB)  ( 4 )
87 区域气候变化对沥青路面夏季温度效应的影响分析
付军1,3,刘智鸿1,2,左雪娜3,赖泽涵1,王学智1,丁庆军4
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.14
基于华中(武汉)区域气候变化,建立了沥青路面三维温度分析有限元模型,对沥青路面夏季温度效应进行了研究,得出了沥青路面夏季代表性日周期温度场变化曲线。结合室内试验和参考文献,分析温度对沥青混合料弹性模量和泊松比的影响,并计算了区域气候变化对沥青路面永久变形量的影响。结果表明:沥青路面的温度变化速率和路面结构深度存在负相关关系,区域气候变化主要影响沥青面层区域,且会明显地降低夏季沥青路面材料的弹性模量(30%左右),但对泊松比影响较小。未来区域气候变化会增加沥青路面永久变形30%以上,加剧沥青路面的破坏。可为全球气候变化对沥青路面设计的影响及服役性能演变提供一定的借鉴与参考。
2020 Vol. 39 (02): 87-94 [摘要] ( 1 ) PDF (1075 KB)  ( 4 )
95 紧邻铁路线路地铁站基坑施工过程变形分析
李霄辉
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.15
地铁明挖车站施工邻近铁路轨道时,两者之间往往会产生相互的负面影响,对于施工的安全以及铁路的正常运营造成影响。以南昌市轨道交通3号线上沙沟站基坑施工为背景,分析了其在基坑开挖过程中对紧邻铁路线路的影响。通过有限元建模,建立了地铁车站基坑开挖及铁路路基相互关系的三维有限元分析模型,对施工过程中铁路运营与基坑施工相互作用下地表沉降、支护体系内力以及铁路轨道沉降的变化规律进行了分析。最后结合实际施工监测数据进行对比,验证了有限元数值模型的可靠性与准确性。研究成果为今后类似工程的变形预测以及相互作用分析提供参考借鉴。
2020 Vol. 39 (02): 95-102 [摘要] ( 1 ) PDF (3283 KB)  ( 5 )
       港口航道·水利水电·资源环境
103 变化裂隙岩体的压缩破坏RFPA数值模拟
唐红梅,王平,王林峰
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.16
岩体的结构面特征对岩体的变形与破坏产生重要影响,探讨含裂隙岩体破坏过程中裂纹扩展、强度及能量特征具有重要意义。运用数值模拟软件RFPA,选用灰岩物理力学参数,采用单向压缩应力状态,分析了裂隙岩体的初始裂隙不同水平位置、倾角及长度对裂隙岩体破坏的影响,共14个工况。模拟结果表明:裂隙的水平位置对裂纹的上、下扩展角的影响不大,随着裂纹水平位置a的增大,上裂隙扩展线出现的时间越来越早,裂隙水平位置对其峰值强度影响较小;随裂隙倾角的增长,上、下扩展角迅速降低,试件峰值强度随之增加;随裂隙长度的增加,上、下扩展角迅速增长,峰值强度呈减小的趋势;裂隙的水平位置、倾角及长度对裂隙岩体残余强度影响很小。通过对14个工况的能量和声发射活动发现:当预制裂隙远离轴线时岩体破坏呈“双峰”型破坏;当预制裂隙为陡倾裂隙时岩体破坏呈“瘦高”型破坏;当预制裂隙为缓-中倾角裂隙时岩体破坏呈“矮胖”型破坏。研究结果对灰岩地区危岩的防治治理具有重要意义。
2020 Vol. 39 (02): 103-110 [摘要] ( 2 ) PDF (6429 KB)  ( 5 )
111 基于热力学耗散的饱和砂土循环液化特性研究
周恩全,伊思航,许想,陆建飞
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.17
为了研究饱和砂土在循环荷载作用下的动力特性,从热力学平衡条件入手,结合颗粒熵理论,以直线为迁移曲线构建了饱和砂土在循环荷载作用下累积耗散能的计算方式;针对饱和南京细砂开展了循环三轴试验,探讨了初始循环应力比CSR、有效围压σ′c等因素对南京细砂液化特性的影响。结果表明:累积耗散能的发展表现出缓慢增长段、过渡段、急速增长段等3阶段特性,且过渡段对应的孔压比ru处于0.6~0.7的水平;液化所需的累积耗散能与初始循环应力比CSR无关,但与有效围压σ′c呈现出正相关关系;孔压比ru随着累积耗散能的增加而增大。构建了初始液化时的累积耗散能f与有效围压σ′c之间的函数关系,并以累积耗能比R为标准,建立了孔压比ru发展的能量模型。
2020 Vol. 39 (02): 111-117 [摘要] ( 1 ) PDF (713 KB)  ( 5 )
118 基于SCS模型的巫山县降雨径流多情景模拟
牟凤云1,龙秋月1,余情2,杨猛1,何勇1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.18
基于GIS模拟不同降雨情景下巫山县径流空间分布特征,为山区径流洪水防灾减灾及应急管理提供依据。以重庆市巫山县为研究区,从整体、乡镇、公路3个尺度出发,基于SCS模型,耦合土地利用、土壤类型等数据,按照24 h降雨量50、75、100、125、150、175、200、250 mm等8种情景进行降雨径流模拟并划分为5个等级。结果表明:随着降雨强度不断增加,径流量由I级逐渐向II~V级转变,径流量高等级区主要呈带状分布于研究区中部、南部,呈团状分布于研究区西北部,径流总量增加了26.35倍,整体增幅不断减小;研究区官渡镇、大昌镇和巫峡镇平均径流总量高于1000.00万m3,易遭受洪水、泥石流、滑坡等灾害影响,在汛期应进行重点防治;研究区公路径流总量增加了17.91倍,西部公路及东部少数公路径流量较大,易发生洪灾造成道路中断;当发生特大暴雨时,研究区大昌镇、官渡镇和巫峡镇等多个乡镇部分公路径流为V等级,为降雨径流洪水灾害高发路段。采用SCS模型进行降雨径流的多情景模拟能较好地表征降雨径流量的空间分布,计算结果可用于防灾减灾及应急管理。
2020 Vol. 39 (02): 118-125 [摘要] ( 2 ) PDF (2244 KB)  ( 7 )
       载运工具与机电工程
126 对流换热对Atkinson循环汽油机能量分配特性的影响
何义团,韩翠杰,刘阳,袁晨恒,邵毅明
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.19
基于GT-Power软件建立某汽油机仿真模型并进行验证,设计新的进气门升程曲线,将原Otto循环模型改进为高压缩比Atkinson循环模型。改变传热模型的对流换热因子,计算分析了2 000 r/min、50%负荷、理论空燃比时,对流换热强度对Atkinson循环能量分配特性的影响。结果表明:在常规散热条件下,与Otto循环相比,Atkinson循环散热能量增加3.5%,但因其作功冲程相对较长,排气带走的能量大幅降低,故其指示热效率仍提高了2.9%;对流换热强度越弱,缸内传热速率越小,燃烧等容度更大,因此散热损失的能量越少,指示热效率越高;降低散热后节省的能量转化为指示功或被排气带走,在不同的对流换热强度下,Atkinson循环将节省能量转化为指示功的效率更高,比Otto循环高6%以上;降低对流换热强度有利于优化Atkinson循环的能量分配特性,进一步发挥Atkinson循环节能优势,同时改善动力性,但缸内热负荷有所增大。
2020 Vol. 39 (02): 126-131 [摘要] ( 1 ) PDF (735 KB)  ( 4 )
132 基于Icepak的多种间隙下IGBT散热器仿真与研究
应保胜1,刘冬冬2,吴华伟3,苏业东4
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.20
针对叉排针柱水冷散热器散热的局限性,提出一种叉排针柱多种间隙布置的水冷散热器,通过增大水道中冷却水的湍流度来提高散热器的散热性能。基于ANSYS Icepak仿真软件,对两种散热器进行数值模拟的热仿真,得出其温度场和流场的分布情况,结果表明:在相同流速条件下,叉排针柱多种间隙布置的水冷散热器散热性能较好,并通过使用热敏电阻对其3个点进行实验验证,实验数据与仿真数据偏差低于5.5%,具有较高的一致性,进一步验证该散热器具有较好的散热性能。
2020 Vol. 39 (02): 132-137 [摘要] ( 1 ) PDF (1437 KB)  ( 4 )
138 重型卡车空气滤清器前进气系统数值模拟研究
王仁人1,时丕东2,曹芳2,刘志浩2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.02.21
建立了重型卡车空气滤清器前进气系统内部三维流域模型。采用计算流体动力学两相耦合的方法,研究了不同结构、单叶片流道、叶片轮轴对前进气系统流场特性和过滤效率的影响,优化了前进气系统的参数。研究表明:随着叶片轮轴几何直径参数的增加,整体平均压力降呈现先缓慢上升后突然升高的趋势;滤清效率呈现一高一低双峰变化的趋势。最终确定最优结构为叶片轮轴几何直径参数为57.78 mm时,粒级效率较原结构明显提高,滤清效率较原结构提高10.07%。
2020 Vol. 39 (02): 138-144 [摘要] ( 1 ) PDF (1191 KB)  ( 4 )
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