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过刊目录

    2023年, 第42卷, 第9期
    刊出日期:2023-10-07
    上一期   

    交通+大数据人工智能
    交通基础设施工程
    交通装备
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    交通+大数据人工智能
    基于等效截面法的蝶形腹板箱梁剪力滞效应研究
    陈建兵1,张云飞1,3,李响2,蔡新江1
    2023, 42(9): 1-10.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.01
    摘要 ( )   PDF(10260KB) ( )  
    根据等效截面原理对箱梁空腹处截面进行等效处理,考虑其横截面轴力平衡关系,建立了腹板剪切变形下的翘曲位移函数,并推导出结构平衡状态下的剪力滞效应微分方程。结合模型试验、ABAQUS有限元模型以及相关文献值,对比分析了蝶形腹板箱梁(简支)在集中荷载及均布荷载作用下的纵向应力分布规律,并得到全梁段剪力滞系数三维分布模型。结果表明:竖向荷载作用下,蝶形腹板箱梁纵向应力呈正剪力滞效应状态分布,且箱梁支点截面和跨中截面的腹板接缝处剪力滞效应较大;集中、均布荷载作用下,研究结果与试验值、有限元值均较为吻合;与文献值相比,两者相对误差(绝对值)在2.00%~2.44%。
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    千米级钢-UHPC组合桥面板开口断面组合梁斜拉桥力学性能研究
    马婷婷,张世首
    2023, 42(9): 11-17.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.02
    摘要 ( )   PDF(1850KB) ( )  
    为克服传统钢-混凝土组合梁斜拉桥自重大、跨越能力不足等缺点,解决钢主梁斜拉桥正交异性钢桥面板抗疲劳性差、铺装易损等问题,提出了主跨1 000 m钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板开口断面组合梁斜拉桥试设计方案;分析了组合梁斜拉桥静力性能及抗风性能;探索了主梁高度H、主梁宽度B、桥面钢顶板厚度tsteel、UHPC面板标准厚度tUHPC、UHPC弹性模量EUHPC、钢梁下翼缘板厚度tf等对组合梁斜拉桥静力性能的影响规律及设计主要控制因素。结果表明:UHPC材料大幅提升了组合桥面板的抗压强度和抗裂强度,试设计方案满足结构静力强度要求,且采用较薄的UHPC面板能有效减轻主梁自重;钢梁压应力为主梁静力设计主要控制因素,增加主梁高度或钢梁下翼缘板厚度可有效降低钢梁压应力;采用钢-UHPC组合桥面构造的千米级开口断面组合梁斜拉桥可满足国内部分区域对桥梁颤振稳定性的要求。
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    铁路桥隧工程技术接口风险因素分析
    鲍学英1,赵金霞1,班新林2,3,许见超2,3
    2023, 42(9): 18-26.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.03
    摘要 ( )   PDF(4229KB) ( )  
    为明确施工过程中风险致因及产生路径,有效减少铁路桥隧工程技术接口风险的发生,运用了DEMATEL、ISM和BN相结合的方法,对桥隧工程技术接口的风险因素进行了系统分析。从物理风险、管理者能动风险、环境风险这3个维度提炼了技术接口的风险因素;再利用DEMATEL-ISM组合方法并借助专家知识构建层次网络模型,将其映射到BN中,并将专家判断进一步转化为条件概率分布,以量化技术接口风险系统之间相互依赖关系的强度,确定导致风险发生的主要路径。研究结果表明:导致风险发生最接近的原因路径为X16(团队间协作程度)→X8(沟通渠道不合理,信息传递不畅)→X1(不同单位技术参数、尺寸规范等存在差异)→X4(工程交接预留、预埋等有误)→X2(工程实体无法衔接或空间位置冲突)→Z;发现技术接口的风险发生概率较高。
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    基于CarSim仿真软件的匝道路面摩擦系数研究
    黄晓明1,2,刘泽宇1,2,洪正强3
    2023, 42(9): 27-35.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.04
    摘要 ( )   PDF(2154KB) ( )  
    为了研究匝道路面的摩擦系数,基于车辆动力学理论,采用CarSim仿真软件,建立了匝道上的车-路模型;设计了不同速度下正常行驶及制动2种典型行驶工况,选取了评价车辆行驶状态的3个安全性指标——制动距离d、侧向偏移距离l、峰值附着系数μmax,及3个舒适性指标——侧向加速度ay、横摆角速度ω及制动减速度(即纵向加速度)ax,确定了各指标阈值;根据仿真模拟试验获得的车辆行驶数据进行安全性和舒适性分析,得到了峰值附着系数μmax与车速V、坡度i的关系曲线;采用线性和非线性回归分析法对匝道路面摩擦系数μ0进行拟合计算,得到了基于V-i二元因素的匝道路面摩擦系数拟合公式。结果表明:匝道路面摩擦系数随着车速的增大而增加且增幅不断加大,随着匝道坡度的增大而减小但变化幅度较为稳定;拟合公式可以较为准确地预测匝道路面摩擦系数。
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    层间连续条件对沥青路面动力特性影响的研究
    高嫄嫄1,焦彦鹏2,王鹏3,刘志1
    2023, 42(9): 36-41.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.05
    摘要 ( )   PDF(902KB) ( )  
    沥青路面结构由于各结构层间材料性能存在差异且施工技术水平存在限制,路面结构在使用过程中层间接触条件并非完全连续,但在沥青路面设计时仍将其视为完全连续。为探究层间接触状态对沥青路面动力特性的影响,利用积分变换将偏微分方程组转化为常微分方程组并建立传递矩阵,引入转换矩阵表征层间连续状态;依据边界条件和两类积分逆变换获得层间非完全连续沥青路面结构动力响应的解析解;通过参数变化模拟层间接触状态的改变,分析层间接触状态对路面结构动力响应的影响。计算结果表明:面层与基层间的接触条件对路表弯沉的计算结果影响最大,提高面层与基层间的层间黏结强度可有效降低沥青路面的弯沉响应。
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    填料对水性环氧乳化沥青胶浆高温性能的影响
    黄维蓉1,熊柯霖1,李怀龙2,王娇3
    2023, 42(9): 42-49.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.06
    摘要 ( )   PDF(4104KB) ( )  
    为研究填料种类和粉胶比对水性环氧乳化沥青胶浆高温性能的影响,通过拉拔试验和动态剪切流变试验(DSR)确定了水性环氧树脂体系在改性乳化沥青中的合理掺量,并制备了不同填料种类和粉胶比的水性环氧乳化沥青胶浆。采用温度扫描、多应力下重复蠕变模式分析了沥青胶浆的复数模量(G*)、相位角(δ)、车辙因子(G*/sinδ)、不可恢复蠕变柔量(Jnr)和蠕变柔量差值变化率(Jnr-diff)的变化规律;使用扫描电镜(SEM)对水性环氧乳化沥青和2种胶浆的微观结构进行观测,分析了沥青胶浆的高温流变特性及原理。研究结果表明:改性乳化沥青中水性环氧树脂体系的合理掺量为20%;水泥-水性环氧乳化沥青胶浆在不同温度和剪切应力作用下较矿粉-水性环氧乳化沥青胶浆具有更好的高温抗变形能力;2种胶浆的Jnr与粉胶比表现出极好的相关性,且矿粉胶浆对粉胶比的敏感性更高;增大粉胶比均能提升这2种胶浆的高温性能,矿粉胶浆的粉胶比从0.3增至1.2的过程中高温稳定性持续提升,水泥胶浆的高温稳定性在粉胶比为0.9~1.2时存在极值;矿粉在沥青胶浆中表现出模量增强效应,水泥水化产物与沥青、水性环氧树脂固化产物在胶浆中形成致密结构。
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    高黏改性沥青胶体体系稳定性研究
    程志豪1,2,梁乃兴1,张莹莹2,周沛延2,黎晓2
    2023, 42(9): 50-56.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.07
    摘要 ( )   PDF(2731KB) ( )  
    为准确量化评价高黏改性沥青胶体体系稳定性,通过絮凝滴定试验观测了不同样品在3种稀释浓度下的透光率和初始絮凝点;分析了样品溶液絮凝比FR、稀释度C的变化规律及胶体结构Heithaus参数,计算了不同样品溶液处于絮凝点时的不溶性值IN以及溶解调和值SBN。结果表明:通过絮凝滴定试验过程中透光率-时间曲线获取的材料絮凝比FR和稀释度值C均能呈现很好的线性关系;从溶解度参数角度可以论证采用胶溶状态指数P综合评价样品中沥青质的被胶溶性和可溶质的胶溶能力是有特定的物理表征意义,掺加高黏改性剂使得基质沥青胶溶状态指数P逐渐减小,胶体结构稳定性降低明显;随着高黏改性剂掺量增加材料胶体体系逐渐由相对稳定的相容状态趋于不稳定,会产生沥青质絮凝或者相分离现象;通过试验结果可建立有较好相关性的软化点差ΔTR&B和P值曲线;若以现行规范要求软化点差不大于2.5 ℃为基准,该种高黏改性沥青对应的临界胶溶状态指数P值为2.876,其胶体体系保持相对稳定的临界掺量约为6.4%左右;絮凝滴定方法是一种可以量化评价样品胶体体系整体稳定性的方法。
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    木屑基生物油再生老化沥青的疲劳特性研究
    周新星1,2
    2023, 42(9): 57-62.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.08
    摘要 ( )   PDF(1432KB) ( )  
    为分析木屑裂解制备的生物油对老化沥青疲劳特性的影响,采用动态剪切流变仪(DSR)在应力控制模式下对生物油再生老化沥青进行流变试验以评价其疲劳特性。选取复数剪切模量降低至50%时对应的剪切次数(Nf50),耗散能变化率拐点(Nfm),沥青复数模量变化曲线拐点所对应的循环加载次数(NfG*)作为疲劳特性评价指标,研究不同生物油含量、不同老化程度及不同应力水平对生物油再生老化沥青疲劳特性的影响,并分析生物油再生老化沥青的官能团变化。结果表明:不同测试条件下,生物油再生老化沥青的疲劳寿命评价指标具有一致的排序性,即NfG*>Nfm>Nf50;生物油的最佳含量在15%~20%之间。各指标中NfG*对再生沥青的疲劳性能评价区分度最大、Nf50最易得到。生物油可降低老化沥青中亚砜基官能团的含量,增加羰基官能团及低波数指纹区的含量,促进老化沥青的再生。
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    交通基础设施工程
    硅藻土负载氮掺杂纳米ZnO的制备及光催化性能分析
    张占梅1, 2,任筱雨1,张中天1,张立1
    2023, 42(9): 63-68.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.09
    摘要 ( )   PDF(5146KB) ( )  
    以二水乙酸锌、尿素、氨水及提纯后硅藻土为原料,采用溶胶-凝胶法制备了硅藻土负载氮掺杂纳米氧化锌催化剂(N-ZnO/DE);采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)和荧光光谱仪(PL)等测试技术对制备出的样品结构、形貌及组成进行表征分析;以亚甲基蓝(MB)为目标污染物,考察硅藻土负载氮掺杂纳米ZnO在可见光照射下对MB的光催化活性及稳定性。 研究结果表明:N-ZnO/DE可有效拓宽光谱响应范围,提升光催化效率;经150 min光催化氧化反应后,N-ZnO/DE催化反应体系中MB最大脱色率达86%;自由基捕获实验发现·OH及·O-2为光催化降解MB的主要活性物质,且自由基氧化是MB脱色反应的主要路径。
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    客货分离高速公路单车道减速车道长度研究
    潘兵宏1,李成财2,葛蕊诚1,李翔1
    2023, 42(9): 69-76.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.10
    摘要 ( )   PDF(4475KB) ( )  
    客货分离高速公路上采用客、货专用出口时,因减速车道上车型不同,其车道长度应有别于客货混行形式。基于跟踪雷达实测车辆在出口范围内的运行数据,构建了驶出车辆速度与减速距离之间的回归函数,并采用拟合优度选择方法,确定了单车道减速车道长度计算模型;根据实测数据和回归函数,确定了减速车道长度计算模型中的减速度、初速度、分流鼻运行速度等关键参数的取值,提出了减速车道长度和渐变率的建议值。研究结果表明:出口范围内大多数车辆减速过程为一次匀减速,且减速起点为渐变段起点,减速车道由渐变减速段和等宽减速段构成;货车专用减速车道长度大于客车专用减速车道的长度,我国规范规定的减速车道长度基本满足客车驶出减速的需要,但不满足货车所需减速长度,驶出的货车需要在主线上提前减速。
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    电站扩机工程对原船闸航行影响船模试验研究
    蔡创1,杨硕1,蔡新永2,侯向勇1,龚梁爽1
    2023, 42(9): 77-84.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.11
    摘要 ( )   PDF(2223KB) ( )  
    以湘江近尾洲枢纽船闸扩建工程为例,通过对工程前、后的船模试验数据分析得出了扩机工程对原船闸通航水流条件的影响。扩机工程优化方案基本消除了工程前一线船闸上游引航道中的回流流态,并使得口门区内的纵、横流最大值与工程前相比分别减小了0.23、0.82 m/s;枢纽一线船闸上游航道口门区最大通航流量由工程前的6 653 m3/s增加至优化方案中的6 963 m3/s,船模试验最不利工况为工况5(Q=12 300 m3/s)。优化方案的船模航行效果整体优于原方案,优化方案各流量工况下的平均航速均有所增加。当Q<8 200 m3/s时,上、下行最大舵角及最大漂角相对于原方案均有所下降,优化了航道通航水流条件,大大提升了过往船舶的安全系数,但仍要略高于工程前。
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    城市交通运输碳排放预测模型及碳减排策略
    肖红1,邓梓浩1,任艳娟2, 任晓红1
    2023, 42(9): 85-92.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.12
    摘要 ( )   PDF(5201KB) ( )  
    交通运输业是中国能源消耗较大的行业,已经成为碳排放的主要来源之一。首先分析交通运输与经济、能源、环境子系统之间的因果关系,建立了交通运输碳排放的系统动力学模型。以重庆市为研究背景,通过优化产业与能源结构、改革交通运输结构及提高节能减排技术等指标提出交通运输业碳减排策略,利用Vensim 软件仿真模拟不同交通减排治理策略实施效果。
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    基于优化CART的交通事故严重程度影响因素分析
    张萌萌,李泽文,徐云帆,刘永栋
    2023, 42(9): 93-98.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.13
    摘要 ( )   PDF(1017KB) ( )  
    为深入剖析交通事故严重程度影响因素,实现交通事故主动预防、精准防控,选择车、路、环境等属性中显著性较高因素作为输入变量、以事故严重程度作为二分类输出变量,构建交通事故严重程度影响因素CART决策树模型,并选择CCP算法对模型进行优化求解。选择相对误差值、ROC曲线和AUC等作为评价指标验证模型的有效性,模型相对误差值仅为6.08%,AUC值为0.93。研究结果表明:在道路及交通环境方面,恶劣天气、塌陷路面、道路存在隐患、交叉口无信号控制等因素对交通事故严重程度影响较大;在车辆方面,大型货车发生较大及以上事故概率是其他车辆的4倍,上述因素应作为交通事故防控的重点。
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    疫情防控常态化下多目标旅游路线规划
    王维莉,邹雪儿
    2023, 42(9): 99-105.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.14
    摘要 ( )   PDF(2630KB) ( )  
    在疫情防控常态化下,热门旅游景点应遵循“限量、预约、错峰”的要求;同时各地散发的疫情可能会导致部分景区临时关闭,游客需要随时关注相关信息并及时调整旅游路线。综合考虑疫情防控因素,提出了一种面向游客个性化体验的旅游路线规划方法。通过获取景点信息和用户对景点的评论,考虑景点热度和景点开放时长对游客出行体验的影响设计了景点评分机制,建立以时间最短与费用最少为目标函数的旅游路线规划模型;然后通过高德地图开放平台获取路网数据,并设计改进的蚁群算法进行求解;并以上海市旅游景点为例,构建了疫情防控常态化下的多种出游情境,获得各情境下最优的旅游路线。研究结果表明:所提出的旅游路线规划方法考虑了疫情防控相关影响,能有效减少用户的旅行时间和旅行成本,具有较好的实用性,为相关旅游产品的规划提供借鉴与参考。
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    跨座式单轨智能编组固定时间协同控制研究
    刘朝涛1,刘浩鸣1,杜子学1,邬浩鑫2 ,侯忠伟2
    2023, 42(9): 106-112.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.15
    摘要 ( )   PDF(1839KB) ( )  
    围绕跨座式单轨智能编组协同控制问题,在分析智能编组运行场景的基础上,建立了动力学模型,明确了控制目标,构建了跨座式单轨智能编组分布式固定时间协同控制架构,提出了分布式固定时间协同控制方法;运用代数图论构建了智能编组通讯拓扑关系,应用了分布式固定时间滑模估计器,设计了分布式固定时间积分滑模控制器,基于Lyapunov稳定性理论证明了估计器和控制器的稳定性。数值仿真结果表明:设计的分布式固定时间协同控制算法能使智能编组车辆的位置和速度分别在11.5、13.0、12.0、14.0 s跟踪到指令曲线并保持理想的车间间距,而用有限时间控制器的智能编组车辆分别在17、26、18、28 s才能跟踪上指令曲线。数值仿真结果表明:设计的分布式固定时间协同控制方法能有效提升跨座式单轨智能编组的运行效率。
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    改进TOPSIS法的武汉城市轨道交通节点重要度评估
    涂敏,韩雨濛
    2023, 42(9): 113-121.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.16
    摘要 ( )   PDF(807KB) ( )  
    随着城市轨道交通规模的不断发展,如何快速有效地挖掘重要站点对轨道交通的安全运营具有重要意义。以2021年底武汉城市轨道交通为研究对象,运用Space-L方法构建武汉地铁网络拓扑结构;考虑节点所处的局部环境和节点在网络中的全局属性,引入进行网页排名的PageRank算法,分析了客流量对地铁站点的影响;最后通过基于余弦相似性TOPSIS法代替传统TOPSIS法来解决节点重要度排序的问题。研究结果表明:武汉城市轨道交通网络为无标度网络,整个线路呈现出小环线、长放射线的模式,放射线过长会造成长距离通勤放射线过分依赖市中心的换乘,易造成客流的不均衡;重要度排名靠前的车站在轨道交通网络中拥有着较多的邻居节点、位置相对中心化、客流量较大且具有较高的局部重要性和全局重要性;与单一指标评估结果相比,笔者方法更加全面客观并赋予了不同属性指标权重,使得评价更加全面,且能在一定程度上改善因欧式距离失效而产生的逆序现象。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于地面保障流程的过站航班延误预测方法
    羊钊1,陈怡欣2,张智杰2
    2023, 42(9): 122-129.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.17
    摘要 ( )   PDF(5063KB) ( )  
    目前民航航班持续高位运行,航班过站时机场、空管、航司多方同时交织参与,高峰时段机场地面保障系统满负荷运转,航班正点率难以提升。为了提前感知过站航班在地面保障时多流程进行协作时产生的延误,针对航班作业流程节点的相关特征,提出基于地面保障流程的过站航班延误预测方法。将航班保障流程构建为图网络结构,采用各流程节点上处理后的时间特征作为图卷积神经网络的各节点特征,针对节点特征采用多种聚合传递方式并进行集成,实现航班延误预测精度的提升。结果表明,提出的航班延误预测方法的平均预测误差降低至7.11 min,具有更好的泛化能力。
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    基于改进灰色马尔可夫的港口货物吞吐量预测研究
    丁天明,潘宁,杜柏松,艾万政
    2023, 42(9): 130-136.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.18
    摘要 ( )   PDF(710KB) ( )  
    为了提高港口货物吞吐量的预测精度,以宁波舟山港为例对灰色马尔可夫组合预测模型进行了优化研究。首先,用中国统计年鉴中宁波舟山港货物吞吐量的历年数据建立灰色GM(1,1)模型;其次,对模拟误差值用一阶马尔可夫链进行修正并确定误差的转移状态,建立复合灰色马尔可夫预测模型;最后,用粒子群算法对该复合模型进行迭代寻优并优化改进,使模型能够根据实际情况对每个灰区间分别进行分析计算,并实时动态更新其区间参数;最终,提高改进后的模型误差精度。结果表明,用粒子群算法改进的灰色马尔可夫模型误差均值下降了37%,预测值与实际值的拟合度更高,预测结果更符合实际情况。
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    交通装备
    大跨斜拉桥温度变形下轨道车辆动态特性研究
    陈兆玮1,龙权明1,蒲前华1,尚婷2
    2023, 42(9): 137-144.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.19
    摘要 ( )   PDF(7615KB) ( )  
    为研究大跨斜拉桥温度变形对桥上轨道车辆动态特性的影响,基于车辆-轨道耦合动力学理论,采用有限元法和多刚体动力学建立了地铁车辆-轨道-大跨斜拉桥刚柔耦合动力学模型。借助该模型,首先,分析整体升降温情况下大跨斜拉桥的变形规律;然后,考虑轨道随机不平顺与温度载荷下钢轨变形的综合作用,研究轨道车辆过桥时的动态特性;最后,研究温度载荷和车速对车辆各项动力指标的影响规律。研究结果表明:大跨斜拉桥在温度载荷作用下发生变形,整体表现为升温下挠、降温上拱,且形变量与温度载荷几乎呈线性变化关系;针对研究参数,温度载荷引起的钢轨变形使轮轨垂向力、车辆脱轨系数和轮重减载率分别增大了1.5%、3.1%和5.0%,降温工况下车体垂向加速度减小了2.4%,升温工况下增大了3.7%,车体垂向加速度在升降温情况下的主频主要集中在0~5 Hz,与常温条件下相差很小;脱轨系数和车体垂向加速度受温度载荷影响更大,轮重减载率和轮轨垂向力受速度的影响更为明显。论文结果为后续学者研究温度载荷对大跨斜拉桥上车辆动力响应影响提供一定的参考作用。
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    汽车加速-滑行运行状态能耗特性分析及试验
    储江伟,胡盼,李宏刚,李红,艾曦锋
    2023, 42(9): 145-154.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.09.20
    摘要 ( )   PDF(5716KB) ( )  
    为研究汽车加速-滑行(pulse and gliding,PnG)运行状态的能耗特性,以汽车PnG和匀速运行状态行驶相同的距离为条件,定义了PnG运动状态下的瞬态节能量ΔQ(t)、单位里程节能量Δqs(t)和节能率η等能耗相关特性指标;在不同期望速度、加速度以及速度波动幅度等运动状态参数下,利用MATLAB对周期对称性、非对称性速度调控方式下的能耗指标进行仿真分析。结果表明:在不同设定下,能耗指标随运动状态参数的变化规律不同。在相同的期望车速下,试验测得的平均瞬态最大节油率(37.30%)小于理论分析的平均瞬态最大节能率(40.54%),因此通过车辆运动状态控制产生的节能效果,还需要以车辆动力装置的能量转化效率的提升以及通过传动系统优化匹配工作点或范围来保障。上述研究结果为通过控制车辆运动状态实现节能运行提供理论依据,并对汽车节能驾驶实践提供指导。
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