重庆交通大学学报（自然科学版）

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单发失效情境下飞行员的注意分配行为分析

靳慧斌1，胡占尧2，于桂花2

2021, 40(04): 1-5. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.01

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为了探究单发失效前后飞行员在处理特情时的注意分配规律，为飞行训练提供参考，利用钻石42模拟机和头戴式眼动仪等搭建实验平台，选取飞行教员和学员各18名参与单发失效实验，采集被试的飞行参数和眼动数据。以被试的反应时间、故障处理时间以及航向变化最值作为绩效衡量指标将被试分为绩效优组和绩效差组，然后对两组被试在单发失效前后在主飞行显示器各兴趣区(area of interest, AOI)的注视频率进行对比分析。结果表明：绩效差组在单发失效后过于关注飞机姿态和航向，对关键的发动机指示系统和操纵界面没有增加足够的关注，特情处置不熟练；而绩效优组能保持对所有仪表区域合理分配注意资源，同时增加对失效改出有关键作用的兴趣区域的注视频率。

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考虑沿海转运的我国进口LNG海运网络优化

吕靖，王琴琴，盛慧敏

2021, 40(04): 6-12. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.02

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基于目前我国进口LNG运输船以长期租船为主的现状，同时考虑在进口LNG海运网络中加入沿海二程转运，建立以海上运输总成本最小为目标的混合整数线性规划模型，对我国进口LNG海运网络进行优化。在海运网络中分析我国使用中小型LNG运输船进行沿海二程转运的经济性，并在沿海二程转运经济的情况下找出合适的枢纽港，得出沿海二程转运所需的船队配置。从优化结果可知：对我国沿海一些有船型限制的中小型LNG接收站，可采用沿海二程转运方式来满足其需求，能有效降低我国进口LNG的海运成本。

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基于RBF神经网络预测的交叉口信号周期时长优化

成卫1，刘翔1，雷建明2

2021, 40(04): 13-18. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.03

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针对交叉口信号配时仅仅依靠单一历史数据进行计算的现状，为了使交叉口信号周期时长能够充分利用过往历史数据，根据城市交通流量具有周期性与不确定性的特点，提出了一种基于RBF神经网络预测的交叉口信号周期时长优化方法。根据交叉口晚高峰历史交通流量对RBF神经网络进行训练，用训练好的RBF神经网络去预测未来某一天交叉口晚高峰的交通流量；结合直行当量系数法将预测得到的交通流量转换为等效直行车流量，建立以平均车辆延误及车辆平均停车率为主要控制目标的多目标优化模型，用MATLAB建立遗传算法进行求解；以平均车辆延误与车辆停车率为评价指标对比分析了优化方法、Webster法和实际配时3种方法得到的结果。结果表明：提出的优化方法相较于Webster法和实际配时，在工作日分别减少12%、2%的平均车辆延误,在非工作日分别减少20%、18%的平均车辆延误，提高了交叉口的通行效率。

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信息观和粒子群算法在城市交通拥堵中的研究

史天亮，王文光

2021, 40(04): 19-25. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.04

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交通拥堵是近年来在全国凸现的“城市病”，寻找拥堵关键因素是当前急需解决的问题。首先汇总影响交通拥堵的关键因素，再利用信息观理论和粒子群优化算法相结合的约简算法，对关键因素进行特征选择，筛选出影响交通拥堵的关键因素。通过仿真实验结果表明：该算法具有有效性和准确性，为解决城市交通拥堵问题提供有效解决策略。

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高速公路车辆换道行为风险研究

贺玉龙1,2，刘磊1,2，迟佳欣1,2

2021, 40(04): 26-33. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.05

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换道作为车辆的基本驾驶行为之一，对道路上车辆的运行安全有着至关重要的影响。针对高速公路上换道行为导致事故频发的现状，通过对换道车辆及其相邻车辆在换道过程中的运行特征及位置、速度关系进行分析，构建车辆安全换道模型。研究结果表明：通过对不同换道特征的换道行为进行MATLAB仿真，可确定车辆之间的不同速度、加速度情况及驾驶员反应时间下的动态安全距离，以此来确定换道安全和风险的动态临界阈值，为自动驾驶换道预警系统提供理论上的支撑。

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大风雨雪气象条件下高速公路车辆稳定行驶的临界车速研究

王露1，陈肖欣2，李华恩1

2021, 40(04): 34-40. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.06

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为保证车辆在大风及雨雪气象条件下的行驶安全，构建了车辆模型、气象环境模型和道路模型，利用Carsim软件进行仿真模拟分析，考虑不同风级条件下车辆在降雨积水路面、积雪路面和降雪结冰路面上，以特定线形组合为例，选取侧向力系数和侧向偏移量作为评价指标，研究车辆稳定行驶的临界车速。研究给出了不同气象条件下车辆在直线和圆曲线上的限速建议，结果表明：车辆在5级风以上的雨天积水路面，路段线形为直线时，车速应不高于80 km/h，当路段为圆曲线时，应将车速控制在50 km/h以下；车辆在5级风以上的积雪或结冰路面，路段线形为直线时，安全限速值为60 km/h；当路段为圆曲线时，应将车速控制在30 km/h以下。研究结果对恶劣天气下安全驾驶和道路限速提供一定参考，并提供风雨雪作用下车辆安全行驶临界车速的计算方法。

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考虑运营收益与车厢空间感知的轨道列车发车间隔优化

朱顺应1，刘滨1，刘斌2，杨友珍3，王红1

2021, 40(04): 41-47. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.07

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轨道交通系统中运营收益与乘客车厢空间感知度是一种对立关系，通过研究该两因素对轨道发车间隔进行优化，能够实现合理收益范围内提升乘客车厢空间感知。考虑列车上下行两方向影响以及乘客候车时间、供需平衡、最大载客量、配备车辆数，列车运行安全间隔等方面的约束，建立发车间隔优化模型，采用遗传算法求解多变量非线性优化问题，得到不同子时间段的优化方案。应用模型对武汉市轨道交通4号线高峰期间不同时段优化计算，发现轨道发车间隔调整后，运营收益小幅度下降能够有效提升车厢空间感知度；并通过客流敏感性分析，研究客流量按一定幅度提升下轨道运营收益与乘客车厢空间感知度的变化规律，可为城轨列车运营决策提供参考。

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考虑转向延误的最短路径的节点标号算法

雒应,何强

2021, 40(04): 48-53. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.08

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拥堵时段车辆在城市路网中交叉口处的延误甚至会大于其在路段的行驶时间，因而拥堵情况下在城市路网上应用不考虑转向延误的最短路径算法无法反映真实的交通状况。分析既有的考虑转向延误的最短路径算法，扩展网络法因过大的时间和空间开销而欠缺实用性，其余算法包括对偶网络法、节点标号算法和弧标号算法本质均为求包含节点权重和边权重的最短路径问题，最后求解均为节点标号算法。对典型节点标号算法Dijkstra算法进行改进，通过记录节点的紧前节点完成转向判别，并通过最小堆优化将该算法的时间复杂度从O(n2)优化为O（nlogn），并给出算法的数据结构，完成了软件编码,并通过计算实例对算法进行了验证。结果表明：考虑交叉口延误后城市路网最短路径发生变化，同时经过堆优化后算法的时间复杂度下降。

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高铁参与下考虑时间窗的生鲜品多式联运路径选择

李玉民，邱梦，闫凯丽，刘颀欣

2021, 40(04): 54-61. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.09

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针对生鲜品小批量、高时效的运输需求，提出将高铁作为一种运输方式参与到生鲜品多式联运中。考虑中间节点混合时间窗以及目的地收货软时间窗约束，以运输成本、中转成本、时间惩罚成本、蓄冷成本和质量损耗成本构成的总成本最小为目标，构建多式联运路径选择与运输方式组合模型。以“哈尔滨-昆明”区间多式联运为例进行算例分析，采用混合田口遗传算法求解，算例结果表明：考虑节点时间窗时选择“高铁+公路”路径运输组合方式更优；节点时间窗的存在虽然会在一定程度上造成时间价值成本的增加，但具有较强的现实合理性，说明模型能够有效地为生鲜品快速多式联运提供实用性的路径参考。

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基于RFMS的高速公路客户商业价值挖掘

翁小雄，谢志鹏

2021, 40(04): 62-69. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.10

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随着我国高速公路道路拥堵和车流时空分布不均等现象的发生，面对多元化的高速公路使用者，以高速公路差异化收费为主要方式的高速公路供给侧改革是缓解目前高速公路道路拥堵等现象的重要措施。基于客户细分理论提出RFMS模型将高速公路使用者划分为异质性客户群，并分析其商业价值。考虑高速公路收费数据的结构特点，对传统k-means算法在初始类簇中心选取和大数据聚类下出现的小聚类现象进行改进，构建Adaboost与k-means++相结合的混合算法，并对聚类效果进行对比分析。研究结果表明：Adaboost-k-means++混合算法有利于提升聚类效果；基于RFMS的高速公路客户商业价值挖掘方法能有效划分异质性客户群并评估客户价值，可为高速公路差异化收费和高速公路运营管理部门提供可靠的理论支持。

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基于随机激励响应的参数识别相关函数法

傅立磊

2021, 40(04): 70-75. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.11

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以桥梁节段模型风洞试验为工程背景，建立桥梁节段模型的竖向和扭转耦合振动微分方程。风荷载对桥梁的作用可以考虑为气弹阻尼力、气弹刚度以及高斯随机激励力；利用随机振动理论，推导了随机激励下两自由度振动响应的相关函数方程，利用最小二乘法构造参数识别方程。提出了基于随机激励响应的参数识别相关函数法，并用数值模拟方法验证了该方法的有效性，最后将该方法应用于识别风洞试验系统中的刚度矩阵和阻尼矩阵。研究结果表明：在低风速条件下，方法所得结果与自由振动时域识别法获得的结果接近。

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空间刚架结构钢-混结合段合理构造模型试验和数值模拟研究

苏小波1，肖林2

2021, 40(04): 76-82. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.12

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依托某空间刚架结构钢-混结合段为工程背景，按照“应力等效”原则完成了1∶2大比例节段模型的静载试验，同时，建立了考虑接触非线性和剪切刚度的精细有限元模型。在理论计算和模型试验吻合较好的基础之上，探讨了PBL剪力键不同剪切刚度和构造细节对结合段受力特点的影响。研究结果表明：在原设计构造下，剪切刚度对计算结果影响有限，承压板的设置情况对应力大小及分布规律影响显著。将承压板和剪力键配合使用，能达到较理想的综合效果。

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客货分离整体式路基互通出口同分带开口长度研究

潘兵宏1，2，任卉2，单慧敏1，霍永富1

2021, 40(04): 83-90. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.13

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通过分析客货分离整体式路基互通出口同分带处的车辆行驶状态，提出等速偏移正弦曲线换道模型，并将同分带开口段分为前渐变段、等待段和后渐变段，建立了满足驾驶员行驶安全性与舒适性的客货分离整体式路基互通出口同分带开口长度计算模型。通过分析模型的相关参数，提出不同超高、不同设计速度下的同分带开口所需的最小长度建议值。以交通冲突率为安全性评价指标，构建VISSIM仿真模型，基于交通冲突评价模型（SSAM）对同分带开口长度建议值进行仿真验证。研究表明：根据冲突率模糊隶属度评价，开口长度大于或等于建议值时，道路水平为安全或较安全。模型计算合理，根据模型计算的同分带开口长度建议值具有可行性。

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复合式路面疲劳裂纹扩展数值模拟研究

孔令云1，邹胜楠1，黄麟钬2，吴海鹰3，余苗1，杨博1

2021, 40(04): 91-97. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.14

摘要 ( )

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基于虚拟裂纹闭合法（VCCT）以及广义Paris公式，对隧道复合式路面的疲劳裂纹扩展寿命进行研究。首先对现有的虚拟裂纹闭合法进行改进，编写出能够模拟复合式路面疲劳裂纹扩展的子程序UEL；采用有限元软件Abaqus对子程序UEL进行调用，计算出路面结构的能量释放率以及应力强度因子，结合广义Paris公式求得其疲劳裂纹扩展寿命。改进的虚拟裂纹闭合法能以一个模型计算出多种裂纹长度对应的能量释放率，很大程度上降低了计算代价；数值模拟结果表明：Ⅰ型应力强度因子KⅠ随着裂纹扩展长度的增加而增大；Ⅱ型应力强度因子KⅡ随着裂纹长度增加先呈递减趋势，然后递增；有效应力强度因子Keff与Ⅱ型应力强度因子KⅡ的变化规律大致相同。还利用改进后的虚拟裂纹闭合法研究了上下面层模量、混凝土层模量以及超载对疲劳裂纹扩展寿命的影响。结果表明：超载系数的增大会使复合式路面的疲劳裂纹扩展寿命显著降低；疲劳裂纹扩展寿命会随着上下面层模量的增大而递增，并与上下面层模量呈近似线性关系；疲劳裂纹扩展寿命也会随着混凝土层模量的增大而递增，但递增速率会逐渐变缓。对路面疲劳寿命影响大小的次序为：超载系数>混凝土模量>下面层模量>上面层模量。研究结果对复合式路面的结构设计具有一定的参考价值。

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生物柴油-塑料裂解蜡复合温拌改性沥青性能研究

凌天清1，魏巧2，李传强3，袁海2，杨清尘3

2021, 40(04): 98-104. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.15

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为降低热拌沥青混合料的能源燃烧和烟气污染，解决国内现有温拌剂成本较高的问题，自主研发了生物柴油-塑料裂解蜡（简称油-蜡）复合温拌改性剂。基于红外光谱（FTIR）和热重（TG）试验对油-蜡温拌剂的物化特性进行了表征。通过布氏旋转黏度（RV）试验、旋转薄膜烘箱（RTFO）试验、动态剪切流变（DSR）试验、低温弯曲梁流变（BBR）试验对5%、6%、7%掺量的油-蜡复合改性沥青的降黏效果、高低温性能及耐老化性能进行了评价，并与Sasobit改性沥青、Evotherm改性沥青进行了对比研究。基于表面自由能理论，采用接触角试验测试了油-蜡复合改性沥青、Sasobit改性沥青和Evotherm改性沥青的表面能参数，并分别计算3种温拌改性沥青与两种集料的黏附功。结果表明：油-蜡温拌剂对沥青的改性过程以物理作用为主，油-蜡温拌剂具有较好的热稳定性；掺入6%的油-蜡温拌剂后，改性沥青黏度较70#基质沥青降低约63%，其沥青混合料降温效果与3%Sasobit改性沥青混合料大致相同，拌和温度较热拌沥青混合料降低约30 ℃；油-蜡温拌剂能够改善沥青的耐老化能力和高温性能，但不利于沥青低温性能。综合分析，推荐油-蜡温拌剂掺量为6%。相比3%Sasobit改性沥青，6%油-蜡复合改性沥青的低温性能和黏附性较好，高温性能略差；相比0.6%Evotherm改性沥青，6%油-蜡复合改性沥青高温性能和黏附性较好，低温性能较差。

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花岗岩地层中盾构掘进效率影响因素研究

张世豪1，李彤2,3,4,，李璇5，郝保安1，石春1

2021, 40(04): 105-111. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.16

摘要 ( )

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为了定量对比盾构掘进花岗岩地层时的掘进效率，提出一种表征掘进效率的特征参数，并依托深圳市城市轨道交通8号线一期工程进行掘进试验和地层参数现场量测，分析了各影响因素和掘进效率的相关性，提出了针对不同地层的掘进效率控制措施。研究结果表明：岩石的单轴抗压强度和岩体的完整性系数均与掘进效率负相关，可用幂函数近似表达地层参数和掘进效率之间的经验关系；可用反比例函数近似表达掘进效率与总推力之间的经验关系，总推力对掘进效率的影响程度随地层坚硬程度的升高而降低；低推力高转速的掘进参数组合在微风化地层中效率较高，中等风化地层中总推力、刀盘转速分别为14 000±1 000 kN、1.6±0.1 rpm时掘进效率较高，可以通过牺牲掘进效率的方法来在该掘进速率水平上短期内提高掘进速率。

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膨胀性泥岩重塑土膨胀力试验研究

王清洲1，孙超1，檀奥龙2，魏连雨1

2021, 40(04): 112-117. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.17

摘要 ( )

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以河北省承德地区粒径小于5 mm的膨胀性泥岩重塑土为原材料，分别制备=H =50、100 mm，干密度ρ=1.64、1.74、1.84 g/cm3，初始含水率w =8.8%、10.8%、12.8%的圆柱体试件，采用自制的试验装置测试试件的轴向膨胀力Pax和环向膨胀力Pcir，并将=H=100 mm的试件分别经碱性模拟地下水、酸性模拟雨水、蒸馏水浸泡2 h，测试试件的Pax，研究了试件尺寸、ρ、w及环境水状态对泥岩重塑土Pax的影响规律；采用正交法分析了ρ、w、环境水状态和预处理方法4种因素对泥岩重塑土轴向与环向膨胀力影响的敏感性；研究了允许微变形率Δ=0%、1%、2%、3%、4%、5%，ρ=1.84 g/cm3，w=8.8%，尺寸为=H=100 mm试件的Pax及Pcir的变化规律。结果表明：=H=100 mm泥岩重塑土试件的Pax比=H=50 mm的小7.56%～26.01%，两种尺寸试件的Pax均随w的增加而降低、随ρ的增大而增大；经碱性模拟地下水浸泡的试件的Pax比经蒸馏水浸泡的大1.4~1.9倍，经酸性模拟雨水浸泡的试件的Pax及Pcir与经蒸馏水浸泡的基本一致；4种因素中，预处理方法是影响Pax及Pcir的主要因素，预崩解次数越多，Pax及Pcir越小，掺5%水泥，Pcir可减小约80%；提高Δ可有效降低Pax及Pcir，当Δ由0%提高到5%时，Pax及Pcir分别下降了72.5%与53.9%。

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P-SMFC体系中磷形态转化及去除效能研究

艾海男1，周漫宇1，周涛2，詹昊1，吕逸韬1

2021, 40(04): 118-126. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.18

摘要 ( )

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以城市富营养化严重的湖泊沉积物为底质，及总磷浓度0.2 mg/L的上覆水组成的P-SMFC系统，针对P-SMFC系统产电性能、磷形态转化特征与磷去除效率如何为植物黑藻所影响进行了研究，试验结果表明：经240 h，SMFC系统电压达到68.5 mV且稳定，启动成功。有无植物的P-SMFC系统输出电压分别为69、50 mV；电流密度、功率密度分别为52.56 mA/m2、3.92 mW/m2；42.40 mA/m2、2.54 mW/m2；有植物的P-SMFC系统对水中总磷、沉积物中全磷、有机质的累积去除率分别为76.5%、38.75%、82.89%、均高于无植物的SMFC系统的42.5%、29.17%、77.78%；表明植物的加入对于SMFC系统的产电过程有促进作用并且能大大提高磷去除率，但对提高有机质去除效能的能力有限；并且通过对磷元素形态变化研究证实植物的加入能促进有机磷矿化，无植物试验组中钙磷、铝磷、铁磷含量均少于有植物试验组。

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直线电机跨座式单轨车辆曲线通过能力分析

杜子学，邬浩鑫，杨震

2021, 40(04): 127-132. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.19

摘要 ( )

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针对重庆跨座式单轨3号线在雨雪天运营时大坡度路面起步走行轮打滑等问题，设计了直线电机跨座式单轨。并将该跨座式单轨车辆推广到冬季高寒、夏季高温和纬度偏高的“三高”地区。通过结构设计，建立了直线电机跨座式单轨车辆动力学模型，并通过动力学仿真分析，证明其具有良好的曲线通过性与气隙稳定性，但其曲线限速应较跨座式单轨有所降低。

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智能车辆横纵向运动综合控制方法研究

邓涛1，李鑫2

2021, 40(04): 133-140. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.20

摘要 ( )

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针对智能车辆运动控制中的多种复杂动力学约束及性能需求，提出基于模型预测控制算法的横纵向综合控制方法，分别设计横向和纵向控制器。横向控制器基于单轨动力学模型，纵向采用分层控制结构，以纵向速度为耦合点结合横向和纵向控制器，并根据路径信息规划车辆行驶速度，实现转向和速度同时控制，最后通过Carsim和MATLAB联合仿真。研究结果表明：控制器具有良好的跟踪性能，实时性强，且能够满足车辆横向稳定性、舒适性和平顺性等要求。

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基于行驶工况的零部件耐久性测试工况构建

李耀华，刘洋，宋伟萍，邵攀登，任田园

2021, 40(04): 141-146. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.04.21

摘要 ( )

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针对汽车零部件耐久性测试工况获取过程复杂的问题，提出了通过实际行驶工况解析出零部件耐久性测试工况的方法。基于西安市某线路纯电动公交车实际运行数据构建得出行驶工况，根据车辆实际参数建立整车仿真模型，仿真并计算得到基于实际行驶工况的电机输出轴应力载荷工况。由线性疲劳累计损伤理论和电机输出轴材料S-N曲线得出电机输出轴损伤值计算方法，并通过四峰谷值雨流计数法统计出不同应力载荷工况下的电机输出轴受到的损伤值，从而得出对应的循环寿命，选择寿命最短的行驶工况对应的电机转速工况和转矩工况作为电机输出轴耐久性测试工况。

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