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    2021年, 第40卷, 第08期
    刊出日期:2021-08-20
    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
    基于证据理论的港口竞争力评价与发展建议
    谢新连,朱云琪,田聪
    2021, 40(08): 1-6.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.01
    摘要 ( )   PDF(561KB) ( )  
    港口位于海运生态系统的核心层,对港口竞争力进行评价有助于掌握港口竞争优势及短板,从而提升港口竞争力,提升海运生态系统竞争力。港口竞争力评价是一项复杂的多属性评价问题,在深入分析港口竞争力影响因素的基础上,设计了考虑港城共荣的港口竞争力评价指标体系。采用标准离差率确定指标的权重,并通过证据推理法进行评价信息的融合,实现对港口竞争力的评价。以大连港和上海港为例,通过编程计算得到了两港口竞争力的评价结果,并进一步探索影响大连港、上海港港口竞争力水平增长驱动力的原因,为补齐竞争力发展短板提供相应建议。
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    自动驾驶混合交通流的交通和环境效益评估
    胡明伟1,2,3,施小龙1,翟素云4,刘鹏1
    2021, 40(08): 7-14.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.02
    摘要 ( )   PDF(904KB) ( )  
    为研究自动驾驶混合交通流的交通和环境效益,利用VISSIM微观仿真模型和MOVES机动车尾气排放模型,搭建一套基于自动驾驶车辆的驾驶行为的综合仿真体系,对不同市场渗透率的自动驾驶车辆运行过程进行仿真模型研究。考虑不同交通流水平(高峰期、平峰期、低峰期),选用总出行时间、平均速度、平均停车次数和平均延误4个交通效益评估指标,PM2.5、NOx、CO污染物排放量和能源消耗量4个环境效益评估指标。研究结果表明:随着自动驾驶车辆市场渗透率的递增,混合交通流的交通和环境效益均呈递增趋势,且高峰期优于平峰期,平峰期优于低峰期;以交通效益为例,在高峰期时,当自动驾驶车辆的占比达到100%,可降低45.59%的总出行时间、98.77%的停车次数和96.46%的平均延误,提升122.73%的平均旅行速度;在平峰期时,可降低84.43%的平均延误和86.42%的停车次数;而在低峰期时,只降低了1.62%的总出行时间,提升了1.03%的平均旅行速度。
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    高铁开通对成渝城市群可达性与空间公平性影响研究
    牟凤云,黄淇,杨猛,李秋彦,陈林
    2021, 40(08): 15-24.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.03
    摘要 ( )   PDF(15087KB) ( )  
    以成渝城市群为研究对象,从效率和公平角度出发,探讨了高铁开通对成渝城市群的影响。首先以平均旅行时间、加权平均时间为投入指标,以日可达性、经济潜力为产出指标,从不同侧面分析成渝城市群的可达性水平;再者利用DEA模型构建综合可达性指标,分析高铁开通对成渝城市群可达性效率的影响;最后在综合可达性指标的基础上,测算了变异系数、斯皮尔曼系数,以反映高铁开通对成渝城市群的空间公平性影响。研究结果表明:高铁开通后成渝城市群可达性水平大幅上升,重庆市境内城市的经济吸引能力明显提升,四川省境内城市拥有了更多发展机会及更大经济效益;重庆市境内城市的可达性效率明显优于四川省境内城市,成渝城市群可达性效率空间格局呈现出“核心-外围”分布趋势,重庆市主城区、成都市两大增长极腹地范围扩大,两大经济圈内部及之间的联系加强;高铁开通引起了“廊道效应”和“空间极化效应”,加剧了站点与非站点城市间、两大经济圈内部及之间发展的不公平性。
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    基于AdaBoost算法的重型车辆侧翻预警研究
    朱天军1,麻威1,王振峰2,3,尹晓轩1
    2021, 40(08): 25-33.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.04
    摘要 ( )   PDF(3674KB) ( )  
    为有效解决复杂行驶工况下无法准确预测重型车辆侧翻的难题,设计了基于机器学习方法的自适应提升(AdaBoost)算法,实现了复杂行驶工况下重型车辆非绊倒型侧翻判据的实时准确计算。首先建立了基于重型车辆仿真模型与侧翻预警模型;其次,利用AdaBoost学习算法理论,设计了基于单层决策方法构建多个弱分类器的架构并对其进行了模拟训练与加权求和;最后,结合商业软件TruckSim动力学软件,对比分析了双移线(DLC)与鱼钩(Fishhook)工况下重型车辆侧翻预警失效的侧翻效果。仿真结果表明:所设计的基于AdaBoost算法侧翻预警判据可在复杂行驶工况下有效预测重型车辆侧翻,且对应的测试集正确率比Logistic回归算法预测精度改善24.9%,且模型评估预测ROC(receiver operation characteristic)曲线面积为0.958。
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    密集路网中城市主干路中观安全分析模型
    李佳1,王雪松2
    2021, 40(08): 34-41.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.05
    摘要 ( )   PDF(1685KB) ( )  
    传统安全分析模型在微观层面建立,将路网中相邻的交叉口和路段分解为两类独立的研究单元分别进行研究。密集路网中城市主干路交叉口间距小,相邻的路段与交叉口交通运行相互影响,难以划分路段与交叉口。交叉口间距和道路两侧路网形态是影响主干路安全的重要因素。传统模型分别针对路段和交叉口事故进行研究,无法分析这两个因素对主干路的整体安全影响。基于上海市21条城市主干路,将相邻路段和交叉口依据道路横断面和交通运行特征组合为118个中观单元,并计算了中观单元两侧道路的路网形态。考虑到来自同一主干路的中观单元几何设计和交通特征互相关联,建立随机效应负二项模型。分析了交叉口间距和路网形态对主干路的安全影响,结果表明:相较于不规则方格路网和混合型路网,位于方格路网中的主干路事故数较少;交叉口间距越长,主干路事故越少。中观分析方法克服了传统安全分析模型中研究单元划分及影响因素分析的问题,为城市主干路设计及路网规划提供了建议。
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    基于演化博弈理论的城市轨道交通高峰票价定价研究
    焦柳丹1,朱影含1,吴雅2,宋向南3
    2021, 40(08): 42-49.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.06
    摘要 ( )   PDF(926KB) ( )  
    准确衡量高峰时段城市轨道交通与地面公交的时间、空间价值,确立合理的城市轨道交通票价对于城市轨道交通可持续发展显得十分重要。通过构建群体成员高峰时段对于城市轨道交通以及地面公交选择情景下的演化博弈模型,以重庆市为例,对其城市轨道交通票价定价进行了研究分析。结果表明:票价以4元为基础票价,以2元递增从一定程度上能够有效地控制城市轨道交通的客流量,并在此基础上对城市轨道交通客流量以及票价进行了敏感性分析,发现在相同票价变化幅度的情况下,出行距离越远,客流变化幅度越大,且随着出行距离的增加,客流变化幅度差值显著增加。
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    市轨道交通网络首班车时段时刻表优化研究
    杨冀琴1,田秦2,徐占东2,雷莉3
    2021, 40(08): 50-56.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.07
    摘要 ( )   PDF(753KB) ( )  
    城市轨道交通首班车时段的客流规律与其他时段不同,依据时段内客流的规律来制定线网列车衔接方案与时刻表,可以提高乘客的换乘效率和减少换乘等车时间。基于简化的线网拓扑,考虑乘客和运营两个方面,以乘客换乘等车时间成本和线路发车成本最小为目标,构建首班车时段列车时刻表的优化模型,并利用遗传算法进行求解。最后,通过深圳地铁网络的首班车客流数据验证模型的有效性。结果表明:优化后的首班车时刻表减少了乘客换乘等车时间成本和列车发车成本,可以为制定首班车时段时刻表提供依据。
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    考虑车辆到达时间窗的应急公交调度优化模型
    查伟雄,冯涛,严利鑫
    2021, 40(08): 57-62.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.08
    摘要 ( )   PDF(2261KB) ( )  
    针对城市轨道交通线路发生较长时间的运营中断事件,综合考虑应急公交车型和车辆到达时间窗两个角度,利用地面应急公交建立交通运输组织方案。通过车辆到达时间窗的限制有效剔除不合理的调度方案,然后以应急公交的救援时间、车辆运能、派车数量以及往返次数为约束条件,建立了带有车辆到达时间窗的应急公交调度优化模型,并利用改进的遗传算法对优化模型进行求解。最后通过南昌轨道交通二号线实例进行仿真分析。结果表明:改进的遗传算法的收敛精度和搜索能力均优于普通遗传算法,且优化模型可以有效提高应急公交的疏运效率。
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    弱客流地区客货共享定制公交路线的动态规划方法
    柏海舰,汪俊,钟剑锋,卫立阳
    2021, 40(08): 63-70.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.09
    摘要 ( )   PDF(1780KB) ( )  
    针对弱客流地区公交运营难的问题,在分析典型弱客流地区的交通特性的基础上,通过客货共享运输模式和动态定制公交调度方法的应用,实现以货补客,客货同赢的运营目标。首先将动静态客货定制需求进行分类,分阶段处理定制需求;然后,以最小化总运输时间为目标,考虑容量与定制需求时间窗等约束,构建定制公交车辆初始线路优化模型,并在此基础上,考虑初始乘客和动态需求的时间窗约束,构建在途公交车辆的动态路径优化模型,建立动态定制需求的响应机制,从而实现客货共享定制公交路线的动态规划;最后,通过算例证明该模型的可行性,并与非混运模型进行比较。结果表明:在相同的运输需求条件下,模型所需车辆数比非混运模型少2辆,对动态需求的满足率提高16.7%,总空载率降低12.4%。
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    铁路货物运输网络关键节点识别算法研究
    刘杰
    2021, 40(08): 71-77.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.10
    摘要 ( )   PDF(2367KB) ( )  
    为了提高铁路货物运输网络安全性,科学合理分析铁路货运车站重要性,将货运车站看作节点,货运站间货物发送业务抽象为边和转移行为,构建成一个货物运输网络。在此基础上首先运用网页排序算法计算得到每个车站重要度时间序列样本,然后将每个车站重要度抽象为随机变量,接着用高斯混合分布拟合重要度样本得到各车站重要度分布函数,最后以分布函数均值作为重要度衡量数值。以中国铁路成都局集团有限公司为案例进行计算,结果表明:一、二、三、四等车站平均重要度分别为4.59、2.99、4.24和2.76,说明一等站和三等站是网络中最重要的车站集群,其中三等站小寨坝是网络中最核心节点,其重要度值为118.28,与实际数据统计分析结果一致,证明了该方法的有效性。
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    交通基础设施工程
    绿色港口建设中港区大气污染物排放研究综述
    贺林林1,2,3,焦钰褀1,2,3,贾瑞1,2,3,梁越1,2,3
    2021, 40(08): 78-87.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.11
    摘要 ( )   PDF(3278KB) ( )  
    我国是世界上拥有集装箱吞吐量超百万标箱港口数量最多的国家,港口在获得良好经济效益同时,船舶运输活动和装卸设备作业造成的大气污染也日益严重。为贯彻港口可持续发展理念,绿色港口建设势在必行。通过分析研究了我国港口大气污染物来源、排放清单编制方法、大气污染物排放特征等现状。总结了港口施工期和运营期主要大气污染物来源;为阐述港口船舶大气污染物排放清单,简述了点式空气质量自动检测和PEMS两种主要大气污染物检测方法;并总结了港口运输船舶、港作机械及集疏运车辆的排放清单编制方法及现状;进而归纳了港口主要污染源大气污染物排放特征。为比较不同年份不同地区船舶大气污染物排放特征、评估船舶减排成效,提出了港口船舶大气污染因子的概念及表达式,分析了我国大气污染物排放研究现状,并指出目前排放清单研究中对于内河港口大气污染物排放问题重视程度不足、排放因子本土化程度低、港口大气污染源考虑不全面等问题。
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    落石撞击双柱式桥梁的动态响应及损伤分析
    蒲万丽1,林长生1,王郴2
    2021, 40(08): 88-96.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.12
    摘要 ( )   PDF(4107KB) ( )  
    为研究落石撞击山区双柱式桥梁的动态响应与损伤,以西部山区一座双柱式桥梁为研究对象,采用LS-DYNA建立了高精度三维实体碰撞有限元模型,分析了落石参数对桥梁动态响应及损伤的影响,并将桥墩撞击力时程曲线与各个国家规范给出等效撞击力计算公式进行对比和讨论。研究结果表明:落石撞击桥墩中部造成的损伤相比其他位置大;落石速度对于撞击力峰值的影响更为显著,而落石质量大小对桥墩被撞击时的撞击力持续时间及最大水平位移影响更加显著;桥墩损伤程度是随着落石动能增加而增加,而落石质量大小对桥墩损伤程度更为显著,且落石质量增加使桥墩的损伤形式更偏向于斜截面受剪;我国《公路路基设计规范》和《铁路工程设计技术手册》撞击力计算公式计算结果偏小,设计不太安全,日本道路公团公式的计算结果与数值模拟的撞击力峰值吻合良好,建议工程设计采用。
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    非正交水平荷载作用下局部锈蚀RC矩形墩抗震性能研究
    张仲帆1,籍石磊1,孙进省1,谭振东1,贾承翰2,黄海新2
    2021, 40(08): 97-105.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.13
    摘要 ( )   PDF(2554KB) ( )  
    针对锈蚀钢筋混凝土(RC)桥墩,采用OpenSees软件结合已有实验数据,建立其有限元数值模型并加以检验,据此通过拟静力加载和动力时程分析,探究不同锈蚀位置和非正交加载角度对其抗震性能的影响,结果发现:锈蚀位置靠近墩底塑性铰区域,抗震性能退化显著;锈蚀位置上移后抗震性能退化迅速减弱;拟静力作用下,随着加载角度趋向强轴,RC桥墩的屈服荷载和最大侧向荷载明显提高,延性增大,滞回耗能能力显著增强。反之,加载角度偏近弱轴,最大侧向荷载和位移延性系数则受锈蚀影响明显,退化加剧;地震动作用下,墩底位置发生锈蚀时,墩顶最大位移角最大,墩底最大剪力和弯矩最小,随锈蚀位置上升,最大位移角减小,抗弯和抗剪强度提升;地震动输入角度由弱轴偏向强轴时,墩顶最大位移角减小,墩底最大剪力和弯矩增大,其中抗弯强度的提升幅度比抗剪强度大。研究结果可对在役锈蚀RC桥墩的抗震性能评估提供理论依据。
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    局部加筋式路堤的载荷试验研究
    王宗建1,2,陈博3,姚云1,Waoki Tatta4,王硕1
    2021, 40(08): 106-113.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.14
    摘要 ( )   PDF(6800KB) ( )  
    为了控制路堤滑移面,设计了一种在路堤中上部铺设筋材的局部加筋路堤结构。选择干砂作为填料、尼龙网作为筋材,采用自制的模型试验箱,按照25∶1相似比,以压实度K≥94%为控制指标,制备了无加筋、全断面加筋、局部3层加筋、局部4层加筋等4种路堤模型;开展了室内路堤模型静载试验;对比分析了在均布荷载P作用下,加筋路堤与无筋路堤、全断面加筋路堤与局部加筋路堤、局部3层与局部4层加筋路堤等不同工况的路堤内部土压力E、路堤沉降量s(包括路堤路面沉降量、路堤内部竖向沉降量)、路堤极限承载力Quk、坡面侧向位移L、筋材拉应变ε等参数的变化特性。结果表明:加筋能够降低路堤内部土压力、提高路堤抗侧滑性能;全断面加筋的效果最好;局部3层、4层加筋路堤的内部土压力仅分别比全断面加筋路堤的大6.15%、2.17%,限制侧向位移能力分别约为全断面加筋路堤的2-4、3-4,但筋材用量分别为全断面加筋路堤的57.14%、42.86%。
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    考虑间接作用影响的加筋土强度特性分析
    雷胜友
    2021, 40(08): 114-119.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.15
    摘要 ( )   PDF(705KB) ( )  
    对于加筋土强度的研究,多数研究者大都仅考虑加筋的直接作用,但还需考虑加筋的间接作用,若考虑间接加筋作用后,加筋土强度还会有很大提高。为此从间接加筋作用出发,仍将加筋土的破坏分为拉断破坏和黏着破坏,针对轴对称荷载下斜向布筋的加筋土三轴试样,认为试样处于极限平衡状态,通过改变间接作用范围内土的黏聚力大小,并通过内力分析,认为试样处于静力平衡状态,从而得到极限平衡条件下加筋土的大主应力表达式,再针对增大的黏聚力满布加筋作用范围、填料为砂土、加筋层与试样横截面夹角为零度及不考虑间接作用等情况做了详细讨论分析。结果表明:当间接加筋作用范围内土的黏聚力增大时,加筋土强度会有很大提高,当间接加筋作用满布加筋层的作用范围,则间接加筋作用会发挥到最大;当筋材与试样横截面夹角为零度时,加筋效果最佳;当考虑间接加筋作用时,加筋砂土也会表现出很高的似黏聚力;当不考虑间接加筋作用时,则强度表达式就变成通常情况下的加筋土强度表达式。
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    植物油再生SBS改性沥青混合料路用性能研究
    侯芸1,2,3,董元帅1,2,3,李志豪4,胡森4,曹雪娟5
    2021, 40(08): 120-125.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.16
    摘要 ( )   PDF(1982KB) ( )  
    旧沥青混合料(RAP)的再生利用具有较高的经济价值和环保效益,当RAP掺量较高或旧沥青老化严重时,需要掺加沥青再生剂才能保证再生沥青的路用性能。研究新鲜植物油、煎炸植物油、植物柴油3种植物油再生剂和一种传统矿物油再生剂对老化SBS改性沥青混合料路用性能的影响。RAP选择30%和50%两种掺量,在各自油石比最佳的情况下,分别以4种再生剂的最佳掺量对其进行再生,最后对其再生沥青混合料进行车辙试验、小梁弯曲试验和冻融劈裂试验。基于文中试验条件下,当RAP掺量为30%,油石比为4.8%时,以4.5%的新鲜植物油作为再生剂对老化SBS改性沥青混合料再生效果最佳。
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    新型电气石复合材料及其沥青烟吸附性研究
    乔志1,陈谦2,王朝辉2,牛昌昌1,郭滕滕2
    2021, 40(08): 126-131.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.17
    摘要 ( )   PDF(5683KB) ( )  
    为减少传统热拌沥青混合料拌和过程中沥青烟排放、解决沥青路面施工时污染环境的问题,以具有污染物吸附功效的电气石为基础材料,制备新型电气石复合材料作为改性剂,并研究新型电气石复合材料在沥青中的分散性,分析新型电气石复合材料对沥青烟污染物的吸附效果,为功能性粉体材料在沥青混合料中的研究与应用提供一定参考。研究结果表明:新型电气石复合材料在沥青中分布均匀,沥青可完全包裹矿物颗粒,二者具有良好相容性;相同条件下,新型电气石复合材料对沥青烟的吸附效果优于电气石,与电气石相比,新型电气石复合材料吸附性能提高了10.10%~19.08%;与基质沥青相比,电气石及复合材料改性沥青的低温性能出现劣化,但感温性和高温稳定性得到一定程度提升。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    高速公路隧道入口连续视觉参照设施设置研究
    潘兵宏,周锡浈,韩雪艳
    2021, 40(08): 132-139.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.18
    摘要 ( )   PDF(5941KB) ( )  
    为保证驾驶人在隧道入口的视觉参照的连续性、准确性,提高隧道入口的行车安全,通过对隧道入口视觉参照系的特性进行研究分析,提出了一种能在隧道入口建立强视觉参照系的视觉参照柱。在统计分析隧道横断面尺寸、驾驶人进入隧道时由于侧墙效应引起驾驶人行车轨迹的偏移的基础上,结合驾驶人的心理、生理特性,提出了隧道入口路面宽度变化段的过渡段长度建议值,建立了在隧道洞口内外布设视觉参照柱的长度、间距计算模型。研究结果表明:在隧道洞口外视觉参照柱布设的长度宜为200 m,隧道洞口内布设长度宜为250 m,布设间距宜为22 m。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    交通装备
    基于多源异构信息融合的智能汽车目标检测算法
    隗寒冰,白林
    2021, 40(08): 140-149.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.19
    摘要 ( )   PDF(12786KB) ( )  
    针对智能汽车单一传感器环境感知的局限性,提出一种基于GPS、双目深度相机、16线激光雷达等多源信息融合的环境感知算法,解决单一传感器环境感知的局限性问题。算法在GPS时间同步基础上,将单一传感器标定后的数据作为改进联合标定算法输入,求解多源传感器最优空间变换矩阵。使用SVM分割点云及欧式聚类提取点云信息的几何特征,获取障碍物的位置信息;利用空间变换矩阵将障碍物点云信息变换到图像坐标系,并将3D点云映射为2D点云信息;融合基于深度学习算法求解的图像中障碍物位置信息与类别信息,实现目标检测。经KITTI数据集及实车测试验证,该算法准确率在78.13%~85.56%之间,每帧数据检测平均耗时0.16~0.19 s,在光照变化、目标遮挡环境下均能有效的进行目标检测,具有较好的工程应用前景。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于座椅动态试验的客车正面碰撞乘员损伤机理分析
    巩建强1,张国振2,高轶男3,刘佳4,李进军5,潘玉明5
    2021, 40(08): 150-158.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.20
    摘要 ( )   PDF(5811KB) ( )  
    基于客车正面碰撞对乘员的损害特征,通过设计客车座椅动态试验模拟整车正面碰撞试验,研究分析了客车正面碰撞中乘员的损伤机理。研究表明:安全带类型、座椅填充物吸能特性、座椅布置方式及约束隔板尺寸均会对乘员损伤产生一定影响;其中,三点式安全带相较于两点式安全带对全面改善乘员损伤风险效果明显,头部损伤减小了66.44%,胸部损伤减小了48.34%,左、右侧下肢损伤分别减小了45.36%、65.05%;座椅填充物对改善乘员头部损伤风险积极有效,吸能特性优异的材料与普通材料相比,头部损伤减小了55.78%;有高度偏差的座椅布置方式会增加乘员胸部损伤风险,胸部损伤增加了11.46%;适度增加约束隔板尺寸,能够使乘员头部及靠通道侧乘员胸部和下肢损伤风险减小。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    液压挖掘机多功能铲斗结构设计与仿真分析
    曹源文,甘敬升,曾波,岳鹏
    2021, 40(08): 159-164.  DOI: 10.3969-j.issn.1674-0696.2021.08.21
    摘要 ( )   PDF(2868KB) ( )  
    以TX210C型液压挖掘机为研究对象,提出一种不更换铲斗仍能进行正铲、反铲和夹持等工作的多功能铲斗结构设计。通过Pro-E和ADAMS软件建立其虚拟样机模型,并在此基础上对工作装置进行了结构设计以及运动学和动力学仿真分析,最终获得了各铰接点处的受力情况和各液压缸力的变化曲线。结果表明:挖掘机工作中的最大挖掘半径、最大挖掘深度和最大挖掘高度的理论尺寸与实际尺寸差别很小,力的变化与实际工作状况相符,可以实现多功能铲斗正反铲之间的转换以及物料的夹持动作。
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