基于Monte Carlo模拟的公路网络震后连通性与通行时间分析

为评价公路网络系统震后功能保障能力,基于Monte Carlo(MC)模拟方法建立了路网震后连通可靠度和交通量通行时间分析模型。采用地震易损性曲线表示道路和桥梁的地震破坏状态及其对应的概率;采用道路和桥梁破坏状态对应的连通性、行车速度、通行能力折减系数,表示道路和桥梁结构地震破坏产生的路段通行能力下降;考虑道路和桥梁结构地震破坏不确定性,采用MC方法模拟路段通行能力下降后的路网震后功能。在每次MC抽样计算中,采用宽度优先搜索算法判别路网连通性,采用增量分配算法进行路网静态交通量分配,得到路网整体通行时间。以多次MC模拟计算的路网连通可靠度和通行时间均值,表示路网的震后通行状态,通过算例分析了路网连通性和通行时间分析模型的特点及其适用性。结果表明:路段震后通行能力下降是造成震后路网整体通行时间增加的主要原因,低连通可靠度节点的震后通行时间较高,增加路网交通流量服务供给点(源点)可以提升路网的震后保障能力;连通可靠度分析模型适用于路网参数较少情况下的初步分析;交通流量通行时间分析模型,考虑了路段的交通流通行属性和路网OD交通量参数,可提供较为精确的分析结果。     

基于累积前景理论的多目标广义路网设计模型

根据随机路网环境下出行者有限理性的路径选择行为,组合能力扩展与拥挤收费2种方案,提出了基于累积前景理论的多目标广义路网设计双层规划模型。该模型上层模型以最小化系统出行时间预算和最大化系统出行前景为目标,下层模型为基于累积前景理论的用户均衡模型。推导了需求服从对数正态分布且路段通行能力服从贝塔分布条件下的前景值计算公式,建立了用等价变分不等式表示的均衡模型,设计了改进型非支配排序遗传算法求解模型。研究结果表明:出行者择路行为的风险偏好与风险认知会显著影响网络设计结果,忽视出行者择路行为的有限理性可能会产生次优甚至错误的网络设计方案。     

基于模糊层次分析法的混凝土梁桥拆除方案研究

为保证桥梁的通行能力及耐久性要求,对不符合相关规定的桥梁,在无法加固维修或拓宽的基础上,拆除重建将是其唯一选择。为了从科学理性的角度给出明确的拆除方案选择思路,建立了基于模糊层次分析法的混凝土梁桥拆除方案选择模型;运用模糊层次分析法,以工程实例进行分析,对各种拆除方案进行综合评价,从而选择最优的拆除方案。     

斜拉桥减震控制研究

对于采用飘浮体系的斜拉桥,主桥在地震作用下将产生较大的纵向位移,必须加以控制才能保证桥梁的抗震安全性,本文探讨了采用弹性连接装置减震和采用粘滞阻尼器不同的布置方式减震,对3种减震方案进行了参数敏感性分析。分析表明,只要选择合理的参数,3种减震方案均能较好地控制主桥在地震作用下的纵向位移,但同时在塔、梁和梁与辅助墩之间设置阻尼器的方案最优。     

基于信息熵的改扩建路网运营状态评价方法

考虑改扩建路网的结构特性和交通运行状态,选择路网的连通性、可达性和集聚性作为改扩建路网结构状态指标,选择路网交通流量和饱和度作为改扩建路网交通状态指标,构建了改扩建路网运营状态评价指标体系。基于评价指标的动态变化和不确定性,采用信息熵对改扩建路网运营状态评价指标进行度量,提出了路网连通性信息熵、可达性信息熵、聚集性信息熵、交通流量信息熵和饱和度信息熵的计算方法。引入雷达图用于多项指标的全面分析评价,对各信息熵指标进行了标准化处理,绘制了改扩建路网多指标雷达图,并将雷达图面积和周长作为关键特征指标,提出了改扩建路网运营状态综合评价方法。依托山东省滨莱高速改扩建工程实际路网情况,构建了改扩建路网结构模型。根据实际路网OD分布,采用系统时间最优原则和"全有全无"交通分配方法,确定了改扩建路网中各路段上的交通流量,计算了不同工况下改扩建路网运营状态综合评价值。评价结果表明:随着改扩建路网中道路通行能力的降低和封闭的道路数量增加,其运营状态评价雷达图的周长和面积均减小,运营状态综合评价值也不断减小,说明改扩建路网中路段通行能力降低越多、封闭通行的路段越多,改扩建路网运营状态也越差。     

曲线斜拉桥横向减震体系行为分析

为研究斜拉桥横向减震体系的减震行为,以一座高低塔曲线斜拉桥为工程背景,结合桥梁新型横向钢阻尼器,给出了可行的斜拉桥全桥横向减震体系的优化设计方法,并与横向固定体系进行比较,分析了其减震效果。研究表明:地震作用下,斜拉桥横向减震体系能显著减小桥墩及其基础的地震需求,亦能一定程度上减小桥塔及其基础的地震需求,同时,将主梁的地震位移控制在合理范围内;钢阻尼器的滞回耗能能力明显优于摩擦型支座。     

面向城市道路的智能网联汽车多车道轨迹优化方法

为提高城市路网下智能网联汽车的通行效率以及燃油效率,提出面向城市道路的多车道时空轨迹优化方法。首先,结合多车道时空位置关系定义智能网联汽车状态与约束,综合考虑通行效率与燃油经济性构建时空轨迹复合优化模型,并采用庞特里亚金极大值算法进行求解。然后,本文设定协同换道的规则,并通过Q-learning算法获取最优的换道策略。最后,通过SUMO/Python联合仿真验证了该方法可以在不同车辆饱和程度、绿信比状态及最低通行速度条件下有效提高通行效率,且燃油效率得到明显改善。     

抗震加固对简支旧桥地震易损性的影响

我国早期建设的简支梁桥大多未进行抗震设计,对其进行抗震加固(如钢套管、碳纤维布、铅芯橡胶支座等)可减轻其震害。通过对加固前后的桥梁进行地震易损性分析,可以评价不同的抗震加固方法。首先参考桥梁抗震加固规范,对几种常见的抗震加固桥梁(如钢套管、碳纤维布等)进行建模;再采用增量动力分析(IDA)方法绘制加固前后的桥梁易损性曲线,定性对比分析得出:对墩柱进行加固会增加支座破坏概率;铅芯橡胶支座可大幅降低构件和结构的易损性;碳纤维加铅芯支座的组合加固方案可以最大程度降低桥梁结构的易损性,在不考虑经济条件的情况下为最优抗震加固方案。     

既有桥梁加固经济效益评价方法研究

为了能较准确地评价桥梁加固工程的经济效果,运用工程经济学的基本原理,通过对桥梁通行交通量的类型和车辆运输成本变化的分析,给出了桥梁加固所引起的直接经济效益和间接经济效益的计算模型。提出了桥梁加固经济效益评价方法。最后例举简单算例说明方案评价过程,由计算结果可知该方法能较准确地反映桥梁加固工程的经济效果,能够为既有桥梁改造方案的合理选择提供参考。     

基于车速与信号协同优化的区域绿波协调控制模型

针对车路协同环境下的区域绿波协调控制问题，根据自动驾驶车辆车速可控的特点，提出利用绿波车速与信号配时的协同优化方法，建立一种区域绿波协调控制模型。模型在信号配时与相位相序优化的基础上，增加对路段绿波车速的优化，为车路协同环境下的自动驾驶车辆提供路段车速引导方案；通过扩大优化模型的可行解空间，以解决区域协调中相位差的设计问题；选取绿波带宽折减率与通行速度折减率的加权量作为模型评价指标，使得设计方案能够实现绿波带宽与通行速度的综合最优。算例结果分析表明：模型可以根据不同的绿波带宽权重系数，求解相应的绿波带宽与通行速度综合最优协调控制方案，其中绿波带宽最优方案的路网绿波带宽占比均值能够达到95%，明显优于TRANSYT模型的绿波协调优化效果。VISSIM仿真结果显示，与TRANSYT优化方案相比，所提模型方案能够减少干道平均停车次数39%，缩短交叉口平均延误时间10%，使区域交叉口的通行效率得到进一步提升。