智能网联卡车车队混合流通行能力分析方法

智能网联卡车车队有望成为网联自动驾驶率先应用的场景之一，本文针对智能网联卡车车队混合交通流通行能力开展研究。首先，以智能网联卡车车队、人工驾驶卡车及人工驾驶小汽车构成的随机混合交通流为研究对象，考虑智能网联卡车车队规模空间分布特征，分析混合交通流中10种跟驰行为类型，理论推导其概率表达式，进而构建智能网联卡车车队混合交通流通行能力的通用性分析方法。然后，考虑实际交通流运行中卡车分布的随机性，将智能网联卡车车队混合交通流分为优势流、随机流和劣势流3种态势，以此提升混合交通流通行能力分析方法的普适性。最后，选择实测数据标定的跟驰模型进行案例分析，验证理论分析方法的有效性。研究结果表明：智能网联卡车比例提高或其车队规模增大均有利于3种态势混合交通流中车辆转换系数及相对熵的减小，从而可有效提升混合交通流通行能力。不同智能网联卡车比例条件下，智能网联卡车车队随机分布最优车队规模为2~4辆，同时，优势流、随机流和劣势流3种混合交通流通行能力依次递减。研究结果揭示了智能网联卡车车队混合交通流通行能力提升的内在机理，为未来智能网联卡车车队的运营管理提供方法支撑。     

Pressure Distribution Characters of Flow Field around High-Speed Train

Based on incompressible viscous fluid Navier-Stokes equation and k-ε 2-equationsturbulent model, an investigation on 3D turbulent flow field around four kinds of train models has been made by finite element method. From the calculation, the pressure distribution characters of flow field around high-speed trains have been obtained. It is significant for strength design of the high-speed train body, for resisting wind design of the facilities beside the high-speed railways and for determining the aerodynamic force of induced air to the human body near the railways.     

带时间窗的卡车编队路径优化

卡车编队是一种极具前景的新型运营组织模式，多辆采用半自动驾驶技术的卡车以较小的车头间距共同行驶，达到减少能源消耗与环境污染和保障交通安全的目的，该组织模式也被称为“公路列车”。从运营管理及调度技术的角度进行研究，利用商品网络流理论解决某一特定卡车在何时何地编入哪个卡车编队的问题，尽可能地促进卡车编队的形成，最大限度地节约能源。本文分析卡车编队形成过程中额外产生的集结等待时间，并量化计算由于卡车编队成组运行，空气阻力的下降进而产生的燃油节省。在限制卡车编队规模的条件下，构建考虑合理绕行的卡车编队路径优化模型，将每个运输任务是否通过路网中的弧段设置为决策变量，优化结果既能反映每个弧段上卡车编队的构成情况，又能体现每个运输任务具体的走行路径。采用商业软件求解构建的卡车编队路径优化模型，形成卡车编队19个，节省燃油费用达到14%以上。结果表明：该 模型能得出理想的卡车编队路径优化方案，为卡车编队的推广应用提供理论参考。     

导管对螺旋桨水动力性能的影响

以面元法为数值计算方法,采用双曲面元以消除面元间的缝隙.分别计算螺旋桨和导管,二者之间的影响通过迭代方法加以考虑.螺旋桨对导管的诱导速度在导管表面周向平均,导管对螺旋桨的诱导速度在螺旋桨盘面处周向平均,从而使导管周围和螺旋桨周围的非定常流动简化为定常流动.应用该方法编制了程序,计算了导管桨的水动力性能,进一步研究了导管的大小、形状、位置等因素对螺旋桨的水动力性能、表面压力分布、叶片环量分布等的影响.     

重型货车车架模态分析与试验研究

以某货车车架为研究对象,基于有限元和静动态理论,运用ANSYS软件建立车架有限元模型,并对车架进行模态模拟分析,得到车架的固有频率及对应的各阶振型之间的关系.采用固定式激振器,单点激振、用多点拾振方法对车架进行模态试验,得到车架的固有频率及对应振型的关系.将试验结果与理论分析结果进行对比,验证了车架有限元模型的有效性,...     

货车驾驶人驾驶行为与行车安全研究进展

驾驶行为是影响交通安全最活跃的因素,在“人-车-路”复杂环境中扮演着关键角色。为了深入理解货车驾驶人驾驶行为规律和行为风险性,本文聚焦货车驾驶人驾驶行为对行车安全的影响,对货车驾驶人的驾驶行为风格、行为风险性及其与行车安全的关系等相关研究成果进行系统地梳理和分析。首先,利用构建的文献检索策略,筛选出38篇相关文献,并结合LDA(Latent Dirichlet Allocation)模型,对生成的4个研究主题,即货车驾驶人驾驶行为辨识,危险驾驶行为与行车安全,货车碰撞事故致因分析及驾驶安全风险评估进行总结;其次,针对数据源、特征工程及建模方法等分析要素,构建了适用于任意研究主题的通用研究路径,并重点归纳了目前研究主题在数据源、变量选择方法、研究地点及建模方法等关键要素的研究进展;最后,分析和探讨了货车驾驶人驾驶行为与行车安全领域面临的主要问题,从描述、解释、关联及应用的角度提炼该领域研究的未来发展趋势。研究认为：有必要将驾驶状态特性、车辆运行状态及道路交通状况等多维特征变量进行多源信息融合,开展基于大数据和人工智能双驱动的驾驶行为研究;需加强研究山区公路环境下货车与其他类型车辆之间的交互作用机制,从“人-车-路”视角分析货车碰撞事故致因;需进一步完善智能网联和自动驾驶等高新智能自动化环境下的货车驾驶人驾驶行为与行车安全关系研究;拓展面向驾驶安全的货车驾驶人驾驶风险评估的理论方法和应用框架。研究 成果将为货车事故治理、公路货运平台监控及道路线形设计等应用场景提供重要依据,并有助于相对全面地理解货车驾驶人驾驶行为与道路行车安全的交互作用机理。     

高压小流量离心泵三维建模及流场分析

离心泵内部流场区域的模型是进行泵内流体动力学分析的载体,模型的精确与否将会影响对泵内流体动力学分析结果．真对高压小流量离心泵,应用Pro／E软件对离心泵内部流场区域进行了三维建模,应用FLUENT软件对其内部流场区域的压力分布、速度分布进行了数值仿真．结果表明：通过对高压小流量离心泵流体动力学数值仿真,可以得出高压小流量离心泵内部流场状况,为进一步对高压小流量离心泵进行优化设计提供了理论参考．     

集卡动态调度路径优化算法

从整体调度的角度出发,分析了整个码头作业面的动态调度方案,提出了一种新的集装箱卡车(集卡)动态调度路径的自适应蚁群算法。运用码头GPRS系统,以集卡速度、流量、位置等相关数据建立了感知链。通过判断阻塞状况和调整可行点集,确定了信息素浓度更新策略与转移概率计算方法。针对码头路网的复杂性和蚁群算法的实时计算效率,设计了蚁群算法的步骤。将信息熵引入到蚁群算法中,运用MATLAB软件,对集卡的动态调度方案进行了仿真计算。计算结果表明:当初始集卡速度分别为50、75km.h-1,初始集卡流量分别为800、1 000veh.h-1时,集卡行驶的最短路径为4.3km,行驶时间为0.057h;集卡行驶的最优路径为8.3km,行驶时间为0.111h。可见,该算法能有效缓解码头阻塞问题,提高集卡利用率和码头作业效率。     

基于元胞自动机的高速公路货车结伴行为研究

为了研究高速公路货车结伴行为,本文建立了一种适应于结伴货车车队的双 车道元胞自动机模型.分析了高速公路货车结伴特性及其对道路交通流的整体影响.研究 表明,结伴车辆在时空上是一个紧密联系的整体,流量较大时,车头时距分布曲线呈双峰 分布形式.同一流量时,不同长度车队间的平均速度差异较小,车队能保持较理想的速度 平稳行驶.结伴车队的存在激增了普通车辆的换道频率,改变了交通流状态,使基本图出 现明显的中断现象,当车队长度较长时,限制了同步流的产生.所提出模型刻画了高速公 路上货车主动结伴出行行为,为特殊情况下的交通流特性研究提供了参考和借鉴.     

弯道水流纵向垂线平均流速分布的计算

弯道水流特性是水利界感兴趣的重要研究课题。而弯道水流纵向垂线平均流速的分布则是其重要内容。运用弯道水流概化模型试验,利用先进的ADV进行了三维流速数据的采集,从中提取了纵向流速参数。基于作者提出的弯道水面横比降与纵比降的沿程分布公式,经理论推导得到了弯道水流纵向垂线平均流速分布的计算公式。研究表明,公式与实测资料吻合良好,为进一步深入探讨弯道水流特性奠定了理论基础。     

超高车辆撞击预应力箱型梁桥上部结构的动态响应

为揭示预应力箱型梁桥遭受超高车辆撞击下的损伤,将此类撞击的数字仿真与试验对比研究了箱型梁桥上部结构动态响应.运用LS-DYNA软件建立了精细化预应力箱型梁桥上部结构的三维分离式模型和车辆与桥梁上部结构的耦合模型,在汽车以80 km/h速度正面撞击桥梁时,研究桥梁、汽车的破坏损伤和桥梁整体位移,分析比较了车速分别为30、50、80 km/h时,桥梁上部结构遭受超高车辆撞击的动态响应.研究结果表明:质量较大的预应力箱型梁桥上部结构遭受超高车辆撞击时,桥梁整体损伤较小,应主要研究其局部破坏;撞击过程中车厢的形变会导致车-桥之间撞击形式由正面撞击向冲切撞击转变;车-桥碰撞力值和桥梁撞击区域位移值均与车速成正相关,当车速为80 km/h时的最大位移值为165 mm.      

基于动态流场数据的虚拟港口建模方法

为了实现港口数字化升级，提出了一种基于动态流场数据的虚拟港口建模方法；采用三维重建模型从无人机倾斜摄影影像数据中重建了港口几何特征，获取高精度三维模型；引入了基于二次误差度量的边折叠算法简化模型，以避免数据量过大致使渲染效率低的问题；分析了欧拉法数值计算过程中的高耗时环节，建立了神经网络模型学习流场演化特征，加速投影项计算得到实时变化的流场数据，通过流场数据驱动水流动态渲染，结合光滑粒子流体动力学方法表现水流与船舶、陆地的交互动态，在保证渲染实时性的同时，提高渲染真实感。研究结果表明:重建的港口三维重建模型顶点数量可达3 320 937个，重建的网格模型在Meshlab中渲染频率为78.7 Hz；经过模型简化降低90.0%的模型顶点数量后，模型顶点数量缩减为332 836个，渲染频率提升至108.7 Hz，模型简化后几何误差小于2.0%；在256×256的流场网格下，采用神经网络加速的网格流体计算方法所得水流速度场平均更新间隔约为17 ms，平均仿真精度为88.6%；通过开源图像引擎驱动流场数据和港口三维模型，平均渲染频率可达50.5 Hz。可见，该方法可有效解决高精度实时渲染中的关键问题，以达到仿真精度与渲染效率间的动态平衡，在精度损失较小的情况下实现较高精度的虚拟港口建模与实时动态仿真。      

考虑路面车辙的自动驾驶卡车高速公路车道管理策略研究

自动驾驶卡车在横向控制原理、横向位置分布特征上与人工驾驶车辆存在较大差异，为评估自动驾驶卡车对路面耐久的影响并支撑其在人机混驾环境下的车道规划，开展考虑路面车辙的高速公路车道管理策略研究。基于高速公路自然驾驶数据，提取卡车车道内横向分布特征，并提出以正态分布为基础的自动驾驶卡车横向位置分布模式；根据车道类型提出3种高速公路车道管理策略，即专用车道策略、混合流车道策略、专用+混合流车道策略；在不同车道管理策略、横向位置分布参数下，从车辙发展均衡出发确定不同车道自动驾驶、人工驾驶卡车比例，并通过沥青路面三维有限元模型评估路面养护年限。结果表明：专用车道策略中专用车道宽度可变，但要求自动驾驶卡车比例固定，且沥青路面养护年限最低；混合流车道策略适用于所有自动驾驶卡车比例，且养护年限最高；专用+混合流车道策略适用于自动驾驶卡车比例高的高速公路。     

Analyzing the Influence of Aggregate Properties on Stopping Distance on Truck Escape Ramps

Although there are many studies involving influence of runaway truck entry speed and longitudinal grade on stopping distance,focusing on aggregate properties is scarce.This paper investigates the influence of the aggregate properties such as types of aggregate and river gravel radius on stopping distance through numerical analysis of particle flow code in two dimensions(PFC2 D).The software is used to generate stopping distance data for two aggregate types and four group gravel radii under various approaching speeds and grades.The generated data are compared with the testing results of full-scale arrester bed.The simulated finding of this paper implies that types of aggregates and river gravel radii have a significant impact on the stopping distance for runaway truck on escape ramps.     

弯道床面切应力的研究

弯道床面切应力是弯道泥沙起动的直接动力,运用弯道水流概化模型试验,利用先进的ADV进行了三维流速数据的采集。弯道水面横比降与纵比降的沿程分布公式以及弯道水流纵向垂线平均流速计算方法,从理论上进一步推导得到了弯道床面切应力分布的公式。通过计算,给出了不同参数对弯道床面切应力分布的影响。研究表明,计算床面切应力的分布不仅与前人研究成果基本一致,而且更加完善和系统化,为深入探讨弯道水流特性奠定了基础。     

建筑结构非定常绕流风场的数值模拟方法

给出了一种适用于计算建筑结构非定常绕流风场的大涡数值模拟算法．该算法基于有限差分法,采用曲线坐标结构网格,能精确描述形状复杂的物面边界,为下一步准确模拟含有因结构受风变形所致运动边界的绕流场奠定了基础．该算法采用投影法解耦纳维一斯托克斯方程中的压力和速度,对非定常流场的时间步进采用二阶Adams—Bashforth方法．采用同位网格以减少计算所需内存,为了平抑同位网格下中心差分格式导致的固有压力波动现象,计算对流速度时采用Rhie—Chow动量插值方法,利用编制的曲线坐标系下大涡模拟数值计算程序,对德州理工大学（TTU）建筑足尺模型绕流风场进行了模拟,所得结果与现场实测和风洞试验结果进行了比较,结果表明,本文算法是建筑结构非定常绕流风场数值模拟的有效方法．     

青藏高原地区空气氧含量对大、小车运行速度差的影响

为探究青藏高原地区空气氧含量对大、小车运行速度差的影响,运用MetroCount 交通检测仪采集了109 国道部分路段的车辆运行速度数据,选取其中不同氧含量下的3 个平直路段、2 个平曲路段及2 个纵坡路段的数据作为研究对象,进行统计分析,并建立回归模型。分析得出：平直路段下,随着氧含量的降低,大、小车运行速度差逐渐增大;氧含量在50%~55%区间内时,速 度差增大趋势逐渐平缓,最终稳定在20km· h-1;同氧含量时,大、小车速度差在纵坡和平曲路段下较平直路段都会进一步增大,其中较低氧含量时在纵坡路段下速度差增加幅度较大,较高氧含量时平曲路段下速度差变化更为显著。结果表明：大、小车速度差在一定程度上与空气中的氧含量呈 负相关性。     

货车移动遮断影响下的小客车驾驶行为识别

为识别山区双车道公路货车移动遮断影响下的小客车驾驶行为，通过无人机拍摄和图像 处理提取车辆轨迹数据，根据车头时距、小客车横向位置曲线斜率的阈值标准，标定小客车的跟 驰、换道和超车这3种驾驶行为类别；采用Kruskal Wallis检验和主成分分析法对小客车驾驶行为 特征参数进行筛选和降维，获取识别模型输入变量；运用网格搜索算法确定核函数最优参数组 合，建立基于支持向量机(SVM)的货车移动遮断下小客车驾驶行为识别模型。以云南省典型山区 双车道公路为例，多维度分析货车移动遮断下的小客车驾驶行为特性，并对识别模型进行训练和 测试。结果表明：货车移动遮断下小客车的行车速度比自由流条件下低约20~30 km·h-1；小客车 在山区双车道跟驰货车行驶时的平均车头时距为2.53 s，小于相关规范中规定的最小安全车头时 距，跟驰行车风险较大；基于SVM的货车移动遮断下小客车驾驶行为识别模型的识别准确率达 98.41%，具有良好的识别能力和应用前景。     

小学门前交通安全设施组合优化实验研究

学校地区作为交通安全重点保护区域,已受到各界的广泛关注.本文以提高小学地区的交通安全为目的,并以北京市小学门前交通安全设施对车速的影响为出发点,通过实地调查小学地区道路交通环境、人车之间的冲突等对小学类型进行划分.并通过问卷调查获取不同类型小学门前交通参与者对交通安全设施的需求,进而利用驾驶模拟实验方法对不同的交通安全设施组合方案进行评估.选取平均速度、相对速度变化率、加速度标准差作为方案评价指标,提出不同类型学校门前所应设置的交通安全设施最优组合方案.希望能够为规范小学地区交通安全设施设置提供依据.     

车行横洞与隧道主洞交叉段局部失稳数值分析

以重庆涪陵聚云山隧道车行横洞与主洞交叉段施工出现裂缝为工程背景,对隧道内结构受力行为复杂的交叉段,采用数值分析方法建立三维有限元模型,分析该处结构的变形及应力分布状态.分析结果表明:地应力和结构应力集中是导致局部开裂并影响交叉段稳定性的两大关键因素,通过对交叉段实施加固措施可有效地保证结构的稳定性,同时给出提高交叉段稳...