中国隧道工程学术研究综述·2015

为了促进中国隧道工程学科的发展,系统梳理了各国隧道工程领域的学术研究现状、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景.首先在总结中国隧道工程建设历程和现状、技术发展与创新的基础上对未来隧道工程的发展趋势进行了展望;然后分别从钻爆法、盾构工法、沉管工法、明挖法和抗减震设计等方面对隧道工程设计理论与方法进行了系统梳理;进而从不同工法(钻爆法、盾构工法、TBM、沉管工法、明挖法)的角度对隧道施工技术进行了详尽剖析;最后从运营通风、运营照明、防灾救灾、病害、维护与加固等方面对隧道运营环境与安全管理进行了全面阐述,以期为隧道工程学科的学术研究提供新的视角和基础资料.     

蒙内铁路路堑边坡开挖光面爆破设计

路堑岩体边坡光面爆破实施效果良好与否主要在于光面爆破参数设计,其参数设计不仅要考虑炸药种类特点,而且还要考虑岩体工程地质条件等因素。目前,国内外铁路路堑边坡光面爆破参数设计主要是经验法,该方法人为主观性较强,缺乏科学的设计理论依据。为此,该文引入一个既经济又易于在施工中获取的反映岩石强度地质特性的点荷载强度指标I_(s(50)),基于现场岩石点荷载强度试验指标I_(s(50)),推导了光爆炮孔的孔距、最小光爆抵抗线、不耦合光爆装药系数以及光爆线装药密度参数等的设计理论计算式,并将理论公式应用到肯尼亚蒙内铁路边坡开挖光面爆破参数设计,获得了较好的铁路路堑岩体边坡光爆效果。     

软岩隧道光面爆破技术

隧道开挖光面爆破在硬质围岩中取得了很好的效果,但在软岩开挖中光爆效果较差。该文针对在软岩开挖过程中推广使用新的施工技术,介绍了光爆设计方法,以达到理想的光爆效果,以便减少超、欠挖,节省投资,降低工程成本。     

轮胎突爆急救方法

经验表明:轮胎突爆并不可怕,可怕的是不知道如何正确排除险情!轮胎突爆,理想的做法是让车迅速停下来.     

南平长大隧道钻爆设计技术

通过南平长大隧道的施工与实践,对不同围岩类别隧道钻爆开挖施工进行总结,阐述隧道钻爆的影响因素,钻爆参数确定方法,进行隧道钻爆设计研究,从而获得最佳进尺效果和洞身周边爆破效果。     

“爆刻技术”在岩壁梁部位开挖中的研究与应用

结合向家坝水电站岩壁梁部位工程地质条件和设计轮廓复杂、质量要求高的特点,施工中首次提出了“爆刻技术”这一新的爆破技术术语和理念。详细介绍该项技术的施工程序、施工方法、控制爆破设计和具体的施工工艺及爆破振动观测。施工中推行的精细化科学管理措施,确保了岩壁开挖成型质量优良,创造了光爆孔半孔率近100%、岩台平均超挖2.9cm的新纪录。     

水平层状围岩隧道超欠挖控制技术研究

基于吉怀（吉首-怀化）高速公路羊和岩隧道水平层状红砂岩钻爆法开挖的工程实践,对超欠挖的危害、超欠挖的影响因素进行了分析,提出了水平层状围岩全断面法施工的钻爆设计参数;鉴于现场钻爆施工的方便性及可操作性,提出了从提高钻孔精度、控制装药参数、规范装药结构和加强施工管理四方面来控制水平层状红砂岩隧道超欠挖的技术措施。     

气囊匹配优化设计方法

鉴于以往的气囊设计通常用反复实验来验证设计合理性,造成时间和资源的极大浪费,本文中将安全气囊及其周边环境作为一个研究整体,以有限元仿真评估安全气囊点爆环境的状态。通过引入安全气囊及其周边环境中的撕裂线形式、气囊门盖材料、气囊展开方向与风窗玻璃夹角和气囊与风窗玻璃垂直距离等设计参数,用正交实验优化气囊设计方案的稳健性。仿真结果和实车点爆实验验证了所提出的优化方案的有效性。     

贵广铁路双线隧道钻爆法施工机械化配套及适用性分析

为分析双线铁路隧道机械化配套的适用条件,以贵广铁路双线隧道机械化配套的施工资源配置情况为例,从进度、安全、质量和经济指标等要素入手,采用定量与定性相结合的方式,对双线隧道机械化配套适用性进行系统地分析。主要结论与建议如下：1）预测了隧道施工机械化配套在当前及今后不同阶段的适用范围; 2）建议隧道钻爆法施工应优先推广混凝土喷射机械手和沟槽台车的使用,并在Ⅱ级和Ⅲ级围岩占比例较高的大断面长大隧道钻爆法施工中应尽可能地实施机械化配套,最终逐步实现隧道钻爆法施工的全面机械化配套; 3）展望了高度机械化配套的改进方向。     

肖家坡高瓦斯隧道施工安全技术探讨

结合肖家坡隧道工程的具体情况,介绍了瓦斯隧道的界定与分级、瓦斯突出性预测与防治、瓦斯监测、施工通风、钻爆施工和开挖与支护等高瓦斯隧道施工安全技术要点,提出了相应的包括施工安全保证体系、施工安全责任制度、施工人员安全教育与培训和施工设备安全检查等在内的施工安全管理制度,保证了高瓦斯隧道施工的安全。     

车载网络安全的系统设计研究及关键技术开发

本文介绍了车载网络安全的系统设计研究及关键技术开发,以应对黑客通过网联攻击车辆,建立智能网联汽车车内网络信息安全交互模型;分析“外部网络环境”与“车内ECU群体”之间进行“信息资源”交互过程中的安全风险,研究其对车内网络信息安全的破坏机理;利用基于密码学理论研究车内网络安全通信协议的设计方法,解决车内网络在智能网联汽车环境下面临的信息安全问题。     

基于车路耦合的山区道路交通安全度模型

针对山区道路交通安全现状,提出安全度概念,分析了山区道路行驶车辆的制动器不失效、车辆横向不失稳等安全性条件。并利用车辆参数、道路参数和能量平衡的原理,建立了山区车辆行驶中车路耦合的交通安全条件和安全度模型。     

山区道路车辆行驶安全预警系统开发

当发现车辆发生安全事故机率达到一定程度时,及时警示驾驶员采取恰当措施操纵车辆,可有效地减少交通事故的发生。通过对基于车路耦合的汽车山区行驶安全度模型的分析,确定了可用来预测车辆在山区道路行驶过程中安全程度的参数,同时提出山区道路车辆行驶安全预警系统设计方案。该系统可以根据测试车辆的某些运行状态参数,结合车辆前方道路参数计算车辆当前的安全度量化值及其变化趋势,预测车辆安全事故发生的可能性大小。     

汽车驾驶模拟器在交通安全中的应用综述

汽车驾驶模拟器是1种研究“人‐车‐路‐环境”交通特性的重要工具,由于具有重现性好、安全性高、成本低等优势,被广泛应用于交通研究方面,尤其因其能够在危险场景中采集多种车辆数据,近年来汽车驾驶模拟器在交通安全方面的研究进展飞速。文中简要介绍了汽车驾驶模拟器的国内外发展历史,从驾驶分心、道路设计、交通设计、交通事故和驾驶疲劳5个方面梳理出汽车驾驶模拟器在交通安全领域的应用研究,并分析了这5个方面研究领域中驾驶模拟器实验的其中利弊,探讨了汽车驾驶模拟器在中国交通安全研究中的应用前景及存在的问题。      

Optimization and integration of ground vehicle systems

This article deals with the optimal design of ground vehicles and their subsystems, with particular reference to 'active' safety and comfort. A review of state-of-the-art optimization methods for solving vehicle system design problems, including the integration of electronic controls, is given, thus further encouraging the use of such methods as standard tools for automotive engineers. Particular attention is devoted to the class of methods pertaining to complex system design optimization, as well as approaches for the optimal design of complex systems under uncertainty. Some examples of design optimizations are given in the fields of vehicle system dynamics, powertrain/internal combustion engine design, active safety and ride comfort, vehicle system design and lightweight structures, advanced automotive electronics, and smart vehicles.     

Multiobjective optimisation of bogie suspension to boost speed on curves

To improve safety and maximum admissible speed on different operational scenarios, multiobjective optimisation of bogie suspension components of a one-car railway vehicle model is considered. The vehicle model has 50 degrees of freedom and is developed in multibody dynamics software SIMPACK. Track shift force, running stability, and risk of derailment are selected as safety objective functions. The improved maximum admissible speeds of the vehicle on curves are determined based on the track plane accelerations up to 1.5?m/s². To attenuate the number of design parameters for optimisation and improve the computational efficiency, a global sensitivity analysis is accomplished using the multiplicative dimensional reduction method (M-DRM). A multistep optimisation routine based on genetic algorithm (GA) and MATLAB/SIMPACK co-simulation is executed at three levels. The bogie conventional secondary and primary suspension components are chosen as the design parameters in the first two steps, respectively. In the last step semi-active suspension is in focus. The input electrical current to magnetorheological yaw dampers is optimised to guarantee an appropriate safety level. Semi-active controllers are also applied and the respective effects on bogie dynamics are explored. The safety Pareto optimised results are compared with those associated with in-service values. The global sensitivity analysis and multistep approach significantly reduced the number of design parameters and improved the computational efficiency of the optimisation. Furthermore, using the optimised values of design parameters give the possibility to run the vehicle up to 13% faster on curves while a satisfactory safety level is guaranteed. The results obtained can be used in Pareto optimisation and active bogie suspension design problems.     

乘用车后碰撞安全模拟与结构设计研究

针对我国乘用车后碰撞燃油系统安全要求的强制性标准,研究了乘用车后碰撞安全的一般设计方法。通过某车型三厢改两厢的改型开发案例,利用有限元分析方法,分析验证了改型车的燃油系统安全性。从中总结了乘用车后碰撞安全结构设计的一些原则与要点。     

燃料电池汽车正面碰撞安全性研究

燃料电池汽车在结构上有别于传统汽车,其碰撞安全性尤应关注.文中重点对燃料电池汽车结构特点进行研究,建立燃料电池汽车正面碰撞有限元模型,运用LS-DYNA仿真确定车辆安全性能设计方案.同时根据燃料电池汽车的特点阐述了对其碰撞试验方法的思考.通过实车正面碰撞试验,验证了车辆结构改进设计的效果.     

全寿命成本分析法在侧风影响下桥梁行车安全决策中的应用

为了顺利进行桥梁行车安全决策,基于全寿命成本分析法的基本原理,采用计算社会成本的方法综合考虑公众安全和社会效益,对侧风影响下桥梁行车安全设计方案的全寿命成本内容进行分析研究,并提出计算其全寿命成本的思路。其中,社会成本的计算主要研究采取管理措施关闭大桥导致的运输成本增加和侧风导致的事故人员伤亡损失,并总结出其考虑资金时间效应的计算模型。最后,以某跨海大桥的行车安全决策问题为例进行示例研究,在研究得到的数据和假定参数的基础上计算出各安全决策方案的全寿命期业主成本和社会成本并进行比较研究,以说明全寿命成本分析法在桥梁行车安全决策中的应用。     

基于计算机仿真的公路安全设计方法

对公路安全设计与评价方法进行了分析,提出了基于计算机仿真的公路安全设计方法。该方法以ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystem)软件为平台,通过建立汽车、驾驶员和三维道路等系统仿真模型,为公路设计安全评价提供虚拟对象。在计算机上运行这些模型,获得汽车实时行驶速度,以此可以评价公路线形设计参数是否满足汽车行驶的要求,从而达到评价设计指标安全性的目的。该方法为公路安全设计评价提供了"活的数学模型",这些模型具有参数容易修改、数据表达直观、试验速度快和节省费用等优点。