Modeling free-flow speed according to different water depths—From the viewpoint of dynamic hydraulic pressure

In this paper, we propose a method of modeling free flow speed from the viewpoint of hydroplaning. First, the lift forces for different water depths were estimated using Bernoulli’s equation. Compared with the result of the experimental test performed by the Japan Automobile Research Institute, the hydrodynamic pressure coefficient was determined to be 0.03 (tf s²/m⁴). The validation of the predicted lift force is found in another published paper. A very good match is found between the computed values by the proposed numerical model and the data in other published papers. Then, the loss of contact force is considered to evaluate the hydroplaning performance of a tire. To simulate the hydroplaning speed, a tire-sliding model was utilized to obtain the traction and friction forces between the road surface and the tire. The observation data obtained in Japan in 2009 is compared with the physically computed hydroplaning speed, yielding the conclusion that the traction force at the measured desired speed is, on average, 23.4% of the traction force at hydroplaning speed. The analytical model offers a useful tool to quantitatively show that the free flow speed changes as the water depth increase.     

基于特征熵权与样本加权的大跨桥梁多车道交通荷载聚类模型

为满足交通流荷载作用下大跨桥梁结构评估的需要，研究了基于荷载参数特征的交通流状态划分方法。首先，基于实测交通流数据，按照车道属性统计分析得到交通流的单位小时特征参数样本，选择单位小时内车型比例、车头间距及交通流速度作为交通流状态划分的参考特征；其次，改进经典k-means聚类算法以增强其对高维、复杂交通流荷载分类的鲁棒性，即通过引入特征熵值来表征各特征参数对聚类效果的重要性，同时计算样本点与周围样本点的接近程度来赋予样本点权值，以削弱样本离散性对聚类质量的不利影响；最后，通过聚类算法得到11种具有不同参数特征的交通流荷载，分析了其作用下某大跨斜拉桥拉索应力响应及造成的疲劳损伤。结果表明：改进算法的聚类质量指标比原始k-means算法提高了40%以上，对交通流状态划分具有良好的适用性；通过算法得到的不同类别的交通流荷载的特征参数差异性明显，其占有率也大不相同，同一类别的交通流荷载各样本特征参数聚拢效果良好；同车道内不同类别的交通流荷载的拉索等效应力差别较大，其变异系数均在0.2以上，尤其在考虑了不同交通流荷载模型的占有率后，这种差异性进一步增大。上述结果表明该交通流荷载聚类与模拟方法是有效、准确的，对相关大跨桥梁结构安全及耐久性评估有一定的参考价值。     

公路隧道运营通风横通道周围流场特性研究

为研究公路隧道巷道式运营通风横通道周围的流场特性,以贵州凉风坳隧道为研究背景,利用流体力学研究软件Fluent建立隧道三维模型并进行了数值仿真计算。通过在隧道两边等风速条件下,对隧道内人行横通道以及车行横通道附近的流场特点研究,分析了运营通风横通道周围流场分布的具体特点。模拟结果表明:车行横通道与人行横通道两边流场分布基本相同;横通道内风速相对较小,约为隧道内风速的10%;不同风速下,横通道附近的速度分布和总压分布整体走势一致;两边流场相对稳定,不会进行风流和污染物的串流。     

基于客流需求的城市轨道交通动态时刻表优化模型

为使城市轨道交通列车运行时刻表更贴合客流需求,依据不断变化的客流需求确定每列车的发车时刻和停站时间,采用多目标优化方法构建以乘客出行时间费用和列车运行时间费用最小为目标、列车发车时刻和停站时间为决策变量的城市轨道交通动态时刻表优化模型,并采用粒子群算法求解。以广州地铁13号线为例进行验证,结果表明优化后的时刻表更满足客流需求,能有效地提高乘客出行效率,具有更好的动态适应性。     

共享停车泊位数量可变下交通流逐日演化规律

为了揭示在共享停车泊位数量可变条件下的网络交通流逐日演化规律,首先构建了共享泊位交易系统,并考虑了交易市场中的共享泊位提供者可以选择2种异质性的价格预期方式,即理性预期方式和幼稚预期方式;而后对共享泊位的均衡价格、2种提供者的占比差、高峰时段公交和小汽车需求的演化规律进行了分析;其次,以2条平行路径的路网为例,对网络交通流量分配的最终演化结果进行了分析;最后,在对上述2个系统的最终演化状态给出定量判据后,以北京市实际路网为例进行了数值试验。理论分析和数值试验结果表明:①对于共享泊位交易系统,若供给曲线斜率小于需求曲线斜率,则共享泊位交易系统的唯一均衡解可实现无条件渐进稳定;否则若理性提供者的交易与预测成本之和大于幼稚提供者,则存在临界提供者选择强度,使得共享泊位交易系统在大于此临界值条件下出现分岔或混沌现象;②对于网络交通流系统,若出行成本对路径流量敏感度小,路径选择概率对出行成本敏感度小,小汽车需求量不大,则系统唯一的均衡解可能是渐进稳定的,否则系统会出现分岔或混沌状态;③当共享泊位交易系统处于渐进稳定状态时,若提供者对共享泊位的价格变动不敏感,用户对其价格变动敏感,潜在共享泊位需求量不大,理性提供者的交易与预测成本之和并非远大于幼稚提供者,提供者选择强度不大,则由于受到共享泊位交易总量的限制,高峰时段的均衡小汽车需求不大,导致网络交通流系统的最终演化状态容易趋向于渐进稳定;④当共享泊位交易系统处于混沌状态时,网络交通流系统会产生更加严重的分岔与混沌现象。     

燃气向心透平的非定常流动特性研究

以燃气为工质的向心透平常用于微型燃气轮机系统中,有着重要的工程应用价值。本研究关注燃气向心透平的非定常流动特性,基于一台功率等级为1MW,转速为30000rpm的燃气向心透平,首先进行了热力设计,得到了其关键位置的燃气工质热力参数及透平的模型尺寸。其次基于三维粘性数值模拟计算的方法,采用SST k-ω湍流模型及六面体结构化网格在商用软件CFX中对燃气向心透平进行了定常与非定常气动计算,详细分析了其气动特性及非定常流动状况。最终,分析了这一燃气向心透平的非定常气流激振力在时域及频域分布,并准确评估了其流量、扭矩、功率及效率等关键参数。     

The identification and empirical characterization of vehicular (Lagrangian) fundamental diagrams in multilane traffic flow

Traditional macroscopic traffic flow modeling framework adopts the spatial–temporal coordinate system to analyze traffic flow dynamics. With such modeling and analysis paradigm, complications arise for traffic flow data collected from mobile sensors such as probe vehicles equipped with mobile phones, Bluetooth, and Global Positioning System devices. The vehicle‐based measurement technologies call for new modeling thoughts that address the unique features of moving measurements and explore their full potential. In this paper, we look into the concept of vehicular fundamental diagram (VFD) and discuss its engineering implications. VFD corresponds to a conventional fundamental diagram (FD) in the kinematic wave (KW) theory that adopts space–time coordinates. Similar to the regular FD in the KW theory, VFD encapsulates all traffic flow dynamics. In this paper, to demonstrate the full potential of VFD in interpreting multilane traffic flow dynamics, we generalize the classical Edie's formula and propose a direct approach of reconstructing VFD from traffic measurements in the vehicular coordinates. A smoothing algorithm is proposed to effectively reduce the nonphysical fluctuation of traffic states calculated from multilane vehicle trajectories. As an example, we apply the proposed methodology to explore the next‐generation simulation datasets and identify the existence and forms of shock waves in different coordinate systems. Our findings provide empirical justifications and further insight for the Lagrangian traffic flow theory and models when applied in practice. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

管道输煤工程中煤浆沉降特性的应用分析

文中对煤浆沉降特性进行了详细分析,结论表明质量分数和粒度是影响煤浆颗粒沉降速度的主要因素。然后,从煤浆沉降特性角度出发,总结了管道输煤工程中煤浆制备、筛检超粗颗粒、煤浆储存、长距离管道输送以及终端脱水等环节需采取的相应措施及要求,为煤浆输送管道安全、经济、可靠地运行提供参考。     

拖曳球体尾流效应内波表现特征及其产生机理研究

采用PIV技术对分层流体中拖曳球体尾流及内波的流场进行了测量,捕捉到了清晰的尾流效应内波的流场图像。尾流效应内波不规则,有一定的随机性,迟于模型出现,呈"V"字形,波长较短,且不随内傅氏数明显变化,与体效应内波特征差异明显。通过对尾流激发内波过程的分析,发现尾流效应内波与尾涡结构紧密相关,试验测量的内波波长与St数决定的涡间距吻合,验证了尾涡激发内波是尾流效应产生内波的一种机制。     

基于时延特性建模的多断面短时交通流预测

针对现有交通流预测方法未充分考虑多断面车流演变规律，提出基于时延特性建模的时空相关性计算方法. 该方法采用对不同断面、不同时刻交通流的分布相似性度量，对输入的车辆到达数据序列进行切割构建时空相似度矩阵，得到相邻断面之间的时延参数. 基于时延特性建模，将多断面之间的流量信息进行融合，使用长短时记忆(LSTM)网络进行流量预测. 通过对实际路段数据的预测和结果分析，验证所提方法的有效性和实用性.