基于事故机理的城市公路隧道运营风险因素探究

为减少隧道运营期事故的发生,基于国内外190个公路隧道典型事故案例,识别并提取56项风险因素.针对风险因素,邀请专家评估其可能诱发的事故类型、事故发生概率、事故危险程度,并使用K-Means聚类分析方法实现风险因素分级.主要结果为:1)针对不同事故类型,实现风险因素的"概率-危险程度"分级;2)针对不同事故层次,实现风...     

基于多分类监督学习的驾驶风格特征指标筛选

交通事故与驾驶风格具有强烈的相关性,而驾驶风格的直观体现是驾驶行为。为深入分析驾驶行为与驾驶风格的关联性,探索不同驾驶风格群体之间的差异,筛选驾驶风格分类与识别影响因素,建立驾驶风格识别模型并验证有效性。依托车联网实验数据,利用K-means++算法对驾驶员样本数据集进行驾驶风格聚类,设计支持向量机-递归特征消除（SVC-RFE）与随机森林-递归特征消除（RF-RFE）算法进行驾驶特征重要度排序,利用筛选出的特征指标搭建神经网络驾驶风格识别模型。结果表明：①特征个数n = 6时,2种特征排序算法的排序正确率均高于85%,其中RF-RFE的正确率可达90%;②特征排序中重要度最高的指标为最大速度,其在3种驾驶风格群体中的差异可达10 m/s;③仅以最大速度作为输入,驾驶风格识别模型精度为86.1%,表明最大速度可有效区分驾驶风格。

     

基于3D空间球面的车载全景快速生成方法

为了高效生成具有低失真度的车载全景,以保证基于此影像信息的辅助驾驶系统的实时性,提出针对运算效率进行优化的车载全景生成方法。首先,利用多扫描线趋近、圆拟合的方法实现鱼眼成像有效区域的准确自动提取,并对参数进行优化以提升算法鲁棒性。基于鱼眼成像有效区域轮廓,计算得到有效区域半径以及圆心。以圆心为原点,半径为单位长度重构笛卡尔坐标系。再基于此坐标系,将鱼眼成像通过经纬映射投射至3D空间球面并在球心建立虚拟相机,利用梯度下降获取视锥体最优旋转角后进行视角重构并成像,直接获取该方向鸟瞰图,实现通过一步变换完成鱼眼校正与逆透视变换,达到提升车载全景影像生成速率与减少图像失真的效果。最后,对图像位置进行配准,使虚拟相机直接成像在指定位置,并对4幅图像进行融合,从而降低由于拼接缝带来的图像信息损失,保证生成的车载全景影像最大程度保留道路信息。研究结果表明:使用该方法在同等硬件平台下,基于标定参数计算生成车载全景影像速率提升接近1倍,从视觉上图像失真程度明显降低;该算法可以提升车载全景生成速率,减少计算资源占用,降低图像失真,从而提升基于车载全景影像的辅助驾驶系统的实时性与可靠性。     

TLS在大型钢梁虚拟预拼和检测应用研究

钢结构桥梁的传统预拼接工作存在数据获取效率低、实地操作困难和成本高等问题,针对上述问题,以长益高速公路扩容工程为例,结合地面固定式三维激光扫描技术,详细阐述了基于三维激光点云数据的多跨π型钢混组合结构桥梁的虚拟预拼和检测方法。主要步骤为扫描设计、点云获取、数据处理及建模、虚拟预拼及误差检测。     

盾构隧道管片接头三维精细化数值模拟研究

针对现有盾构隧道管片接头构造数值模拟难以准确反映接头实际受力和变形过程的问题,以苏通GIL工程管片接头为研究对象,建立三维精细化接头数值模型,模型采用实体单元模拟接头混凝土、螺栓、套筒、垫片等构造并在螺栓上施加预紧力,采用梁单元模拟钢筋。通过接头抗弯足尺试验验证数值模型计算结果的准确性,进而分析螺栓连接状态对于接头抗弯性能的影响。结果表明： 1）所建立的接头三维精细化模型能较好地反映接头在压弯荷载作用下的变形规律,与接头抗弯足尺试验结果的对比表明其具有较好的计算准确度; 2）正负弯矩作用下,无螺栓时接头总体上更易发生张开和竖向变形,正弯矩下有无螺栓对于接头张开、竖向变形的影响较大且与轴力和弯矩有关,负弯矩下两者之间的差距较小且基本不变; 3）接头采用斜螺栓连接时,正弯矩下有无螺栓对于接头抗弯刚度的影响较负弯矩下更大。     

上海市花木-龙阳路副中心路网系统改善研究

上海市花木-龙阳路副中心依托既有的龙阳路交通枢纽进行高强度开发,以实现交通和土地利用的最大化效益。针对巨大的交通出行需求、用地条件受限等不利因素,提出应该在交通需求预测的基础上,解决路网系统方面存在的问题,优化对外和内部交通通道的改善方案,从而提高区域路网系统的承载能力和道路交通运行效率。     

大跨桥梁颤振分析理论研究进展

随着悬索桥跨径朝向2 000 m级发展，由大攻角和大振幅引起的结构非线性和气动力非线性影响突出，颤振设计面临着前所未有的挑战。传统的桥梁颤振计算理论及方法已无法满足大跨度及超大跨度桥梁的抗风设计需求，亟需发展桥梁非线性颤振计算理论与方法。在扼要回顾线性颤振理论研究成果的基础上，对近年国内外关于桥梁非线性颤振的研究进展及主要成果进行了总结，介绍了非线性自激气动力的研究成果和几种典型的非线性自激气动力模型，并根据桥梁断面气动力随振幅变化的非线性特性，重点介绍了2种不同类型的非线性耦合颤振计算方法，其有效性和准确性均通过风洞试验进行了验证。需要指出的是，气动力的振幅依存性是大跨度桥梁颤振后状态研究的关键所在，尤其是计入耦合效应的高次谐波气动力的振幅依存性。基于目前的研究进展，确定了三维和多模态非线性颤振计算方法，任意运动及紊流下非线性气动力建模和非线性颤抖振理论，以及如何科学制定"软颤振"的评价标准是未来需要重点开展的几项工作。     

基于主动翼板的桥梁颤振次最优控制

颤振是大跨度桥梁抗风设计中的关键问题。通过对颤振进行主动控制影响桥梁的气动形态从而改变作用于结构上的气动力,达到抑制颤振的目的,对于大跨度桥梁的颤振控制是行之有效的手段。但是桥梁的颤振主动控制涉及到气动力的获取和控制率的优化问题,迄今未能完全解决。结合桥梁主动控制前期研究并借鉴航空领域中的颤振主动控制原理,研究了基于主动翼板的桥梁颤振控制问题;基于机翼-副翼理论和颤振导数形式给出了流线箱梁-主动翼板的自激气动力表达式,同时考虑主梁钝体特性和其与主动翼板气动干扰效应;由流线箱梁-主动翼板的气动力表达式和试验控制的诉求,采用次最优控制理论,构造基于少数状态变量的桥梁颤振系统反馈控制方程。根据流线箱梁-主动翼板气动力表达式和次最优控制理论,针对平板-翼板和流线箱梁-翼板系统,首先由数值风洞获取系统的气动力,并采用自编程序解算次最优颤振控制律;最后通过计算流体动力学（CFD）流固耦合数值仿真对控制效果进行检验。结果表明：对于平板-翼板系统,基于流线箱梁-主动翼板气动力表达式而获取的颤振导数与理论解吻合,验证了该气动力表达式的准确性,可用于后续控制分析;结合系统的气动力,次最优控制率在超越无控制结构的临界风速下,能够快速抑振。据此,主梁-翼板系统的次最优控制可面向实际抑制桥梁颤振,并提高颤振临界风速。     

扁平箱梁颤振后状态的振幅依存性研究

以舟岱通道大桥扁平箱梁断面为对象,通过节段模型风洞试验详细测试了该断面在风速超过颤振临界点后,振幅随风速变化的颤振后振动特性。基于变振幅的运动时程,阐释了气动阻尼、相位差及颤振导数等参数的振幅依存特性,提出了变振幅条件下的各参数的识别方法,指出了影响扁平箱梁颤振后特性的主要因素,并利用耦合颤振闭合解法进行了验证。研究结果表明：扁平箱梁在颤振后的振动过程中,气动阻尼具有明显的振幅依存性,相位差的振幅依存性较弱,振幅比基本不具有振幅依存性;颤振导数A₂^*随振幅变化而显著变化,是影响气动阻尼改变的最主要因素,其余颤振导数具有一定的振幅依存性,但对气动阻尼的影响较小。最后从气动阻尼随振幅变化的角度初步阐释了扁平箱梁在颤振后发生不同振动现象的动力学机理,并从气动阻尼曲线存在多个零点的角度解释了扁平箱梁在同一风速下具有多个稳定振幅点的可能性。     

基于试验数据的大跨度拱桥有限元模型修正

为了获取菜园坝长江大桥的基准有限元模型,结合Kriging代理模型和一种改进的粒子群优化算法,利用荷载试验数据对其初始有限元模型进行修正。首先,叙述模型修正和Kriging模型基本理论,在基本粒子群算法中引入交叉变异计算,提出一种改进的粒子群算法,并通过测试函数对改进的粒子群算法进行验证;其次,简要介绍菜园坝长江大桥荷载试验、荷载试验结果及初始有限元模型;最后,根据敏感性分析选定6个待修正参数,通过试验设计得到频率和位移关于修正的参数的样本,并建立有限元模型的Kriging代理模型以预测结构响应;以频率和位移的试验值和计算值残差为目标函数,分别利用基本粒子群算法和改进的粒子群算法在修正参数的设计空间内寻找目标函数的最小值,并对比分析模型修正的结果。结果表明：测试函数表明改进的粒子群算法具有较好的稳定性和成功率,并能获得更为精确的优化结果;建立的Kriging代理模型均方根误差较小,可以替代有限元模型预测结构频率和位移;经过模型修正,菜园坝长江大桥前5阶频率计算值与试验值相对误差均控制在5%之内;除个别测点外,位移相对误差均控制在10%以内;相比基本粒子群算法,改进的粒子群算法获得了更小的目标函数值,修正后的频率和位移的相对误差更小。