高速公路车辆排队尾部交通事故时空分布特征

根据高速公路常发拥堵路段的交通流数据, 采用累计占有率法绘制交通流占有率波动曲线, 用来判断拥堵路段内车辆排队尾部轨迹, 分析了占有率、里程位置、时间间隔的关系, 确定了累计占有率曲线的拐点。分析了排队传播、消散过程中交通事故频数与时间、空间距离的关系, 对分布特征进行了统计分析。分析结果表明: 车辆在时间和空间上接近排队车辆尾部时, 发生交通事故的频数明显增加, 时间距离与空间距离以排队尾部为中心呈现正态分布, 不同行驶方向路段内正态分布曲线不存在显著差异, 但拥堵传播与消散过程的正态分布曲线存在显著差异。建立的事故发生概率的联合正态分布模型, 可用于预测排队车辆尾部附近的交通事故风险, 为实施动态交通控制以提高快速道路交通安全提供理论依据。     

混合设计的高性能钢梁抗弯性能试验

采用两点加载的方式, 对3片混合设计的高性能HPS 485W工字钢梁进行抗弯性能试验, 分析了截面几何参数对试验梁抗弯承载力、弹塑性变形和破坏形态的影响。结合跨中单点加载的试验结果, 对比分析了不同加载方式对试验梁抗弯承载力的影响, 建立了能够准确模拟试验梁抗弯过程的有限元模型, 在非厚实截面范围内对混合设计的高性能钢模型梁进行了关键参数的数值分析。分析结果表明: 对两点加载的试验梁, 抗弯破坏形态为纯弯段区出现受压翼缘与受压区腹板的局部屈曲; 随着翼缘宽厚比的降低, 钢梁的塑性转动能力明显提高; 随着腹板高厚比的增加, 钢梁的抗弯强度和延性均会降低; 对相同几何尺寸的模型梁, 加载方式改变时, 钢梁的抗弯过程相似, 但控制钢梁失效的破坏形态不同; 对混合设计的钢梁, 建议腹板与翼缘材料强度等级差不大于2个强度等级。     

桥梁风致振动的混沌特性

利用非线性理论和混沌时间序列分析方法, 建立了桥梁风致振动的数学模型, 开发了计算桥梁振动加速度时间序列Lyapunov指数的MATLAB程序, 进行了桥梁涡振和颤振的风洞试验, 分析了不同风攻角下的桥梁风致振动的阻尼比、Lyapunov指数与风速的关系以及涡振振幅与风速的关系, 研究了桥梁颤振和涡振的混沌特性。试验结果表明: 在颤振试验中, 当风速小于颤振临界风速15.5m·s^-1时, Lyapunov指数小于0, Lyapunov指数与阻尼比存在很大的相关性, 当风速从3m·s^-1增大为18m·s^-1时, 相空间逐渐发散; 在涡振试验中, 当风速从4.5m·s^-1增大至8.5m·s^-1时, Lyapunov指数大于0, 桥梁发生明显涡振, 并由多频振动逐渐转变为单频振动, 相空间变为一个较为理想的圆。桥梁的涡振与颤振均属于混沌现象, 低风速下的Lyapunov指数可用来预测高风速下的风致振动, 并且利用相空间也能识别涡振与颤振。     

波音747型飞机跑道滑行力学响应

根据丹佛国际机场跑道大量实测的道面应变与弯沉, 分析了波音747型飞机滑行时道面不同位置弯沉和应变的主要特征, 研究了不同接缝传力特性、不同位置的残留变形与应变率。分析结果表明: 板边与板中有2个应变峰值, 对应于轮轴个数; 板横缝方向(与飞机滑行方向垂直)不存在反向应变, 而纵缝方向(与飞机滑行方向平行)存在2次拉压应变, 纵缝板边底部轮轴间的应变峰值回复量显著, 易发生开裂和疲劳破坏, 其底部应变峰值和应变峰值回复量分别是板边顶部的1.2倍和2.5倍; 飞机滑行时接缝处的应变率最大, 最大拉伸和压缩应变率分别为9.1×10^-4 s^-1和7.6×10^-4 s^-1, 在混凝土板中引起的应变率属于准静态应变率, 忽略其对混凝土板变形的影响; 板中弯沉为单峰值曲线, 而板角与横缝板边弯沉为双峰值曲线; 在同一板中, 板角处的相对残留变形最大, 板中处最小, 板角处的相对残留变形率是板中处的2.60~4.59倍, 相比于其他位置, 板角更容易与基层发生脱空; 铰缝传力系数接近1, 假缝与铰缝相比传力效率较低, 其传力特性具有明显的方向性, 而铰缝传力没有明显的方向性。     

基于CS-SD的车载环境下实时行人检测模型

针对车辆辅助驾驶系统中行人检测的实时性问题, 提出一种基于路面边缘线标定结合显著性纹理检测(CS-SD) 的算法和定位方向梯度直方图(L-HOG) 的行人检测模型, 应用CS-SD算法替代穷尽搜索快速标定图像中的行人区域, 应用L-HOG快速提取行人特征, 并采用附加核心的支持向量机(AK-SVM) 进行高效目标分类。分析结果表明: 在个人计算机上对包含832个行人的500幅图像进行检测时, 模型正确检测720个行人, 检测率为86.5%, 误检率为4.1%, 检测时间为39ms; 在基于BF609的车载行人检测系统上对包含988个行人的48 400幅图像进行检测时, 模型正确检测861个行人, 漏检127个行人, 误检13个行人, 检测速度为20fps。可见, 提出的行人检测模型在不降低检测率的前提下, 可以达到满意的检测速度, 并且可以用于实时行人检测车载设备。     

基于图模型与卷积神经网络的交通标志识别方法

为了提高交通标志识别的鲁棒性, 提出了一种基于图模型与卷积神经网络(CNN)的交通标志识别方法, 建立了一个面向应用的基于区域的卷积神经网络(R-CNN)交通标志识别系统。构造了基于超轮廓图(UCM)超像素区域的图模型, 有效利用自底向上的多级信息, 提出了一种基于图模型的层次显著性检测方法, 以提取交通标志感兴趣区域, 并利用卷积神经网络对感兴趣候选区进行特征提取与分类。检测结果表明: 针对限速标志, 基于UCM超像素区域的图模型比基于简单线性迭代聚类(SLIC)超像素的图模型更有利于获取上层显著度图的大尺度结构信息; 基于先验位置约束与局部特征(颜色与边界)的层次显著性模型有效地融合了局部区域的细节信息与结构信息, 检测结果更加准确, 检测目标更加完整、均匀, 查准率为0.65, 查全率为0.8, F指数为0.73, 均高于其他同类基于超像素的显著性检测算法; 基于具体检测任务的CNN预训练策略扩展了德国交通标志识别库(GTSRB)的样本集, 充分利用了CNN的海量学习能力, 更好地学习目标内部的局部精细特征, 提高了学习与识别能力, 总识别率为98.85%, 高于SVM分类器的95.73%。     

青藏公路热棒路基降温效能

为了分析多年冻土区热棒路基的工程效果, 定量评价其降温效能, 基于青藏公路热棒路基试验工程近11年的现场监测数据, 分析了热棒路基的地温特征、温度场形态和冻融过程, 估算了阴阳坡影响下热棒附近的水平热收支状况。建立了空气-热棒-冻土地基三维非稳态耦合计算模型, 分析了不同结构形式(单侧直插式、单侧斜插式、双侧直插式与双侧斜插式)的热棒路基的降温效能。实测结果表明: 在热棒作用下, 阳坡侧路基地温可降到-1.5℃附近, 较普通路基地温降低约3.0℃, 阴坡侧路基地温最低达到-2.1℃; 热棒路基经过11年的营运, 阳坡侧冻土上限抬升约0.95m, 基本达到天然地基水平; 阴阳坡两侧热棒的年平均实际功率分别约为69.80、54.07 W, 且热棒路基在最初5年传递能量较大, 第6年后逐渐减小, 此后路基的热状况进入相对稳定的状态。计算结果表明: 双侧直插式热棒路基与双侧斜插式热棒路基第20年冻土上限分别为2.88、1.88m, 而单侧直插式热棒路基与单侧斜插式热棒路基第20年冻土上限分别为3.84、3.46m, 因此, 双侧热棒路基的长期降温效果明显强于单侧热棒路基, 斜插式热棒路基强于直插式热棒路基; 单根热棒的年平均功率为47~56 W, 与试验工程监测结果较为吻合。     

高寒冻融环境下隧道结构服役性能预测模型

为分析高寒大温差冻融环境对公路隧道衬砌结构长期服役性能的影响, 采用现场测试方法得到了姜路岭隧道洞口温度变化规律, 基于室内冻融循环试验拟合了冻融环境下衬砌混凝土力学性能劣化计算公式, 应用荷载结构法建立了高寒冻融环境下衬砌结构服役性能的时空预测模型。研究结果表明: 铺设厚度为5cm、导热系数为0.03 W·(m·℃)^-1的保温层后, 姜路岭隧道1年内经历的等效室内冻融循环次数从8下降为0.32;无保温层且混凝土饱水条件下, 5、10、15、20年后拱脚处截面安全系数相对于刚服役时分别降低了0.6%、23.7%、41.1%、69.8%, 二次衬砌服役20年后安全系数已不能满足结构承载的要求; 铺设厚度为5cm、导热系数为0.03 W·(m·℃)^-1的保温层后, 二次衬砌服役100年后安全系数仍能够满足承载要求。可见冻融循环的剧烈程度对衬砌结构长期服役性能影响显著, 保温层能有效改善混凝土的冻融环境。     

高加速寿命试验下的干式离合器半联动热稳定性

针对干式离合器在半联动操作中的热失效问题, 研究了半联动过程中离合器的热稳定性。基于离合器半联动操作过程中的滑摩功, 得到了影响热稳定性的关键变量, 包括摩擦片轴向压力、相对滑磨转速和滑磨持续时间。结合干式离合器热模型和高加速寿命试验, 设计了强化加载剖面, 验证了摩擦片热模型的循环强化加载试验效果。为了分析高加速寿命试验下不同变量对热稳定性的影响程度, 通过正交试验和极差分析法, 研究了关键变量对摩擦片最高热点温度的影响。研究结果表明: 按影响程度由大到小排序, 3个关键变量依次为相对滑磨转速、滑磨持续时间和摩擦片轴向压力; 当发动机转速较低, 约为1 000 r·min^-1时, 热点温度始终保持在200℃以下的安全温度, 当发动机转速超过1 500 r·min^-1, 轴向压力超过2.0 kN, 滑磨持续时间超过8 s后, 热点温度将超过200℃的安全温度; 采取合适的半联动操作组合, 例如控制发动机的转速与频繁半联动操作的累计时间, 可以有效防止摩擦片热失效的发生。     

城市轨道交通工程施工噪声污染管控技术研究

城市轨道建设的施工阶段作为整个工程中对周边地区负面影响较大的阶段,对其噪声进行治理有着十分重要的意义。本文通过研究城市轨道交通工程的建设过程,重点阐述地铁施工过程中产生的噪声污染情况,通过模型预测施工期噪声影响,从技术和管理层面分别开展施工期降噪技术研究,研究地铁施工可采用的噪声控制措施。