基于改进云模型和线性规划优化算法的山区泥石流危险性评价

泥石流是一种由暴雨或地震诱发常发生在山区的破坏力强大的地质灾害,为了提前预防和减少其破坏能力,使用特定算法评价其危险性十分必要。采用云模型雾化特性对各评价指标权重进行一致性检验后耦合,得到合理的权重阈值区间。以线性规划优化算法通过设定目标函数后对各评价指标在权重区间内动态取值,从而得到各个泥石流沟渠最危险评分。改进了单指标的云数字特征公式,构建覆盖更全面的综合云模型,输入最大危险评分对研究区泥石流沟渠进行危险性分级。将该研究应用在汶川地震后北川县产生的72条泥石流沟渠实例中,其评价结果显示与研究区实际地形环境情况相吻合,为相似类型泥石流灾害的预防提供了新思路。     

地聚合物搅拌桩加固软黄土地基试验研究

基于新疆G577公路项目高含水率软黄土试验土样,采用室内模型试验和数值模拟的方法,进行地聚合物搅拌桩复合地基承载特性的试验研究。结果表明：地聚合物桩体可有效控制复合地基沉降,其沉降随着置换率的增加而逐渐降低;桩间土应力在每级荷载施加的瞬间会显著增加,随后在每级荷载持续的过程中逐渐减小至平稳;而桩顶应力在每级荷载施加的瞬间会略微增加,随后在每级荷载持续的过程中线性增加;桩土应力比n总体呈逐渐减小至平稳的趋势,且最终稳定于7～8;相比置换率,桩长对复合地基沉降影响更大,建议当沉降量较大不能满足设计要求时,宜优先考虑增加桩长。     

基于强化学习的车道级可变限速控制策略

针对高速公路合流区主线各车道交通流运行状况受合流车辆影响的差异性,研究了1种基于强化学习的车道级可变限速（differential variable speed limit, DVSL）控制策略。由于DVSL控制问题存在高维动作空间求解困难,本文利用限速变化值优化动作空间,确定状态空间以及考虑多因素的奖励函数;在求解过程中,使用优质经验回放技术（prioritized experience replay,PER）进行改进,以提高训练效率和模型性能;同时提出1种车道间的安全检测机制辅助PER-DDQN展开训练,保证车道级可变限速模型可实施性。利用SUMO仿真软件测试所提出策略的控制效果,结果表明：所提出的车道级可变限速策略相较于未实施可变限速控制场景,全程行程时间降低41.88%、平均速度提高5.65%,合流区行程时间降低66.91%、平均速度提高43.42%;且车道级可变限速控制策略下合流区内各车道拥堵时间明显缩短,速度变化更加平稳。此外,还测试了智能网联车（connected-automated vehicles,CAVs）在不同渗透率场景对所提出策略的影响,渗透率在低于60%时实施车道级可变限速策略控制效果明显优于未实施可变限速控制策略,在渗透率为20%、40%和60%的场景中平均全程行程时间分别降低了41.88%、13.38%和7.46%,平均速度提高了6.08%、2.36%和1.61%;当渗透率达到80%以上时,鉴于CAVs车辆能明显改善交通流状况,实施车道级可变限速控制策略改善效果不明显。     

城市轨道车轮结构振动-声辐射一体化优化方法

为了降低城市轨道车辆的车轮结构噪声,以服役的双S型辐板车轮为研究对象,建立了考虑振动与声辐射融合的城市轨道车轮结构噪声优化模型,获得了一种自上而下呈不等厚特征辐板的新型降噪车轮廓形,提出了以轨道车轮辐板区域为设计域的车轮结构振动-声辐射一体化优化方法;将整个辐板区域确定为设计域,分别设定编码规则、选择规则、交叉规则和变异规则,使振动-声辐射优化目标函数逐渐收敛,从而进化为较优的降噪车轮廓形,实现轨道车轮振动-声辐射结构优化设计;利用成熟有限元工具获得优化车轮的静强度、疲劳强度和振动声辐射性能,进一步验证双S型辐板车轮新型结构噪声优化结果的有效性和可靠性。研究结果表明：车轮结构振动-声辐射一体化优化方法适用于降噪车轮的结构廓形优化,优化后车轮峰值声功率级较原双S型辐板车轮降低了4.26 dB(A),在0~5 000 Hz频段范围内声功率级峰值处降噪效果明显;从辐板结构特征上看,双S型辐板车轮的辐板由优化前的基本等厚辐板进化为不等厚辐板,车轮辐板的不等厚特征有利于降低车轮的声辐射水平,从车轮的经济和降噪性能兼顾的角度,建议采用不等厚辐板车轮廓形作为轨道车轮降噪模型。     

水位抬升对高铁路基动力响应与长期沉降的影响

基于Biot理论,建立了轨道-路基-多层饱和土地基耦合系统的2.5维有限元分析模型,提出了考虑实际列车循环荷载作用的路基累积沉降计算方法,分析了水位抬升、列车速度和列车轴重对路基动力响应与长期沉降的影响。研究结果表明：水位抬升对土体振动强度的放大作用并不是局限在水位变化的深度范围内,而是会导致整个路基和地基断面的振动增大,并且这种全断面式的振动放大效应随着列车速度的提高而增强;水位抬升至路基内部时,路基内部会出现显著的超静孔压,最大值达到27.52 kPa,导致有效应力大幅下降,路基内土单元的应力路径向破坏线靠近;当水位仅在地基内抬升时,路基在列车循环荷载作用下的累积变形较小,线路沉降主要来自于地基,当水位抬升至路基内部时,路基累积变形随加载次数的增加发展迅速,100万次加载后变形为19.54 mm,远超容许值,说明路基防水对于线路的长期累积沉降控制具有关键作用;路基和地基的累积变形受列车速度和列车轴重的影响,随着列车轴重的增加而显著增大,并且轴重的增加对路基累积变形的影响相较于地基更强烈,在设计时需要格外关注。     

城市地下隧道近接既有铁路桥梁桩基施工力学行为分析

以某穿越铁路桥梁基础工程为研究对象,通过理论分析、数值模拟的方法,分析盾构在穿越过程中桩基的位移、弯矩、地表沉降规律.结论如下:桩基横向位移与弯矩的变化主要集中在盾构隧道所在深度;桩基距离盾构隧道越近,横向位移与弯矩变化越明显;两隧道间的桩基弯矩远大于隧道两侧的桩基弯矩;两隧道间的桩基随着右线、左线的开挖,弯矩与位移表现先增大后减小的变化趋势,并在右线隧道完全贯穿桩基础时位移、弯矩最大,最大值约为工程开挖完成后的3～4倍.     

应对空中交通管理服务突发事件的航空器动态接管方法

应对空中交通服务突发事件的航空器接管方案是我国空管应急体系的重要内容,现行方式由相邻管制扇区独立接管失能扇区中的全部航空器,在一定程度上加剧了接管扇区管制员的工作负荷,容易产生安全风险。考虑接管中航空器的有效通讯范围,以及管制员工作负荷水平与航空器疏散时间的共同影响,制定了以接管失能扇区中航空器的总代价最小为目标、管制员负荷增量上限为约束条件的动态接管方案。将航空器视为飞行状态网络中的节点,在三维空间中建立空域失能瞬间的动态接管模型;基于MATLAB构建终端区失能瞬间的仿真空域场景,通过计算代价函数输出接管各航空器的扇区编号;以终端区内的管制员平均负荷和航空器脱离失能扇区的平均时间作为检验指标,对比分析了动态接管方案与现行方案的应用效果。通过仿真发现：该方案与由各扇区独立接管的现行方案相比,尽管少量航空器由于有效通讯范围无法被最优扇区接管,但管制员的平均负荷分别降低了9.8%、12.2%、18.6%;同时,航空器的平均疏散时间减少了56.8%、56.3%、64.0%。动态接管方案既考虑了航空器在紧急事件突发瞬间的位置因素,又满足了管制员负荷增量水平的安全需求,实现了对失能空域内航空器的灵活接管,为空管单位制定更加合理的应急处置策略提供了参考依据。     

轨道车辆三电平中点自平衡电路拓扑研究

在有轨电车超级电容供电系统中,作为充电装置的三电平直流变换器中储能电容存在有均压以及中点平衡问题,中点不平衡将导致装置的工作异常,严重的将引起直流变换器的损坏。对此,传统方法一般是通过电路拓扑结构及控制策略调节电力电子器件开关管占空比来解决。通过分析传统充电装置中三电平中点电位不平衡的原因,针对超级电容型轨道车辆充电系统中三电平直流变换器中点偏移问题,提出一种新的三电平直流变换电路拓扑,通过斜对称电容构建三电平充电电路,不仅具有传统三电平直流变换拓扑降低开关管应力、改善系统的动态性能的优点,还可以在不依靠控制算法的基础上实现一定的三电平直流变换器均压电容中点电位的自平衡校正能力。针对该电路拓扑,详细阐述优化拓扑电路的工作原理和其中点自平衡特点,同时给出电路中相关开关器件及滤波电感及均压支撑电容计算过程。通过Matlab/Simulink仿真软件分析及搭建实物平台,验证优化拓扑结构不仅兼具传统三电平直流变换器拓扑降低开关管应力,改善系统动态性能的优点,更有充电速率快,安全性能高的特点,还能不依靠控制算法实现中点电位自平衡。     

道路基础设施数字化研究进展与展望

为进一步促进交通基础设施向数字化、网络化、智能化发展,采用文献研究法对道路基础设施数字化领域的研究进展和发展趋势进行分析。首先通过检索中国知网(CNKI)中文核心合集数据库和Web of ScienceTM、IEEE等英文数据库中与主题相关的文献(中文229篇,英文2 395篇),基于科学知识图谱对文献进行梳理与分析,并结合现有研究中的技术领域与工程应用场景,对道路基础设施数字化做出了定义。在此基础上进一步构建了道路基础设施数字化的技术架构,包括:感知获取层、集成处理层、业务应用层、标准与规范体系以及安全与管控体系;此外重点介绍了数字道路信息感知技术、数据管理与分析技术、全生命周期工程应用等关键技术的发展现状,进一步展望了未来技术发展的前景。最终通过梳理道路基础设施数字化现有研究存在的问题和不足,对其今后的发展做出展望。结果表明:道路基础设施数字化是由特定的检测与感知技术、数据传输与通讯网络、信息平台与安全系统构成,具有多元智能性。在路面信息的采集过程中,传感器在耐久性和实用性等方面存在的技术难题仍需进一步解决;物联网、地理信息系统、建筑信息模型、信息物理系统、数字孪生、大数据驱动在内...     

超速行为干预措施研究现状及发展趋势

为了提出能够有效遏制超速行为的干预措施,明确已有超速行为干预措施的实际效果、适用条件、优缺点及结合措施效果,对该领域内相关文献进行了系统性综述。根据系统性综述和元分析首选报告准则（PRISMA）,将超速行为及其干预措施作为关键词,分别从11个电子数据库中搜索与超速抓拍系统、反超速宣传、超速警告标志和智能超速干预系统相关文献,通过构建文献质量评价指标体系对这些文献进行评估,筛选出101篇相关文献,并对其研究结果进行了叙述性地综合分析。研究结果表明：超速抓拍系统、反超速宣传、超速警告标志及智能超速干预系统具有不同程度的超速干预效果,且受一些道路交通环境条件及人为因素的影响。具体地,对于超速抓拍系统,区间式超速抓拍系统的干预效果最好,而移动式超速抓拍系统最差;对于反超速宣传,户外广告的超速干预效果最好,但印刷类广告作用不大;对于超速警告标志,超速张贴标志具有较显著的干预效果;警告型动态速度显示标志的超速干预效果优于标准型动态速度显示标志;对于智能超速干预系统,强制型智能超速干预系统的超速干预效果最佳,自愿型智能超速干预系统效果最差;对于结合措施,多数结合措施较单个措施的超速干预效果更好。总体而言,超速抓拍系统和智能超速干预系统的超速干预效果最好,超速警告标志次之,反超速宣传效果较差,结合措施可增强干预效果。上述结果可为超速行为干预措施的选择或提出奠定理论基础。针对已有超速干预措施的局限性及影响因素尚不明朗的问题,后续研究需优化试验或调查方案,进一步探究超速干预措施的效果及影响因素,并基于大数据（如车辆轨迹、视频数据）提出新的干预措施。