国家自然科学基金委员会交通与运载工程学科2021年度管理工作综述与未来工作展望

作为国家自然科学基金技术板块的新成员,2021年交通与运载工程学科围绕学科建设中心,以《交通与运载工程科学问题百问》一书的征集与编撰、学科代码和关键词的梳理工作为抓手,通过系列活动厘清学科边界,汇聚人气,提升申报量;以学科树为工具,分领域召开系列研讨与论证会议,完善学科体系建设,促进各运输体系均衡发展;强化需求牵引、问题导向,统筹布局学科重大类项目,推进人才队伍有序健康发展,破除“四唯”倾向,推动科技成果从“书架”走向“货架”,加快新学科的发展。本文具体内容包括：2021年度交通与运载工程学科基金项目的申请、受理、评审和资助情况,学科资助领域、二级代码调整思路及学科边界定义,未来学科工作重点、重点及人才类以上类别项目布局与推动成果转化等学科管理工作计划。未来学科将进一步深化学科调研,利用调研成果统筹学科重点和重大项目布局,促进人才队伍建设,完善科学基金成果贯通机制,积极推动成果转化落地。     

施工区混行车流跟驰及换道模型研究

为研究施工区网联车与普通车混行状态下的车流跟驰及换道行为,分析网联车的区域内通讯及更小安全车距等特性,改进普通车元胞自动机模型的减速规则和随机慢化规则,构建网联车跟驰模型。建立普通车和网联车在施工区不同区段的换道意向规则,基于车距采集和空位排序算法建立网联车在通讯区域的预期换道和施工区域的强制换道模型,结合普通车换道模型模拟施工区混行车辆的换道规则及车流分布规律。采用算例验证模型,运用MATLAB仿真,多次实验消除随机因素影响,结果验证了网联车对扩大通行能力,提高平均车速及降低走行时间的有效性;不同比例下的换道点分布显示,网联车比例越高,预期换道区的换道点越靠近强制换道区,且强制换道点越靠前;而普通车换道点分布受混行车流比例的影响较小。     

TMIS车站运输统计系统的设计与实现

铁路运输调度生产数据量大,为解决现有计划台调度工作质量考核中存在的数据更新滞后、数据结合不紧密及考核明细不详尽等问题,设计基于铁路运输调度生产数据的计划台调度工作质量考核系统。采用Kafka作为消息总线,结合Redis内存数据库及分布式考核算法服务,实现调度工作质量考核指标、主要技术站作业效率指标的自动计算,以及各类车流分析数据的自动生成。应用表明,该系统可为运输调度计划编制提供可靠的数据支持,同时,减轻调度所及各站段统计人员的工作压力,提高运输组织效率。     

乳化沥青对冷再生混合料性能的影响

选取某实体工程中采用的5种乳化沥青,通过常规力学性能试验、低温小梁弯曲试验与Overlay Tester试验、间接拉伸疲劳试验,分析不同乳化沥青对冷再生混合料力学性能、路用性能与耐久性能的影响。结果表明：乳化沥青与RAP存在配伍性,选择配伍性好的乳化沥青,能显著提高乳化沥青冷再生混合料的力学性能,改善抗反射裂缝性能、低温抗裂性能与抗疲劳耐久性能。根据试验分析,在某实体工程全线推广采用R1乳化沥青,取得了良好的效果。     

高速公路半幅封闭施工区限速标志效能试验

采用现场试验与统计分析, 研究了高速公路半幅封闭施工作业区交通标志尤其是限速标志的警示效能, 提出了分阶限速方案和交通标志效能试验方案, 选择典型路段开展了既有交通标志效能试验、限速标志位置试验、分阶限速效能试验和优化后交通标志效能试验。试验结果表明: 既有交通标志尤其是限速标志效能不足, 试验路段客货车经过限速标志后车速远高于限速值, 且速度降低幅度很小。通过分阶限速优化交通标志设置, 施工作业区车辆速度明显降低, 客车速度降低38km·h^-1, 货车速度降低32km·h^-1; 施工作业区客车运行速度与限速值的差值从60km·h^-1降低到15km·h^-1, 货车速差从40km·h^-1降低到5km·h^-1, 基本达到限速值, 整个交通流运行速度与限速值差值变化趋势一致。可见, 分阶限速优化后的交通标志效能提高明显。     

高速夜行列车车底运用及优化方法研究

高速夜行列车在运用时间范围和运用时间跨度方面都与现有高速动车组存在较大差异,因而导致诸多运用条件发生改变。在总结夜行列车车底运用问题特征的基础上,将该问题求解过程划分成基本交路生成和完整循环交路生成两个阶段,其中前者作为后者模型的输入。构建以车底运用不均衡度和非配属地检修次数最小为目标的数学优化模型,通过改进的深度优先搜索算法进行求解,并以京广线为背景对模型和算法进行验证。结果表明,针对我国铁路实际该方法能有效解决夜行列车车底周转运用问题,可为我国夜行列车的开行提供技术支持。     

非确定因素影响下离散时段公路施工区用户费用模型

分析了离散时段下高速公路施工区的交通状况, 通过离散施工时段, 比较了各时间段内施工区容量和交通需求的关系, 建立了各个时间段相应的用户费用计算模型。分析了高速公路施工区用户费用的非确定因素, 根据非确定因素的概率分布值, 通过蒙特卡罗模拟对用户费用的波动区间进行预测, 并以清连高速公路为例进行实例验证。计算结果表明: 应用提出的模型, 白天施工时段的用户费用均值为193 148 021元, 最大值与最小值分别为466 820 060、117 342 849元, 夜晚施工时段的用户费用均值为1 795 047元, 最大值与最小值分别为3 443 468、1 417 274元。提出的模型能更好地体现非确定因素的影响。     

连云港港30万吨级航道一期工程围堤工程设计

在连云港港30万吨级航道一期工程中,约18 km长的围堤对整个工程的投资及施工进度影响非常大.针对当地建设条件提出爆破挤淤堤和排水板充填袋抛石混和斜坡堤组合的筑堤方案,达到了节约投资和缩短施工工期的效果.     

不同天气状况下驾驶员驾驶工作负荷实验

利用心率变异性(HRV)指标,在室内进行晴天、中雨、中雨+雾(能见度100 m)和中雨+雾(能见度50 m)四种不同驾驶条件下,驾驶员高速公路驾驶工作负荷特性的仿真实验,数据分析表明,驾驶员驾驶工作负荷随天气条件的恶劣程度增加,驾驶环境的能见度对驾驶员驾驶工作负荷影响最大.有必要根据不同的天气状况,采取不同的交通安全管制措施,约束驾驶员的驾驶行为,以降低不良天气带给驾驶员的过高工作负荷.     

电力机车状态修方案的研究

针对铁路机车提速、重载引起的牵引布局调整,机车检修体制的变化,以及新型大功率机车以检测代替日常检修所存在的问题,提出机车整备作业,兼顾小辅修作业,利用检测设备进行状态修的具体实施方案,并对该方案实施可行性及经济效益进行分析。