弹性轨道梁上磁悬浮控制方法

为了有效抑制磁悬浮车轨耦合振动, 将车轨耦合振动系统简化为单铁-弹性轨道模型, 利用状态观测器将轨道梁振动信息引入控制系统, 设计了全状态反馈最优控制器, 并基于dSPACE搭建了小比例弹性轨道梁磁悬浮耦合振动试验台。与传统控制方法进行了对比, 发现所提出的控制方法能够在较小的轨道梁刚度与无阻尼条件下依然保持悬浮系统的稳定; 阶跃响应的试验台测试结果表明, 利用所设计的控制器, 系统能够在0.3s进入稳定状态, 超调量仅为4%。分析结果表明: 所提出的控制方法能够有效抑制磁悬浮车轨耦合振动, 在满足稳定悬浮的同时, 降低了系统稳定性对轨道梁特性的过分依赖。     

基于路侧毫米波雷达的车辆碰撞概率计算方法

为定量化得出高速公路同一车道中前后相邻车辆的碰撞概率,从制动减速度的角度出发,提出一种新的前后相邻车辆碰撞概率计算方法。分别考虑前后车发生碰撞的3种不同情况,推导出如果发生碰撞前车需要的最小制动减速度。基于路侧毫米波雷达获取海量车辆运行状态真实数据,包括轨迹、速度以及制动减速度的变化规律,采用广义帕累托分布(Generalized Pareto Distribution,GPD)建立制动减速度分布模型,进一步基于GPD模型计算出在不同场景下如果发生碰撞所需最小制动减速度的发生概率,将该概率值确定为碰撞概率。研究结果表明,在本研究路段,约99.10%的加速度在[-1, 1] m·s^-2的区间范围内波动,车辆制动减速度的分布具有“长尾”特征,较大的制动减速度占比非常小。内侧1车道、2车道加速分布比3车道的分布更为集中,大型货车的加速度分布比小客车的加速度分布更集中。最后,基于真实的危险场景数据以及模拟的典型危险场景数据进行验证,将该方法的计算结果与传统方法的计算结果相比较,表明该方法的计算结果连续,且可迅速、准确地识别各类危险场景。     

钢桥疲劳研究进展

系统归纳与剖析了钢桥疲劳研究新进展,总结了钢桥疲劳荷载、疲劳机理、抗疲劳设计方法、疲劳安全监测与评估、疲劳安全维护等方面的创新成果,探讨了钢桥建设与运维面临的技术挑战,展望了钢桥疲劳创新研究发展方向。研究结果表明：(1)已研发的与桥位处交通荷载特征、结构型式、设计使用年限匹配的车辆、列车、温度疲劳荷载模型,推进了长寿命桥梁抗疲劳设计理论的完善;(2)采用车辆-温度耦合疲劳应力的“冲浪”计算模型能够较好反映钢桥实际疲劳损伤度,温度与车辆耦合作用下的疲劳累积损伤度比仅考虑车辆作用时大10%~ 15%;(3)涌现了物理疲劳试验、数字疲劳试验和原位疲劳试验技术相融合的疲劳机理研究新范式,部分改变了传统疲劳认知,探明了畸变变形比、应力比对畸变疲劳行为与细节疲劳强度的影响规律,发现了实桥拉吊索服役大应力比条件下钢丝疲劳强度骤降现象,揭示了拉吊索钢丝强度等级由1 670 MPa提高到2 060 MPa时钢丝疲劳强度先增大、后下降的客观规律,明确了耐候钢桥细节腐蚀后疲劳强度并未下降的客观事实;(4)全桥多物理场、跨尺度和多概率疲劳孪生模型的构建已逐步实现,促进了数据原生、数据相生和虚实共生的钢桥疲劳元宇宙技术的诞生;(5)为解决钢桥细节带疲劳裂纹工作状态下的设计难题,需要把疲劳裂纹作为控制结构使用功能和安全的关键技术指标,采用损伤容限理论进行钢桥抗疲劳设计;(6)为突破裂纹感知和荷载获取的技术瓶颈,需将声发射、数字摄像/摄影、计算机视觉技术、深度学习等人工智能新技术深度融合,创建钢桥数字化疲劳荷载与损伤监测数据库,为钢桥疲劳机理、设计与评估方法研究提供完备信息;(7)为解决传统线性累积损伤评估模型无法对开裂细节疲劳寿命进行预测的技术难题,需构建基于数字孪生技术的钢桥数字疲劳评估模型,实现疲劳裂纹跨尺度、全程精准数字化描述,建立钢桥疲劳智能监测-孪生模拟-智能评估-智慧决策一体化数字疲劳评估平台;(8)冷维护技术能够对钢桥疲劳裂纹进行靶向、高效加固,且可实现对原结构零损伤或微损伤,能在不中断交通条件下实施,应用前景广阔;(9)针对钢桥疲劳损伤程度、性能提升与延寿目标需求,可灵活运用冷维护、热维护和冷-热混合维护技术,实现钢桥疲劳维护的强韧化、轻量化。

     

智能汽车两阶段UWB定位算法

为了提高智能汽车行驶的可靠性,以超宽带(UWB)为研究对象,研究了智能汽车两阶段UWB定位算法;分析了智能汽车UWB定位算法的基本原理与误差来源;建立了测距值筛选与加权位置解算两阶段UWB定位算法,在测距值筛选阶段,采用高斯筛选剔除小概率、大干扰事件,在加权位置解算过程中,根据多测距点的位置坐标加权计算得到最终的位置坐标,以有效减小非视距、多径效应所带来的误差,通过使用抗多径天线以有效减小多径效应所带来的误差,并分别建立了静态补偿和运动补偿策略,以有效减小设备晶振偏差等硬件问题造成的误差;在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建一定测距方差约束下的UWB随机测距值仿真环境,对算法进行了仿真测试并与三边定位算法、三边质心定位算法进行仿真比较,分析基站数量对定位精度的影响;搭建实物UWB测试系统,对UWB设备定位精度进行了评估与误差补偿,并对两阶段UWB定位算法进行了实车测试。仿真结果表明：东向和北向的定位误差均值最小分别可达0.382 3、0.447 0 m;补偿后的UWB定位轨迹更接近RT3002所示的轨迹,东向和北向轨迹误差的平均值分别为0.049 2、0.017 8 m,均方根误差分别为0.069 8、0.0264 m。可见,提出的智能汽车两阶段UWB定位算法能够满足智能汽车的定位需求,具有高精度、低成本、稳定性好等优点。     

CNG公交客车燃料消耗量计算方法

分析了CNG公交客车的燃料消耗量测试参数, 确定了流量计的安装位置; 基于安装位置的固定气压范围, 考虑到驾驶节能技术水平与乘坐人数的影响, 提出了CNG质量流量的计算方法; 通过场地测试, 验证了CNG质量流量与燃料温度、燃料压力之间的非线性关系, 以及与环境温度、气瓶出口端压力的关系; 通过运营测试, 分析了CNG质量流量修正前后的差异, 并验证了测试方案的可行性。研究结果表明: 受测试气压的限制, 流量计唯一的串接位置是减压阀的出口端与低压燃气滤清器之间, CNG经过减压阀后的出口压力基本稳定在0.80~0.95 MPa之间; 在运营测试结果修正中, 驾驶节能技术的影响最大, 最大偏差可达4%, 受测公交线路的驾驶节能技术水平有87.6%的相对值介于0.9~1.1, 离散度较低; 当环境温度升速为4.0~4.3℃·h^-1时, 燃料温度的变化速度基本波动于±0.61℃·h^-1之间, 证明了燃料温度对环境温度的变化不敏感; 气瓶出口端压力与燃料压力没有必然联系, 其数值的减小不会影响CNG质量流量的变化; 在0.80~0.95 MPa的燃料压力下, 测试位置的CNG当量密度基本稳定在6.1kg·m^-3, 连续测试30km后, CNG质量流量计算值与实测值误差小于5%;经对CNG质量流量修正后, 3辆测试车CNG质量流量的变化幅度分别为1.88%、-4.04%和1.71%, 因此, 采用CNG质量流量计算CNG消耗量更为精确。     

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。     

基于路面不平整度的车辆振动响应分析方法

为了分析路面与车辆的相互作用, 提出了四自由度1/2车辆模型相对于不平整路面耦合振动分析方法。根据GB/T7031-1986建议的公路路面功率谱密度的拟合表达式, 在分析了运行汽车固有振动频率和行驶速度的影响后, 获得分布在一定频率范围内的离散功率谱密度数据, 利用离散傅立叶逆变换得到路面不平度值, 并以此作为1/2车辆垂向动力学模型的输入激励, 通过数值仿真得到运行车辆系统在不同路面不平整度下的时域响应。分析结果表明: 车辆动荷载系数随车速增大呈线性增加, 随路面等级变差呈非线性增大, 路面等级是影响车辆动力作用的最显著因素。     

轨道交通曲线连续 钢—混组合梁抗剪分析

论述在钢混组合梁计算中,规范中按实体梁横向弯曲剪应力计算,没有扭转剪应力计算的规定。曲线组合梁的扭矩较大,讨论是否需要考虑扭转剪应力的影响。结合工程实例,计算分析自由扭转剪应力,按闭口薄壁构件和实体梁分别计算弯曲剪应力,并对计算结果进行对比分析,提出合理的计算方法。     

预制小箱梁中隐盖梁设计关键技术研究

城市高架桥在地面道路净空和桥面控制标高受限时,隐盖梁门式墩小箱梁能有效降低结构高度,是一种较经济的结构形式。结合设计实例,阐述了隐盖梁门式墩的设计关键点及构造措施,在同类工程中具有借鉴意义。通过对Midas Civil梁单元模型和Midas FEA全桥实体单元模型进行对比分析,可得到以下结论:①在设计中可采用Midas Civil简化模型进行受力分析,且结果偏安全;②在荷载作用下小箱梁与隐盖梁交接处拉应力不大,可不设置预应力筋。     

适于营运车辆超速时空特征分析的改进DBSCAN算法

营运车辆的超速违法行为具有较大的危害性,分析其超速的时间和空间分布规律,对于加强道路运输安全管理具有重要意义.鉴于此,提出一种适于营运车辆超速时空特征分析的改进DBSCAN算法,通过添加时间半径达到对时间维度的支持,对营运车辆超速多发点在时空维度上进行聚类,揭示营运车辆超速违法行为的时空分布特征.然后在广东省重点车辆监控平台上对算法进行验证.实验结果表明,该算法能够快速对超速数据进行时间和空间维度的聚类分析,有效完成超速路段和时段的排查,为查找营运车辆超速常发路段和时段提供了新的分析方法.