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。     

大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性三维极限分析方法

顶管法因具有综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影响交通和施工安全性高等优势,已被广泛应用于地下人行通道和地下综合管廊等城市地下工程建设中,且以空间利用率高的大断面矩形顶管隧道最受青睐。针对当前大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性分析方法问题,基于空间离散化技术,假定破裂面满足相关联流动法则,建立矩形顶管隧道三维离散化分析机构,并基于逐点生成机理形成微元三角形,若干微元三角形相连共同构成一个多面体来近似描述开挖面前方的土体破坏区,形成矩形顶管隧道三维破坏面,进而构建出矩形顶管隧道开挖面三维失稳破坏模型。根据极限分析上限定理,结合矩形顶管隧道三维离散模型和速度场,推导出矩形顶管隧道开挖面支护力的计算公式,建立大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性三维极限分析方法,并基于Matlab平台开发了相应的计算程序,实现了开挖面极限支护压力的计算。最后,结合2个工程实例开展了模型可靠性验证,结果表明：计算结果与实测值吻合较好,误差在10%以内,可指导相关工程设计与施工。     

内轴颈高铁车轴结构设计与强度分析方法

针对高速列车的轻量化设计需求,分析了内轴颈高铁车轴独特的内支承结构与承载特点,建立了内轴颈高铁车轴受力状态和结构强度理论分析模型,提出了内轴颈高铁车轴设计极限载荷和疲劳强度的解析计算方法;在此基础上,制定了基于理论分析、有限元方法和车辆系统动力学的内轴颈高铁车轴结构设计方法,并以17 t轴重的内轴颈高铁车轴为例开展了应用研究;基于内轴颈高铁车轴受力状态的理论分析结果,确定了车轴的临界安全截面和详细尺寸方案;建立了内轴颈高铁车轴的有限元模型,评估并校核了车轴的疲劳强度;建立了轴箱内置式高速动车的刚-柔耦合系统动力学仿真分析模型,验证了车辆的动力学性能和车轴的动荷载。分析结果表明：17 t轴重的新型内轴颈高铁车轴的质量为273.6 kg,比同轴重传统外轴颈高铁车轴的质量低约30%;内轴颈高铁车轴各截面疲劳强度的安全系数均大于1.66,临界安全截面转移至轴颈与轮座之间的卸荷槽及轴颈与轴身之间的过渡圆弧区域;采用内轴颈车轴的高速动车能够以350 km·h^-1的速度稳定通过半径为5.5 km的曲线线路,主要动力学性能指标优良;在选定曲线通过工况下车轴所承受的动载荷均能被设计极限载荷包络,据此开展的车轴结构设计和强度分析是稳健的。可见,内轴颈高铁车轴在实现高速列车轻量化设计方面有显著的技术优势,且高速适应性较好,在高速列车领域的发展和应用潜力巨大。     

冻土层上限下移对桥梁桩基轴向承载性能的影响分析

在气候变暖和人类活动的共同作用下,多年冻土层上限逐渐下移.现依托青海某高速公路上的一座中桥,在不同冻土层上限位置方案下对其桩基轴向承载性能进行数值模拟,通过将模拟计算出的桩基轴向承载性能指标进行对比分析,得到多年冻土区桥梁桩基轴向承载性能指标随冻土层上限下移的变化规律.其成果可为多年冻土区桥梁桩基的设计、施工与加固处理...     

长寿柔性基层沥青路面的极限应变

长寿柔性路面设计通常采用沥青层底极限拉应变和土基顶部极限压应变作为控制指标。现阶段极限应变指标参照室内试验结果确定,且数值相对固定。而现场路面结构层应变响应值受结构厚度、荷载、环境作用（温度及老化）等因素的影响,在服役过程中不断演化。以2条服役超过35年的柔性路面结构（屯门公路与吐露港公路）为基础,分析了不同服役阶段路面结构层在不同荷载、环境作用下的极限应变响应,探讨了柔性路面极限应变的大概范围。研究结果表明：在初始服役状态下,屯门公路高温状态下沥青层底的极限拉应变为376×10^-6,土基顶部极限压应变为562×10^-6;低温状态下上述极限应变分别降为87×10^-6,249×10^-6;吐露港公路高温状态下沥青层底、土基顶部极限应变分别为149×10^-6,324×10^-6,低温状态下上述应变分别降为50×10^-6,156×10^-6。在经过长期服役后,老化状态下2类路面沥青层底拉应变及土基顶部压应变均大幅降低。屯门公路在使用36年后,某些路段出现零星的疲劳破坏,而吐露港公路则没有发现疲劳破坏。极限应变计算结果表明,路面关键位置的应变受荷载、沥青层厚度、温度和沥青层老化状态等多因素的影响。因此,在进行长寿柔性基层路面设计中,荷载、沥青层厚度、温度及沥青层老化状态等因素都应该考虑在内。     

肋锚式桩板墙砂箱模型试验研究

肋锚式桩板墙是一种新型复合支挡结构。通过砂箱模型试验,获得肋锚式桩板墙保持稳定所需锚固段长度l1与肋板长度l2关系,分析肋板摩擦锚固与锚固段抗力锚固效应对墙体稳定作用模式影响,基于工程经济性原则探讨肋锚式桩板墙合理构造方式。试验结果表明,极限平衡状态下所需的锚固段长度随肋板由短至长变化呈非线性缩短趋势,即通过在悬臂段墙后土中增设抗倾覆滑移肋板可有效减小锚固桩埋深;随着肋板增长和锚固段缩短,挡墙保持稳定的控制因素由锚固段的抗力锚固效应逐渐转变为肋板的摩擦锚固效应,对应的力学作用模式为依次为\"桩锚主导型\"、\"桩肋复合型\"和\"肋锚主导型\";对于单位长度锚固段与肋板造价比值a>0.637 5的肋锚优势区,采用长肋短锚构造方式的\"肋锚主导型\"挡墙具有较好的经济性,而a≤0.637 5的桩锚优势区则宜选用短肋长锚的\"桩肋复合型\"。     

朔州隧道塌陷下沉侵限段支护处治施工技术

风积砂质黄土构造疏松,垂直节理发育,具大孔隙,具有中等~严重湿陷性,这种土质在隧道施工中易发生崩塌。针对准池铁路朔州隧道进口段风积砂质黄土段初支后出现塌陷、下沉、侵限,喷射混凝土剥落、开裂、下塌变形、初支钢拱架扭曲变形等现象,采用有限元差分软件FLAC3D对风积砂质黄土隧道坍塌体进行分析,处治方法采用迈式锚杆管棚超前支护和径向迈式锚杆打设处治技术,对原初支进行有效拆换,迈式锚杆具有钻进、锚固作业一体化施工特点,实现了塌陷、下沉、侵限段支护处治有效施工。该施工技术方便、快捷,适合隧道狭窄空间作业和抢险施工等特点。     

地震作用下土钉支护边坡稳定性分析

在考虑土钉对土质边坡稳定性影响的情况下,根据土体边坡滑移面的破坏模式、塑性极限理论以及拟静力法,建立了地震作用下土钉支护边坡稳定性模型,推导了边坡滑移面圆心位置与稳定系数之间的函数关系以及滑移面上耗散内能的计算表达式,并且采用遗传算法,实现了地震作用下土钉支护边坡的稳定性验算。结果表明:这种计算方法避免了在圆弧搜索中陷入局部最小值的缺点,可以考虑孔隙水压对稳定性的影响,对土质较均匀的黄土地区是适用的。