水中悬浮隧道交通荷载模拟方法研究

为研究水中悬浮隧道交通荷载的合理模拟方法以及交通荷载对隧道结构的影响,借鉴铁路、公路交通荷载的模拟方法,综合考虑车辆轮载、路面不平度、行车速度以及外部激励荷载等影响因素的共同作用,提出水中悬浮隧道交通荷载的模拟表达式。通过数值模拟计算,分析悬浮隧道交通荷载的变化特征,并研究不同交通荷载模拟方法对悬浮隧道结构振动位移响应的影响。结果表明:文章提出的交通荷载模拟方法计算结果符合移动振动荷载的波动性和周期性特征。在对结构振动位移响应影响方面,固定均布荷载相当于静载,移动集中荷载和移动振动荷载时的位移变化幅值相对固定均布荷载时的大且影响相似,但移动振动荷载时的振幅稍大,体现了交通荷载中动荷载部分对结构振动位移响应的影响,更适合用来模拟悬浮隧道中的交通荷载。     

Modelling,simulation and applications of longitudinal train dynamics

ABSTRACT

Significant developments in longitudinal train simulation and an overview of the approaches to train models and modelling vehicle force inputs are firstly presented. The most important modelling task, that of the wagon connection, consisting of energy absorption devices such as draft gears and buffers, draw gear stiffness, coupler slack and structural stiffness is then presented. Detailed attention is given to the modelling approaches for friction wedge damped and polymer draft gears. A significant issue in longitudinal train dynamics is the modelling and calculation of the input forces – the co-dimensional problem. The need to push traction performances higher has led to research and improvement in the accuracy of traction modelling which is discussed. A co-simulation method that combines longitudinal train simulation, locomotive traction control and locomotive vehicle dynamics is presented. The modelling of other forces, braking propulsion resistance, curve drag and grade forces are also discussed. As extensions to conventional longitudinal train dynamics, lateral forces and coupler impacts are examined in regards to interaction with wagon lateral and vertical dynamics. Various applications of longitudinal train dynamics are then presented. As an alternative to the tradition single wagon mass approach to longitudinal train dynamics, an example incorporating fully detailed wagon dynamics is presented for a crash analysis problem. Further applications of starting traction, air braking, distributed power, energy analysis and tippler operation are also presented.     

Vehicle lift-off modelling and a new rollover detection criterion

The modelling and development of a general criterion for the prediction of rollover threshold is the main purpose of this work. Vehicle dynamics models after the wheels lift-off and when the vehicle moves on the two wheels are derived and the governing equations are used to develop the rollover threshold. These models include the properties of the suspension and steering systems. In order to study the stability of motion, the steady-state solutions of the equations of motion are carried out. Based on the stability analyses, a new relation is obtained for the rollover threshold in terms of measurable response parameters. The presented criterion predicts the best time for the prevention of the vehicle rollover by applying a correcting moment. It is shown that the introduced threshold of vehicle rollover is a proper state of vehicle motion that is best for stabilising the vehicle with a low energy requirement.     

超高压共轨系统轨压控制策略研究

为稳定控制超高压共轨系统中的共轨腔压力并缩短轨压控制算法的开发周期,利用AMESim/Simulink联合仿真技术建立了超高压共轨系统轨压控制仿真模型,采取前馈+PID控制算法设计了轨压控制策略,并针对轨压控制中的瞬态和稳态工况进行了仿真计算,最后在试验台架上开展了轨压跟随性测试。结果表明:所制定的前馈+PID控制算法能使轨压稳定在目标轨压附近,上下波动小于3 MPa,且轨压突变时瞬态响应时间小于0.5s,控制结果能够满足超高压共轨系统对精度和速度的需求。     

基于一维-三维耦合仿真的进气系统优化方法

提出了基于一维-三维耦合仿真的进气系统优化方法,此方法兼具CFD对进气系统三维流动特性准确描述与一维仿真对内燃机进气系统全局控制的优点。建立了进气歧管三维模型,采用GT-Power软件进行缸内工作过程模型仿真,根据试验数据标定仿真模型。通过一维-三维耦合仿真计算得到进气歧管各转速下的流动参数,以此作为CFD仿真的边界条件,优化进气歧管的结构参数。通过整机试验对进气歧管流动性能进行了验证。试验结果表明,该方法能够较好地指导进气歧管设计。     

侧压力系数与非同步开挖对分离式隧道影响研究

使用有限元方法进行了一系列的计算分析,探讨不同侧压力系数对分离式隧道左、右洞不同步开挖时两洞间的影响程度,并通过现场动态监控量测来验证数值模拟的正确性。结果表明：侧压力系数越大相邻隧道的影响程度越大。     

基于ARENA的双车道超车视距设计风险评价

通过计算机仿真软件ARENA模拟双向两车道路段上不同的超车视距长度下的超车行为,并建立风险指标。风险指标主要根据超车动作结束时,超越车与对向车辆间的最短时间距离确定。一共确定了六个风险等级,用于评价不同设计时速下的各种PSD长度的风险。利用此方法可以很直接的评价超车视距设计的优劣。     

大型活动交通影响评价方法

大型活动吸引和产生的突增交通量会造成周边地区的交通拥挤。通过比较大型活动与大型商业建设项目的交通影响评价特点和分析大型活动交通管理的影响因素,分别针对“提供一次性服务的大型活动”和“提供长效服务的大型活动”,设计了交通需求的预测方法。以交叉口服务水平分析方法为基础,提出一种了大型活动的交通影响评价方法。以长春市南岭体育场举办的“中国足球甲A联赛”为对象,运用Vissim微观交通仿真软件对所提出的方法进行了初步验证。结果表明,在大型活动条件下,所提出的方法能够确定需要进行交通管制的空间范围。     

行人微观仿真中的运动模型与行为模型——STEPS与NOMAD模型对比

为了解各类行人仿真模型的性能差异和适用范围,以选取适当模型进行交通枢纽行人仿真,对两种典型行人仿真模型进行研究。依据模型对行人行为描述的复杂程度,将行人仿真模型分为运动模型、部分行为模型、行为模型3类,并分别介绍了各自的特点。选取典型的运动模型软件STEPS和行为模型软件NOMAD,详细探讨其采用的数学模型,并通过4个仿真实例对比分析这两种模型的特点。分析结果得出两种模型在宏观与微观层面的异同点以及存在的问题。     

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国家体育场作为北京奥运会的主会场成功地承担了开闭幕式和田径赛事任务。本文研究了其停车场车辆的交通疏散问题,制定了疏散方案。首先,分析了国家体育场停车场和泊位布局及车辆疏散的具体条件。其次,通过给定环境的场景和参数设定,对具体的奥运场馆停车场车辆的疏散方案进行了仿真和评价。最后,利用奥运会开幕式的车辆疏散实测数据进行了对比分析,在仿真中要员和贵宾车辆的总疏散时间为26min,而奥运会开幕式车辆疏散实测结果表明,全部要员、贵宾疏散完毕,共用时27min,从而验证了车辆疏散方案的准确性和实用性。