Estimation of longitudinal speed robust to road conditions for ground vehicles

This article seeks to develop a longitudinal vehicle velocity estimator robust to road conditions by employing a tyre model at each corner. Combining the lumped LuGre tyre model and the vehicle kinematics, the tyres internal deflection state is used to gain an accurate estimation. Conventional kinematic-based velocity estimators use acceleration measurements, without correction with the tyre forces. However, this results in inaccurate velocity estimation because of sensor uncertainties which should be handled with another measurement such as tyre forces that depend on unknown road friction. The new Kalman-based observer in this paper addresses this issue by considering tyre nonlinearities with a minimum number of required tyre parameters and the road condition as uncertainty. Longitudinal forces obtained by the unscented Kalman filter on the wheel dynamics is employed as an observation for the Kalman-based velocity estimator at each corner. The stability of the proposed time-varying estimator is investigated and its performance is examined experimentally in several tests and on different road surface frictions. Road experiments and simulation results show the accuracy and robustness of the proposed approach in estimating longitudinal speed for ground vehicles.     

孔中雷达法探测孤石的研究

盾构在花岗岩风化地层中掘进存在着极大风险,为解决花岗岩风化残留体精确探测的难题,采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法对孔中雷达法探测孤石进行研究,研究表明： 1）采用孔中雷达法,配置100~200 MHz孔中天线,在地层差异明显的情况下能探测出测孔周围3~5 m、粒径在0.7 m以上的孤石; 2）在不均匀地层中,不同粒径的孤石在雷达探测剖面上的反射波信号响应特征差别很大,通过反射波的强度和速度可判断出孤石的大小和埋深; 3)在花岗岩风化地层中的现场试验探测结果与实际吻合,证明采用孔中雷达法探测孤石可行。孔中雷达法既能充分发挥钻孔的作用,又能在增加成本较小的情况下精确探测出隧道沿线孤石的分布情况,具有较好的推广应用价值。     

致损荷载信息缺失在役钢桥的疲劳损伤状态重构方法

大多数在役钢桥的致损荷载信息缺失,根据不完备监测检测信息重构结构的疲劳损伤状态,是确保结构服役安全的基本前提。基于部分疲劳开裂信息反向重建等效致损荷载信息,提出了致损荷载信息缺失条件下的在役钢桥疲劳损伤状态重构方法。首先通过线性损伤累积理论和等效结构应力评估方法计算不同荷载工况下的疲劳敏感构造细节疲劳损伤累积;以钢桥服役期间疲劳损伤监测检测获得的疲劳裂纹检测结果为约束条件,将荷载工况的线性组合作为等效荷载历程,实现了在役钢桥结构的疲劳损伤状态重构;通过模型试验对所提出的疲劳损伤状态重构方法进行了验证。研究结果表明:基于疲劳裂纹损伤信息,在致损荷载信息缺失条件下重构得到的疲劳敏感构造细节损伤状态重构结果与试验结果吻合,证明了致损荷载信息缺失条件下实现疲劳损伤状态重构的可行性和所提出方法的有效性,为在役钢桥的实际疲劳损伤状态评估提供了新思路和新方法。     

考虑电动公交在途特性的电池状态梯次划分

电动公交电池容量衰减造成里程焦虑增加、服务可靠性降低、电池资源浪费等问题。因此,评估和发现电动公交实际运营过程中影响电池健康状态的关键因素并划分电池状态尤为重要。基于电动公交长时间实际行驶过程中的充放电数据,结合安时积分法与最小二乘拟合建立电池容量估计模型,并据此计算各充放电片段的电池健康状态。进一步考虑电动公交在途特性,从电池组充放电属性、车辆行驶工况、公交营运状态3个角度提取可能影响电池健康状态的相关因素,并采用因子分析法将影响因素组合为12个影响因子,使用随机森林回归构建电池健康状态预测模型,从而根据预测结果的准确性反推获得各影响因子的重要度。最后考虑不同影响因素的重要度,利用加权聚类算法梯次划分电动公交电池健康状态为4个类别,下降梯度分别为-0.013 6、-0.011 9、-0.003 4、-0.002 8,并通过对比研究发现了同一条线路不同梯次的车辆电池组在放电深度、速度标准差、最大加速度和刹车次数等影响因素上的差异。研究结果表明:车辆荷载、电池电流释放情况、车辆行驶中速度的变化、电池的使用时间、线路拥挤状况以及电池充电深度大小对于电池健康状态的影响程度较大,而在公交营运状态相同条件下,驾驶人的行为对电池健康状态衰减程度有着较大影响。     

自动驾驶系统并行加速测试方法研究

为提高作为自动驾驶系统安全性验证手段的场景测试的效率,本文中提出了一种自动驾驶系统并行加速测试方法.首先根据自动驾驶系统测试需求,构建了由顶层管理层、中层协调层和底层执行层构成的3层加速测试架构.然后确定不同层级的具体任务:顶层管理单元流动,中层协调参数计算,底层执行试验运行.最后以前车切入场景为例,对某黑盒自动驾驶算...     

造景废砂联合抗疏力固化黄土的作用机制研究

为提高现有抗疏力固化黄土的强度,基于其改良黏土过程中团聚细小颗粒的原理,在抗疏力固化黄土中尝试加入不同目数的造景废砂进行改性增效.利用正交单轴抗压试验对改良效果进行评价,并采用XRD、MIP、SEM细观试验揭示废砂对抗疏力固化黄土的影响机制.结果 表明:抗疏力固化剂通过菱沸石团聚细小颗粒,增强粒间黏聚力,提高黄土强度,...     

基于机器学习的锂离子电池荷电状态多步预测

先进电池管理技术依赖于对未来一段时间荷电状态变化的预测,难点在于误差积累和时间依赖性降低引起的预测精度下降。提出采用机器学习结合多步预测策略来提升荷电状态多步预测精度,利用实际锂电池数据研究了不同多步预测策略的效果。结果表明,实际锂电池荷电状态预测在充电过程中具有显著线性特性,放电过程表现出非线性特性。预测步长为 15个时,LR模型、KNN模型、RF模型的 MAPE均低于 6%,R2均大于 0.90。线性回归结合 MIMO策略具有最大的实际应用潜力。     

组合式对拉螺杆及混凝土模板工程设计施工方案及技术要点

为保证混凝土工程的施工质量及效率,方便快捷的支撑体系及模板设计是关键。针对水工建筑物混凝土施工特点,采用一种新型的组合式对拉螺杆作为支撑体系,总结其工作原理、施工工艺及应用效果。分析混凝土结构施工方案及原则,基于模板工程设计提出一套相应质量保证措施,为类似工程提供参考。     

层间界面条件变化对半刚性基层沥青路面结构性能的影响

针对半刚性基层排水性能较差的特点,若渗入沥青层的水分不能从基层迅速排走,将会滞留在基层表面,软化基层表面,在车辆荷载的作用下形成泥浆,使沥青层与基层之间的界面条件从连续状态变为滑动状态或者是半连续半滑动状态。本文采用弹性层状体系理论计算分析了层间接触状况发生变化时,路面结构的力学响应及弯沉的变化情况。结果表明：当界面条件从连续状态变为滑动状态的过程中,荷载中心处的面层层底应力逐渐由压应力变为拉应力,路表弯沉逐渐增大,极易引起路面结构开裂破坏。     

城市道路管廊周边塌陷处理方法设计研究

近年来随着国家经济的快速发展,城市基础设施建设突飞猛进,城市综合管廊的建设迎来了新的建设高潮,经过几年急速的管廊建设,呈现出管廊建设层次不齐,管廊建设与周边工程建设时序错差,造成管廊外侧工程病害频发。本文对综合管廊两侧虚填造成道路塌陷的处理方案进行研究,通过压力注浆法、强夯法、开挖分层填筑法三种处理方案比选,总结三种方案的适用性和经济性,针对管廊道路塌陷的处理提供了有益的参考。