基于TD3算法的人机混驾交通环境自动驾驶汽车换道研究

提高人类驾驶人的接受度是自动驾驶汽车未来的重要方向,而深度强化学习是其发展的一项关键技术。为了解决人机混驾混合交通流下的换道决策问题,利用深度强化学习算法TD3（Twin Delayed Deep Deterministic Policy Gradient）实现自动驾驶汽车的自主换道行为。首先介绍基于马尔科夫决策过程的强化学习的理论框架,其次基于来自真实工况的NGSIM数据集中的驾驶数据,通过自动驾驶模拟器NGSIM-ENV搭建单向6车道、交通拥挤程度适中的仿真场景,非自动驾驶车辆按照数据集中驾驶人行车数据行驶。针对连续动作空间下的自动驾驶换道决策,采用改进的深度强化学习算法TD3构建换道模型控制自动驾驶汽车的换道驾驶行为。在所提出的TD3换道模型中,构建决策所需周围环境及自车信息的状态空间、包含受控汽车加速度和航向角的动作空间,同时综合考虑安全性、行车效率和舒适性等因素设计强化学习的奖励函数。最终在NGSIM-ENV仿真平台上,将基于TD3算法控制的自动驾驶汽车换道行为与人类驾驶人行车数据进行比较。研究结果表明：基于TD3算法控制的车辆其平均行驶速度比人类驾驶人的平均行车速度高4.8%,在安全性以及舒适性上也有一定的提升;试验结果验证了训练完成后TD3换道模型的有效性,其能够在复杂交通环境下自主实现安全、舒适、流畅的换道行为。     

基于子结构的大型桥梁有限元模型修正方法

实际桥梁结构的整体有限元模型修正时自由度和单元数量较多,待修正参数多,有限元模型修正精度和效率低。为了提高有限元模型修正的效率,提出基于子结构的有限元模型修正方法。子结构方法是化整体分析为局部分析的方法,与直接修正大型桥梁有限元模型相比,子结构方法只需要计算每个子结构少量低阶模态,得到整体结构的特征解及特征解灵敏度,形成模型修正的目标方程和灵敏度矩阵,进而缩短模型修正时间。将基于子结构的模型修正方法用于怒江特大桥主桥(上承式钢桁拱桥)有限元模型修正,结果表明:修正后桥梁的前10阶频率与桥梁的模拟实测频率值相吻合,且模型修正时间仅为传统整体方法的56%。     

整体硫化弹性铁垫板结构设计研究

整体硫化弹性铁垫板属于橡胶-金属复合材料,目前普遍应用于铁路、航空、船舶等各行业。整体硫化弹性铁垫板结构特点突出,其弹性均匀,列车运行平顺性好,可提高乘客舒适度;有效限制橡胶劣化途径,可提高产品使用寿命;产品结构适应性好,还能有效降低列车运营振动噪声。重点结合地铁压缩型减振扣件用弹性铁垫板结构设计,论述其关键参数、结构设计、生产制造工艺、相关测试等方面内容,研究弹性铁垫板结构关键参数和型式尺寸接口设计方法,针对结构设计重要参数之一垂直静刚度进行简化计算和有限元分析,并通过相关检验和实测,数据完整翔实。     

城市轨道交通协同工作平台的设计与实现

为了有效解决城市轨道交通项目中各单位各专业之间的信息共享和交互,提高协同工作效率。从城市轨道交通项目的管理流程入手,分析业务特点和项目信息的分类方式、利用数据库设计思想和软件开发技术,完成协同工作平台的设计,并根据应用后的反馈信息不断优化,完善信息管理体系和权限分配机制。系统在多个项目中得到应用,有效提高信息共享和协同工作效率。详细阐述城市轨道交通协同工作平台的设计与实现的流程、思路和方法。     

超重货物作用下的铁路轨道路基响应机理研究

为研究超重货物作用下轨道路基动态响应机理,基于有限元软件ANSYS建立轨道-路基三维有限元模型,分析轨道路基在超重货物作用下的应力分布和位移变形规律,并与现有设计规范进行比较。研究结果表明:超重货物作用下,钢轨和轨枕均满足运输要求,道床应力达637.72 k Pa,超出碎石道床容许值,路基基床局部受力达202.33 k Pa。超重货物运输过后,会对既有轨道结构造成一定的损伤,因此要进行必要的养护维修以满足其他车辆的安全运营。研究结果可为以后超重货物的安全运营和重载铁路的养护维修提供一定的参考。     

大跨度混凝土连续箱梁桥日照温度场试验及仿真分析

为研究大跨连续箱梁桥的日照温度场分布特点与最不利温度梯度模式,以唐山曹妃甸工业区纳潮河2#大桥施工阶段实桥监测为基础,基于太阳物理学、传热学等相关理论,建立箱梁温度场的热边界条件。参考相关文献确定有限元瞬态热分析的环境参数与热工参数,运用ANSYS软件模拟日照下箱梁的瞬态温度场分布并与实测值进行对比分析,采用最小二乘法拟合出箱梁竖向最不利正温度梯度。研究表明:箱梁截面二维温度场近似关于桥轴线对称分布;顶板、底板、东腹板、西腹板内外表面日照最大正温差出现时刻分别为14:00、15:00、11:00、17:00;混凝土导热性能差,内表面峰值温度出现时刻滞后外表面2~3 h;唐山市曹妃甸区箱梁截面的竖向温度梯度为Ty=19.2e-4y;环境与热工参数选取合理,采用有限元软件ANSYS进行数值模拟具有较高精度。     

无砟轨道中减振垫组合减振性能对比分析

无砟轨道的整体刚度比有砟轨道大,为降低列车通过时的轮轨振动以及环境振动,有关无砟轨道的减振措施应运而生,考虑3种减振垫组合:轨下减振垫、轨下减振垫+枕下减振垫和轨下减振垫+板下减振垫。为研究3种减振垫组合情况下的减振性能,基于FEM方法,建立3种组合情况下的振动力学模型,对其进行谐响应分析,结果表明:轨下减振垫+枕下减振垫组合和轨下减振垫+板下减振垫组合不利于减少轮轨(钢轨)振动;轨下减振垫+板下减振垫组合有助于降低200 Hz频率以下环境(底座板)振动,最多能降低底座板振动加速度级为11.98 d B,频率越低减振能力越强;轨下减振垫+枕下减振垫组合仅能略微降低20 Hz频率以下环境(底座板)振动,最多能降低底座板振动加速度级为5.46 d B;相关计算和分析可为合理设计减振垫位置提供依据。     

城市轨道交通牵引供电接触轨系统温度应力有限元分析

温度变化时接触轨内部会产生巨大的温度应力,严重时甚至会危及城市轨道交通牵引供电安全。结合目前应用较广泛的钢铝复合接触轨,基于有限单元法,采用三维软件SOLIDWORKS建模,并在有限元软件Ansys Workbench中对接触轨模型的温度应力进行了模拟分析。该模型考虑了卡爪、尼龙垫块及支座等构件的束缚影响,采用边界条件控制环境的温度变化,得到了接触轨内部温度应力场云图,并分析了此温度应力对绝缘支座的影响。研究结果可为接触轨系统中各构件的设计、优化、安装及检修提供参考。     

基于5 GHz无线局域网的车地无线通信系统测试与分析

车地无线通信系统是乘客信息系统进行数据传输的重要组成部分,其对乘客信息系统的使用效果起着至关重要的作用。现有北京地铁5号线乘客信息系统采用的基于2.4 GHz WLAN(无线局域网)的车地无线通信系统存在着带宽小、速率低等不足。针对这些不足,提出使用5 GHz频段的基于802.11 n技术车地无线网络替代现有网络。为了验证新技术的性能及有效性,设计并搭建了地面模拟系统,使用汽车替代地铁列车进行了测试。试验结果表明,使用5 GHz频段车地无线网的性能能够满足乘客信息系统的要求,达到了预期的效果。     

隧道施工地层扰动特性分析

研究目的:地铁修建过程中面临大量穿越或临近建(构)筑物的情况,为确保施工安全,应把握施工引起的地层变形规律。本文利用三维非线性有限元模型和相关解析理论,展开对隧道施工后在不同埋深和不同施工控制水平下地层变形规律的研究。研究结论:(1)隧道施工影响半径受埋深和施工控制水平的双重影响;(2)施工影响范围随拱顶沉降的增大而增大,当拱顶沉降增大到一定值后,影响半径达到最大值,此时地层发生剪切破坏;(3)在粉土和粉砂土为代表的典型复合地层中,地表沉降与拱顶沉降的关系、影响半径和拱顶沉降的关系、影响半径与地表沉降的关系分别可用考虑埋深影响的线性函数、二次函数、幂指数函数公式表示;(4)地表沉降斜率与地表最大沉降量的关系可用幂指数函数形式表示,埋深越大,地表沉降斜率越小;(5)本研究成果可应用于地铁穿越工程。