路锥投收自动控制系统的研制

针对高速公路交通事故现场快速隔离、警示和防护等日益增强的需求,提出一种新型路锥自动投收装置的系统设计方案.针对传统大型路锥投收装置费用高、结构复杂的弊端,利用虚拟样机技术开展紧凑型路锥自动铺设、回收一体化装置的机械结构的设计,包括路锥的叠置、拾取、传送、放置等机构.并利用Pro/E、ADMAS等仿真软件进行仿真测试.基于ARM提出嵌入式的系统总体设计方案:以uCOS-II操作系统为平台,以STM32系列单片机为CPU,完成控制器的软硬件设计,并采用"S"型加减速控制曲线策略实现电机的平滑控制.基于Android开发了操作方便、友好的人机交互接口,以"蓝牙"作为上下位机的通信桥梁,以RSA算法作为上下位机数据交互中的安全的保障.实车测试结果表明,该设计方案的路锥投放与回收成功率均达到95%,基本符合要求.但高、低速时路锥投放、回收的成功率差异较大(6%),此外,路锥的倒伏率达到5%,该单项指标基本不满足设计要求.     

基于时空GPSO-SVM的短时交通流预测

为了提高城市道路短时交通流预测的精度,提出了一种基于时空遗传粒子群支持向量机的短时交通流预测模型.通过主成分分析法对路网原始交通流量进行时空相关性分析,用较少的主成分代替原始交通流量并作为预测因子,在粒子群算法中引入遗传算法的交叉和变异因子,避免粒子群算法陷入局部最优.利用改进后的粒子群算法优化支持向量机参数,得到最优的支持向量机模型,并实现城市道路的短时交通流预测.以长春市路网的实测数据为基础进行了实例验证,结果表明,优化支持向量机参数时,遗传粒子群算法不会陷入局部最优,优化效果更好;与粒子群支持向量机模型和遗传粒子群支持向量机模型相比,所提出预测模型的相对误差波动较稳定,平均预测精度分别提高了4.96%和3.41%.     

基于瞬时阻抗的路径规划策略仿真性能评估

根据对实时路况的数据处理方式,常见的动态路径规划策略可分为瞬时阻抗T-SPF和平均阻抗A-SPF两种方式.如何验证这些策略的个体效益及其对城市路网的中长期影响一直是相关系统部署的核心问题.针对这一问题,通过Vissim的Car2X模块与自定义程序实现了仿真中的动态转向,并以现实路网为蓝本,对T-SPF和A-SPF在不同程度的市场占有率情况下的运行性能进行了测试.测试结果表明2种现有策略都存在各自的问题;当市场占有率达到15%以上时,T-SPF 策略可能令路网的通行容量处于振荡状态,而实施了 A-SPF 的路网的平均延误和通行量表现稳定,但在个体效益方面表现还不如静态策略.建议为城市路网实施路径规划时设计新的策略以及与之匹配的信号优化机制.     

Design of tyre force excitation for tyre–road friction estimation

Knowledge of the current tyre–road friction coefficient is essential for future autonomous vehicles. The environmental conditions, and the tyre–road friction in particular, determine both the braking distance and the maximum cornering velocity and thus set the boundaries for the vehicle. Tyre–road friction is difficult to estimate during normal driving due to low levels of tyre force excitation. This problem can be solved by using active tyre force excitation. A torque is added to one or several wheels in the purpose of estimating the tyre–road friction coefficient. Active tyre force excitation provides the opportunity to design the tyre force excitation freely. This study investigates how the tyre force should be applied to minimise the error of the tyre–road friction estimate. The performance of different excitation strategies was found to be dependent on both tyre model choice and noise level. Furthermore, the advantage with using tyre models with more parameters decreased when noise was added to the force and slip ratio.     

Suspension system state estimation using adaptive Kalman filtering based on road classification

This paper provides a new method to solve the problem of suspension system state estimation using a Kalman Filter (KF) under various road conditions. Due to the fact that practical road conditions are complex and uncertain, the influence of the system process noise variance and measurement noise covariance on the estimation accuracy of the KF is first analysed. To accurately estimate the road condition, a new road classification method through the vertical acceleration of sprung mass is proposed, and different road process variances are obtained to tune the system’s variance for the application of the KF. Then, road classification and KF are combined to form an Adaptive Kalman Filter (AKF) that takes into account the relationship of different road process noise variances and measurement noise covariances under various road conditions. Simulation results show that the proposed AKF algorithm can obtain a high accuracy of state estimation for a suspension system under varying International Standards Organisation road excitation levels.     

橡胶沥青混凝土路面在港区道路中的应用

针对港区道路的重载交通特性,进行橡胶沥青混合料室内单轴压缩试验、车辙试验及小梁弯曲试验。结果表明:橡胶沥青混合料的回弹模量、高温性能与SBS改性沥青混合料相当,但其疲劳性能最好,比基质沥青混合料高1倍多。将橡胶沥青混合料用于试验路段,结果表明:橡胶沥青路面的路表渗水系数、混合料压实度、构造深度以及表面抗滑系数都能够满足规范基本要求。基于试验,提出港区道路适用的路面结构形式为4 cm橡胶沥青AC-13+6 cm基质沥青AC-20。     

改性生物沥青常规性能研究

为研究改性生物沥青的常规性能,对其进行针入度、软化点和延度试验,考察生物沥青与改性沥青按照不同比例混合后各性能的改善.试验结果表明:生物沥青与改性沥青混合后,其针入度值随着改性沥青比例的增大而减小;对改性生物沥青进行温度稳定性分析可知,两种生物沥青本身高温性能就好,当与改性沥青混合后,软化点降低,影响高温性能;生物沥青与改性沥青混合后,其延度都有很大程度的提高,改善了生物沥青低温下硬脆的缺点,特别是SBS改性沥青和SBR改性沥青作用最大.并且随着改性沥青所占比例的增大,效果越好.     

泥质软岩土石混合料弃渣路用性能研究

为了有效利用泥质软岩土石混合料弃渣作为路基填料,在土样基本工程性质试验的基础上,对不同含水率的土样开展了膨胀率试验及大型固结试验,通过对现场不同路基填筑工艺的试验和数值计算模拟可知,不同初始含水率条件下,浸水4昼夜后土样的膨胀率随初始含水率的增加先增大后减小;试样属于中压缩性土,最佳含水率时的试样压缩模量是饱和含水率的1.2倍;泥质软岩土石混合料弃渣填筑路基的松铺厚度宜控制在40 cm左右,填料粒径不大于260 mm,按照试验推荐工艺可以达到高速公路及一级公路1.5m以下路堤的压实度标准.     

基于序列影像种子跟踪的道路线自动提取算法

为快速建立道路精确的几何模型,利用车载移动测量系统获取的序列影像开展了道路边线自动提取方法研究.针对不同类型道路边线的特征,提出了一种基于序列影像种子跟踪的道路线自动算法.首先,对不同质量道路影像分别采用基于灰度信息和梯度信息的道路边线边缘检测方法;其次,采用线性回归模型拟合道路边线,以当前帧拟合直线为种子点,提出了基于种子直线的序列影像感兴趣预测方法,在此基础上对下一帧影像道路边线进行跟踪;最后,以高速公路和城市街区道路序列影像为例,开展了道路边线自动跟踪提取试验,结果表明此方法可以达到优于20 cm的精度,具有很好的鲁棒性.     

沥青混合料裂纹发展过程的颗粒流模拟

为了在细观尺度下描述沥青混合料的裂纹发展行为,运用离散元程序PFC2D内置“Fish”语言,重构了沥青混合料非均质(集料、胶浆和空隙)多层次(矿料级配)结构虚拟试件,对虚拟试件微观组成成分之间的接触赋予了相应的微观接触模型,采用离散元方法实施了单边切口小梁虚拟3点弯曲试验,借助数字摄像法捕捉了室内小梁试件表面裂纹发展情况,在二维尺度下探索了沥青混合料的部分断裂机理.结果表明:虚拟试验得到的宏观断裂力学响应与室内试验结果的吻合度较好,仅采用试件单面图像信息构建模型进行力学性能预测缺乏可信度;虚拟试验模拟的二维裂纹扩展路径与室内数字摄影法结果较为相似,二者都体现出材料脆性断裂特点,二维模型往往夸大了粗集料在混合料断裂过程中的作用;基于离散元程序的裂纹扩展行为分析方法,可以作为研究沥青混凝土材料断裂行为的辅助手段.