A stochastic model of traffic flow: Theoretical foundations

In a variety of applications of traffic flow, including traffic simulation, real-time estimation and prediction, one requires a probabilistic model of traffic flow. The usual approach to constructing such models involves the addition of random noise terms to deterministic equations, which could lead to negative traffic densities and mean dynamics that are inconsistent with the original deterministic dynamics. This paper offers a new stochastic model of traffic flow that addresses these issues. The source of randomness in the proposed model is the uncertainty inherent in driver gap choice, which is represented by random state dependent vehicle time headways. A wide range of time headway distributions is allowed. From the random time headways, counting processes are defined, which represent cumulative flows across cell boundaries in a discrete space and continuous time conservation framework. We show that our construction implicitly ensures non-negativity of traffic densities and that the fluid limit of the stochastic model is consistent with cell transmission model (CTM) based deterministic dynamics.     

Recursive estimation of average vehicle time headway using single inductive loop detector data

Vehicle time headway is an important traffic parameter. It affects roadway safety, capacity, and level of service. Single inductive loop detectors are widely deployed in road networks, supplying a wealth of information on the current status of traffic flow. In this paper, we perform Bayesian analysis to online estimate average vehicle time headway using the data collected from a single inductive loop detector. We consider three different scenarios, i.e. light, congested, and disturbed traffic conditions, and have developed a set of unified recursive estimation equations that can be applied to all three scenarios. The computational overhead of updating the estimate is kept to a minimum. The developed recursive method provides an efficient way for the online monitoring of roadway safety and level of service. The method is illustrated using a simulation study and real traffic data.     

寒区公路隧道温度场及保温层的研究

随着寒区公路隧道的不断增多,寒区隧道的保温问题也受到广泛重视。为了分析计算此类隧道施工过程中的温度场,验证寒区隧道保温设计的必要性,确定保温设计的经济性和有效性,文章以某市西山隧道为背景,结合东北冻土的热力性质特点,利用大型有限元计算程序Ansys,对寒区隧道进行了模拟分析,并且将计算的理论数据与实际测定的数据进行对比,分析隧道开挖后围岩温度场的分布、初期支护以及二次衬砌的温度变化过程,对隧道保温效果进行评定。数据对比表明,将保温层设置在二次衬砌外侧是比较合理的,但在东北寒区,对于断面半径达7m的大断面隧道,仅使用40 mm厚的PU硬质聚氨酯泡沫板作为保温材料是不合理的。为使设计经济合理,保温材料在径向上可以采用不同的厚度。     

输气管道置换优化研究

置换是输气管道投产试运过程中的重要工艺环节,是复杂的扩散、对流过程。文中介绍了输气管道投产前用氮气置换空气的几种方法,阐述了它们的工作原理与实施步骤,对比分析了它们的优缺点,优选了置换方式,并采用Fluent流体模拟软件建立了输气管道氮气置换数学模型,进行了三维稳态和非稳态数值计算,研究了置换过程中混气段长度随管径、管长、流速变化规律,将理论推导、数值计算和现场数据进行了对比,验证了理论结果的正确性,为现场施工提供了科学依据。     

原油管线在线等质量取样系统设计及实现

为了有效解决原油长输管线反复出现的原油途耗异常问题,通过对原油油种、工艺条件和原油输送方式等的分析,设计了等质量流量比例采样系统,由该系统实现原油管线在线自动取样。系统投用后,实现了实时对量,及时发现损耗异常情况,有效控制了原油途耗不稳定的问题。采用等质量流量比例采样模式,较好地解决了多油种、边收边付、多种输送方式以及流量范围宽等不利因素影响计量的问题,具有较好的参考和推广价值。     

管道内防腐层补口技术研究进展

管道内衬或内防腐涂层现场施焊时,焊缝两侧的防腐层会由于高温作用而破坏,使环焊缝处不能得到有效的保护,内补口技术也成为影响管道质量的主要瓶颈。文中介绍了国内外主要的内补口技术,如内补口机法、内衬保护套（管）焊接法、不锈钢接头法、机械连接法等,并指出各方法的特点。文中还就内补口技术的质量控制和研究方向等提出了建议。     

6 km长公路隧道全射流纵向排烟现场实体火灾试验研究

为研究6 km长公路隧道全射流纵向排烟的可行性与有效性,依托羊鹿山隧道开展全射流纵向排烟现场实体火灾试验。试验在不利于排烟的下坡隧道（左洞）内进行,考虑5、10 、20 MW3个不同等级的火灾规模,并对不同工况下隧道内沿程风速、排烟时间等进行研究。通过对不同火灾工况下油盘火现场试验,得出如下结论： 1）现场火灾试验期间,羊鹿山隧道左洞内自然风速为1.0~1.6 m/s,与排烟方向相反,为排烟阻力; 2）隧道内开启6组以上风机时,下坡隧道内沿程风速大于3.0 m/s; 3）根据5、10、20 MW油盘火排烟试验结果,采用全射流纵向排烟方式能将隧道内烟气全部排出洞外,且从点火开始到烟气全部排出洞外的时间约为30 min。     

考虑相变过程岩体孔隙率对寒区隧道温度场时空规律影响研究

为研究寒区隧道围岩在持续低温作用或冻融循环作用过程中,考虑岩体相变过程中多相体各组分变化引起的岩石热学参数差异对围岩温度场时空变化规律的影响,利用已有岩体未冻水含量研究成果,进一步推导不同孔隙率下岩体的热学参数计算公式。基于多孔介质模型建立考虑相变过程的围岩温度场计算模型,分析考虑潜热时不同孔隙率下围岩冻结缘的空间形态变化规律,及相变过程对温度场的影响。研究结果表明： 1）饱和岩体孔隙率越高,对岩体整体热学参数影响越大; 2）低温持续作用围岩时,冻结缘向围岩深处移动并不断变宽,其宽度与其深度呈线性关系; 3）饱和围岩孔隙率对冻结缘移动速度影响较大,但对其宽度基本无影响; 4）由于相变潜热,岩体在冻融循环过程中围岩温度时程曲线出现不对称阶梯状形态,且其阶梯形状宽度与围岩孔隙率呈正相关; 5）冻融循环过程中,升温及降温过程中冻结缘临近岩体温度梯度存在差异引起的传热效率不同直接导致升温、降温时程曲线的不对称性特征出现; 6）沿硐室围岩径向向外,各处围岩体的温度时程函数与加载的温度函数存在着振幅衰减和相位滞后的现象,且岩体孔隙率越高该现象越明显。     

地下交通转换平台射流通风特性及风流组织方式研究

为探究地下交通转换平台内通风系统的合理布局,采用比尺模型试验和CFD模拟相结合的方法,研究射流风机和通风组织对地下交通转换平台内气流运动的影响。结果表明： 1）当联络通道内风机射流朝向敞开段时,为使风机升压系数Kj最大,630 mm、900 mm、1 120 mm射流风机的布设位置应距离敞开段分别大于40、50、65 m; 2）大口径射流风机具有更大的Kj,但占用的断面空间更大,且射流诱导段更长,应根据联络通道长度和高度合理选择射流风机口径; 3）地下交通转换平台的通风组织不宜采用同侧开启方式,采用对角抽吸方式时,联络通道内的污染物混入比最低、通风效率最高。     

管道输煤工程中煤浆沉降特性的应用分析

文中对煤浆沉降特性进行了详细分析,结论表明质量分数和粒度是影响煤浆颗粒沉降速度的主要因素。然后,从煤浆沉降特性角度出发,总结了管道输煤工程中煤浆制备、筛检超粗颗粒、煤浆储存、长距离管道输送以及终端脱水等环节需采取的相应措施及要求,为煤浆输送管道安全、经济、可靠地运行提供参考。