隧道与互通出口小净距路段换道可靠性研究

为分析高速公路隧道与互通出口小净距路段在不同交通流状况下的车辆驶出概率,提出了基于交通仿真的安全换道概率模型。首先,采用VISSIM标定仿真模型并进行正交试验,获取小净距路段在不同净距长度、交通量、驶出比例、大型车比例下的交通数据,在此基础上确定瞬时交通流密度及相应车流平均速度的计算方法,构建相应的分布模型,通过K均值聚类算法研究不同速度下的瞬时交通流密度大小和出现概率;同时引入可靠度方法并利用微分法来构建车辆安全换道概率模型,综合考虑车速、车流密度、目标车道临界可插入间隙等因素的不确定性,应用蒙特卡罗仿真法搭建求解概率模型的算法,并通过MATLAB对模型进行求解;针对分流车初始位置的不同,分别得到了不同交通量、大型车比例、净距长度下的换道驶出成功率,进而研究不同交通流状况组合下的净距长度。结果表明：交通量、大型车比例、净距长度对净距路段内侧车道车辆换道驶出成功率有显著性影响,研究结果可为规范的进一步完善提供参考。     

中承式集束钢管混凝土拱桥的加固设计研究

针对某中承式集束钢管混凝土拱桥的维修加固,结合桥梁病害检测和数值仿真结果,提出了3种桥面系改造加固方案。多方比选的研究结果表明,若不考虑管芯混凝土收缩,拱肋应力偏小,而管芯混凝土压应力偏大,拉应力偏小;采用支架灌注的方法可减小拱肋应力,但会增大管芯混凝土压应力,减小管芯混凝土拉应力;方案2通过将桥面系更换为钢纵、横梁格构体系、更换吊杆可有效改善原拱桥结构受力,提高了结构承载能力。本研究可为同类桥梁加固改造设计提供参考。     

某边坡爆破施工对既有隧洞影响数值分析

边坡爆破开挖的动力响应在工程评估计算分析中是比较复杂的一个问题,尤其计算分析中常用的反应谱理论经多年实践,存在许多不足之处。本文以时程分析法对某智能产品园区高边坡爆破施工对临近供水隧洞的安全影响进行研究,给出了边坡爆破计算模型的概化方法及建立方式等。结果表明,利用数值方法模拟对爆破施工对临近构筑物安全影响的分析是可行的。采用三维实体模型计算分析了某边坡爆破施工对既有供水隧洞安全影响,并在此基础上,分析研究了减小爆破振动对既有结构物影响的减振措施,可为类似工程提供借鉴。     

智能分布式驱动汽车路径跟踪/制动能量回收协同控制策略研究

为了解决智能分布式驱动汽车路径跟踪与制动能量回收系统间的协同控制难题,充分考虑分布式驱动汽车四轮扭矩独立可控在智能驾驶系统中的优势,设计适应不同路面附着条件的智能分布式驱动汽车转向、制动分层协同控制策略。上层控制器依据不同的路面类型设计差异化的多目标代价函数,以综合优化各工况下的控制目标。高附路面下,制定满足最大能量回收值的全局参考车速,在线优化路径跟踪指令,实现最优能量回收的同时减小系统运算负荷;低附路面下,优先考虑车辆的路径跟踪性能和行驶稳定性,在多目标代价函数中取消对全局参考车速的跟随要求,增设终端速度约束与能量回收项性能指标并减小能量回收项性能指标的权重系数。上层控制器基于模型预测控制方法对多目标代价函数进行滚动优化与预测求解,得到期望的前轮转角及4个车轮的总制动扭矩需求。下层控制器根据制动扭矩需求对四轮的液压制动扭矩和电机制动扭矩进行分配,最终完成整个复合制动过程。基于MATLAB/Simulink和CarSim软件,搭建控制器在环仿真平台,并在高附和低附路面条件下对所提出的策略进行试验验证。研究结果表明：高附路面下,所提出的控制策略在准确跟踪期望路径的同时相较固定比例制动力分配方法可提升2.7%的能量回收值并减少约0.02 s的单次计算时间;低附路面下,与使用高附控制策略相比,能够保证车辆的路径跟踪准确性与行驶稳定性,同时可提升7.8%的能量回收值;控制器在环试验结果证明了该协同控制策略对车辆性能提升的有效性。     

库区水位变化条件下高速公路路基高边坡稳定性分析

针对库区水位升降过程中边坡稳定性研究问题,依托库区影响范围内某高速公路路基边坡工程实例,采用现场调研和数值仿真分析相结合的方法,重点分析了库水位上升和下降过程中边坡稳定系数的变化规律。结果表明：随着库水位上升或下降,边坡稳定系数均呈现出先降后升的特性,且存在最危险水位(为628 m),高度位置不受水位变化过程影响;水位降落比水位上升更容易引起边坡失稳,应重点关注。     

路基边坡滑坡风险评估及治理方案研究

为防范高等级公路营运期间路基边坡滑坡风险,本文立足于风险评估理论模型,依托某高速公路路基失稳事件实例,结合现场勘察检测数据和数学仿真计算,得出路基边坡滑坡发生率为21%、安全系数为1.04;在风险评估的基础上,分别从滑体上中下部三个角度提出了对应的三类路基边坡滑坡治理方案;综合对比治理后滑坡发生发生率和经济效益等因素,优选出最佳的坡面锚索框架梁支护结合预应力锚索抗滑桩支挡综合治理方案;最后对治理后的路基边坡效果进行评价。本文研究结果可为相关公路路基边坡滑坡灾害风险评估及治理提供完善的经验参考。     

基于不同热管理方案的动力电池低温动力性研究

动力电池在低温环境中功率特性变差和充放电效率下降是制约电动汽车发展的因素之一。为提升动力电池低温动力性,基于AMESim的1D仿真模型对不同热管理方案下动力电池目标功率的持续时间进行了研究。结果表明,动力电池预加热方案在一定程度上提升了动力电池低温动力性,但是预加热方案不仅受预加热电量来源、动力电池初始SOC以及环境温度的影响,还会在动力电池初始SOC较高时造成电量浪费;动力电池预加热+行驶加热方案不仅能提升动力电池低温动力性,还可以避免动力电池在初始SOC较高时进行预加热造成电量浪费。通过不同热管理方案下动力电池低温动力性的研究,对电动汽车低温行车过程中热管理方案提供一定的指导。     

救生筏自然通风系统的试验与CFD模拟

为了研究能够满足国际海事组织（IMO）要求的救生筏自然通风系统设计,对救生筏自然通风系统进行试验,同时利用计算流体动力学（CFD）仿真对救生筏内的CO₂浓度进行模拟。对比分析对应工况的试验数据与CFD仿真结果,得出救生筏采用4%筏底面积的对向设置双开口自然通风系统能够满足5 000 ppm设计衡准的结果。研究表明,采用组分输运模型以及Realizable k-ε湍流模型的稳态CFD计算能够满足工程初步分析中的精度要求。     

基于元胞自动机的高速公路瓶颈交通演化仿真

为分析高速公路中道路瓶颈造成的堵塞现象,本文改进KKW (Kerner-Klenov-Wolf) 模型, 建立跟驰规则;综合考虑车间距和车速对车辆换道的影响,建立自由换道和强制性换道规则;并对高速公路中不同车流量条件下,道路瓶颈上游的堵塞区域分布、换道行为特征和车道上交通参数的变化情况进行仿真研究。结果表明：在给定的交通量条件下,汇流车道的拥堵区域长度处于动态平衡状态,不会随时间而变化,且道路瓶颈前的汇流行为会导致目标车道上严重的速度下降,汇流车道和目标车道上车辆速度变化趋同;从换道集群特征来看,道路瓶颈前因高交通流量形成的低速汇流车辆倾向于以小集团的方式统一进行换道,造成目标车道上剧烈的交通震荡;瓶颈消失后,交通恢复时间随进口交通流量的上升而线性增长。