陕西省高速公路轴载特性区域划分

路面结构设计中一般是结合实测轴载数据计算累计当量轴次,但是新建和改建路面设计中实测轴载数据的调查往往难以实现,导致预测交通量无法准确表征实际交通状况。针对此问题,通过对陕西省18条高速路段的车流量数据和6条典型高速路段的实测轴载数据进行比对,分析其车型分布规律、轴型分布规律以及轴载分布规律的区域特征,为利用轴载特性相似区域的已知轴载调查数据预测交通量提供理论依据。研究结果表明:西安周边地区小客车占比明显高于其他类型车辆占比,通往外省地区拖挂车占比与小客车占比接近;西安周边地区以轻型拖挂车为主,通往外省地区以重型拖挂车为主;2个区域的超载比例差异明显,通往外省地区高速路段的超载比例多数是西安周边地区的2倍。     

基于多模式弱分类器的AdaBoost-Bagging车辆检测算法

针对现有车辆检测算法在实际复杂道路情况下对车辆有效检测率不高的问题, 提出了融合多模式弱分类器, 并以AdaBoost-Bagging集成为强分类器的车辆检测算法。结合判别式模型善于利用较多的特征形成较好决策边界和生成式模型善于利用较少的特征排除大量负样本的优点, 以Haar特征训练判别式弱分类器, 以HOG特征训练生成式弱分类器, 以AdaBoost算法为桥梁, 采用泛化能力强的Bagging学习器集成算法得到AdaBoost-Bagging强分类器, 利用Caltech1999数据库和实际道路图像对检测算法进行了验证。验证结果表明: 相比于单模式弱分类器, AdaBoostBagging强分类器在分类能力和处理时间上均具有优越性, 表现为较高的检测率与较低的误检率, 分别为95.7%、0.000 27%, 每帧图像的检测时间较少, 为25ms; 与传统级联AdaBoost分类器相比, AdaBoost-Bagging强分类器虽然增加了12%的检测时间和30%的训练时间, 但检测率提升了1.8%, 误检率降低了0.000 06%;本文算法的检测性能显著优于基于Haar特征的AdaBoost分类器算法、基于HOG特征的SVM分类器算法、基于HOG特征的DPM分类器算法, 具有较佳的车辆检测效果。     

基于车联网V2P 的行人碰撞风险辨识研究

为探索基于车联网V2P(Vehicle to Pedestrian)通信技术的行人碰撞风险辨识方法, 首先,在车联网环境下实时获取了目标位置、速度、运动方向等信息,并分析了典型人-车相 对运动场景中交通参与者的行为不确定性,进而提出了人-车碰撞区域随机几何模型;然后, 综合考虑了车联网系统的通信延时、定位误差、人-车相对运动不确定性等多因素的影响,建 立了人-车碰撞事故概率和冲突风险程度模型;最后,通过仿真实验分析了行车速度、通信延 时、定位精度等因素对行人碰撞风险辨识模型效果的影响,以及各因素间的相关性关系.本文 提出的方法对行人安全保护研究具有一定的参考价值,研究结果同时指出了车联网系统通信 延时与定位精度的技术要求.     

数据驱动的电动汽车充电站选址方法

电动汽车在缓解能源压力和环境污染中起着重要的作用,充电不方便成为制约电动汽车发展的一个重要原因.为了合理布局电动汽车充电站位置,本文提出一种数据驱动的电动汽车充电站选址方法.利用海量的移动位置数据提取潜在的交通需求位置,包括出发点和目的地;将地图划分为等间隔的网格,将潜在的交通需求位置与网格关联,统计每个网格内的交通需求量,需求量大的网格作为电动汽车充电站选址的候选位置.实证研究表明,该方法能够精准定位潜在用户需求量大的位置,为电动汽车充电站选址提供数据支持和决策依据.     

基于传播模型的非机动车违规过街行为研究

为研究信号交叉口非机动车违规过街行为,选取西安市的7个信号交叉口,通过视频拍摄获取资料,应用复杂网络来分析非机动车网络的结构特征和演化规律.建立了交叉口非机动车网络,基于SI模型的基本思想,提出了非机动车违规过街行为的传播模型.并通过python程序进行模拟分析,在不同的网络结构和不同的传播率下,获取了非机动车违规过街的行为趋势.结果表明：随着等待时间的增加,一旦有骑行者闯红灯,更多的骑行者将加入到违规过街的行列;在内向度和外向度方面,电动自行车均高于普通自行车;非机动车违规行为随着传播率及非机动车流量的增加而增加.     

液罐车液体侧向晃动多质量椭圆规摆模型

为深入研究液罐车整车侧向动力学行为, 探讨了椭圆形(圆形) 截面罐体等效机械液体侧向晃动模型; 基于计算流体动力学(CFD) 软件FLUENT, 评价了椭圆规摆(TP) 模型的预测精度, 分析了充液比、罐体截面椭圆率和激励频率对模型预测精度的影响; 提出了广义多质量TP模型, 通过合理分配液摆各部分质量及其间距来适应罐体截面椭圆率和充液比的变化; 基于Lagrange方法推导了广义多质量TP模型动力学方程, 给出了双质量TP (DMTP) 模型的质量比和质量间距参数的获取方法和拟合表达式, 并采用CFD方法评价了DMTP模型的预测精度。分析结果表明: 由TP模型得到的晃动力矩总体较CFD方法的小, 随着充液比和激励频率的增加, 预测误差变大, 充液比由30%增加到80%时, 峰值晃动力矩预测误差由15%增加到65%左右, 这主要是由于TP模型是在液体小初始倾斜角自由晃动条件下拟合所得, 当充液比和晃动频率较高时, 液摆的摆臂长度和参与晃动的液体质量都小于实际情况; DMTP模型在大部分充液比、罐体截面椭圆率和激励频率条件下都有相对稳定且较高的预测精度, 激励频率分别为0.2、0.3Hz时, DMTP模型的最大晃动力矩预测均方根误差均值和标准差分别比TP模型小54.2%、43.9%和45.1%、31.2%, 预测精度较TP模型有明显提高, 特别是能够较好地弥补TP模型在高充液比时预测误差较大的不足。     

智能汽车两阶段UWB定位算法

为了提高智能汽车行驶的可靠性,以超宽带(UWB)为研究对象,研究了智能汽车两阶段UWB定位算法;分析了智能汽车UWB定位算法的基本原理与误差来源;建立了测距值筛选与加权位置解算两阶段UWB定位算法,在测距值筛选阶段,采用高斯筛选剔除小概率、大干扰事件,在加权位置解算过程中,根据多测距点的位置坐标加权计算得到最终的位置坐标,以有效减小非视距、多径效应所带来的误差,通过使用抗多径天线以有效减小多径效应所带来的误差,并分别建立了静态补偿和运动补偿策略,以有效减小设备晶振偏差等硬件问题造成的误差;在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建一定测距方差约束下的UWB随机测距值仿真环境,对算法进行了仿真测试并与三边定位算法、三边质心定位算法进行仿真比较,分析基站数量对定位精度的影响;搭建实物UWB测试系统,对UWB设备定位精度进行了评估与误差补偿,并对两阶段UWB定位算法进行了实车测试。仿真结果表明：东向和北向的定位误差均值最小分别可达0.382 3、0.447 0 m;补偿后的UWB定位轨迹更接近RT3002所示的轨迹,东向和北向轨迹误差的平均值分别为0.049 2、0.017 8 m,均方根误差分别为0.069 8、0.0264 m。可见,提出的智能汽车两阶段UWB定位算法能够满足智能汽车的定位需求,具有高精度、低成本、稳定性好等优点。     

从工程科学走向工程技术——新时期交通与运载工程学科发展与展望

国家自然科学基金委员会积极推进基金改革,设立技术科学板块,面向国家重大需求和经济主战场,解决需求背后的核心技术科学问题,推动科研范式改革。交通与运载工程学科作为科学基金技术板块的重要组成部分,应当积极响应,及时调整学科资助政策。小学科,大行业,交通与运载工程学科研究呈现需求牵引、面向未来、技术集成、交叉融通的特点,需要进一步重视各交通体系交通诸要素的差异性和独特性,反对脱离行业、脱离应用对象,盲目梳理所谓的共性工程科学问题。推动基于RAMS(可靠性(Reliability)、可用性(Availability)、可维护性(Maintainability)和安全性(Safety))理论的工程科学与工程技术评价体系建设,关注各交通体系自身的特点及科学基础差异,强化其在重大、重点、人才等重要项目立项建议遴选、评审及成果后评估各环节中的应用,加快科学成果转化,支撑“交通强国”建设。     

内轴颈高铁车轴结构设计与强度分析方法

针对高速列车的轻量化设计需求,分析了内轴颈高铁车轴独特的内支承结构与承载特点,建立了内轴颈高铁车轴受力状态和结构强度理论分析模型,提出了内轴颈高铁车轴设计极限载荷和疲劳强度的解析计算方法;在此基础上,制定了基于理论分析、有限元方法和车辆系统动力学的内轴颈高铁车轴结构设计方法,并以17 t轴重的内轴颈高铁车轴为例开展了应用研究;基于内轴颈高铁车轴受力状态的理论分析结果,确定了车轴的临界安全截面和详细尺寸方案;建立了内轴颈高铁车轴的有限元模型,评估并校核了车轴的疲劳强度;建立了轴箱内置式高速动车的刚-柔耦合系统动力学仿真分析模型,验证了车辆的动力学性能和车轴的动荷载。分析结果表明：17 t轴重的新型内轴颈高铁车轴的质量为273.6 kg,比同轴重传统外轴颈高铁车轴的质量低约30%;内轴颈高铁车轴各截面疲劳强度的安全系数均大于1.66,临界安全截面转移至轴颈与轮座之间的卸荷槽及轴颈与轴身之间的过渡圆弧区域;采用内轴颈车轴的高速动车能够以350 km·h^-1的速度稳定通过半径为5.5 km的曲线线路,主要动力学性能指标优良;在选定曲线通过工况下车轴所承受的动载荷均能被设计极限载荷包络,据此开展的车轴结构设计和强度分析是稳健的。可见,内轴颈高铁车轴在实现高速列车轻量化设计方面有显著的技术优势,且高速适应性较好,在高速列车领域的发展和应用潜力巨大。     

颗粒阻尼抑制水下航行器轴系纵振模拟试验

在简谐激励条件下,应用轴系颗粒阻尼纵振抑制模拟试验装置研究了旋转工况下的颗粒阻尼减振比;探讨了单腔体多颗粒和多腔体多颗粒时的轴系模拟系统加速度变化,讨论了颗粒的材料、粒径、质量填充比、腔体数量、转速、激励频率与位移等参数对系统减振比的影响规律。研究结果表明：在单腔体多颗粒条件下,填充有铜、钢、橡胶包钢颗粒的系统减振比处于7.83%~8.91%,橡胶颗粒的系统减振比接近于0;铜、钢、橡胶包钢颗粒有明显的抑振效果,颗粒的材料密度和阻尼比越大,抑振效果越好;当颗粒质量填充比为15%时,系统减振比最高为13.77%,但当质量填充比超过15%时,减振比有所降低,故质量填充比一般应根据实际情况控制在15%左右;粒径、转速、激励频率与位移幅值的变化对系统减振比的影响分别为1.76%~8.68%、6.77%~12.50%、4.41%~10.12%与2.19%~7.05%;在多腔体多颗粒工况下,当颗粒总质量填充比和转速一定时,腔体数量对系统减振比有明显影响;当腔体数量为3时,转速为100 r·min^-1和质量填充比为25%的最佳系统减振比为22.5%;在多腔体多粒径颗粒工况下,当总质量填充比为10%,转速为50~150 r·min^-1的系统减振比波动不大,平均为14.18%,这表明多腔体多粒径组合对转速不十分敏感,具有较好的减振效果,可拓宽转速使用范围。