雾天桥梁可变限速值的效用评估及优化

为改善高速公路桥梁路段雾天环境的交通安全,文中考虑可变限速标志设置对驾驶行为的影响,从服从效应角度提出其量化评估方法,以期获得最优作用效能。文中以鄂东长江大桥为原型,选取该桥梁近年最低能见度(100 m)和自由流服务水平作为测试环境,设计3种限速策略,分别为对照组SⅠ(无限速策略)、实验组SⅡ(90~70 km/h限速策略)、实验组SⅢ(90~70~50 km/h逐级限速策略);依托驾驶模拟器,实现不同限速条件的雾天桥梁场景微观驾驶行为数据的细粒度感知,采用重复测量方差分析方法从驾驶人响应的快速性、稳定性及准确性剖析可变限速标志的作用机理及驾驶人特征表现,并通过模糊综合评价方法评估不同限速策略的有效性。研究结果表明:雾天桥梁可变限速标志能够使驾驶人更早地采取减速措施,车辆在雾区行驶过程的稳定性更好;在雾天能见度100 m情况下,90~70~50 km/h逐级限速策略的稳态频数更大,空间稳定性更好,且速度超调量和跟随比更小,响应准确性更高。模糊综合评估结果显示,90~70~50 km/h逐级限速策略作为最优方案,能够有效地提升雾区驾驶行为的调节适应能力,降低驾驶风险,提高车辆运行的稳定性。本研究成果为雾天桥梁可变限速标志的优化设置提供了解决方案,可为雾天桥梁的主动安全防控提供有效支撑。

基于车速平稳过渡的高速公路出口限速方案

研究能够满足出口车速平稳过渡的逐级限速方案,对出口区域车辆平稳运行及安全提升有重要意义。利用无人机采集高速公路出口车辆运行参数,分析出口车辆运行特征,考虑驾驶员对相邻限速标志的认知反应,构建了连续限速标志设置间距计算模型,建立了高速公路出口不同级别的限速方案,利用驾驶模拟试验对设计的不同限速方案进行分析及评价。模型的计算结果显示,二级限速方案中,限速值为60-40 km/h的限速标志间距为160 m;三级限速方案中,限速值为80-60-40 km/h的限速标志间距分别为300 m和80 m,限速值为90-60-40 km/h的限速标志间距分别为300 m和85 m;四级限速方案中,限速值为100-80-60-40 km/h的限速标志间距分别为295、160、80 m。利用驾驶模拟器对模型结果进行验证,试验结果表明:随着限速级数增加,车辆离散幅度显著降低,表明逐级限速方案对出口车辆运行速度有明显管控效果;逐级限速方案的平均减速度指标小于1.3 m/s^(2),均在驾驶舒适性阈值内;四级限速方案可使在分流鼻端车速标准差、平均减速度、分流鼻运行速度V85分别控制在5.23 km/h、0.52 m/s^(2)、54 km/h左右,极大满足了车速平稳过渡要求。可见,借助模型定量优化的逐级限速方案可以显著提高出口车速过渡的平稳性和安全性。

基于多智能体深度强化学习的高速公路可变限速协同控制方法

面向高速公路多路段可变限速协同控制需求,针对高维参数空间高效训练寻优难题,提出了应用多智能体深度确定性策略梯度(MADDPG)算法的高速公路可变限速协同控制方法。区别于既有研究的单个智能体深度确定性策略梯度(DDPG)算法,MADDPG将每个管控单元抽象为具备Actor-Critic强化学习架构的智能体,在算法训练过程中共享各智能体的状态、动作信息,使得各智能体具备推测其余智能体控制策略的能力,进而实现多路段协同控制。基于开源仿真软件SUMO,在高速公路典型拥堵场景对提出的控制方法开展管控效果验证。实验结果表明,提出的MADDPG算法降低了拥堵持续时间和路段运行速度标准差,分别减少69.23%、47.96%,可显著提高交通效率与安全。对比单智能体DDPG算法,MADDPG可节约50%的训练时间并提高7.44%的累计回报值,多智能体算法可提升协同控制策略的优化效率。进一步,为验证智能体间共享信息的必要性,将MADDPG与独立多智能体DDPG(IDDPG)算法进行对比:相较于IDDPG,MADDPG可使拥堵持续时间、速度标准差均值的改善提升11.65%、19.00%。

考虑智能网联车辆影响的八车道高速公路施工区可变限速控制方法

为提升车联网环境下高速公路施工区交通运行效率及安全水平,提出了一种基于强化学习的可变限速控制方法.选取智能驾驶模型和真车试验模型,分别对传统人工车辆和智能网联车辆的跟驰行为进行建模,构建了以瓶颈下游路段交通流量为效率指标、瓶颈路段速度标准差为安全指标的复合奖励值,利用深度确定性策略梯度算法,分车道动态求解最佳限速值.仿真结果表明,所提可变限速控制方法在不同智能网联车辆渗漏率条件下均能有效提升交通流运行效率和安全水平,且在智能网联车辆渗漏率较低时,提升效果更加显著.当智能网联车辆渗漏率为1.0时,瓶颈下游路段交通流量提升10.1%,瓶颈路段速度标准差均值下降68.9%;当智能网联车辆渗漏率为0时,瓶颈下游路段交通流量提升20.7%,瓶颈路段速度标准差均值下降78.1%.智能网联车辆的引入能够提升至多52.0%的瓶颈下游路段交通流量.

基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略

为解决传统永磁风电机组高电压穿越控制策略存在超速脱网风险问题,提出一种基于桨距角控制的高电压穿越控制策略。高电压穿越期间,首先,按照并网要求向电网提供无功支撑;其次,考虑转子转速限制,当转子转速达到参考值时启动桨距角控制,抑制转子转速上升;最后,通过仿真试验,验证了所提控制策略的有效性。基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略,既能向电网提供无功支撑,又能避免超速脱网。

路段级导航属性信息挖掘

大量的自动或半自动道路提取方法如雨后春笋,但生成的产品通常缺乏导航属性信息,如路段的等级、限速等,制约“大路优先”“限速提醒”等智能导航服务。因此,本文以路段为分析单元,考虑上下游邻接路段强相关性,提出一种改进的路段等级、限速属性信息挖掘方法。首先进行轨迹、路网数据预处理,实现轨迹点与归属路段的连接。然后基于对数据和任务的认识进行多模态道路互补特征设计。最后顾及目标路段及其上下游邻接信息,利用随机森林开展面向路段的等级、限速信息分析。与单类特征相比,集成路网与轨迹特征之后提高了路段等级、限速分类准确率。与仅顾及目标路段进行路段等级、限速分类相比,顾及空间邻接信息进行路段等级、限速分类效果更好。

基于强化学习的车道级可变限速控制策略

针对高速公路合流区主线各车道交通流运行状况受合流车辆影响的差异性,研究了1种基于强化学习的车道级可变限速(differential variable speed limit,DVSL)控制策略。由于DVSL控制问题存在高维动作空间求解困难,本文利用限速变化值优化动作空间,确定状态空间以及考虑多因素的奖励函数;在求解过程中,使用优质经验回放技术(prioritized experience replay,PER)进行改进,以提高训练效率和模型性能;同时提出1种车道间的安全检测机制辅助PER-DDQN展开训练,保证车道级可变限速模型可实施性。利用SUMO仿真软件测试所提出策略的控制效果,结果表明:所提出的车道级可变限速策略相较于未实施可变限速控制场景,全程行程时间降低41.88%、平均速度提高5.65%,合流区行程时间降低66.91%、平均速度提高43.42%;且车道级可变限速控制策略下合流区内各车道拥堵时间明显缩短,速度变化更加平稳。此外,还测试了智能网联车(connected-automated vehicles,CAVs)在不同渗透率场景对所提出策略的影响,渗透率在低于60%时实施车道级可变限速策略控制效果明显优于未实施可变限速控制策略,在渗透率为20%、40%和60%的场景中平均全程行程时间分别降低了41.88%、13.38%和7.46%,平均速度提高了6.08%、2.36%和1.61%;当渗透率达到80%以上时,鉴于CAVs车辆能明显改善交通流状况,实施车道级可变限速控制策略改善效果不明显。

锥面分段开孔高速刀柄的设计方法

根据高速刀柄在不同过盈量下的联接性能分析结果与不同转速下的锥面接触应力分布规律,提出了一种锥面分段开孔高速刀柄的设计方法,即对刀柄定位锥面按照锥体素线长度均等分成前、中、后三段,并在各段的中等分处周向均布一组盲孔,通过调控盲孔的数量与尺寸使刀柄锥面达到一定的柔度。文章阐述了盲孔开设参数对锥面接触应力、柔度的影响规律和参数确定原则,给出了以HSK-E50为原型的锥面分段开孔设计案例,采用有限元分析其极限转速和锥面接触应力分布情况。结果表明,锥面分段开孔刀柄与原型刀柄相比,极限转速提高了约10.79%,锥面接触应力分布显著均匀。

借用对向车道通行的高速公路施工控制区梯级限速研究

【目的】为使车辆平稳快速地通过借用对向车道通行的高速公路施工控制区,对施工控制区梯级限速方案进行了研究。【方法】首先,采集并分析不同施工控制区断面交通流速和车头时距变化;其次,根据车辆轨迹特征计算末级限速值,基于车辆减速运动特征和驾驶人注视特点制定施工控制区梯级限速方案;最后,构建驾驶模拟实验场景,通过安全与效率协调优化的评价指标对所建立的限速方案进行评价。【结果】结果表明:中分带开口区平均车速和车头时距最小。当中分带开口长度为70 m的两车道时,形成以40 km/h为最终限速值、以20 km/h为降速幅值、以过渡区起点上游50 m为最终限速标志位置的变间距高速公路施工控制区限速系统。【结论】驾驶模拟实验表明,同《公路养护安全作业规程》(JTG H30—2015)中的两级限速方案相比,所建立的梯级限速方案可使施工控制区综合效率指数提高9.15%,综合安全指数提高27.62%。

曳引式电梯限速器安全钳联动试验的失效分析及预防措施

在城市发展的大背景下,电梯成为高层建筑不可或缺的辅助设备之一,但随之而来的电梯安全事故不断增加。为了防止各种电梯安全事故的发生,电梯厂家根据国家相关标准要求给电梯添加了各种安全装置。其中,电梯限速器-安全钳联动装置是一种安全装置。当电梯发生失控超速运行时,它能可靠地制停轿厢。电梯限速器-安全钳联动装置的失效将直接导致电梯在发生失控超速的情况下无法将轿厢可靠制停,从而引发电梯安全事故。因此,文章主要分析了曳引式电梯限速器-安全钳联动试验的失效情况,并提出了相应的预防措施。

基于工程限速和尽端式车站布置的广珠澳高铁速度目标值研究

高速铁路速度目标值对线路走向、工程投资、运营效果等影响较大。随着600 km/h磁浮列车下线、成渝中线高铁400 km/h标准的研究和推进,我国高铁技术正向集成化和高速化方向进一步发展。更高速度等级的高铁对线路平顺性、动车组加减速性能、列控系统等提出了更高的要求。但与此同时,高速铁路大多引入发达城市主城区,受建构筑物及拆迁、站间距等工程控制,采用大曲线半径和较高速度目标值工程投资过大,且实际运营亦无法达速。广珠澳高速铁路是粤港澳大湾区内珠江东岸南北向重要的高铁通道,北端广州北至白云机场段距离仅为17.7 km,建构筑物林立;南端珠海鹤洲至横琴段距离仅为22.3 km,且横琴站为线路尽端式车站,所有列车均需在横琴站起停车。功能定位的重要性与工程条件的局限性相互矛盾,需合理确定其速度目标值。首先,结合400 km/h高铁创新发展技术分析得出,广珠澳高铁通道若采用400 km/h方案较350 km/h方案旅行时间仅节省2 min,工程投资需增加13.2亿元,路网协调匹配性差且存在技术风险;其次,从路网协调匹配性、工程投资、运营效果、客流影响、经济效益等方面对广珠澳高铁采用250,300,350 km/h三个速度目标值方案进行比选,得出广珠澳高铁通道宜采用350 km/h速度目标值方案;进而,根据工程条件并结合列车模拟牵引计算,分别研究得出广州北至白云机场段宜采用梯级限速200 km/h方案、鹤洲至横琴段宜采用350 km/h方案,由于所有列车均需在横琴站起停车,横琴进站端可采用小曲线半径改善线路引入条件、节省工程投资。研究结论有力地支撑了广珠澳高铁选择更合理的建设方案,同时为其他类似项目提供了思路和借鉴。

一种新型登机门开启限速装置的设计

登机门是民用飞机舱门中的一个重要部件,其直接影响民用客机结构、功能的完整性和安全性。根据项目研制的需要,针对MA600飞机登机门无阻尼式自由下落导致登机门转轴及舱门损坏的问题进行原因分析,设计了一种限制登机门下落速度的新型开启限速装置。在CATIA中建立了包括登机门、登机梯、开启限速装置在内的虚拟样机模型,在MSC/ADAMS中对安装和未安装开启限速装置的登机门自由坠落进行动力学仿真分析,分析了产品不同设计参数对登机门自由坠落时间的影响,确定出了最优的结构参数,仿真结果表明:所设计的限速装置能够将登机门的坠落时间限制在6 s,有效减少登机门坠落对门体结构冲击,为后续的样件产出和试验提供理论依据。

基于ANSYS Workbench的磨削用电主轴转子动力学特性研究

电主轴是将电机与主轴融为一体的新技术,相比传统主轴它具有更高的精度、转速与功率。为了开发性能更加优良的电主轴,在设计环节需要通过转子动力学方法验算出极限转速,从而提高其寿命和加工性能。目前行业上广泛采用的是刚性梁假设的转子动力学方程组,来求解轴系的动态特性,该方法未能充分考虑到模型的所有自由度导致不能充分测算出主轴的性能。针对于此,本文提出了一种采用仿真软件结合轴承理论的方法,在ANSYS Workbench软件中搭建主轴的网格模型,分析了主轴的刚度、极限转速与模态频率,并与试验结果进行验证。结果表明,仿真结果误差较小,该方法具有有效性与实用性。

横风作用下地铁车辆运行平稳性及安全性分析

[目的]城市轨道交通列车在高架线路上运行时,横风对车辆运行的平稳性和安全性有较大影响,需要对横风作用下地铁车辆的动力学性能进行更为深入的研究。[方法]在MATLAB软件中分别采用3种经典的横风风载模型(定常稳态风载模型、瞬态中国帽风载模型及非定常随机风载模型)模拟动态风场,在SIMPACK软件中建立单节编组车辆的精细化刚体动力学模型,将3种风载模型作为外部激励分别施加到车辆上;对比分析了车辆在直线上运行时不同风载模型、不同风速、不同车速对地铁车辆运行平稳性的影响;从安全设计角度出发,选取非定常随机风载模型,对车辆在曲线上运行时的平稳性及安全性进行分析,探究了不同风速下车辆运行速度的安全域。[结果及结论]在横风作用下,地铁车辆车速、风速均对车辆的运行平稳性及安全性有显著影响。车辆高速运行时,风速对车辆的横向振动影响更为突出。3种横风风载模型中,非定常随机风载模型对车辆的平稳性影响最明显;基于对车辆平稳性及安全性的分析,给出了不同线路形态(直线或曲线)、不同风速下的车辆限速值。

考虑通行能力和交通流稳定性的雾天高速公路限速研究

从通行能力和交通流稳定性两个层面对雾天高速公路限速值进行研究。选取经驾驶模拟器数据标定的雾天跟驰模型来描述车辆跟驰行为,并计算雾天高速公路通行能力和交通流稳定性。分别提出优先考虑通行能力和优先考虑交通流稳定性的雾天高速公路限速方案。研究结果表明:轻雾场景和浓雾场景分别在限速100 km/h和80 km/h时的通行能力最大,均在限速40 km/h时的通行能力最小;轻雾场景和浓雾场景均在限速40 km/h时的交通流稳定性最优,分别在限速60 km/h和100 km/h时的交通流稳定性最差;采用优先考虑通行能力的限速方案时,雾天高速公路通行能力最大,较最小通行能力可提升28.68%~44.66%,稳定性则较最优值下降18.81%~82.92%;采用优先考虑交通流稳定性的限速方案时,交通流稳定性最优,较最差值可增加1.97倍~106.33倍,通行能力则较最大值减小22.29%~30.87%。

匈塞铁路道口限速防护方案

针对匈塞铁路道口通过速度的安全防护需求,以匈塞铁路匈牙利段使用的铁路道口为研究对象,提出满足匈牙利项目应用需求的铁路道口限速设计与实现方案。通过对道口通过速度防护的应用需求分析,设计基于欧标应答器和无线闭塞中心(RBC)的道口限速防护功能,包括功能定义、接口架构及详细设计方案等;对道口限速防护功能应用的安全性开展调查研究,从系统运营和逻辑防护等层面设计相应的安全条件和安全防护。通过研究欧洲先进铁路道口控制系统,有利于我国铁路道口设备提高安全性和自动化水平,为我国铁路道口控制系统及设备在欧洲国家铁路项目中推广应用奠定了基础。

基于孤立森林法风电机组数据处理方法分析

为验证中小型风电机组中被动侧偏限速机构合理性,针对中小型风电机组实测数据处理,提出了一种数据处理方法,采用孤立森林法对误差失真数据进行筛选剔除预处理,再运用比恩法进行数据选点,曲线拟合方法采用多项式拟合,多项式拟合系数由最小二乘法确定。得到对于被动侧偏限速的风电机组风功率曲线的处理方法。选取被动侧偏限速FD4.0-2kW/10风电机组进行算例分析,论证该数据处理方法的有效性,后并建立风能利用率与尖速比之间的关系,对FD4.0-2kW/10风电机组性能进行分析得出,在13 m/s以上时,机组输出功率开始下降,表明该机组侧偏限速机构设计合理、安全性较高。

基于动力学的轨束梁加固线路限速条件优化研究

既有铁路桥涵进行改(扩)建时,为保证行车安全,通常在铁路线路上架设轨束梁对其进行加固。期间,根据《普速铁路工务安全规则》要求,需对既有线路行车采取限速措施,但设计文件要求的限速值使得线路施工期间的铁路运能很紧张。为了缓解铁路桥涵施工与列车运行之间的矛盾,研究建立了动力学分析模型,分析了不同列车时速下轨道刚度变化及列车安全性和舒适性指标变化,提出了不同情况下合理、安全的铁路限速目标值,为施工方案设计和管理铁路运能提供了理论指导。

曳引电梯限速器电气安全装置的检验

电梯限速器是电梯系统的关键组成部分,电梯限速器安全开关是电梯安全保护系统中的关键部件,曳引电梯限速器在电气安全方面的重要性日益突显。然而,由于制造差异、工作原理和型号规格等不同,限速器动作的方式也不一致,尤其是电气安全开关的数量位置,不同的限速器也不一样。通过深入分析市面上普遍较为常见的限速器,从安全装置的动作情况和设置情况两个方面论述了电梯限速器安全开关的检验,着重分析了电梯限速器检验过程中容易忽视的安全开关的设置问题。最后提出了限速器开关校验过程中的几点措施,以此降低电梯的安全事故的概率。该校验方法能够有效地发现限速器电气安全开关存在的问题,确保检验的质量,为电梯系统的安全运行提供了可靠的保障。

涉铁工程公路跨线桥限载、限速取值探讨

公路桥梁限载、限速的研究对于路外安全需求的关注较少,而上跨铁路的公路桥梁需要有十分可靠的安全储备以保证铁路运营安全;本文结合铁路、公路设计规范,分析了铁路下穿既有公路桥梁及新建上跨铁路公路桥梁的限载、限速取值问题,并给出相应建议值;其中:既有桥梁可按照结构健康状态分类后,根据文中定义的限载修正系数κ_(0)以及冲击系数比χ来对既有桥梁原限载、限速值进行折减;对于新建桥梁,主要依据不同公路规范限值,结合铁路安全需求,从而给出了相应限载、限速建议值。