Sustainable Practice in Pavement Engineering through Value-Added Collective Recycling of Waste Plastic and Waste Tyre Rubber

Waste plastics,such as waste polyethylene terephthalate(PET)beverage bottles and waste rubber tyres are major municipal solid wastes,which may lead to various environmental problems if they are not appropriately recycled.In this study,the feasibility of collectively recycling the two types of waste into performance-increasing modifiers for asphalt pavements was analyzed.This study aimed to investigate the recycling mechanisms of waste PET-derived additives under the treatment of two amines,triethylenetetramine(TETA)and ethanolamine(EA),and characterize the performances of these additives in modifying rubberized bitumen,a bitumen modified by waste tyre rubber.To this end,infrared spectroscopy and thermal analyses were carried out on the two PET-derived additives(PET–TETA and PET–EA).In addition,infrared spectroscopy,viscosity,dynamic shear rheology,and multiple stress creep recovery tests were performed on the rubberized bitumen samples modified by the two PET-derived additives.We concluded that waste PET can be chemically upcycled into functional additives,which can increase the overall performance of the rubberized bitumen.The recycling method developed in this study not only helps alleviate the landfilling problems of both waste PET plastic and scrap tyres,but also turns these wastes into value-added new materials for building durable pavements.

Reducing Fuel Consumption Using Flywheel Battery Technology for Rubber Tyred Gantry Cranes in Container Terminals

Flywheel Energy Storage System (FESS) is used as an energy regeneration system to help with reducing peak power requirements on RTG cranes that are used to load or unload container ships. Nevertheless, with the use of FESS, Port Operator can deploy undersized generator for new RTG as this will further reduce fuel consumption. This paper presents the investigation of the amount of energy and fuel consumption that can be reduced in Rubber Tyred Gantry (RTG) cranes in container terminals by the use of simulation. In addition, Variable Speed Generator is integrated to the simulation-hybridized RTG. Simulation results reveal that the total energy saving exceeded 30% relatively to conventional RTG. A hardware-in-loop system is introduced for the purpose of validating the simulation results. The hardware components procured include a FESS, a Variable Frequency Drive (VFD) and brake resistors.

Research of Supercapacitor Voltage Equalization Strategy on Rubber-Tyred Gantry Crane Energy Saving System

A model for supercapacitor voltage equalization strategy is analyzed, and on this basis a supercapacitor voltage equalization method for Rubber Tyred Gantry Crane (RTG) energy saving system is proposed, namely active voltage equalization method based on Buck-Boost converter. The equalizing speed of the proposed method is fast. Firstly, the working principle and process of the voltage equalization circuit is analyzed in detail. In addition, design of active voltage equalization circuit parameters and control strategy are given. Finally, simulation analysis of the series connection of supercapacitors module is performed. Results show that this method for equalizing voltage can avoid over-voltage of each cell and possess practicable and high value for supercapacitor RTG energy saving system.

废旧轮胎胶粉基热塑性弹性体的制备与性能

为了响应国家“双碳”战略,以废轮胎为主要原料制备出高拉伸强度、高弹性、耐老化、耐水、环保、性价比高且易加工的胶粉基热塑性弹性体。以轮胎胶粉(GTR)作为橡胶组分,以聚丙烯(PP)作为塑料组分,采用化学接枝共聚的方法制备了轮胎胶粉基热塑性硫化橡胶(GTR基TPV)。研究了与GTR并用的塑料、橡塑比、GTR改性剂、相容剂品种和用量对GTR基TPV性能的影响,并对其力学性能、压缩永久变形、耐老化、耐水、环保、微观形貌、熔融结晶性和热稳定性等性能进行测试。实验结果表明:在常用塑料中,GTR与PP相容性最好;GTR与PP的最佳质量配比为50∶50,GTR/PP基TPV的拉伸强度为20.1 MPa,断裂伸长率为688.6%。在120℃,30 min下采用低温复合活化剂二硫化二苯骈噻唑/硬脂酸对GTR改性效果最好。采用2,4-二叔丁基过氧化异丙苯和硫磺S8最佳用量分别为0.9和0.3质量份的复合相容剂制备的GTR/PP基TPV的力学、工艺和环保等综合性能最佳。GTR改性后加入相容剂制备的GTR/PP基TPV微观形貌显示GTR和PP相容性最好,结晶温度最低和熔点最高,热稳定性最佳。GTR/PP基TPV主要用于密封件的制备。

基于前馈补偿LQR与PID的矿井无轨胶轮车横纵向控制研究

无人驾驶技术是实现无轨胶轮车井下安全、智能、高效运输的重要方案之一,为了提高无人驾驶过程中的轨迹跟踪精度,提出了基于前馈补偿的横向线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与纵向比例积分微分(Proportion Integration Derivative,PID)位移速度调节器相结合的控制策略,实现车辆的横纵向协调控制。通过建立考虑轮胎侧偏特性的2自由度无轨胶轮车动力学模型和跟踪误差模型,并采用井下无轨胶轮车实车参数建立其电机模型,得到车辆的驱动制动输出。利用Carsim和Matlab/Simulink搭建联合仿真环境,分别在井下双车道工况、单车道工况与颠簸路面工况下进行了轨迹跟踪仿真验证。结果表明:在3种工况下车辆轨迹跟踪过程中的最大横向误差仅为5 cm,最大纵向误差仅为10 cm,速度误差控制在1 m/s以内,航向误差范围为±0.1 rad,前轮偏转角变化平稳未出现抖动现象。为验证控制器在井下实际环境下的跟踪性能,使用实验室小车于陕西某井下巷道进行了现场试验验证,结果表明:井下实际巷道下试验结果误差仍在合理范围内,解决了车辆运行过程中的速度和路径的时变问题,反映出该控制器具有较高的精度和较好的稳定性。

井下行车管理系统设计

胶轮车在井下辅助运输领域的应用越来越广泛,但井下行车主要还是采用人工管理方式,存在效率较低、安全隐患较大等问题。为适应智慧矿山的发展趋势,提高井下胶轮车的行车效率和安全性,设计一套胶轮车运输管理系统,分析和研究井下运输的数学模型和典型的三叉巷道的行车管理策略,并对行车管理系统软件框架及主要子程序流程图进行设计。这套系统可实时监测井下行车状况并对车辆进行调配和管理,大大提高井下车辆行车管理的效率和智能化程度。

煤矿井下无轨胶轮车弯道事故风险综合预警研究

针对煤矿井下无轨胶轮车弯道事故多发的问题,提出了综合考虑多因素的风险预警指标体系。基于UWB定位轨迹数据及客观因素数据,以五级计分法为预警因素量化指标,建立了煤矿井下无轨胶轮车弯道事故风险分级预警机制;构建了SSA-BP神经网络预警模型,进行了仿真学习与训练,并与BP、SVM模型进行了对比。结果表明,建立的分级预警指标机制对煤矿井下无轨胶轮车弯道安全性提升有所帮助,构建的SSA-BP神经网络模型对煤矿井下车辆弯道事故风险预警具有较高的准确性与稳定性。

导轨式胶轮车辆传动轴失效原因分析与优化设计

[目的]导轨式胶轮车辆传动轴的结构可靠性对列车运行安全性至关重要。该车辆在某条城市轨道交通线路上进行冰雪试验时,多次出现传动轴断裂现象而导致失效。因此需分析传动轴失效原因,并对其进行优化设计。[方法]从传动轴失效断面宏观检测及失效件材料理化检测两方面分析了传动轴断裂的原因。采用无线扭矩测试系统对该条线路五号站—六号站、五号站—七号站区间传动轴的实时载荷进行了测试,并分析其测试结果。优化了传动轴结构设计。对优化后的传动轴台架进行了强度测试,以及对优化后的传动轴进行了疲劳试验。[结果及结论]传动轴断裂的原因为:十字轴的过载脆性断裂和双联轴套的疲劳断裂。两个区间的测试结果显示:传动轴的最大扭矩均出现在车辆打滑状态下,其实际扭矩虽小于设计的最大工作扭矩,但由于扭矩短时间内发生变化时,其受到的冲击能量远大于正常工况下的扭矩变化值。传动轴结构的优化措施为:增大十字轴的轴径,在十字轴圆弧过渡处增大倒圆角,进一步减小应力集中;通过在双联轴套上增加加强筋,提高双联轴套轴肩部的强度。优化后的传动轴台架强度测试表明,满足设计要求;优化后的传动轴疲劳试验表明,试验合格。

路面胶轮导向系统发展历程综述及未来展望

[目的]路面胶轮导向系统已在世界上部分城市开通运营。为了更详细、更全面地认识该系统,有必要对其发展历程及不同发展阶段的技术特点进行系统总结。[方法]从路面胶轮导向系统的导向方式和编组模式两方面,将该系统的发展历程分为4个阶段——1.0阶段、2.0阶段、3.0阶段及4.0阶段。逐个分析了每个阶段路面胶轮导向系统的主要技术特征、应用场景及应用案例,对各个阶段呈现出的不同技术特点进行了总结。对路面胶轮导向系统未来的5.0阶段进行了展望。[结果及结论]该系统4个阶段的发展历程是逐步实现无导向到刚性导向、刚性导向到柔性导向、单编组到多编组的过程,呈现出运行方式轨道化、基础设施简易化、导向模式智能化、车道使用复合化、编组模式增量化的发展特点。5.0阶段的系统应具备虚拟编组、柔性导向的技术特征,干线路段通过车辆之间的虚拟连挂增加运量、提高运输效率,以满足具有“一干多支”特点的城市公共交通出行需求。

一种免折返作业的导轨式胶轮电车车辆基地设计

[目的]车辆基地是导轨式胶轮电车停放检修的场所,车辆在基地内走行径路繁杂、折返作业多,为解决导轨式胶轮电车在车辆基地内折返作业影响车辆运转效率的问题,提出一种可避免有轨电车折返作业的车辆基地布置型式。[方法]介绍导轨式胶轮电车车辆及道岔特点;分析国内现有导轨式胶轮电车车辆基地工艺流程及存在的问题;根据车辆转弯半径小的优点,结合车辆基地用地选址条件进行车辆基地方案分析;设计无折返作业胶轮式有轨电车车辆基地的设计方案以及无折返作业车辆调度实现流程,在日检洗车库不占用时采用日检洗车、停放流程,在日检洗车库占用时采用指定停车位停放、日检洗车、停放流程,在后一种流程中采用双车同时调度的方式避免车辆折返作业。对该车辆基地方案的优缺点进行了分析,提出满足无折返作业的车辆基地设置条件。[结果及结论]所提出的无折返作业车辆基地已在国内某试验线工程中实施,预计在提高车辆基地内车辆周转效率、减少车辆基地定员、节约土地等方面可取得一定成效。

煤矿井下无轨胶轮车行车岔路口和弯道识别方法

针对煤矿运输路线复杂,巷道内岔路口和弯道较多的现状,易给井下运输安全带来隐患;设计了一种煤矿井下无轨胶轮车行车岔路口和弯道识别方法。首先,将中线点结构化,形成巷道地图;其次,利用相邻时刻的车辆位置关系,确定行进方向;再次,结合巷道地图结构属性,判定车辆前方是否存在岔路口或弯道;然后,采用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法,求解车辆当前位置至疑似目标的最短路径,进而判定是否为对向目标;最后,借助车载终端为司机提供安全性语音提示。在某矿的试验结果表明:方法逻辑判断准确,逻辑响应时间约为32 ms。

矿井超前掩护支架运输安撤专用车关键技术研究与应用

针对现阶段综采设备安撤过程中存在的超前支架运输难题,结合超前掩护支架细、长、高的结构特点,开发了一种车身稳定、运载方便、功能丰富和闲置率低的矿井超前掩护支架运输/安撤专用车。利用ABAQUS有限元仿真软件对该装备的部分结构进行模拟,结合力学理论分析,得到符合产品要求的仿真结构。阐明了超前掩护支架运输/安撤专用车的整车结构及工作原理,介绍了整机装配工艺流程及操作流程。超前掩护支架运输/安撤专用车的应用显著提升了矿井作业效率和安全性,节省了人工,降低了企业成本。同时,该专用车突破了传统作业模式,具有自重轻,重心低,运行平稳,装卸便捷,实现了“一专多能”。超前掩护支架运输/安撤专用车的成功应用为矿井清洁能源车辆的开发及自动化、智能化的发展奠定了良好的实践技术和理论支撑。

煤矿用无轨胶轮车可靠性评价方法研究

根据国内煤矿智能化建设现状和可靠性评价体系的建设情况,分析煤矿用无轨胶轮车的结构组成、工作特点和试验条件,研究确定无轨胶轮车的可靠性数据试验及收集方法、故障分类及判定原则,以及平均故障间隔时间等参数的计算方法,用于对煤矿用无轨胶轮车可靠性的评价。

自动化集装箱铁路装卸线安全防护系统及方法

铁路入港模式下,铁路专用线引入港口内部,并在港口内建设用于列车到、发和装卸作业的相关设施。铁路机车车辆进出港口铁路装卸线,在空间与时间上与自动化装卸设备的作业存在较多冲突。通过分析自动化集装箱铁路装卸线安全防护系统结构与功能,在铁路调车机配合自动化场桥完成港口铁路装卸线自动化装卸作业模式下,论述一种自动化场桥的安全防护系统及方法。可以系统解决港口自动化集装箱码头自动化场桥与铁路取送车调机机车的安全协同作业的问题,为自动化码头作业能力提升提供技术支撑。

井下无轨车辆行驶轨迹辨别及不安全驾驶行为研究

为了提高井下车辆的驾驶安全,以无轨胶轮车的行驶轨迹为研究对象,采用红外成像以及节点判别的方法对井下车辆的行驶轨迹数据进行收集,采用风险度量的方法对不安全驾驶行为进行量化,并建立不安全驾驶行为的特征参数阈值来判断车辆是否处于安全行驶状态,为规范井下车辆安全驾驶、防止事故的发生提供一定的理论基础。

经济型电子导向胶轮系统应用研究探讨

目前城市轨道交通行业高速发展,大运量城市轨道交通市场已趋于成熟,随着国家审批政策的转变,中低运量已成为城市轨道交通未来的发展方向。在低运量城市轨道交通领域,电子导向胶轮系统作为一种采用虚拟轨道运行的新型交通制式,具备运量大、准时正点、RAMS水平高、节能环保、维护成本低以及部署灵活等优点。文章以既有产品为基础,结合审批政策对低运量系统的要求,对市场需求、运营模式、线路规划、系统配置等顶层技术指标以及全寿命周期成本等进行分析研究,并提出一套全面而经济的电子导向胶轮系统方案,旨在为城市交通行业提供一套切实可行的经济型电子导向胶轮系统解决方案。

矿用防爆无轨胶轮车用蓄能器的匹配分析与应用

通过对蓄能器的特性以及矿用防爆无轨胶轮车液压制动系统的工作原理及使用工况进行分析,建立蓄能器在湿式制动系统中的数学模型,并以某型防爆无轨胶轮车的湿式制动系统为例,对蓄能器的匹配及在整车应用中的注意事项进行分析,明确了蓄能器的使用特点,为蓄能器的设计选型提供依据。

导轨式胶轮系统正线曲线超高率设计研究

导轨式胶轮系统超高率是工程设计中的重要参数之一,超高率取值的合理与否,对其工程设计、建设、运营均有重要影响。基于导轨式胶轮系统走行部内嵌于轨道梁的特点,结合不同轨道交通制式超高率设计取值情况,及国内外超高试验成果,为提高导轨式胶轮系统乘客舒适度、旅行速度,充分发挥胶轮系统车辆的优势,研究建议:导轨式胶轮系统最大超高率取值应充分考虑曲线临停状态下未平衡加速度,建议减少最大超高率12%的应用频次,在稍困难条件下可取10%;考虑日本与意大利未被平衡加速度取值方案,建议欠超高取值在既有规范6%的基础上可适当提高,但建议不超过8%。

胶轮地铁车辆安全轮结构设计与仿真分析

国内暂无胶轮地铁车辆安全轮的相关计算标准及方法。针对该研究需求,文章首先介绍了安全轮的结构设计,然后通过分析不同运行工况下安全轮的承载特性,参考传统车轮的载荷计算标准,提出了安全轮的载荷计算方法,最后以12.5 t轴重胶轮地铁车辆的安全轮为例,对其结构强度及制动工况下的温度进行仿真分析,结果表明,安全轮的结构设计满足相关标准要求。

煤矿无轨胶轮车无人驾驶系统设计与应用

受井下空间狭窄、光线不足等因素影响,采用人工驾驶的无轨胶轮车在井下运输过程中存在较多安全隐患。针对上述问题,提出一种基于无人驾驶的煤矿无轨胶轮车控制系统,采用多传感器融合监测实现对胶轮车运行环境感知,并对车辆转向、驱动电机进行自适应控制,实现井下胶轮车的自主避障与无人驾驶控制,有效提高煤矿辅助运输智能化水平。