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。

基于MBD的直流减速电机控制器设计

为解决现有教学实验装置开放性差,编程过于复杂以及信号检测难等问题,设计一种基于Arduino与Simulink的直流减速电机控制器。该控制器融合了系统模型的工程设计(MBD)理念,涉及单片机、系统建模、微型电机、自动控制等技术。硬件系统以Arduino单片机平台为控制核心,配有编码器、驱动器、输入/输出等接口;软件系统以Simulink作为实验装置软件开发平台,具备算法设计、仿真、执行、数据实时观测等功能,采用限幅式增量PID控制算法在负载变化的情况下对直流电机进行速度控制,并分析理论控制量与实际PWM控制的区别与联系,实验效果可达到设计要求。整个软硬件系统具有开放性好、实现快捷、安全可靠、成本低等特点,可以完成电机控制等多种算法验证,能够满足新工科人才教学培养与科研需求。

高速公路事故瓶颈区域可变限速控制方法

针对高速公路突发交通事故而导致交通态势恶化的问题,根据事故位置与上游入口匝道的距离分为三种场景,分析不同场景下瓶颈的通行能力,以反馈控制模型为基础,对车辆进行分级限速控制,并探讨了不同场景下可变限速控制低速段的设置位置,分别构建了三种场景下的可变限速控制方法。根据元胞传输模型原理对VISSIM进行二次开发仿真,验证每种场景在不同的流量条件下的控制性能。研究结果表明:提出的可变限速控制方法能够有效提高事故期间瓶颈路段的流出流量,使路段之间的密度均匀化,延迟拥堵的出现时间和减少拥堵持续时间,有效减少车辆延误和停车次数;场景二在输入流量为6000 veh/h的条件下所减少的车辆延误和停车次数分别为46%、14%。

基于延误和事故损失的高速公路可变限速控制

以交通检测系统获取的车道流量和速度为模型输入,分别提出基于延误损失、事故损失和综合损失等3类步进式可变限速控制.综合现有基于流量和基于车速离散性算法估计了高速公路事故发生率,提出了基于延误和事故发生率的路段综合损失计算方法.以青兰高速莱芜区约20 km的路段为实例,模拟了8组可变限速牌,通过微观仿真验证了提出的3种算法.结果证明,相比于静态控制,建立的3种模型均显著降低了主线车流的停车次数、停车延误和综合延误,改善了车辆行驶的平稳性,但主线车辆旅行时间略有增加.根据敏感性分析发现,随着驾驶员对限速值服从率的下降,可变限速控制的效益也逐渐降低,尤其低于80%时,下降显著;当低于60%时,基本保持不变.

基于限幅增量式PID的直流电动机转速控制系统

针对直流电动机转速控制系统中并不要求多快的响应速度,而追求平稳阶跃响应的情况,通常采用步进式PID算法,把较大的阶跃信号划分成若干较小的步长,从而逐步逼近设定值。但是该算法难以应付测量误差带来的影响,为此,设计一种基于限幅增量式PID算法的直流电动机转速控制系统,限幅增量式PID算法通过对增量式PID算法的控制量增量的幅度加以步长限制,使控制量平稳变化,从而实现电动机平稳变速。理论分析和实验结果表明,因为限幅增量式PID算法的控制量是均匀变化,所以该系统不仅具有平稳的阶跃响应,还具有天然的抗干扰能力。

直线步进电机高速特性研究

讨论了直线步进电机的高速运行特性，着重分析了它们的极限起动速率和极限停止速率，以及极限连续运行频率和极限力速特性，给出了极限起动频率的估算方法．