多层交通荷载下非对称一体化地下结构的动力响应

地下结构在交通荷载作用下的动力响应对其运营期的安全稳定有重要影响。为了探究大断面非对称一体化地下结构在多层交通荷载作用下的动力响应特征,依据工程典型断面建立有限元模型,模拟施加路表、市政、轨道三层交通荷载,分析了非对称一体化地下结构的振动响应和应力分布特征,探究了多层交通荷载共同作用产生的结构动力响应叠加规律。结果表明:非对称一体化结构的振动响应在市政交通层的左幅顶板中部最大,达0.5~0.7 m/s^(2),动应力在轨道交通层底角处最大,达0.08~0.10 MPa;地铁列车荷载是结构动应力的主要影响源,但土钉支护与桩基支撑能够有效降低动应力的影响;作用于地面的车辆荷载会对一体化结构的振动响应产生较显著影响,运营期应重点关注位于地面车辆行驶密集路段的结构。研究结果可为地下非对称一体化结构的优化设计、运营期养护提供参考。

基于Topsis改进因子分析的公路隧道入口段视觉负荷研究

为探究直线公路隧道入口段驾驶者的视觉负荷,首先,通过实车试验采集5种视觉指标,采用Topsis改进因子分析法建立视觉负荷评价模型;然后,分析不同时间及位置下视觉负荷的变化特征,基于构建的视觉负荷曲线提出行车舒适评价标准,并运用已发表数据验证构建负荷模型的泛化能力;最后,通过敏感度分析探究视觉指标对视觉负荷的影响程度。结果表明:当驾驶者位于距洞口-13~55 m(12:00)、-10~49 m(15:00)时,视觉负荷超过临界值(0.906),驾驶者的行车舒适度和安全性极低;洞口驾驶者的视觉负荷值和接近度远大于洞内和洞外;18:00的视觉负荷和接近度远低于12:00和15:00。视觉指标的敏感度参数从大到小依次为注视时间、瞳孔面积、注视次数、扫视幅度、扫视速度。

卫星网络混合负载均衡策略下的多径流量分配算法

为均衡卫星网络流量分配,满足用户QoS需求,提出一种全局和局部结合的混合负载均衡策略下的多径流量分配算法(HLB-MTD)。根据QoS业务需求进行部分路径筛选,基于表的散列算法进行流量的初次分配;在初次分配的基础上针对突发拥塞进行局部调整,建立重映射目标函数,通过改进交叉和变异概率的遗传算法求出最优解;求得局部优化的,流到路径的映射策略。仿真结果表明,该算法可有效缓解卫星网络拥塞,实现流量均衡分配,在丢包率、平均排队时延、等指标上有更好的提升。

亮度和速度协同下公路隧道口路段驾驶舒适度研究

为探究山区双车道公路隧道口路段驾驶心理负荷的变化特性,本文采用实车试验的研究手段,招募27名驾驶人作为被试,选择重庆市境内的9座隧道作为试验场景,采集驾驶人、车辆和驾驶环境的行车数据,使用驾驶人的心率增长率表征驾驶心理负荷。通过数据分析,对驾驶人在隧道口路段的驾驶心理负荷与亮度和速度的相关性进行研究。结果表明,山区双车道公路隧道入口段的驾驶心理负荷大于出口段;在环境亮度小于500 cd·m^(-2)时,驾驶心理负荷对亮度的变化更为敏感,进而提出亮度变化率的计算公式,当亮度变化率在60%时,黑洞和白洞效应对驾驶人的心理影响趋于相同;在隧道口路段,速度对驾驶心理负荷具有放大效应;根据驾驶心理负荷值,划分隧道口路段的驾驶舒适度区间,提出基于驾驶舒适度需求的亮度变化率和速度的安全阈值,并给出计及亮度变化率和隧道口净空高度的亮度曲线。

基于LEO卫星通信的拥塞预测方案

为解决路由算法对卫星通信拥塞情况处理不及时导致卫星系统的吞吐量、时延和丢包率等性能的影响,提出一种基于LEO卫星通信的拥塞预测方案。该方案是利用卫星进行区域判断,识别自己是否处于拥塞区域。处于拥塞区域时可获取相关区域的信息,并分享其位置信息,实现相邻卫星针对拥塞区域信息的实时交互以达到预测拥塞,减少拥塞区域的交通负荷的集中。实验结果表明,利用该方案的路由算法相较于利用之前的方案或策略的路由算法,对整个卫星通信系统在吞吐量、时延和丢包率方面的性能有所提高。

随机车流作用下拱桥吊杆疲劳性能研究

为研究吊杆的疲劳性能,以某拱桥为工程背景,在MATLAB中使用蒙特卡洛抽样建立考虑车型、车道、车距、车速、车重5种参数的随机车流模型,使用ANSYS求解吊杆在随机车流荷载作用下的应力时程,评估吊杆的疲劳损伤和寿命。结果表明,跨中长吊杆和拱脚附近的短吊杆疲劳损伤值高于其他吊杆;车流密度越大,吊杆疲劳损伤值越大,个别吊杆的不同车流密度下疲劳损伤值可相差20倍;车流密度对吊杆疲劳寿命影响很大,尽可能使用长时间的实测车流数据才能得到满意的预测结果。

考虑负荷时空均衡和弹性响应的电动汽车快充电价定价策略

为了引导电动汽车有序充电,提出了一种考虑负荷时空均衡和弹性响应的电动汽车快充电价定价策略。引入交通流理论描述交通路网,建立电动汽车快充负荷时空分布模型;考虑配电网调度和电动汽车快充负荷的弹性需求,构建源-荷互动下的快充电价定价架构,并基于潮流追踪法从时空双维度推导快充电价的计算方法;在此基础上,计及电动汽车负荷弹性响应特性,以提升配电网的负荷均衡性为目标,建立快充电价定价策略,并通过迭代算法求解该定价策略。算例仿真结果表明,所提定价策略能够有效引导电动汽车进行有序快充,激励电动汽车用户与配电网友好互动,提升负荷的时空分布均衡性。

基于电压偏差和SOC的电氢耦合系统多源协调控制策略

在公路直流微电网中,电动汽车充电行为的时间特性和充电方式特性会对直流母线电压造成不同程度的冲击,高渗透率的电动汽车负荷对“源-荷-储”协调控制提出新的挑战。通过分析公路直流微电网的交通负荷特性和微源特点,提出了一种基于直流母线电压偏差的电氢耦合系统多源协调控制策略。此控制策略以蓄电池作为调压核心元件,通过检测变流器端口直流母线电压波动来实现协调自洽运行,无需通信即可实现系统的功率平衡。为避免蓄电池因荷电状态(SOC)过界而退出运行,设计了一种多源自适应下垂控制器,使氢能单元主动响应SOC变化,减少蓄电池SOC管理造成的不平衡功率,抑制SOC向边界值的趋近速度,实现SOC的动态平衡。最后,在Matlab/Simulink中验证了所提控制策略的有效性。

铁路交通荷载作用下的土体移动多源黏弹性边界

黏弹性边界由于可以有效地消除土体边界反射、易与有限元结合等优点,成为结构-土体动力相互作用分析中常用的人工边界。黏弹性边界是基于单源和固体源提出的,然而交通荷载作用下轨枕、路基和桥墩等铁路基础设施振动引发的环境振动属于多源和移动源问题,采用现有的黏弹性边界会产生一定的误差。该研究基于多源及移动源的特点,利用波动方程对既有的黏弹性边界进行修正,提出了移动多源黏弹性边界方程。同时为减小前处理工作量,结合黏弹性本构方程和UMAT子程序构建了移动多源黏弹性边界单元,实现了边界单元材料属性的自动更新,并进行了算例验证。研究结果表明,在多源和移动源作用下,移动多源黏弹性边界和自由边界的计算结果差异基本保持在5%以内,而修正前的黏弹性边界与自由边界的垂向位移最大可相差35%。可以看出,相比于修正前的黏弹性边界,在处理多源和移动源问题时修正后的黏弹性边界具有更高的精度。

考虑负载和时延的船舶无线网络节点流量控制

针对船舶无线网络稳定性较差,易出现负载失衡、信息传输时延高的问题,研究考虑负载和时延的船舶无线网络节点流量控制方法。此方法利用有向图优化船舶无线网络结构与节点分层结构;计算船舶无线网络节点负载占用率与可用率,提取负载均衡的节点通信路径;使用基于RTT的拥塞流量分配算法,以缩短延时为目标,考虑负载和时延的船舶无线网络节点流量控制。实验结果显示:此方法使用后,船舶紧急业务、关键业务、普通业务在无线网络中分组投递率提升,解决了负载失衡问题;紧急业务端到端时延低于100 ms,关键业务与普通业务端到端时延低于1 000 ms,流量控制效果较好。

随机车载激励下大跨度悬索桥中央扣振动控制研究

大跨度悬索桥车流荷载作用下振动响应明显,关键构件疲劳损坏直接影响结构服役状态及运营安全。为改善大跨度悬索桥结构振动响应,基于有限元模拟对柔性中央扣及刚性中央扣振动控制效应开展研究,分析了中央扣对结构模态特性的影响,并基于考虑参数相关性及车流参数聚类特征的随机车流模拟方法,分析了车流荷载下的中央扣振动控制效应及其对吊索钢丝寿命影响。研究结果表明:中央扣主要对悬索桥的反对称竖弯频率及一阶扭转频率存在影响,随着柔性中央扣数量的增加结构振动频率有所提升,刚性扣的提升效果与三柔性中央扣接近。车流作用下中央扣可显著减小梁端位移、梁端累计位移及缆梁相对位移,随柔性中央扣数目的增加,控制效率有所提升但提升效果逐渐减小。刚性中央扣对梁端位移及梁端累计位移的控制效果与三柔性扣索接近,其对缆梁相对位移的控制效果好于柔性中央扣。吊索钢丝的疲劳寿命与弯曲应力响应的变化趋势一致,长吊索整体弯曲应力水平相对较小,中央扣对其钢丝寿命影响不明显。短吊索钢丝疲劳寿命则大幅提升,但柔性中央扣数量的增加提升效果有限,刚性中央扣提升效果与三柔性扣索接近。

基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机模型

为准确模拟桥址随机车流荷载,提出基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机(cellular automata,CA)模型。首先,重新定义元胞构成,提出以车辆为核心的动态可变元胞,并将精确的轴间距和轴重信息融入车辆元胞,实现车辆荷载的精确模拟;然后,引入跟驰理论,提出基于跟驰理论的状态演化规则,推导每辆车的专有加速度,实现车辆微观交互的模拟;最后,提出基于实测动态称重系统(weigh in motion,WIM)数据的发车规则,依据WIM数据,重构任意时段的实际车队,并建立基于车头时距的发车规则,重现车辆通过WIM时的运动状态。基于所提出的发车规则和动态演化规则,实现车辆从进入道路到驶离道路全过程时空位置的准确模拟,结合融入精确轴载的车辆元胞,实现随机车流荷载的模拟。基于实测WIM数据验证所提模型的可行性和先进性。结果表明:可变元胞可以精确模拟车辆荷载;提出的状态演化规则可以根据不同车辆的运动状态计算得到每辆车的专属加速度,准确模拟每辆车在自由行驶和跟驰行驶时的不同运动状态;新发车规则可以重构任意时段的实测车队,结合新状态演化规则,可以实现桥址任意时段随机车流的模拟。结合精细化车辆荷载模拟和合理的车流模拟,可实现桥址随机车流荷载模拟。

交通荷载下分离式路基边坡力学响应及变形特性

为了分析交通荷载循环多次作用下分离式路基高边坡的受力变形情况,采用FLAC3D建立分离式路基边坡数值计算模型,从应力、位移等方面,分析不同坡高、坡角时边坡的力学响应及变形特性。研究结果表明:交通荷载下,坡高增加时,边坡坡脚处始终是应力集中区。随着坡高的增加,最小主应力、最大剪应力、XZ方向剪应力的应力集中区不断向边坡下侧路基及坡面“侵蚀”。随着时间推移,各监测点处X和Z方向的速度趋于稳定,速度的大小顺序与其最大位移相匹配。监测点1处速度时程曲线的双向振荡是由于两个行车道车辆荷载传播时间差引起。坡角30°时,监测点3速度的高位波动反映了破面中部的“鼓胀”。边坡上部X方向的位移具有一定倾角的“条带状”分布。坡脚处X方向位移趋于0,Z方向位移最大。Z方向位移是X方向位移的2~3倍,远大于X方向位移。坡高、坡角增加时,边坡上部X和Z方向位移均先增大后减小,在坡高15 m、坡角45°时位移最大。坡高20 m和坡角30°时,坡面中部位移最大。

面向多模态网络的SDN交换机流量调度方法

多模态网络需要识别和解析多种新型模态流量,以实现面向流表的定制化调度。SDN交换机的数据包调度能力决定整个系统的负载分配,对于系统性能起着至关重要的作用。通常情况下采用网卡提供的分流策略将数据包分发至不同的CPU核,但网卡分流策略仅适用于支持的数据包类型,难以满足多种新型模态流量的解析需求。针对上述问题,本文提出一种用于多核SDN交换机的支持预分类和适配分流策略加载的流量分发调度方法。通过协议无关的预分类确定模态所属的流水线集合,同时支持为不同模态加载适配分流策略,将模态流量均衡调度至对应流水线。在基于DPDK的POF交换机中实现了本文提出的调度方法,实验结果表明,相比原生POF交换机,新方法在处理多模态流量时提升约1.54倍的系统吞吐性能,并有效地降低了时延。

震后RC桥墩竖向承载力最优工程需求参数的选取方法

桥墩结构的震后竖向承载力是评估梁式桥梁震后通行功能的重要指标,但其难以测量。为了快速定量地评估桥梁结构的震后通行能力,对评估梁式桥梁结构震后竖向承载力的最优工程需求参数(EDP)进行了系统地研究。首先选取与墩柱残余侧移和损伤相关的5个EDPs,通过对考虑了材料不确定性的RC桥墩进行Pushover分析和动力时程分析得到5个EDPs,进一步对震后的桥墩进行Pushdown分析获取震后竖向承载力。然后采用回归模型对所选EDPs与震后竖向承载力损失比的关系曲线进行回归分析,选取竖向承载力损失比关系曲线的最优回归模型为在ln(x)-y坐标系中的正态累积函数模型,进一步通过最优EDP评价准则对评估竖向承载力损失比的5个EDPs进行评价分析。评价结果表明:当考虑震后可计算性时,峰值侧移率最优;当考虑震后可测性时,残余侧移率最优;当考虑余震时,改进的Park-Ang指标最优。通过选取的最优EDP可以建立桥梁结构功能指标与抗震性能指标之间的联系,为进一步发展和完善桥梁结构的抗震韧性评估和设计提供参考。

一种基于ICN的网内协同存储机制

随着科学大数据的快速发展,海量科学数据对存储系统的高速持久化存储读写速率提出了新的挑战。信息中心网络(Information-Centric Networking,ICN)因其网内节点的存储能力,可支持数据的高速持久化存储。但现有的网内存储方法并没有联合考虑传输链路状态和节点负载,无法解决高通量应用场景下的存储IO峰值过载问题。针对上述问题,文中提出了一种基于ICN的协同存储机制,通过该机制中的节点选择和流量分割方法,充分利用转发路径上的多个存储节点分担存储任务。实验结果表明,相比较ECMP等流量分割机制,该方法能够更有效地提高系统整体的写入性能,实现存储负载均衡。

基于心率变异性的高密度立交出入口驾驶人精神负荷特性

互通式立交承担着不同方向交通流的流向转换功能,是道路交通网络的重要节点。目前高密度立交在城市道路网络中已愈发常见,高密度立交之间的间距比普通立交更小,车辆交织更为密集,驾驶人需要在更短的时间内进行分合流驾驶操作。为探究立交间距对驾驶人精神负荷的影响与高密度立交出入口区段的驾驶人精神负荷统计特性,在重庆市内环快速路上选择了1段包含4座连续立交的路段作为实验对象,其中3座立交为高密度立交。通过车载仪器采集47名驾驶人在实车实验过程中的心电数据,对在高密度立交出入口区段与普通间距立交出入口区段的驾驶人心率变异性时域和频域指标进行差异性分析,得到了驾驶人在高密度立交与普通间距立交出入口区段的精神负荷分布特征。研究结果表明:驾驶人在经过普通间距立交出入口区段和高密度立交出入口区段时的心率变异性时域指标不存在显著性差异,频域指标心率变异性的低、高频功率的比值(ratio of low-frequency to high-frequency,LF/HF)存在显著性差异,频域指标LF/HF可作为评价驾驶人精神负荷在立交出入口区段的主要指标;驾驶人在经过高密度立交入口区段时,频域指标LF/HF比经过普通间距立交入口区段时显著增加,立交间距不足会增加驾驶人在立交入口区段的精神负荷;驾驶人在经过普通间距立交出口区段时的心率变异性频域指标LF/HF比经过高密度立交出口区段时显著增加,即驾驶人通过普通间距立交出口区段的精神负荷更大;对于高密度立交群,驾驶人在入口区段的精神负荷水平要略高于出口区段。

交通荷载下的软土复合地基道路工程性状研究

针对软土复合地基上道路工程在交通荷载作用下的沉降问题,以武夷新区快速通道道路工程软土复合地基处理段为研究对象,运用动态弹塑性有限元软件,模拟软土复合地基在交通荷载作用下的变形情况,分析软土的累积塑性应变和软土复合地基的累积沉降变化特征。研究结果表明:随着交通荷载循环加载次数的增加,不同压缩模量工况的软土累积塑性应变均呈现非线性增加,并呈现不断收敛的趋势;在相同的交通荷载循环加载次数条件下,随着软土压缩模量的不断增加,软土的累积塑性应变不断减小;随着交通荷载循环加载次数的不断增加,软土复合地基的累积沉降曲线呈现反“S”形变化规律,当加载次数大于1000次后,软土复合地基的累积沉降趋于收敛。研究成果可以为降低软土复合地基工后沉降提供理论支持和实践指导。

基于自注意力深度强化学习的特定流路由选择算法

为了有效降低传统流量工程机制中重路由对网络带来的负面影响,基于软件定义网络的全局网络视角和管理能力,提出一种基于自注意力深度强化学习的特定流路由选择算法,以重新路由少量流量达到接近最优的性能。通过多尺度融合注意力机制的神经网络模型来提取流量的特征,并采用集中式训练-分布式执行架构,根据观测网络状态做出实时决策。理论研究和实验结果表明,与传统深度强化学习算法与启发式算法相比,所提算法在平均负载和端到端延迟性能方面均有显著改进。

重载和腐蚀共同作用下钢桥的时变疲劳可靠性分析

提出了一种能考虑重载和腐蚀耦合作用的钢桥时变疲劳可靠性分析方法。以某钢混组合简支梁桥为例,研究了日均卡车交通量、等效荷载总重、腐蚀性等级等因素对其疲劳失效概率的影响规律,计算了其疲劳细节在多种工况下的疲劳失效概率,比较了多种腐蚀环境下基于确定性分析方法和可靠性分析方法计算的疲劳寿命结果。结果表明:该文提出的基于支持向量回归和蒙特卡洛模拟的框架可快速准确地计算腐蚀环境下钢桥的疲劳失效概率;日均卡车交通量、等效荷载总重和环境腐蚀性等级的增加会造成钢桥疲劳寿命显著缩短;当环境腐蚀性等级在C5及以下时,基于确定性分析估算的疲劳寿命趋于保守。然而,当环境腐蚀性等级到达CX时,基于确定性分析得到结果可能偏不保守,应充分考虑环境腐蚀的影响。