基于道路友好性的重载汽车悬架半主动控制研究

车辆的平顺性和道路友好性是反应车辆悬架性能的2个重要指标。为改善重载汽车在道路行驶中的友好性,基于7自由度重载汽车动力学模型,建立了半主动悬架系统的运动方程,设计了半主动悬架最优控制器,考虑路面不平度的随机激励,以车辆平顺性和道路友好性为控制目标,提出了车辆悬架的最优半主动控制策略,并且给出了详尽的推导过程。仿真分析结果表明:当汽车以20m/s的速度行驶在C级路面时,车身和驾驶室垂向加速度有效均方根值分别减少了3.42%和46.4%,轮胎对路面的破坏减少了2.10%;半主动控制悬架有效地保证了车辆行驶的平顺性,同时可减小车辆对路面的冲击作用,改善了车辆的悬架性能。

基于深度学习的多车道交通流量统计方法

基于目标跟踪的视频道路交通流量采集普遍存在不同程度的漏检、错检和多检等问题,为此,提出了一种综合车辆位置信息与外观信息及环境空间信息的道路交通流量采集方法。首先,识别视频帧中的车辆信息(包括车辆车型数据与位置数据等);然后,综合考虑车辆信息和环境空间信息进行车辆跟踪;最后,对跟踪结果进行统计,从而得到道路交通流量。采用多段交通视频作为测试数据,分别测试了本文算法和SORT算法。测试结果表明,本文算法检测的道路交通量平均误差较SORT算法降低了约4%。提出的基于视频交通流量检测方法具有更好的检测效果。

基于博弈-可拓云的地铁-常规公交换乘服务评价

为了解决地铁与常规公交换乘服务评价方法的单一性和滞后性等问题,提出一种博弈-可拓云组合模型。结合“全、简、精、实”四类原则构建评价指标体系,分别利用层次分析法、CRITIC法、博弈论确定各项指标的主、客综合权重,并将数值代入可拓云模型实现二者的结合。以石家庄地铁为例,对辖区三条线路与常规公交间的换乘服务进行综合评价,结果显示:1、2、3号线的分数均处于[70,90)范围内,属于良好等级。评价结果与该市地铁-常规公交的运营现状相符,验证了组合模型的可行性与普适性,该结果对科学制定精准化的公共交通换乘服务政策提供参考。

水热力作用下铁路基床翻浆冒泥力学特征试验研究

考虑基床水位线高度与冻融循环的影响,开展有砟轨道基床翻浆冒泥试验,分析动荷载作用下有砟轨道基床翻浆冒泥过程中水与细粒土迁移和泥浆形成特征。研究结果表明:在常温加载初期,水分自下而上发生迁移,随着动荷载的持续施加,基床填土内部孔隙水压力逐渐消散,孔隙水压力梯度减小,各层土体含水率趋于稳定;水位线位于基床中部时,基床上部土体处于非饱和状态,体积含水率较小,仅为26%左右,未能发生细颗粒迁移,基床表层有效应力远大于0,未形成泥浆造成翻冒;水位线位于基床顶部时,颗粒迁移较为明显,且基床表层有效应力在荷载的作用下迅速减小到0以下,并发生翻浆冒泥现象;冻结加载相较于单向冻结,冻结锋面下降速率慢,水分迁移量更大;融化加载条件下,基床上部土体先于下部土体融化形成冻土夹层,由于冻土夹层阻隔,上部土体含水率较大,在荷载作用下基床表层有效应力迅速发展到负值,更易形成泥浆导致翻浆冒泥。

基于BP神经网络的电控单体泵柴油机标定方法

为了寻求电控单元与发动机的最佳匹配,该文开发了基于MPC555的HC4132UPS电控单体泵柴油机台架标定平台,借助台架标定正交试验获取样本数据。使用BP神经网络建立了柴油机稳态性能与控制参数间的数学模型,进行了柴油机功率、油耗和排放与控制参数间的线性回归,其输出响应的复相关系数都在0.94以上,表明该网络具有很好的泛化能力及预测性能。将神经网络建立的数学模型作为性能优化的约束条件和目标函数,采用遗传算法进行了优化。试验结果表明系统能完成标定数据的采集工作,基于神经网络建模和遗传算法优化的标定方法是高效和可行的。

基于无线网络的车载诊断系统开发

为了有效地控制汽车尾气排放,基于ZigBee技术开发了车载诊断OBD系统,提出了系统总体设计方案,建立了车载监测数据库,选用MC9S08GT60微控制器和MC13192无线模块构建了无线网络通信的硬件平台,借助BeeKit无线连接工具包生成工程文件,在CodeWarrior IDE开发环境下设计了监测站协调器组网程序、车载终端设备的组网程序和氧传感器电压信号收发程序。试验结果证明,该系统完成了监测站协调器和车载终端之间的数据交换,并把数据传送到监测站计算机,实现了OBD系统的无线网络化。

震后城市道路阻断模型

以空间遥感技术获得的路网信息为基础,以模糊数学为理论,划分道路阻塞点模糊阻断状态、路段模糊阻断状态,进而构筑路网的模糊阻断状态,提出模糊的阻断状态连通度和连通可靠度的概念,建立数学模型,研究计算方法,并以此对震后路网各种交通手段的连通可靠性进行评价,通过6节点、8路段、29个堵塞点的网络实例验证模型,结果表明完全阻断、行人可通过、自行车可通过、人力营运车可通过、私人汽车可通过、大型车辆可通过和完全畅通各个状态的连通可靠度分别为1、1、1、0.636、0.171、0和0.

地铁次优定价模型研究

以次优定价理论为基础,系统分析了城市地铁定价理论与方法,提出了地铁次优定价模型.以社会福利最大化为目标函数,以地铁经营者无财政赤字为约束条件,考虑减少温室气体排放和交通方式分担率因素,区分通勤消费者和非通勤消费者,给出地铁月票和一般票的定价方法.以北京2005年地铁运营相关数据和日本的碳排放统计数据为基础,考虑了土建工程维护等费用,进行了实例计算,因考虑了低碳经济的因素,结果略低于实际票价,验证了模型的合理性.

基于轴承和柔性铰链的布拉格光纤光栅加速度计

为实现中高频振动信号的测量,本文设计了一种基于轴承和柔性铰链结构的光纤布拉格光栅加速度传感器。首先,基于理论力学模型推导出其固有频率、灵敏度与结构参数的数学模型,然后进行结构优化设计,并制作了传感器实物。在此基础上,对所设计传感器动态特性进行有限元仿真和实验测试。研究结果表明:传感器工作频率为10~1200 Hz,加速度灵敏度达17.25 pm/g,测量误差小于0.3 g,线性度大于0.99,重复性误差为2.33%,且能实现温度补偿。

基于自适应连续小波模极大值算法的车轮擦伤定量评估

为实现高速动车组车轮踏面擦伤长度定量评估,提出了一种自适应连续小波模极大值算法,应用到基于轴箱振动加速度信号的车轮擦伤状态识别与损伤评估。利用连续小波变换系数模极大值对自适应滤波后的轴箱振动加速度信号突变点进行定位,从而建立擦伤车轮脱离钢轨腾空运行时间与擦伤长度及其影响参数的关系模型。仿真实例结果表明,该方法可在车辆高速运行时实现车轮擦伤程度的定量识别。与其它文献识别结果对比分析表明,该方法原理简单、计算结果精度高。

混凝土损伤随机光纤激光声发射检测系统

为了提高混凝土损伤定位精度,设计了一种相位解调型随机光纤激光声发射检测系统。采用超窄线宽随机光纤激光器作为传感端,激光器中的相移光栅作为声发射探头,通过多通道3×3相位解调技术可在500 kHz频带内实现声发射信号高速解调。测试试验表明该系统可准确获取连续型和冲击型声发射信号,且在1 kHz以上的最小声发射波探测分辨率约为2.8×10-13ε/√Hz,具有本底噪声低、信号探测分辨率高的特点。通过混凝土板二维时差法声源定位实验验证了该检测系统的可行性。对于混凝土样板,13次定位测试的绝对误差最大值<2.2 cm,标准差稳定在0.49 cm,轴向定位误差<2%,表明该系统能够实现较高精度的混凝土损伤声发射定位。

资源型城市铁路物流园区发展功能定位研究

合理建设布局铁路物流园区,推动园区功能规划与城市产业布局的有效衔接,有助于实现以枢纽经济发展推动资源型城市转型升级。通过剖析我国铁路物流园区发展规模、功能类型等现状特征,以及资源型城市不同工业化、城市化阶段铁路物流园区的建设需求,为园区功能定位提供参考方向;通过设计功能定位指标体系,利用灰色关联度方法,构建量化评估模型,明确铁路物流园区功能等级。以临汾市某铁路物流园区为例,对其功能定位进行研究,提出规划"商贸主导型铁路物流园区",突出以商贸为引领,物流为平台,打造枢纽经济,以推动城市高质量发展。

BIM与3DGIS的集成技术及在铁路桥梁施工中的应用

研究提出BIM与3DGIS的集成技术。该技术实现的第1步,将Revit软件生成的BIM针对3DGIS进行快速无损格式转换,将BIM的几何信息转换成3DGIS可以接受的*.dae格式文件,将BIM的属性信息保存到数据库中,并采用元素的ID作为唯一字段将*.dae格式文件与数据库关联起来;第2步,将BIM与3DGIS集成,包括坐标系统的统一,姿态、方位及比例因子的信息读取与变换,模型转换文件的遍历读取与保存,BIM信息的综合集成和在3DGIS中的空间表达。采用C#编程语言和SQL Server数据库,开发基于BIM与3DGIS集成的铁路桥梁施工管理信息系统,并在蒙华铁路某特大桥施工项目中进行实际应用。结果表明:系统将215个桥墩、212个梁体和2个连续梁等大量铁路桥梁BIM模型批量集成到3DGIS中,解决了设计、施工与管理不同阶段之间的数据共享与挖掘利用的难题,实现从3DGIS可视化、漫游和三维空间分析到BIM施工管理、施工动态模拟和施工进度总览等功能。

需求响应式公交车辆调度模型和算法研究综述

需求响应式公交车辆调度(Demand Responsive Transit Vehicle Scheduling,DRTVS)是需求响应式公交运营计划中的重要内容,一个合理的车辆调度方案对降低运营成本、提高运营效率具有重要意义,为此分析和总结了近十年来国内外关于DRTVS的优化模型和求解算法.首先,简要介绍了DRTVS模型及求解算法的分类和定义;其次,分别从调度方式、站点类型、时间约束和车辆类型4个角度对调度模型的构建和优化进行了阐述;再次,整理总结了常见的算法类型,以及每种算法的求解效果和适用条件;最后,针对当前研究中存在的建模时考虑因素不全面、假设条件过于理想化、算法求解精确度较差等问题,对优化模型及求解算法未来的研究方向进行了探讨.研究结果表明:近年来有关研究主要以动态调度、可变站点、软时间窗和多车型为主;调度模型的优化目标同时考虑出行时间、运营里程、服务质量等因素;现有车辆调度模型缺乏广泛适用性和实际可操作性;针对求解算法研究发现,小规模调度问题主要采用精确算法求解,对于大规模调度问题,使用启发式算法进行求解.

基于BIM的铁路桥梁三维快速建模方法研究

针对铁路桥梁结构复杂、反复修改和多样化的BIM建模要求,单纯利用建模软件手工建模方法已不能很好满足这些要求。通过对桥梁结构分解、参数分析和各部件的数据结构设计,采用数据库实现了桥梁和细分部件参数的管理和编辑。利用BIM API二次技术和.Net编程语言,研发了基于BIM的铁路桥梁三维建模系统,实现了自动化、参数化和批量化的铁路桥梁BIM模型快速创建,解决了桥梁模型快速拼装和精准定位问题,有效提高了建模效率,研究方法具有较好的适应性。

基于综合赋权法和集对分析的公路客运枢纽选址方案评价

为更客观科学评价公路客运枢纽的选址方案,通过构建包含客运需求适应性、枢纽服务范围、工程建设投资费用、旅客需求满足度等指标的公路客运枢纽评价体系,运用基于博弈论的综合赋权法进行指标权重的确定,将集对分析与综合赋权法结合构建加权同一度决策矩阵。最后以石家庄各大公路客运枢纽为例进行综合评价,得出运河桥客运站的站址选择最为合理,同时得出枢纽服务范围、对周边居民的影响、可持续发展空间和旅客需求满足度4个指标对于选址方案评价具有较大影响。证明了该评价方法的科学性,为公路客运枢纽选址评价提供了更为科学合理的理论依据。

离所时间限制下动车组交路计划优化研究

由于我国高速铁路系统一般在夜间进行检修作业,故动车所对动车组最晚离所时间会有一个限制,避免某些列车受检修天窗的影响而长时间停站。在编制动车组交路计划时考虑此类约束条件,将大幅增加模型的求解难度。本文针对该问题,将动车组最晚离开动车所时间、一级检修里程周期和时间周期作为约束条件,分析动车组交路的优化目的,以动车组接续总时间和动车组交路总损失里程最小化为目标,基于列车接续网络图,建立离所时间约束下的动车组交路计划优化模型。结合模型的特点及其复杂性,设计求解模型的模拟退火启发式算法。并以太原南动车所的46个列车车次为例,分别在不考虑离所时间约束和考虑离所时间约束两种场景下,生成动车组交路优化方案。结果表明:在动车组交路个数、接续总时间和平均运行里程等指标几乎相同的情况下,实现了离所时间约束,使得交路计划更加符合运输生产实际需求。

基于BOA-LSTM模型的地铁站客流预测

针对地铁站客流预测方法单一、预测准确度较低等问题,基于贝叶斯优化算法(Bayesian optimization algorithm,BOA)的全局寻优能力,寻找长短时记忆(long short time memory,LSTM)神经网络的最优超参数,提出BOA-LSTM客流预测模型。以石家庄地铁1号线北国商城站为例,根据该站客流特征分别采用自回归移动平均(autoregressive integrated moving average,ARIMA)模型、LSTM神经网络和BOA-LSTM模型预测2021年7、8月工作日与自然日的进、出站客流。结果表明:BOA-LSTM模型的客流量预测结果与实际客流量的平均绝对百分比误差、平均绝对误差、均方误差、均方根误差均最小,客流预测准确度较高;BOA-LSTM客流预测模型的适用期为1~2个月,在地铁站短时客流预测中具有较强的实用性。

基于机器学习的地铁站区域共享单车需求预测

为了准确掌握地铁站周边区域共享单车投放量,提出一种以岭回归思想为基础的预测方法。首先,通过随机森林模型和AdaBoost模型筛选出符合条件的共享单车影响因素;其次,将单车变化量和影响因素分别作为岭回归函数的因变量和自变量,建立共享单车需求投放模型;最后,以济南地铁益康路站、济泺路站和北园站为例,综合3站位置特征将其周边小区划分成A、B、C、F 4类,并对工作日及节假日间的单车投放量进行预测。数据显示,3站工作日和节假日单车投放量集合分别为{365,443,395}、{405,527,443}。根据预测结果得出结论,3站单车投放量均呈现出节假日大于工作日的趋势,且济泺路站最高,与其实际出行特征基本吻合,较好地验证了岭回归模型的实用性和普适性,具有一定的实际参考价值。

城市轨道交通全寿命周期能耗计算方法

基于全寿命周期理论和城市轨道交通系统的特点,提出了城市轨道交通全寿命周期能耗概念,将全寿命周期划分为规划设计阶段、运营装备及建材生产阶段、施工建设阶段、运营维护阶段和报废拆除及处置5个阶段,建立了5个阶段的能耗数学模型,并对北方某大城市轨道交通5号线进行定量分析,计算其全寿命周期总能耗与各个阶段能耗。计算结果表明:在全寿命周期中,上述5个阶段的能耗比重依次为0.004%、24.391%、3.884%、68.613%和3.108%,运营维护阶段能耗最大,是全寿命周期能耗控制重点,运营装备及建材生产阶段能耗次之,绿色节能材料的使用对降低能耗具有重要作用。