人行悬索桥的步行参数研究

以九峰山人行悬索桥为观测点,采用视频记录与人工筛选相结合的方法获取了2236个行人样本的实测数据,进而统计得到人行悬索桥上的行人步行参数(步频、步幅和步速)的分布特性和统计值,并给出了人行悬索桥上的步频-步速、步幅-步速和步频-步幅之间的转换关系式,得到以下结论:1)在人行悬索桥上,全部行人的步行参数都服从正态分布,即步频~N(1.726,0.258)Hz、步幅~N(0.596,0.094)m、步速~N(1.013,0.260)m/s,它们的合理性也在某工程实例的应用中得以验证;2)人行悬索桥上的行人步行参数的均值(标准差)要小于(大于)其他行走环境所统计得到的行人步行参数的均值(标准差);3)中国人的步频和步幅的均值(标准差)都小于(大于)西方人的步频和步幅的均值(标准差).因此,在设计我国的人行悬索桥时,不能直接采用其他人种和行走环境的行人步行参数的统计值,而应采用适合于人行悬索桥的步行参数.

基于改进模拟退火遗传算法的高速公路服务区自洽能源系统高能效优化

针对高速公路自洽能源系统高能效优化的问题,基于改进模拟退火遗传算法(SA-GA),提出了一种综合考虑经济目标和环保目标的自洽能源系统高能效优化运行策略。首先根据高速公路服务区自洽能源系统中各电力单元特性,建立一种综合考虑系统经济性和环保性的能效目标函数;其次根据高速公路服务区自洽能源系统的分类,建立了不同类型系统对应的约束条件;为避免遗传算法易陷入局部最优的缺陷,引入模拟退火算法,对改进后的SA-GA算法采用降温函数,寻找全局最优解;利用新疆某高速公路服务区自洽能源系统发电和负荷数据,并在传统服务区负荷的基础上进一步考虑新能源汽车充电站的影响。测试函数测试结果表明:SA-GA算法在求解速度和稳定性方面有明显提升,改进SA-GA算法对夏季、冬季典型日能效优化的结果,相较于遗传算法,在寻优精度提升约为20.33%。

纤维增强复合材料加固混凝土桥梁结构研究进展

为总结纤维增强复合材料(FRP)在混凝土桥梁加固中的研究成果,拓宽FRP加固桥梁的思路,推动其在桥梁加固领域的广泛应用,阐述了FRP加固方法的发展及其特点,系统梳理了FRP加固方法在混凝土桥梁的研究进展。根据加固机理的不同,从抗弯加固、抗剪加固、抗压加固三方面加以归纳总结,介绍了几种常见的FRP加固方式、影响因素、破坏模式及其设计理论;分析了当前研究的不足,由此提出了一些可以继续深入研究的问题。结果表明:目前研究较多的有外贴FRP法、预应力FRP技术、表层嵌入法、FRP网格加固技术,其在不同的设计参数和使用条件下呈现出不同的破坏模式;外贴FRP片材容易过早发生剥离破坏,可以通过一些锚固措施提升界面黏结性,其中HB-FRP加固技术的锚固效果最好;预应力FRP加固技术因具有较高的材料强度利用率而展现出良好的应用前景;后续应深入研究FRP加固设计理论,综合考虑各参数对加固结构性能的影响,建立统一可靠且实用的计算模型;应进一步研究既有混凝土加固结构在多因素耦合作用下的长期性能和耐久性能,完善FRP加固混凝土桥梁设计方法和规范体系。

大跨斜拉桥双层桁架主梁施工状态的阻力系数

针对规范中对大跨径桁架桥的双层主梁阻力系数在取值上的局限,提出一种主梁阻力系数计算方法,以施工阶段节段模型的风洞试验结果为基础,对双层桁架主梁进行模型简化后,使用CFD计算得出其三分力系数.采用不同迎风面特征尺寸,桁架片数以及桁架间距,分析了迎风面特征尺寸对主梁的阻力系数的影响.讨论了桁架间距以及片数不同对主梁的阻力系数的影响趋势.结果表明:迎风面特征高度与特征宽度对主梁阻力系数影响的变化规律并不相同,对此提出以桁架纵高比为变量的双层桁架桥梁主梁的阻力系数拟合公式;当桁架间距较小时,桁架片数对主梁阻力系数无影响,但当桁架间距与桁架高度比值达到3时,桁架片数的变化会对主梁的阻力系数产生较大的影响.

可达性对城市群多模式交通碳排放的空间异质性影响

当前,在交通行业碳减排存在巨大挑战以及未来中国城市群交通发展长远规划双重背景下,如何通过改善交通可达性提高居民出行效率和减少碳排放是亟待解决的关键问题之一。本文基于城际出行手机信令数据,从居民出行的角度提出城际多模式交通客运碳排放量方法,并采用梯度提升决策树(GBDT)模型及多尺度地理加权回归(MGWR)模型探讨可达性对区域碳排放量的空间异质性影响。以关中平原城市群为例进行验证,结果表明:城际公路客运碳排放量远大于铁路,呈现沿交通基础设施线路分布的特征;在整体区域范围内,可达性指标对碳排放水平具有一定的正向边际效应;MGWR能够刻画碳排放与可达性指标关系的空间异质性及尺度差异;经济潜能可达性、介数中心性及接近中心性对城际碳排放具有显著的正向空间异质性影响,但影响尺度不同;公路客运碳排放对介数中心性及接近中心性要素较为敏感,经济潜能对碳排放的影响较为平稳;铁路出行可达性的提升对中心城市的影响效应低于周边区县城市。

面向智能制造仿真实验的产线数字孪生建模

针对智能制造领域人才培养中,实践教学存在的成本高、安全保证难等问题,该研究构建了智能制造仿真实验系统。首先,以智能产线为基础、车间信息化平台为桥梁,融合产线数字孪生技术,构建了面向智能制造仿真实验的数字孪生系统框架;其次,对系统中包含的产线物理实体模型、数据采集及车间信息化平台、数字孪生产线的多维度模型及智能制造仿真实验平台展开了详细阐述;最后设计产线生产调度优化实验,验证了该数字孪生仿真实验系统的有效性。

基于平纵组合的山区高速公路连续下坡路段行车安全评价方法

受制于地理和经济条件,山区高速公路在建设中不可避免会存在连续下坡路段,其中平纵组合路段对车辆稳定性和安全性提出了更高的要求。为分析山区高速公路连续下坡平纵组合路段的行车安全,利用西南山区高速公路数据,以80 km/h的设计速度,在连续下坡路段的不同位置、不同平纵组合工况构建了驾驶仿真实验。根据驾驶者的心理数据、车辆速度变化数据和横向偏移数据推出综合评价指标;将综合评价指标与平曲线半径和纵坡进行相关性分析;再通过累计频率图划分评价阈值;提出了基于平纵组合的连续下坡路段行车安全评价方法,并依托评价方法提出了连续下坡路段坡顶、坡中和坡底位置的平纵组合设计建议值;并以西南山区某高速公路为例对该评价方法进行了应用与验证。研究结果表明:该方法能为高速公路连续下坡路段的行车安全评价提供有效的参考依据。

公路改扩建高边坡既有锚杆受力特性离心试验

为研究改扩建边坡二次开挖下既有锚杆的受力特性及边坡稳定性,基于自主研发的模型试验锚杆角度支护装置,采用离心试验研究了锚固角度分别为10°、20°、30°、45°、60°及锚杆横向密度分别为1根/(18 cm)、1根/(12 cm)下顺层岩质高边坡开挖全过程中坡顶水平位移、锚杆轴力及坡内土压力变化规律。结果表明:相同锚固角度下,随着边坡开挖卸荷,坡顶累计水平位移非线性增加,且开挖坡顶增幅较开挖坡中大;锚杆轴力呈单峰分布,在开挖坡顶及坡脚时轴力增幅较大,轴力峰值靠近软弱面且随开挖卸荷先减小后增大,开挖后轴力峰值仍为开挖前的61%以上;随锚固角度的增加,坡顶水平位移先减小后增大,坡内土压力先增大后减小,即存在最佳锚固角度;建议边坡开挖宜采用分级开挖,并在开挖坡顶及坡脚时适当降低速率,综合考虑边坡坡度、岩层及软弱面倾角等因素,合理设计锚固角度。研究成果有助于工程技术人员在改扩建边坡二次开挖工程中选择合适的支护措施。

基于优化快速搜索随机树算法的全局路径规划

为了改善传统快速搜索随机树(RRT)算法在全局路径规划中存在的平滑度差、具有潜在碰撞性等问题,提出了一种双重优化的RRT算法。在传统RRT算法基础上,引入自适应目标偏向策略以缩短采样时间,引入角度约束采样策略以适应车辆极限转角。得到初始路径后,建立二项优化函数(即降低路径曲率和远离障碍物),并将其作为基点进行梯度下降二次优化,生成可供车辆行驶、平滑性良好且碰撞概率低的路径,并进行仿真验证。结果表明:优化RRT算法相比于传统RRT算法、RRT-Connect算法和RRT算法,平均曲率分别降低了38.1%、36.4%和24.7%,曲率均方差分别降低了38.4%、38.4%和27.2%。

水性环氧树脂-聚丙烯纤维改性水泥基快速修补砂浆性能研究

为改善机场道面修补砂浆脆性大和粘结性能差等问题,本文利用水性环氧树脂(WER)、聚丙烯(PP)纤维和硫铝酸盐水泥(SAC)制备出一种快速修补砂浆,并对其工作性能、力学性能、阻尼性能和耐硫酸盐腐蚀性能进行研究。结果表明,PP纤维和WER可显著提高快速修补砂浆韧性和粘结性能,使得快速修补砂浆2 h抗压、抗折强度和粘结强度分别达到22.3,5.1和3.7MPa,满足民用机场规范要求,同时可改善快速修补砂浆的阻尼性能和抗硫酸盐侵蚀性能。

中国碳排放影响因素分解及峰值预测研究

随着我国对2030年前达到碳排放峰值意愿的逐渐增强,首先,利用对数平均迪氏分解(Logarithmic Mean Divisia Index, LMDI)模型对我国2011—2019年人均碳排放量变化的影响因素进行分解,以明确各影响因素的贡献量、贡献率,并得出2011—2019年我国人均碳排放累积增长约为1.09 t。其中,经济发展起主要促进作用,累积贡献值约为5.61 t;能源结构优化和能源强度降低起抑制作用,累积贡献值分别约为-0.66 t和-3.86 t。其次,依据相关政策公布的经济社会发展预定目标,设定3种模拟情景下的指标变动量,并预测2022—2030年的CO_(2)排放量。结果显示:基准情景下CO_(2)排放量在2027年达到峰值,约为110.87亿t,人均CO_(2)排放量为7.69 t;低减排情景下CO_(2)排放量在2029年达到峰值,约为112.04亿t,人均CO_(2)排放量为7.75 t;高减排情景下CO_(2)排放量峰值出现在2023年,约为110.00亿t,人均CO_(2)排放量为7.74 t。

学生通学出行的家长接送方式的选择

研究家长接送方式选择的影响因素,对于早晚高峰交通出行政策的制定具有重要意义.考虑家长、学生的个人属性与家庭属性,以及后续行程目的、生理成本与延误时间等出行属性因素,基于多项logit(multinomial logit,MNL)模型分析对于家长接送学生交通方式选择的影响因素,并通过中国海宁市居民出行数据进行验证.研究结果表明,家长年龄越大,选择步行接送的可能性越大;学生性别对于家长接送方式的选择没有显著影响;家长性别和学生年龄对接送方式具有显著影响,其中,女性接送者更偏向于选择非机动车接送,学生年龄越小,家长更偏向于选择非机动车接送;后续行程目的为上班的家长更偏向于选择机动车接送;小汽车接送者的接送时间相对较长,但该接送方式承担的生理成本和延误时间相对较少;电动车接送者承担的生理成本和时间成本都较低.依据研究结果,从家庭、学校和交通管制等维度对学生通学出行提出相关改善建议,能够为相关部门从学生通学的角度制定交通规划管理政策、方案提供指导.

大直径盾构隧道纵向刚度增强措施研究

为研究不同环缝接头结构对盾构隧道纵向刚度的增强效果,采用等效连续化模型计算得到断面直径对隧道纵向拉压、纵向抗剪和纵向抗弯刚度的影响规律,将隧道纵向刚度增强措施与管片环缝接头结构相联系,采用数值模拟深入探究了9种环缝接头结构的力学性能,对比得到增强隧道纵向刚度效果最优的环缝接头结构。结果表明:直径对纵向拉压和纵向抗弯刚度影响较小,对纵向抗剪刚度影响较大;环缝接头刚度增强措施能够显著减小管片位移,提高隧道纵向刚度,提升效果为:斜螺栓>弯螺栓,定位榫>剪力销>凹凸榫;螺栓型式和纵向刚度增强措施均对螺栓最大剪切应力有较大影响,竖向荷载下受螺栓型式影响较大,水平向荷载下受管片环缝接头刚度增强措施影响较大;结合经济性和有效性,当接头螺栓为弯螺栓时,设置定位榫是一种相对较优的选择。

OBE理念下自动化一流本科专业课程教学改革与实践

成果导向教育(OBE)的课程教学是一流专业建设和人才培养改革的本质。针对自动化专业课程教学改革的需求,该文通过修订课程教学大纲,明确课程目标、课程资源、教学内容和考核评价等,并采取“导、学、教、练、思、考、评”的多元化教学过程,提升学生解决复杂工程问题的能力。自动控制原理课程教学改革与实践表明,OBE理念是提升学生学习效果的有效途径,取得显著效果。

改进哈里斯鹰算法的仓储机器人路径规划研究

为提高静态环境下仓储移动机器人路径规划效率,解决传统哈里斯鹰(Harris Hawks optimization, HHO)算法在路径规划中存在收敛速度慢且易陷入局部最优的问题,提出了一种基于Tent混沌映射融合柯西反学习变异的哈里斯鹰优化算法(HHO algorithmbasedon Tentchaotic mapping hybrid Cauchy mutation and inverse learning, TCLHHO)。通过Tent混沌映射增加种群多样性,以提高算法的收敛速度;提出指数型的猎物逃逸能量更新策略,以平衡算法的全局搜索和局部开发能力;通过柯西反学习变异策略对最优个体进行扰动,扩大算法的搜索范围,增强全局搜索能力。根据真实仓储环境搭建二维栅格环境模型,并在Matlab中进行仿真对比实验。结果表明:该算法的规划速度、最优路径长度以及最优路径转折次数较对比算法具有较好的效果,验证了应用于智能仓储环境下改进的HHO路径规划问题的可行性和鲁棒性。

面向复杂工况的液力变矩器与变速箱效能优化协同控制策略

针对工程机械在复杂工况下能源利用率不高的问题,提出了一种液力变矩器与变速箱效能优化协同控制策略。首先,在装载机功率与力学平衡的基础上,构造了基于牵引性能理论的装载机动力传动系统仿真平台,并通过装载机循环工况采集到的实验数据验证了其有效性和可靠性;其次,基于发动机与液力变矩器台架实验,研究了ZL50型装载机的牵引特性,对比了其在起步、举升、铲掘、匀速4种不同牵引阶段的动力性能,分析了液力变矩器的闭锁点对装载机动力性、平顺性和经济性的影响;最后,提出了面向复杂工况的液力变矩器与变速箱效能优化协同控制策略,并对优化前后的装载机效能进行了对比分析。研究结果表明:在相同的V型循环工况下,采用所提出的控制策略,装载机等油耗输出能量从372.69 kW·h·mL^(-1)提高到420.51 kW·h·mL^(-1),整机效能提高了约12.8%。所提策略可为大型工程机械传动效率低、燃料消耗大、污染排放严重等问题提供解决方案。

截至2023年底中国10km以上特长公路隧道统计与分析

在隧道行业相关单位的大力支持及既有统计数据的基础上,对截至2023年底中国已建成运营、正在建设、规划设计的共计74座长度10 km以上的特长公路隧道进行统计,其中,已建成运营特长公路隧道25座,正在建设特长公路隧道31座,规划设计特长公路隧道18座。从隧道长度、所在省份、公路等级、地理位置、技术标准、施工工法、设计与施工单位等方面,对中国已建成运营、正在建设、规划设计的长度10 km以上的特长公路隧道建设情况进行分析,其中:长度在10~14.9 km的隧道共62座,长度在15~19.9 km的隧道共10座,长度大于20 km的隧道共2座;隧道主要集中在中国西南部,约占63%,四川省最多,其次是云南省;高速公路隧道达65座,占比约为88%;山岭公路隧道68座,水下隧道6座;隧道技术标准以双向4车道为主;隧道施工工法以钻爆法为主,近些年出现了TBM+钻爆组合工法;隧道设计单位主要有31家;隧道施工单位主要有52家。

考虑弹流润滑效应的三点接触球轴承刚度特性分析

为获得润滑状态下三点接触球轴承更为准确的刚度特性,应考虑弹流润滑效应对轴承刚度的影响。文中基于拟静力学模型考虑高速离心力和陀螺力矩效应,根据给定轴承的结构参数和工况,计算滚动体与内外圈的法向接触载荷和各部件的运动速度。将拟静力学模型的计算结果和润滑介质参数代入弹流润滑模型,求解出滚动体与内外圈之间的压力分布和油膜厚度分布。进一步研究了转速、轴向载荷和润滑油的初始黏度对油膜压力和最小油膜厚度的影响。基于弹流润滑理论分析了转速和轴向载荷对轴承接触刚度、油膜刚度及综合刚度的影响。结果表明:转速的提高会大幅增加润滑油膜的整体厚度;润滑油初始黏度的增大会增加油膜厚度;随着轴承转速的提高,轴承的整体轴向刚度和轴向油膜刚度减小;随着轴向载荷的增大,轴承轴向刚度和轴向油膜刚度增大,且差值变化不大。

面向动态交通分配的交通需求深度学习预测方法

为满足动态交通分配对高精度、高时效性交通需求的要求,本文建立了一种交通需求深度学习预测方法。根据动态交通分配要求确定交通需求数据的时间间隔,构建对复杂交通需求预测性能较优的长短期记忆神经网络预测方法;针对动态交通分配中交通需求的周期性、随机性和非线性等特征,为减少数据噪声的干扰,引入局部加权回归周期趋势分解方法将交通需求数据分解,将其中的趋势分量和余项分量作为深度学习预测方法的输入量,周期分量采用周期估计进行预测;选用具有随机寻优能力强、寻优效率高等特点的布谷鸟寻优算法优化预测方法的隐藏层单元数量、学习速率和训练迭代次数等核心参数。应用西安市长安区的卡口车牌数据验证该方法。结果表明:本文模型的预测结果在高峰及平峰各连续4个时段内相比于自回归滑动平均模型、长短期记忆神经网络模型、支持向量回归模型,平均绝对误差降低了10.55%~19.80%,均方根误差降低了11.20%~17.99%,决定系数提升了8.62%~12.48%;相比遗传算法、粒子群算法优化的模型,平均绝对误差降低了7.36%~13.81%,均方根误差降低了4.23%~10.67%,决定系数提升了3.50%~7.01%,且本文模型运行时间最短。说明与对比模型相比,本文所建立的预测方法在面向动态交通分配的交通需求预测中具有更高的预测精度。

新能源汽车动力电池回收利用过程减碳成效测算

为量化评价新能源汽车动力电池回收利用过程的环境效益,为报废动力电池管理体系和回收再利用相关标准的完善提供支撑,助力国家“双碳”目标的实现,以三元锂电池为研究对象,选取典型的动力电池回收利用场景,将三元锂电池的生命周期划分为4个阶段:原材料获取、制造装配、使用和报废回收,并建立相应的GaBi模型,基于湿法回收A、湿法回收B、火法-湿法联合回收3种不同回收利用方式进行三元锂电池生命周期评价模型搭建与回收再利用过程减碳成效测算。研究结果表明,三元锂电池回收再利用过程有较好的减碳成效,基于3种不同回收工艺的三元锂电池回收再利用可以减少CO_(2)排放量分别为:湿法回收A为60.71kgCO_(2)/kWh;湿法回收B为150.00kgCO_(2)/kWh;火法-湿法联合回收为153.57 kg CO_(2)/kWh。基于这3种不同回收工艺的CO_(2)减排效果从优至劣依次为:湿法-火法联合回收、湿法回收B和湿法回收A。合理的动力电池回收利用方式可以显著减少其回收利用过程中的碳排放量,从而产生更好的环境效益。