同济大学学报(自然科学版)

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土木工程与建筑学

  • 分级加载与波浪荷载耦合作用下软黏土动力响应特性

    周念清;李丹;吴晓南;唐益群;

    以长江口长兴岛潜堤后方滩涂圈围工程为研究背景,采集堤坝地基土样,根据实际工况应力路径设计不同围压和动静应力组合,对淤泥质软黏土进行动三轴试验,探究地基土在分级施工加载与波浪荷载耦合作用下软黏土应变、孔压特性以及强度弱化特性。研究结果表明:耦合应力加载后土样的应力-应变曲线呈现应变软化和强度弱化特性,分级加载效应可使应变及孔压增量减少,且应变增量、孔压增量与循环振后静强度折减度,均和固结围压、静偏应力比、动偏应力比等因素相关。当动偏应力比相同时,深度较浅土层围压较小,静偏应力比反而较大,其应变与孔压增量越大,静强度衰减越明显。随着动偏应力比增大,土单元的应变增量与孔压增量、强度折减度有不同程度的增大,并且不同深度的差异性较大。在此基础上,分别对强度折减度β、广义综合剪应变γ_(gs)及广义综合孔压增量比Δu/σ_3进行了量化,并对(γ_(gs)-β)及(Δu/σ_3-β)相关性进行了探讨。研究结果对于指导具体工程实践具有一定的参考价值。

    2020年11期 v.48 1537-1544页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 部分地锚式悬索桥的基本结构性能

    肖汝诚;庄冬利;杨乐;温信根;孙斌;

    为了拓展自锚式悬索桥的适用范围,在传统地锚式和自锚式悬索桥的基础上,提出了一种新型的部分地锚式悬索桥,并对该结构体系的基本性能进行了研究。主要研究内容包括基于挠度理论的结构分析、静力性能和自振特性、锚碇设计方法等。研究结果表明,部分地锚式悬索桥结构的静力性能介于地锚式悬索桥和自锚式悬索桥之间,其重力刚度由成桥状态时的锚索拉力提供;活载作用下主缆的内力增量在锚索和主梁中按照刚度分配,体现了"部分地锚"的特点;该体系可以通过主动张拉锚索来调整结构受力状态,并且通过发挥被动土压力的有利作用可以减小重力式锚碇的体量。部分地锚式悬索桥特别适用于建设条件受限的特殊桥位,可张拉调整的锚索为设计和施工提供了新的方案,并具有一定的优势。

    2020年11期 v.48 1545-1551+1587页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 基于网络购物行为偏好的上海市居民购物方式演替研究

    王德;田金玲;谭文垦;

    针对目前网络购物的研究缺乏对人们如何在实体店和网购之间做选择的定量解答和未来两种方式演替结果的预测方法,利用上海市居民的4 608次叙述性购物选择,解析影响人们选择实体店或网购的主要因素及影响程度,并模拟不同情景下两种方式的吸引力变化。研究结果表明:商品的价格、质量、选购商品时间、交通时间以及实体商业类型对居民选择购物方式有显著影响;现状不同等级商圈中,地区级中心对网络购物的抵抗力最强;网店与实体店三种情景下的发展趋势预测表明,网络购物很可能会近期继续经历一段时期的高涨,继而经过一定幅度的回落,最后达到平稳的状态。

    2020年11期 v.48 1552-1561页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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交通运输工程

  • 面向自动驾驶路测驾驶能力评估的避险脱离率模型

    涂辉招;崔航;鹿畅;李浩;刘建泉;侯德藻;

    针对传统脱离率模型低估自动驾驶路测车辆驾驶能力问题,提出了避险脱离与非避险脱离概念,通过秩和检验确定脱离时长阈值,选取平均速度差、短时平均速度差、瞬时速度差为特征值,量化车辆脱离前后行为差异,利用无监督学习K-means算法辨别避险与非避险脱离类型,构建面向自动驾驶路测驾驶能力评估的避险脱离率模型。基于上海市城市道路和快速路两类场景路测数据,验证避险脱离率模型的合理性与有效性。结果表明,基于避险脱离率模型,自动驾驶路测车辆驾驶能力在城市道路与快速路场景中,分别比传统脱离率模型平均提升了4.8和7.3倍。

    2020年11期 v.48 1562-1569页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 基于安全风险的恶劣天气下高速公路建议车速确定方法

    吴兵;翟犇;卢建涛;王艳丽;

    为了提高恶劣天气下高速公路交通安全水平,实施更加科学有效的高速公路车速管理策略,提出了基于安全风险的恶劣天气下高速公路建议车速确定方法。综合考虑交通安全风险影响因素,基于贝叶斯Logistic回归建立交通风险评估模型,利用模糊C-均值聚类算法进行交通风险等级划分并得到了风险阈值。在此基础上提出了不同天气条件下安全车速的两步计算方法,即先根据交通风险分布,在风险小于阈值的交通流状态中选取车辆运行速度的第85%位车速作为初定安全行驶车速,后利用停车视距原理进行修正,最终得到恶劣天气下高速公路建议车速。并以G15沈海高速(上海段)为例,展示了计算方法,给出了雾天不同能见度条件下高速公路建议车速取值。

    2020年11期 v.48 1570-1578页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 考虑换道风险影响的城市快速路出口影响区车道管理

    张兰芳;钱殷慧;陆薇;杨旻皓;

    为优化城市快速路出口影响区的交通组织,降低出匝车辆的换道风险,提高交通运行的安全性和高效性,依托上海自然驾驶实验数据,提取城市快速路出口影响区出匝车辆的轨迹数据样本,建立出口影响区换道风险评价方法及分级标准;针对三种常见的快速路出口,考虑人、车和路域环境方面的综合因素,利用二项Logistic模型构建换道风险模型,分析不同因素对换道风险的影响程度,以及一定条件下车辆存在换道风险的概率;在此基础上,根据出口影响区的车辆运行信息和换道风险模型,控制换道风险在合理范围内,得到出匝车辆的合理(最迟)换道位置,并提出相应的城市快速路出口影响区的车道管理方法。

    2020年11期 v.48 1579-1587页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 基于间接拉伸开裂方法评价超薄磨耗层混合料抗裂性能

    黄卫东;张家伟;吕泉;蔡琪;

    通过间接拉伸开裂(IDEAL-CT)试验方法,研究了不同级配及油石比条件下超薄磨耗层混合料的抗裂性能。结果显示,级配变密会导致混合料整体强度上升,抗变形能力下降,同时会加快裂缝扩展速度,混合料抗裂性能下降。油石比的增加会使混合料抗变形能力提升,延缓裂缝扩展速度,使得混合料抗裂性能增强。皮尔逊相关性分析结果表明,随着超薄磨耗层混合料的孔隙率和沥青膜厚度的增加,混合料整体强度降低,抗变形能力提升,裂缝开裂速度下降,混合料整体抗裂性能增强,因而超薄磨耗层混合料设计过程中可通过提升孔隙率和沥青膜厚度来增强混合料的抗裂性能。对于IDEAL-CT试验指标,断裂能不适用于评价超薄磨耗层混合料抗裂性能。

    2020年11期 v.48 1588-1594页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 道岔区固定辙叉心轨垂磨对轮轨动态接触的影响

    杨新文;张昭;孟玮;钱鼎玮;胡耀华;

    通过实测数据和文献资料,分析了辙叉区心轨垂直磨耗分布规律,并基于该规律构造了各级垂直磨耗分布曲线。针对重载条件下普速铁路60 kg·m~(-1)钢轨12号单开道岔,基于车辆-道岔耦合动力学的理论,建立重载货车-道岔耦合动力学模型,计算分析了固定辙叉心轨垂直磨耗对重载货车通过道岔辙叉区轮轨接触的影响规律。结果表明:心轨顶宽20~40 mm范围是实测心轨垂直磨耗较为严重的区域;随着心轨垂直磨耗量的增大,轮载过渡区轮轨接触力最大值和接触力过渡曲线波动性普遍增大,轮轨接触关系随之恶化,心轨与翼轨之间的轮载过渡平稳性随之下降;当轨道几何不平顺较为良好时,心轨顶宽40 mm处垂磨应控制在5 mm之内。

    2020年11期 v.48 1595-1604页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 固定辙叉区心轨轨顶降低值优化设计方法

    沈钢;汪徐江;

    为了提升车辆过岔的轮轨动力性能,改善心轨的受力状况,根据辙叉区轮对与心轨和翼轨的接触特征,提出了一种固定辙叉心轨轨顶降低值的优化设计方法,该方法以降低车辆通过固定辙叉区的轮轨接触力为设计目标,以保证车辆的运行安全性和心轨轨顶降低值曲线的单调性为约束条件,利用粒子群算法求解优化模型,具有较快的收敛速度。研究结果表明,该优化设计方法能够根据岔区的钢轨廓形、翼轨加高值以及踏面廓形快速设计出与翼轨匹配较优的心轨轨顶降低值方案,改善辙叉区的轮轨接触关系,从而减小车辆过岔的轮轨冲击。

    2020年11期 v.48 1605-1611页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 面向交通环境影响评价的大气扩散模型应用策略

    吴亦政;张乐琦;

    针对交通环境影响评价中大气污染物扩散模型(AERMOD)的建模过程极易发生测算错误,进行了面源模拟和体源模拟对比,以及受体低分辨率和高分辨率布设方案对比的应用策略研究。在此基础上,分析了体源中仿真隔离区(exclusion zone)的计算机制,并且设计了避免仿真隔离区带来测算误差的方法。研究结果表明,由于仿真隔离区的存在,在使用体源模拟进行交通环境影响评价时,极易产生计算误差。另外,高密度的受体布设能更好地刻画扩散特征,尤其是在离污染源较近位置浓度峰值区域的特征。

    2020年11期 v.48 1612-1619页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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机械、车辆与能源工程

  • 基于分布式驱动电动汽车的再生制动策略设计及优化

    余卓平;史彪飞;熊璐;舒强;

    针对前轴集中电机驱动、后轴轮毂电机驱动的分布式驱动汽车,设计了再生制动策略(策略1)。根据再生制动时的动力传动过程提出了发电系统总效率的概念,并根据其最高得到最优的前后电机力分配系数,在欧洲经济委员会(ECE)法规的约束下,设计了再生制动经济性优化策略(策略2)。考虑到装备了防抱死制动系统(ABS)的车辆在制动强度较小时可优先使用后轴电机进行再生制动,提出了低制动强度下的经济性优化策略,以充分利用发电系统的高效区(策略3)。分析并说明了所提出的策略对制动感觉的影响不大。仿真结果表明,三种策略的能量消耗分别减少14.05%,15.04%和16.64%。

    2020年11期 v.48 1620-1628页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 基于转矩矢量控制分布式电驱动客车操纵性改善方法

    苏亮;冷搏;金达;

    基于分布式电驱动系统,设计转矩矢量控制提高分布式驱动电动客车操纵性能。针对大客车转向时的载荷变化大,以及轮胎、悬架、转向系耦合特性强的特点,采用多项式描述前后轴等效侧向力和回正力矩与侧偏角关系,并设计质量估计算法在车轮垂向载荷变化时对侧偏刚度进行修正。考虑车辆非线性特性,定义车辆理想转向特性,并设计不同转角与车速下的直接横摆力矩控制前馈项。为提高控制器鲁棒性,采用抗积分饱和的滑模变结构控制算法设计直接横摆力矩控制反馈项。仿真和试验结果表明,施加操纵性改善控制后,车辆更接近中性转向,蛇行试验峰值转角平均值降低21%以上,操纵性能显著提升。

    2020年11期 v.48 1629-1637页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 高饱和柔性纳米晶磁芯在电动汽车无线充电中的应用

    熊萌;戴海峰;魏学哲;

    采用一种具有高饱和限值与高柔性的新型纳米晶磁芯,以解决主流Mn-Zn铁氧体磁芯在大功率应用中易磁饱和且机械性能差等问题。针对纳米晶材料电阻率小,85 kHz下涡流损耗较大,提出晶粒细化热处理工艺与交错层叠式拼接工艺来改善其涡流损耗。基于有限元仿真分析,初步验证了工艺优化的可行性,并采用4种不同磁导率的纳米晶磁芯与铁氧体磁芯对比。通过静态参数分析与7.7 kW下的效率测试与温度测试,工艺优化后的纳米晶磁芯取得显著效果。在11 kW抗饱和测试与磁泄露测试中,性能最优的DOE4纳米晶即使厚度减小到2 mm,线圈间AC-AC交流传输效率仍保持在97.408%,磁芯最高温度只有80.9℃,漏感完全满足ICNIRP2010限值要求。相反,铁氧体磁芯难以承受交变强磁场作用,并发生局部碎裂和过温。

    2020年11期 v.48 1638-1648页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 一种弯曲修正膜单元及对侧翻一步碰撞算法的改进

    王童;

    针对传统四节点膜单元无法进行弯曲的缺陷,基于单元内力和弯矩的平衡原理,提出一种可进行弯曲修正的新型四节点膜单元模型,将其应用于客车侧翻一步碰撞算法,对初始算法进行改进。通过对典型车身段模型进行模拟,并与客车侧翻一步碰撞初始算法、LS-DYNA仿真及侧翻试验结果在计算精度和计算效率方面分别进行对比,检验了所提新型单元模型的有效性和实际工程应用价值。

    2020年11期 v.48 1649-1656页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 基于改进史密斯预估器的列车制动减速度控制研究

    周嘉俊;吴萌岭;刘宇康;田春;

    针对列车减速度控制中传统的比例、积分、微分控制(PID)及经典Smith预估方法控制效果不佳的问题,对Smith预估控制的反馈结构进行了改进,并从控制系统层面对影响列车实际减速度的不确定因素进行分类。建立列车制动单质点仿真模型,考察其在PID、Smith预估器以及改进Smith预估器控制下的系统阶跃响应特性。仿真结果表明,改进后的Smith算法具有良好的控制性能,且对参数变化具有更高的鲁棒性。最后在软件在环仿真平台的基础上,对比了非减速度控制、基于改进Smith预估算法的减速度控制、以及基于自适应参数估计算法的减速度控制的控制效果。结果表明,基于改进Smith预估算法的减速度控制不仅能实现目标减速度的精确跟踪,同时能够明显降低列车的纵向冲击。

    2020年11期 v.48 1657-1667页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 基于黏着力观测器的列车空气制动防滑控制

    马天和;吴萌岭;田春;

    针对列车制动过程中因黏着条件恶化导致滑行的问题,提出基于黏着力观测器的新型防滑控制方法。采用观测器对制动过程中的利用黏着力进行实时观测,并基于轮对滑移率和车辆减速度设计防滑控制器进行防滑控制。采用Polach模型模拟轮轨间黏着力对控制器进行了仿真验证,结果表明新型防滑控制方法在持续低黏着和黏着条件2次突变的这2种不利工况下都能准确观测得到利用黏着力,使轮对的滑行程度得到有效控制,并能充分利用轮轨黏着。同时,本控制器通过在防滑过程中不断修正目标制动力,实现制动缸压力的平滑调节,避免了压缩空气的频繁反复充排。

    2020年11期 v.48 1668-1675页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 基于平均停歇时间的多品种混流生产线智能排序策略

    刘晋飞;李杰林;马学明;林浩;

    "工业4.0"智能制造模式下的多品种混流生产线各工装/夹具、工具/量具和系统用例切换频繁,极易导致生产突发异常致使工作站出现短暂停歇风险。通过分析多品种混流生产线产品多态性引起的不确定性因素,提出了平均停歇时间(MRT),研究考虑MRT的多品种混流生产线最小生产循环周期,建立了基于产品进入生产线顺序的产品作业时间表,通过引入MRT关键变量至最小循环周期优化目标,构建了智能排序数学模型,并利用Palmer原理设计了改进遗传算法,实现了多品种混流生产线智能排序问题的高效求解,最后实例验证了该方法的可行性和有效性。

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  • 《同济大学学报(自然科学版)》征稿启事

    <正>《同济大学学报(自然科学版)》是由同济大学主办的自然科学综合性学术期刊,主要刊登国内外土木建筑工程、交通运输工程、环境科学、材料科学、新能源技术等学科的高水平首发研究成果。本刊为中国自然科学核心期刊和中国科技论文统计用刊源之一,并被EI等40多个国内外权威检索系统收录。本刊目前采用网络投稿与审稿,不接收纸质稿件和E-mail投稿。网络投稿请直接登录《同济大学学报(自然科学版)》编辑部网站注册投稿(http://tjxb.cnjournals.cn),或登录同济大学官网→科学研究→学术期刊→同济大学学报(自然科学版)界面注册投稿,有关投稿要求及注意事项如下:

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