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基于多目标并行加点映射代理模型的高速铁路桥上行车安全快速评价方法

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铁道学报 2023年第11期45卷 154-163页

作者：勾红叶梁浩赵虎肖畅刘钰西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学桥梁智能与绿色建造全国重点实验室四川成都611756 中国铁道学会标准与认证部北京100844

高铁基础结构服役性能劣化是影响轨面几何形态极其关键的因素之一,也是高铁长期安全运营需要考虑的关键核心问题。为破解传统算法难以快速评价列车安全舒适性的难题,提出基于映射代理模型的桥上行车安全快速评价方法。基于Kriging代理模... 详细信息

高铁基础结构服役性能劣化是影响轨面几何形态极其关键的因素之一,也是高铁长期安全运营需要考虑的关键核心问题。为破解传统算法难以快速评价列车安全舒适性的难题,提出基于映射代理模型的桥上行车安全快速评价方法。基于Kriging代理模型,首先提出一种多目标并行加点新算法,并对算法在优化精度、效率、稳定性方面的优越性进行验证;其次以软土沉降区域运营高铁为例,通过将物理模型与优化算法相结合,构建板底脱空条件下桥墩沉降与列车动力响应的多点映射关系,搭建复杂服役条件下高效率计算行车安全参数的映射代理模型,最终实现对行车安全性的快速评价。研究结果表明:提出的映射代理模型能在快速、准确计算沉降与脱空组合工况下列车动力响应的同时,精准刻画行车安全阈值轮廓,促进高铁桥上行车安全智能评价方法的逐步形成,有力保障高铁桥梁-轨道系统的安全服役。

关键词：高铁桥梁行车安全快速评价多目标并行加点映射代理模型

山体坡度对山体周围高速公路路面风速及行车安全的影响

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东南大学学报（自然科学版） 2010年第1期40卷 201-206页

作者：彭佳何杰赵池航陈一锴祁志国东南大学交通学院南京210096

为深入研究山体坡度对山体周围环境风的影响,基于计算流体力学理论,选择Fluent仿真环境建立高度相同、坡度不同的二维余弦山体模型进行数值风洞试验.依据高速公路与山体的空间位置关系以及常见车型的风压中心高度,定量研究了山体坡度与... 详细信息

为深入研究山体坡度对山体周围环境风的影响,基于计算流体力学理论,选择Fluent仿真环境建立高度相同、坡度不同的二维余弦山体模型进行数值风洞试验.依据高速公路与山体的空间位置关系以及常见车型的风压中心高度,定量研究了山体坡度与山体周围高速公路路面环境风的关系.实验结果表明,山体顶端和山体下游区域是山体周围环境风的局部极大值点,并通过数据分析和曲线拟合得到了相应的拟合公式.实验结论揭示了途径山体的高速公路路面环境风受山体坡度变化的影响规律,为三维山体建模仿真参数的确定提供了依据,可为"风-车-路"系统的深入研究、待建高速公路的选线以及运营高速公路的风速预警系统提供理论和技术支持.

关键词：环境风山地数值风洞行车安全计算流体力学

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基于公路三维线形几何特性的行车安全分析

中国公路学报 2015年第9期28卷 24-29页

作者：符锌砂葛婷李海峰龙立敦王晓飞华南理工大学土木与交通学院广东广州510641 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为了明确传统公路平、纵线形分离设计思想存在的不足及对行车安全的影响,从公路三维线形本质出发,采用空间曲率和挠率对现有线形几何特性进行描述,建立了基于二维设计要素的公路三维线形描述模型;利用SPSS分别建立了高速公路和双车道公... 详细信息

为了明确传统公路平、纵线形分离设计思想存在的不足及对行车安全的影响,从公路三维线形本质出发,采用空间曲率和挠率对现有线形几何特性进行描述,建立了基于二维设计要素的公路三维线形描述模型;利用SPSS分别建立了高速公路和双车道公路相邻路段平均曲率差、挠率差与事故率之间的关系模型。研究结果表明:公路线形设计时平纵线形的叠加并不能保证组合线形在三维空间中的连续性,当二维线形要素变化时,组合线形的连续性会存在不同程度衰减;空间曲率和挠率的突变量大小与行车安全强相关,其中曲率的连续对行车安全起主导作用,公路真三维线形设计应至少保证二阶几何连续。

关键词：道路工程行车安全三维线形曲率挠率突变几何连续性

风屏障破坏所致风载突变对桥梁列车行车安全影响研究

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桥梁建设 2023年第1期53卷 78-86页

作者：吴肖波张迅韩艳何旭辉桥梁结构健康与安全国家重点实验室湖北武汉430034 中铁大桥科学研究院有限公司湖北武汉430034 长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为研究桥上风屏障局部破坏对桥梁列车行车安全性的影响,以某四塔公铁两用斜拉桥为背景,进行列车动力响应和行车安全性影响参数分析。推导列车通过风屏障破坏段时车辆和桥梁的风荷载,并通过桥梁和列车节段模型风洞试验,测得计算所需气动... 详细信息

为研究桥上风屏障局部破坏对桥梁列车行车安全性的影响,以某四塔公铁两用斜拉桥为背景,进行列车动力响应和行车安全性影响参数分析。推导列车通过风屏障破坏段时车辆和桥梁的风荷载,并通过桥梁和列车节段模型风洞试验,测得计算所需气动力系数;在此基础上建立风-车-轨-桥耦合振动模型,研究了风屏障破坏段长度、平均风速和列车车速对列车动力响应及行车安全的影响。结果表明:突风效应会导致列车横向位移达到最大值,遮风效应会使列车横向加速度达到最大值;随风屏障破坏段长度、平均风速和列车车速的增加,列车动力响应随之增加;风屏障破坏会增加列车的轮重减载率和脱轨系数,并且高风速下各节车辆在风屏障破坏段的脱轨系数差异较大;仅在风速不大于10 m/s时,列车可以180 km/h的车速安全通过风屏障破坏段。

关键词：大跨度桥梁风-车-轨-桥耦合振动模型风屏障风载突变行车安全脱轨系数轮重减载率气动力系数

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驾驶人视觉特性与行车安全研究进展

中国公路学报 2015年第6期28卷 82-94页

作者：马勇付锐长安大学汽车学院陕西西安710064 长安大学汽车运输安全保障技术交通行业重点实验室陕西西安710064

为了明确驾驶人视觉特性在道路交通安全领域的研究现状,对驾驶人视觉特性与疲劳驾驶、隧道段行车安全、分心驾驶以及视觉特性的影响因素等方面的研究进展进行了综述,介绍了驾驶疲劳检测的视觉特性指标,归纳了驾驶人视觉特性与隧道出入... 详细信息

为了明确驾驶人视觉特性在道路交通安全领域的研究现状,对驾驶人视觉特性与疲劳驾驶、隧道段行车安全、分心驾驶以及视觉特性的影响因素等方面的研究进展进行了综述,介绍了驾驶疲劳检测的视觉特性指标,归纳了驾驶人视觉特性与隧道出入口行车安全研究的方法及试验结果,分析了目前基于视觉特性的驾驶分心研究中存在的问题,最后论述了驾驶人视觉特性影响因素研究及其应用前景。对文献的梳理和分析表明:有必要将驾驶人视觉特性与脸部图像特征、驾驶操作行为及车辆运动状态等多个指标进行多源信息融合,以实现疲劳驾驶和分心驾驶的有效监测与预警;需进一步开展研究以明确隧道内驾驶人视觉负荷的评价指标,并针对不同驾驶人群体在各种交通环境中开展有效的教育和模拟驾驶培训,从而全面提升中国的人-车-路系统交通安全水平。

关键词：交通工程行车安全综述视觉特性驾驶人疲劳驾驶分心眼动

龙卷风作用下大跨度桥梁车-轨-桥耦合振动及行车安全性

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湖南大学学报（自然科学版） 2022年第9期49卷 51-61页

作者：张迅王力东韩艳朱志辉蔡春声何旭辉长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 东南大学交通学院江苏南京211189

为研究龙卷风作用下大跨度桥梁车-轨-桥系统动力响应及行车安全性,首先以Kou-wen三维模型模拟龙卷风速度场,基于准定常理论确定了移动龙卷风作用下车辆和桥梁风荷载时程.然后,分别采用多体系统动力学和有限元理论建立列车和轨道-桥梁子... 详细信息

为研究龙卷风作用下大跨度桥梁车-轨-桥系统动力响应及行车安全性,首先以Kou-wen三维模型模拟龙卷风速度场,基于准定常理论确定了移动龙卷风作用下车辆和桥梁风荷载时程.然后,分别采用多体系统动力学和有限元理论建立列车和轨道-桥梁子系统动力方程,基于轮轨空间非线性接触建立风-车-轨-桥系统动力方程,并采用分离迭代法求解系统动力响应.数值算例中,以某公路铁路两用斜拉桥为研究对象,通过风洞试验和CFD数值模拟确定车辆和桥梁气动力系数,分析了龙卷风移动路径、强度等级和行车速度对车-桥系统动力响应及列车行车安全性的影响.结果表明:桥梁竖向振动响应比横向显著,且龙卷风竖向风速对桥梁竖向位移起控制作用.当车辆经过风荷载最大位置时,车辆的横向和竖向振动响应均达到最大值,且车辆动力响应受龙卷风荷载和桥梁动力响应共同影响.EF1级和EF1.3级龙卷风作用下,列车安全通过的车速阈值分别为180 km/h和114 km/h.

关键词：风-车-桥系统龙卷风行车安全桥梁

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强风环境下跨海桥梁行车安全评价与管控方法

汽车工程 2022年第9期44卷 1456-1467页

作者：袁志群刘宇峰林立厦门理工学院机械与汽车工程学院厦门361024 厦门理工学院土木工程与建筑学院厦门361024 福建省客车先进设计与制造重点实验室厦门361024 福建省风灾害与风工程重点实验室厦门361024

鉴于提高强风环境下跨海桥梁的通行能力是保障桥梁通行安全和通行效率的关键,而采用现有限速或限行的桥梁通行管理模式,不能适应未来智能交通发展的需要,本文中以厢式货车和轿车为研究对象,提出了一种强风环境下跨海桥梁行车安全评价与... 详细信息

鉴于提高强风环境下跨海桥梁的通行能力是保障桥梁通行安全和通行效率的关键,而采用现有限速或限行的桥梁通行管理模式,不能适应未来智能交通发展的需要,本文中以厢式货车和轿车为研究对象,提出了一种强风环境下跨海桥梁行车安全评价与管控方法,研究了“风-车-桥”交互气动作用关系及其对汽车侧风稳定性的影响规律,利用强风作用下的汽车动态响应,开展了风速、车速和路面等多因素联合定量评价工作,最后对不同工况下跨海桥梁安全行车的行车组织和行车速度管控方法提出建议。

关键词：汽车动力学强风环境侧风稳定性跨海桥梁行车安全交通管控

桥塔遮风效应对移动列车气动参数及行车安全的影响

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中国公路学报 2019年第10期32卷 191-199页

作者：李小珍唐庆吴金峰毛小艺肖军王铭西南交通大学桥梁工程系四川成都610031 西南交通大学风工程四川省重点实验室四川成都610031 中交第二公路工程局有限公司陕西西安710065

为研究桥塔遮风效应对移动列车气动参数的影响,以沪通长江大桥这一钢桁梁斜拉桥为背景,基于移动列车模型试验装置,设计了缩尺比均为1∶30的桁梁、桥塔和CRH3列车模型,依托XNJD-3风洞实验室进行了一系列试验。基于测试结果,分析列车通过... 详细信息

为研究桥塔遮风效应对移动列车气动参数的影响,以沪通长江大桥这一钢桁梁斜拉桥为背景,基于移动列车模型试验装置,设计了缩尺比均为1∶30的桁梁、桥塔和CRH3列车模型,依托XNJD-3风洞实验室进行了一系列试验。基于测试结果,分析列车通过桥塔区域时车速、风速以及合成风向角对列车气动参数的影响,并利用风-车-线-桥耦合振动模型分析了桥塔处气动参数突变对CRH3列车行车安全的影响。研究结果表明:桥塔遮风效应对移动列车影响显著,车辆气动参数在桥塔区域呈现突变的现象,升力系数和阻力系数经历了先减小后增大的过程,力矩系数则先增大后减小;风速越低,气动参数曲线在桥塔处的突变程度越大;气动参数曲线的突变宽度远大于桥塔自身的宽度,且车速越高突变宽度越大;合成风向角越小,列车气动参数在桥塔区域的变化越显著;列车离开桥塔区域时,桥塔尾流会造成升力系数和阻力系数局部增大;在考虑桥塔遮风效应的情况下,列车车体加速度在桥塔区域急剧增大,当列车远离桥塔区域时又逐渐减小;桥塔遮风效应会威胁列车的行车安全,未考虑桥塔遮风效应的分析结果是偏不安全的。

关键词：桥梁工程气动参数风洞试验移动列车行车安全桥塔遮风效应钢桁梁桥

考虑激励随机过程性的桥面行车安全可靠度分析

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振动与冲击 2012年第7期31卷 112-117页

作者：马麟韩万水刘健新李加武河海大学土木系南京210098 长安大学桥梁系西安710064

探讨脉动风和路面粗糙度的随机过程性对行车安全可靠度的影响,研究同时考虑平均风的随机性和脉动风的随机过程性的行车安全概率评价方法。采用经典动力可靠度理论分析随机过程性的影响。研究结果表明:侧风环境下桥面行驶汽车的支撑力响... 详细信息

探讨脉动风和路面粗糙度的随机过程性对行车安全可靠度的影响,研究同时考虑平均风的随机性和脉动风的随机过程性的行车安全概率评价方法。采用经典动力可靠度理论分析随机过程性的影响。研究结果表明:侧风环境下桥面行驶汽车的支撑力响应是弱非平稳过程,可以采用经典动力可靠度理论研究行车安全可靠度。高车速时,随机过程性的影响较大;以桑塔纳为代表的小汽车受随机过程性的影响程度比箱式货车大;随机过程性的影响程度还与动力可靠度曲线和平均风速概率密度函数的风速范围有关。

关键词：风-车-桥系统行车安全动力可靠度