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载货汽车弯道侧翻路侧预测方法

吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1302-1310页

作者：许清津付锐郭应时吴付威长安大学汽车学院西安710064 长安大学汽车运输安全保障技术交通行业重点实验室西安710064

载货汽车重心高的特点极易因操作不当引发侧翻,为此,依靠现有路侧测量设备提出一种可快速投入使用的车辆弯道侧翻预测方法。首先,提出基于改进KNN的车辆重心高度回归预测模型实现车辆重心高度路侧动态估计;然后,建立基于横向载荷转移率... 详细信息

载货汽车重心高的特点极易因操作不当引发侧翻,为此,依靠现有路侧测量设备提出一种可快速投入使用的车辆弯道侧翻预测方法。首先,提出基于改进KNN的车辆重心高度回归预测模型实现车辆重心高度路侧动态估计;然后,建立基于横向载荷转移率的车辆侧倾估计模型实现侧倾程度路侧估计;最后,提出在线ARIMA模型在线预测车辆侧倾状态。MATLAB/Simulink与TruckSim联合仿真结果表明:本文提出的侧翻预测方法在弯道全程均能准确预测车辆LTR变化趋势和其极限值,从而为路侧设施在弯道发布针对性预警提供依据。

关键词：交通工程侧翻预测在线ARIMA 路侧感知设备重心高度估计 TruckSim仿真

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斜拉桥面内多重内共振下索-梁-索耦合效应的数值研究

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工程力学 2024年第3期41卷 199-213页

作者：陈柯帆李源贺拴海王康卓鸿杰宋一凡长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学旧桥检测与加固技术交通行业重点实验室陕西西安710064

斜拉桥相邻拉索间局部模态频率非常接近导致结构易发生多重内共振,振动时索-索间耦合效应通过主梁传递或将影响结构动力特性而加剧拉索振动。针对此问题,该文考虑斜拉索的几何非线性,基于多点弹性支承主梁的集中质量参数体系离散方法,... 详细信息

斜拉桥相邻拉索间局部模态频率非常接近导致结构易发生多重内共振,振动时索-索间耦合效应通过主梁传递或将影响结构动力特性而加剧拉索振动。针对此问题,该文考虑斜拉索的几何非线性,基于多点弹性支承主梁的集中质量参数体系离散方法,建立了八索-变截面梁的斜拉桥面内整体动力学模型。通过有限差分法和Galerkin方法得到了动力学模型的振动方程组,采用特征值法求解其面内自由振动模态参数并对比了有限元计算结果。运用4阶~5阶Runge-Kutta方法对运动方程进行了数值仿真,结果表明:与不同阶竖向整体模态耦合产生的斜拉索振动彼此间相互独立,能量转换仅发生在共振拉索与对应结构整体模态之间。当多根拉索同时与结构某阶整体模态耦合并产生多重“1∶1”内共振时,索-梁-索耦合效应将影响拉索的动力特性。该文结构面内竖向第7阶整体模态下的索-梁-索耦合效应为激励作用,在此效应影响下,拉索的最大振幅接近单索内共振的2倍;此激励效应与拉索间距呈反相关,而与拉索质量、锚固点对应的振型幅值呈正相关。

关键词：桥梁工程内共振数值仿真模态耦合索-梁-索耦合效应

面向城市道路的智能网联汽车多车道轨迹优化方法

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汽车工程 2024年第2期46卷 241-252,328页

作者：王庞伟刘程汪云峰张名芳北方工业大学城市道路交通智能控制技术北京市重点实验室北京100144 交通运输部公路科学研究院运输车辆运行安全技术交通行业重点实验室北京100088

为提高城市路网下智能网联汽车的通行效率以及燃油效率,提出面向城市道路的多车道时空轨迹优化方法。首先,结合多车道时空位置关系定义智能网联汽车状态与约束,综合考虑通行效率与燃油经济性构建时空轨迹复合优化模型,并采用庞特里亚金... 详细信息

为提高城市路网下智能网联汽车的通行效率以及燃油效率,提出面向城市道路的多车道时空轨迹优化方法。首先,结合多车道时空位置关系定义智能网联汽车状态与约束,综合考虑通行效率与燃油经济性构建时空轨迹复合优化模型,并采用庞特里亚金极大值算法进行求解。然后,本文设定协同换道的规则,并通过Q-learning算法获取最优的换道策略。最后,通过SUMO/Python联合仿真验证了该方法可以在不同车辆饱和程度、绿信比状态及最低通行速度条件下有效提高通行效率,且燃油效率得到明显改善。

关键词：智能网联汽车多车道轨迹优化 Q-学习城市交通网络 SUMO/Python联合仿真

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智能网联车辆加速车道类人化汇入控制研究

中国公路学报 2024年第3期37卷 134-146页

作者：谷梦路葛振振王畅苏彦奇郭应时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

为研究智能网联车辆(Intelligent Connected Vehicle, ICV)与高速公路主线传统人工驾驶车辆(Human-driven Vehicle, HDV)交互时通过高速公路加速车道的汇入控制算法,提出了一种融合随机森林(Random Forest, RF)算法和深度Q网络(Deep Q-n... 详细信息

为研究智能网联车辆(Intelligent Connected Vehicle, ICV)与高速公路主线传统人工驾驶车辆(Human-driven Vehicle, HDV)交互时通过高速公路加速车道的汇入控制算法,提出了一种融合随机森林(Random Forest, RF)算法和深度Q网络(Deep Q-network, DQN)算法的ICV汇入控制模型(DQN-RF)。首先,建立路侧数据采集平台,采集了中国G70高速公路加速车道汇入区域HDV的真实汇入过程数据。其次,考虑汇入环境车辆历史数据流和汇入车在加速车道的汇入紧迫度,建立了基于RF算法的类人化汇入决策模型。采用城市交通仿真(Simulation of Urban Mobility, SUMO)平台搭建了高速公路加速车道ICV汇入场景,并基于Python语言建立了ICV汇入控制深度强化学习测试脚本环境,建立了基于DQN的纵向加速度控制算法。最后,将RF汇入决策模型嵌入DQN纵向加速度控制算法中,实现了ICV汇入决策和纵向加速度控制的融合。将SUMO内置的LC2013换道模型与DQN模型融合为DQN-LC2013模型,作为基线模型与DQN-RF模型进行对比。研究结果表明:相较于未考虑类人化汇入决策的DQN-LC2013模型,考虑类人化汇入决策的DQN-RF模型获得了更高的奖励值;当加速度动作取值空间为[-1,2] m·s^(-2)时,DQN-RF和DQN-L2013控制下的ICV通过汇入控制区域的平均加速度分别为0.55、0.09 m·s^(-2),通过汇入控制区域的速度分别为21.4、19.7 m·s^(-1);DQN-RF模型控制下ICV无停车等待现象,DQN-LC2013控制下ICV在100次汇入过程中出现了7次停车等待。提出的DQN-RF汇入控制模型可以实现类人化的驾驶决策,提高ICV通过汇入控制区域的效率和汇入成功率,可用于ICV通过高速公路加速车道汇入区域的汇入决策和纵向加速度控制。

关键词：交通工程汇入控制模型 DQN-RF 智能网联汇入车辆加速车道 SUMO仿真

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基于深度神经网络的国道风险评估技术研究

公路 2024年第6期69卷 327-333页

作者：周荣贵杨杰交通运输部公路科学研究院公路交通安全技术交通运输行业重点实验室北京市100088

为解决在工程实际应用中,iRAP道路风险评估模型难以适应不同道路环境条件下风险评估的问题,研究收集了我国东部沿海三省部分国道道路的基础信息数据,并通过视频图像处理、人工信息编码以及专家校核的方式得到了风险评估数据集。在iRAP... 详细信息

为解决在工程实际应用中,iRAP道路风险评估模型难以适应不同道路环境条件下风险评估的问题,研究收集了我国东部沿海三省部分国道道路的基础信息数据,并通过视频图像处理、人工信息编码以及专家校核的方式得到了风险评估数据集。在iRAP原有模型的体系框架的基础上,利用深度神经网络对模型权重系数进行调整更新,从而构建国道典型路段上的道路交通安全风险评估模型NNRAP。研究结果表明,NNRAP模型在多分类道路风险分级上展现出了良好的性能,在测试集上的分类准确率达到了90.35%;在二分类道路风险分级上,NNRAP模型对于道路高风险路段的分类精度达到了94.08%,明显优于iRAP模型的分类精度。

关键词：交通工程道路风险评估技术深度神经网络权重系数 NNRAP模型

基于区间分块Q学习的智能车辆安全舒适刹车算法

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计算机应用研究 2024年第1期41卷 183-187页

作者：余欣磊周贤文张依恋顾伟上海海事大学航运技术与控制工程交通行业重点实验室上海201306

针对当前智能汽车刹车场景下的安全与舒适性问题,提出一种基于区间分块的Q学习算法。首先在Q表中将前车加速度以一定间隔划分入等长区间,用区间中值做间隔来划分后车加速度。其次通过在安全条件下与加速度呈负相关的奖励设置,使智能体... 详细信息

针对当前智能汽车刹车场景下的安全与舒适性问题,提出一种基于区间分块的Q学习算法。首先在Q表中将前车加速度以一定间隔划分入等长区间,用区间中值做间隔来划分后车加速度。其次通过在安全条件下与加速度呈负相关的奖励设置,使智能体在保证安全的前提下尽量降低刹车加速度。最后在智能体训练的过程中遵循ε-贪心策略以减少随机性,在训练完毕后遵循贪心策略以最大程度利用智能体。将提出的算法与传统Q学习算法在三种常见道路场景上进行仿真测试。实验结果显示使用提出算法的智能车辆在刹车场景中安全率100%、平均刹车加速度小于2 m/s~2且能处理连续刹车加速度,表明提出的算法能够在确保智能汽车安全刹车的同时实现较低的刹车加速度。同时在连续刹车加速度与离线环境等复杂情况下,算法均能正常使用。

关键词：智能汽车智能刹车 Q学习区间分块

我国沿海混合强风区典型桥址设计风速取值研究

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 599-607页

作者：吴思哲方根深潘放胡小浓赵林葛耀君同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092 同济大学桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室上海200092 广东省公路建设有限公司广州510623

为解决我国沿海典型强/台风混合风气候地区仅依赖实测样本难以准确估计不同风气候极值风速的问题,提出同时考虑台风与非台风的极值风速估计方法.对于非台风气候,利用最优概率密度分布拟合年极值风速样本,并考虑因有限样本和概率模型选... 详细信息

为解决我国沿海典型强/台风混合风气候地区仅依赖实测样本难以准确估计不同风气候极值风速的问题,提出同时考虑台风与非台风的极值风速估计方法.对于非台风气候,利用最优概率密度分布拟合年极值风速样本,并考虑因有限样本和概率模型选择产生的不确定性,获取非台风极值风速区间,其中广义极值(GEV)分布与皮尔逊Ⅲ型(P3)分布估计不确定性约为3~8 m/s.对于台风气候,采用随机路径数值模拟方法,结合三维台风风场模型直接估计10 m高度、基准高度处的极值风速.由此将非台风和台风作为独立事件,采用两者极值风速曲线外包络作为推荐的极值风速设计曲线,并与现行规范进行比较.结果表明,以区间作为取值依据,可保证规范风速普遍低于上包络风速2~5 m/s,临近区间均值,落于区间内,提供了更全面的风速取值方法.

关键词：混合强风台风非台风极值风速不确定性随机模拟

星型-三角形负泊松比结构的面内压缩刚度可调控特性

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振动与冲击 2024年第4期43卷 105-114页

作者：魏路路许世维朱国华赵轩西安建筑科技大学机电工程学院西安710055 长安大学汽车运输安全保障技术交通行业重点实验室西安710064

通过准静态面内压缩试验揭示星型-三角形结构(star-triangular honeycomb, STH)的刚度可调控特性。利用有限元模拟的方法研究非均匀壁厚STH的面内压缩刚度可调控机制,分析不同类型胞壁厚度比(t_(1)=t_(3))/t_(2)及胞壁角对其面内压缩刚... 详细信息

通过准静态面内压缩试验揭示星型-三角形结构(star-triangular honeycomb, STH)的刚度可调控特性。利用有限元模拟的方法研究非均匀壁厚STH的面内压缩刚度可调控机制,分析不同类型胞壁厚度比(t_(1)=t_(3))/t_(2)及胞壁角对其面内压缩刚度的影响。结果表明,STH在面内压缩载荷下呈2个线弹性阶段,且强化刚度比初始刚度显著增大。适当地增大内凹胞壁和垂直胞壁的厚度可同时提高STH的初始刚度及强化刚度;当(t_(1)=t_(3))/t_(2)>1.575后,初始刚度仍持续增大,而强化刚度反而逐渐减小,最终不再具有强化刚度阶段。胞壁角α≤30°时,增大胞壁角可提高STH的初始刚度及强化刚度,反之,初始刚度及强化刚度对应的应变随胞壁角的增大逐渐增大,而强化刚度逐渐减小并趋于消失。该研究将为可调节刚度负泊松比结构的设计提供新的思路。

关键词：星型-三角形结构(STH) 负泊松比可调控刚度非均匀壁厚准静态压缩

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点蚀效应下超强钢丝疲劳损伤演化及寿命预测

铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2523-2534页

作者：王晓明张浩楠邓华张煜博彭寒笑长安大学公路学院陕西西安710065 旧桥检测与加固技术交通行业重点实验室(西安) 陕西西安710064

主缆作为悬索桥不可更换的关键承重构件,其钢丝的疲劳寿命将直接影响桥梁的安全性和耐久性。由于主缆通常暴露于侵蚀环境中,往往会产生不同形式的腐蚀效应,其中点蚀是一种破坏力强且十分典型的腐蚀损伤,通常会成为疲劳裂纹萌生的初始点... 详细信息

主缆作为悬索桥不可更换的关键承重构件,其钢丝的疲劳寿命将直接影响桥梁的安全性和耐久性。由于主缆通常暴露于侵蚀环境中,往往会产生不同形式的腐蚀效应,其中点蚀是一种破坏力强且十分典型的腐蚀损伤,通常会成为疲劳裂纹萌生的初始点,从而显著降低构件的疲劳寿命。为研究点蚀效应对超高强钢丝疲劳性能的影响,采用能反映腐蚀电化学机理的元胞自动机模型模拟点蚀复杂形成过程,并基于盐雾试验标定演化参数,获得超高强钢丝的表面点蚀坑模型;在ABAQUS中开发基于连续损伤力学的UMAT子程序,实现腐蚀钢丝的疲劳损伤演化与寿命预测,揭示腐蚀程度、蚀坑形状参数对超高强钢丝的损伤演化规律和疲劳寿命的影响。结果表明:采用元胞自动机方法能够准确模拟钢丝点蚀过程,生成的模型可以很好地展现真实的蚀坑形态和特征;在蚀坑处最早出现损伤,前中期损伤速率较慢,后期发展迅速;随着疲劳荷载的加载,蚀坑处会发生应力重分布现象,蚀坑底部的应力逐渐降低,周边应力反而增加;在元胞自动机中以质量损失率表征钢丝腐蚀程度,当钢丝的质量损失率从0.1%增加到0.25%时,其疲劳寿命减少约36.8%;点蚀坑的深宽比越大,形状越尖锐,钢丝越容易发生疲劳破坏。研究结果可为腐蚀环境下超高强钢丝的疲劳寿命评估和提高桥梁的耐久性提供参考。

关键词：超高强钢丝元胞自动机腐蚀疲劳损伤演化疲劳寿命