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基于运力共享的高铁快运货物搭载决策研究

系统工程理论与实践 2024年第6期44卷 2046-2058页

作者：杨京帅杨玉娥李嫚嫚张昊煜丁楠长安大学汽车学院西安710064

本文旨在为运力共享情境下的高铁快运提供货物搭载解决方案,实现高铁运力资源的充分利用.引入“路径”以刻画快运需求与快运服务车次的复杂关系,考虑车次载重、快运服务产品时限要求、站点工作能力等约束,构建运力共享模式下的高铁快运... 详细信息

本文旨在为运力共享情境下的高铁快运提供货物搭载解决方案,实现高铁运力资源的充分利用.引入“路径”以刻画快运需求与快运服务车次的复杂关系,考虑车次载重、快运服务产品时限要求、站点工作能力等约束,构建运力共享模式下的高铁快运货物搭载决策模型.为求解大规模案例,以遗传算法为框架,基于快运服务产品、需求起讫点和车次优先级对搭载方案的影响,设计多装载规则遗传算法.以西成高铁为案例,利用Gurobi求解器证实模型正确.通过对比不同算法的求解表现,发现设计的3条装载规则合理,多装载规则遗传算法性能优越.敏感度分析结果表明,适当增加站点工作能力能够提高总利润;快运需求规模较小时,基于运力共享的快运组织模式比货运专列模式的适用性好.

关键词：高铁快运运输组织模式货物搭载遗传算法

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基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机模型

哈尔滨工业大学学报 2024年第3期56卷 56-67页

作者：贺敏梁鹏刘玖贤杨凡刘杰长安大学公路学院西安710064 公路大型结构安全教育部工程研究中心(长安大学) 西安710064

为准确模拟桥址随机车流荷载,提出基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机(cellular automata,CA)模型。首先,重新定义元胞构成,提出以车辆为核心的动态可变元胞,并将精确的轴间距和轴重信息融入车辆元胞,实现车辆荷载的精确模拟;然后,引... 详细信息

为准确模拟桥址随机车流荷载,提出基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机(cellular automata,CA)模型。首先,重新定义元胞构成,提出以车辆为核心的动态可变元胞,并将精确的轴间距和轴重信息融入车辆元胞,实现车辆荷载的精确模拟;然后,引入跟驰理论,提出基于跟驰理论的状态演化规则,推导每辆车的专有加速度,实现车辆微观交互的模拟;最后,提出基于实测动态称重系统(weigh in motion,WIM)数据的发车规则,依据WIM数据,重构任意时段的实际车队,并建立基于车头时距的发车规则,重现车辆通过WIM时的运动状态。基于所提出的发车规则和动态演化规则,实现车辆从进入道路到驶离道路全过程时空位置的准确模拟,结合融入精确轴载的车辆元胞,实现随机车流荷载的模拟。基于实测WIM数据验证所提模型的可行性和先进性。结果表明:可变元胞可以精确模拟车辆荷载;提出的状态演化规则可以根据不同车辆的运动状态计算得到每辆车的专属加速度,准确模拟每辆车在自由行驶和跟驰行驶时的不同运动状态;新发车规则可以重构任意时段的实测车队,结合新状态演化规则,可以实现桥址任意时段随机车流的模拟。结合精细化车辆荷载模拟和合理的车流模拟,可实现桥址随机车流荷载模拟。

关键词：桥梁工程随机车流模拟新型元胞自动机轴载跟驰理论转换规则

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考虑区域特点和车型差异的氢燃料电池汽车全生命周期减碳预测分析

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环境科学 2024年第2期45卷 744-754页

作者：马菁蔡旭张春梅兰利波陈轶嵩付佩长安大学汽车学院西安710064

发展氢燃料电池汽车是我国实现“双碳”战略的重要路径之一,目前我国多个区域正在推广应用包括乘用车、客车以及重卡在内的氢燃料电池汽车,如何量化研究未来不同车型和不同区域的氢燃料电池汽车减碳潜力成为如今的研究热点之一.基于全... 详细信息

发展氢燃料电池汽车是我国实现“双碳”战略的重要路径之一,目前我国多个区域正在推广应用包括乘用车、客车以及重卡在内的氢燃料电池汽车,如何量化研究未来不同车型和不同区域的氢燃料电池汽车减碳潜力成为如今的研究热点之一.基于全生命周期的评价方法,考虑了未来的汽车燃油经济性、电力碳排放因子、氢能碳排放因子和氢燃料电池汽车推广规模及制氢方式的区域差异,量化评价了不同类型的氢燃料电池汽车(FCV)、传统燃油汽车(ICEV)和纯电动汽车(BEV)的全生命周期碳排放量(以CO_(2)当量计),对比分析了氢燃料电池汽车在不同时间及不同区域的减碳潜力,并对百公里氢耗量进行了不确定性分析.结果发现,到2025年氢燃料电池客车的全生命周期碳排放比传统燃油客车降低36.0%,而氢燃料电池重卡相较于传统燃油重卡并没有减碳效益.随着未来我国氢能来源结构的不断优化,到2035年氢燃料电池重卡的全生命周期碳排放比传统燃油重卡降低36.5%,相较于乘用车和客车两种车型,其减碳效益是最明显的.以2035年京津冀示范群为例,随着百公里氢耗量降低20%,FCV乘用车、客车和重卡的减碳规模分别增加了7.29%、9.93%和19.57%.因此建议氢燃料电池汽车推广应短期以客车为主,长期以重卡为主,乘用车推广作为补充.分区域和分阶段推广氢燃料电池汽车更有助于推进我国汽车领域的低碳化进程.

关键词：氢燃料电池汽车全生命周期评价碳排放不同车型预测分析

振动标线设置对连续梁桥的挠度冲击系数影响研究

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振动与冲击 2024年第1期43卷 265-275页

作者：张恒周勇军王业路范凯翔赵煜薛宇欣长安大学公路学院西安710064 长安大学公路大型结构安全教育部工程研究中心西安710064

为了研究振动标线设置对长大坡桥梁结构挠度冲击系数的影响,以30 m连续箱梁桥和五轴车辆为研究对象,基于实际振动标线结构形式进行不平顺度模拟,建立车桥耦合振动方程。借助ANSYS及APDL语言,采用直接积分法进行求解,得到了不同跨中位置... 详细信息

为了研究振动标线设置对长大坡桥梁结构挠度冲击系数的影响,以30 m连续箱梁桥和五轴车辆为研究对象,基于实际振动标线结构形式进行不平顺度模拟,建立车桥耦合振动方程。借助ANSYS及APDL语言,采用直接积分法进行求解,得到了不同跨中位置挠度时程曲线和冲击系数,研究了振动标线数量、组间距和位置对连续梁桥不同跨中截面挠度冲击系数的影响。结果表明,设置振动标线后连续梁桥挠度冲击系数均大于规范值,且最大值为规范值的2.40倍;振动标线组数增加对下坡方向第一跨跨中位置挠度冲击系数影响不大,但对第二跨跨中挠度冲击系数有较大影响;随着振动标线组组间距增大,不同跨中截面挠度冲击系数变化规律不同;振动标线设置位置对不同跨中截面挠度冲击系数有一定影响;当振动标线组数为6时,首条振动标线宜选择距梁端距离4 m位置,振动标线组间距宜为4.5 m,当振动标线组数为4或5时,需根据不同跨径布置选择相应的振动标线设置形式。研究结论可为桥梁结构中振动标线的设置提供参考。

关键词：桥梁工程连续梁桥振动标线(DLA) 冲击系数车-桥耦合时程曲线

壳聚糖改性生物炭的制备及其对水溶液中Cd^(2+)的吸附机制

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环境科学 2024年第2期45卷 873-884页

作者：姜凌安靖玥岳小琼李亚雄夏秋乐祝婷文佳柴丽红长安大学水利与环境学院西安710054 长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710054 长安大学土地工程学院西安710054

以猕猴桃枝为原料,壳聚糖作为胺基表面改性剂,制备了一种绿色环保、对环境中重金属有良好吸附效果的功能性生物炭材料.采用批量吸附实验研究了改性前后生物炭的吸附性能.借助SEM-EDS、FTIR和XPS表征方法,分析了改性前后生物炭的形貌结... 详细信息

以猕猴桃枝为原料,壳聚糖作为胺基表面改性剂,制备了一种绿色环保、对环境中重金属有良好吸附效果的功能性生物炭材料.采用批量吸附实验研究了改性前后生物炭的吸附性能.借助SEM-EDS、FTIR和XPS表征方法,分析了改性前后生物炭的形貌结构和官能团变化,探究了其对溶液中Cd^(2+)的吸附机制.结果表明,改性后的生物炭表面,引入了羟基(—OH)、羰基(—C=O)和氨基(—NH_(2))等基团,显著提高了吸附性能,对Cd^(2+)的吸附量较改性前增加107.12%.Lagergren准二级动力学模型和Langmuir等温吸附方程能较好地描述吸附过程,说明吸附速率由材料表面活性位点决定,吸附过程以化学吸附为主.对Cd^(2+)的吸附机制主要是配位作用、表面沉淀作用、离子交换作用和阳离子—π键作用,吸附过程为自发的吸热过程.经过5次吸附-解吸循环后,改性后生物炭对Cd^(2+)的吸附容量仍保持在初始吸附量的80%以上,表现出良好的可重复利用性.研究成果体现绿色化学的理念,所制备的壳聚糖改性生物炭可应用于镉污染水体和土壤的修复.

关键词：生物炭壳聚糖吸附剂镉(Cd)污染吸附机制

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车用发动机润滑油减摩抗磨性能劣化试验

汽车工程 2024年第4期46卷 717-724,690页

作者：李猛彭朝林长安大学汽车学院西安710038

减摩抗磨性能是确定发动机润滑油换油周期的关键。本文在行车试验和发动机润滑油样品采集的基础上,采用试验方法开展发动机润滑油减摩抗磨性能变化规律和劣化机理的研究。首先,对所采集油样根据标准要求进行了换油指标测试,发现达到换... 详细信息

减摩抗磨性能是确定发动机润滑油换油周期的关键。本文在行车试验和发动机润滑油样品采集的基础上,采用试验方法开展发动机润滑油减摩抗磨性能变化规律和劣化机理的研究。首先,对所采集油样根据标准要求进行了换油指标测试,发现达到换油周期时,行车试验的发动机润滑油均未超过换油指标限值。然后,利用SRV微动摩擦磨损试验机和四球摩擦磨损试验机对油样的摩擦学性能进行了试验,结果表明发动机润滑油在推荐的服役寿命周期内,存在减摩、抗磨性能最佳的使用里程或时间,此时摩擦因数最小、磨损量最少。最后,使用扫描电子显微镜、EDAX能谱仪对磨痕表面进行表征,以及从发动机润滑油运动黏度变化的角度,分析车用发动机润滑油减摩抗磨性能劣化的内在机理,基础油分子热分解、剪切断裂和热聚合作用是发动机润滑油摩擦因数变化的关键,而抗磨性能变化主要原因是极压抗磨添加剂浓度和摩擦化学反应。该研究结论对于发动机润滑油开发和换油周期确定具有一定理论意义和工程应用价值。

关键词：摩擦磨损发动机润滑油行车试验劣化机理试验研究

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双工字钢板组合梁桥的时变体系冗余性评估

东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 312-320页

作者：王晓明邓华张浩楠袁通朱传超田鹏程张煜博长安大学公路学院西安710064

为评估双工字钢板组合梁桥应对非对称极端作用的时变体系冗余性,采用数值增量算法,开展了双工字钢板组合梁桥非对称荷载下的弹塑性全过程分析.提出了基于弹塑性累积应变能的构件承载贡献率指标,研究了双工字钢板组合梁桥时变体系冗余性... 详细信息

为评估双工字钢板组合梁桥应对非对称极端作用的时变体系冗余性,采用数值增量算法,开展了双工字钢板组合梁桥非对称荷载下的弹塑性全过程分析.提出了基于弹塑性累积应变能的构件承载贡献率指标,研究了双工字钢板组合梁桥时变体系冗余性的影响因素及变化规律,揭示了双工字钢板组合梁桥冗余性不足的内在原因.结果表明:横向刚度和主梁延性是影响钢板组合梁桥体系冗余性的主要因素,横向传力刚度越大,主梁延性越高,则结构体系冗余性越强;与典型多主梁体系相比,双工字钢板组合梁桥的横向传力刚度降低约24%,导致结构冗余度降低约55%;材料劣化引起的主梁延性退化会导致冗余度在寿命周期最大下降约25%.

关键词：双工字钢板组合梁桥体系非线性冗余传力刚度内力重分布延性退化

共聚甲醛纤维超高性能水泥基复合材料抗弯性能试验

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复合材料学报 2024年第1期41卷 373-382页

作者：王春生张洋段兰长安大学公路学院西安710064

为探究共聚甲醛纤维超高性能水泥基复合材料(UHPFRC)的抗弯力学性能,设计并测试了5组抗弯试件,包括3组纤维单掺型试件和2组纤维混杂型试件。结果表明:共聚甲醛纤维UHPFRC试件中,纤维体积掺量为2vol%时,UHPFRC试件具有更好的抗弯强度,平... 详细信息

为探究共聚甲醛纤维超高性能水泥基复合材料(UHPFRC)的抗弯力学性能,设计并测试了5组抗弯试件,包括3组纤维单掺型试件和2组纤维混杂型试件。结果表明:共聚甲醛纤维UHPFRC试件中,纤维体积掺量为2vol%时,UHPFRC试件具有更好的抗弯强度,平均强度可达13.4 MPa;适量的共聚甲醛纤维可延缓UHPFRC基体的开裂,增强其裂前变形能力,5组试件中,2vol%共聚甲醛纤维UHPFRC试件的开裂挠度最大,可达0.65 mm;混杂纤维可更好地增强UHPFRC的抗弯强度和韧性,1.5vol%共聚甲醛纤维和1.5vol%钢纤维混掺时,UHPFRC试件抗弯强度可达13.9 MPa,同时该组试件的韧性最好。本文揭示了共聚甲醛纤维在UHPFRC抗弯力学性能方面的作用效果,对其在UHPFRC中的应用及UHPFRC的推广具有重要参考价值。

关键词：共聚甲醛纤维超高性能水泥基复合材料抗弯性能纤维类型纤维掺量

3D打印GFRP层内失效力学行为的理论模型及细观机制

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2713-2731页

作者：赵煜胡海洋药天运于翔周勇军景媛长安大学公路学院西安710064 长安大学建筑工程学院西安710061

为实现3D打印纤维增强树脂基复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)桥梁工程构件力学性能的精确分析,推进3D打印FRP技术在桥梁工程中的应用,本文分别从理论及试验角度对3D打印FRP的关键力学性能进行了探索。首先,结合打印FRP的细观结... 详细信息

为实现3D打印纤维增强树脂基复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)桥梁工程构件力学性能的精确分析,推进3D打印FRP技术在桥梁工程中的应用,本文分别从理论及试验角度对3D打印FRP的关键力学性能进行了探索。首先,结合打印FRP的细观结构空间几何特征,提出了打印丝连续假设。进而,基于该假设及面内应力转轴模型,构建了层内应力下3D打印FRP的杨氏模量分析预测模型。同时,考虑材料的多种失效模式,基于Tsai-Wu理论建立了层内应力下该材料的抗拉强度分析预测模型,且该模型考虑了4种不同的剪切强度计算模式。其次,考虑材料的打印角度、线宽及层厚,设计了系统性的杨氏模量及抗拉强度测试分析试验,对上述两类理论模型的精确性进行了验证。研究结果表明:打印角度与杨氏模量及抗拉强度之间呈明显的负相关关系,当打印角度从0°增加至90°时,杨氏模量的减小幅度范围为65.48%~79.62%,抗拉强度的减小幅度范围为50.99%~71.55%。打印线宽对杨氏模量及抗拉强度的影响较明显,0.6mm及0.8mm线宽下材料的两类关键力学性能相近,且均明显强于0.4mm线宽下的力学性能,其中杨氏模量的变化幅度范围为20.18%~49.27%,抗拉强度的变化幅度范围为27.53%~54.55%。宏观尺度失效结果表明,存在两类失效模式,分别为打印丝断裂失效及打印丝分离失效。同时,本文从细观尺度揭示了两类失效模式产生的机制及打印参数对关键力学性能的影响机制。综上,本次构建的两类模型为量化评价3D打印FRP桥梁工程构件的关键力学性能提供了理论支撑。

关键词：桥梁工程 3D打印纤维增强树脂基复合材料细观结构失效模式打印参数

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