2019年, 第32卷, 第2期　刊出日期：2019-02-20

  

• 全选
  |

目录
• Select
  目录

  中国公路学报. 2019, 32(2): 0-0.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
• Select
  封一/四

  中国公路学报. 2019, 32(2): 0-0.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
综述
• Select
  汽车驾驶人姿态监测系统研究综述（双语出版）

  王宏雁, 赵明明, BEURIER Georges, WANG Xu-guang

  中国公路学报. 2019, 32(2): 1-18.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  随着自动驾驶技术的发展，驾驶人将会参与更多的与驾驶无关的活动，从而呈现出新的姿态，这些新姿态是优化传统被动安全系统的重要切入点。而且在未来相当长的时间内，自动驾驶车辆的行驶依然依赖于人和系统的密切配合。对驾驶人姿态的观察，则可以为判断驾驶人是否有能力及时接管车辆提供帮助，从而确保安全、合理的人机交互过程。通过对大量相关文献的系统性梳理，综述了汽车驾驶人姿态监测技术的智能化发展趋势，从传感器种类以及相应的姿态监测算法出发，分析了目前不同监测系统的优缺点。研究发现，尽管传感器技术和姿态识别算法取得了明显进步，然而廉价稳定且能够在实际驾驶条件下对驾驶人姿态准确感知的监测系统依然缺乏。总体而言，目前的监测系统大多只是集中于对驾驶人局部身体部位的感知，缺乏实际驾驶条件下的性能分析，并且对驾驶人状态的实时感知和预测能力仍有待完善。最后，针对目前监测系统所面临的问题，对未来可能的研究方向进行展望，并提出主动式立体视觉系统和压力传感器阵列相融合的驾驶人姿态监测方式。研究成果将为驾驶人姿态监测系统的研究提供参考和借鉴，从而有助于道路交通安全水平的进一步提升，同时也可为人机交互界面的设计带来启发。
道路工程
• Select
  CFG能源桩用于混凝土路面除冰降温的试验研究

  党政, 关文, 程晓辉, 由爽

  中国公路学报. 2019, 32(2): 19-30.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用试验场足尺水泥粉煤灰碎石（CFG）能源桩，对模型混凝土路面冬季防冻除冰与夏季降温防护技术进行了试验研究，意在探索一种节能、环保、高效和经济的道路路面工程安全与耐久新技术。桩及模型混凝土板内均安装聚乙烯塑料管作为换热管，能源桩、混凝土板内安装有温度应变传感器测量换热过程中相应位置的温度、应变变化，混凝土板进出口水温、混凝土板表面温度分别由温度计、红外测温仪量测。试验主要分析冬季条件下，单根、双根能源桩供热一块混凝土板，以及在夏季条件下，单根能源桩降温一块混凝土板时，管路流体、混凝土板、桩的温度变化以及由温度引起的混凝土板、桩的应力应变变化。试验结果表明：冬季工况下，单根、双根能源桩可以使一块混凝土板表面温度保持在0℃以上，除冰效果显著；夏季工况下，单根能源桩对混凝土板降温，试验组与对照组混凝土板表面温差最大约为9.4℃，降温效果明显。能源桩和模型混凝土板在换热过程中，因温度改变会导致桩身和混凝土板中产生附加温度应力。桩身附加温度应力对桩结构完整性和安全性不会造成影响，而混凝土路面板的附加温度应力则总是与被加热或降温前的应力叠加使其总应力幅值降低，有利于混凝土路面板的安全性和耐久性。试验过程仅使用水泵为换热管中的流体提供动力进行循坏，不消耗其他任何形式能量，运营维护成本较低。
• Select
  基于结构固有频率的沥青混合料动态模量及预估模型研究

  孟安鑫, 徐慧宁, 傅锡光, 谭忆秋

  中国公路学报. 2019, 32(2): 31-38.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为实现沥青混合料动态模量的快速、无损检测，开展了基于无约束共振法的沥青混合料动态模量研究。首先，基于固有频率计算原理和时温等效原理，分别采用无约束共振法和重复加载法构建动态模量主曲线，阐明无约束共振法测试动态模量的可行性；然后，基于无约束共振法揭示温度、级配类型和空隙率对沥青混合料动态模量的影响规律。基于此，构建包含584组试验数据的动态模量预估模型数据库，采用BP神经网络方法建立动态模量预估模型，并与传统Witczak预估模型进行对比。结果表明：采用沥青混合料固有频率表征动态模量合理可行；无约束共振法可将重复加载法构建的动态模量主曲线最大换算频率10⁷ Hz扩大至10¹⁴ Hz，构建更宽频域范围的动态模量主曲线，提高高频模量预估的准确性；BP神经网络预估模型的预测效果明显优于Witczak模型。研究为动态模量的快速、无损检测提供了技术基础。
• Select
  沥青混合料骨架稳态参数及模型

  蔡旭, 祝凤丹, 吴旷怀, 万成

  中国公路学报. 2019, 32(2): 39-46,96.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为明确沥青混合料粗集料的骨架特征参数与路用性能之间的相关性，基于优化的分级掺配设计方法设计3种骨架密实型沥青混合料，采用数字图像处理技术观察混合料粗集料骨架特征参数转变的全过程，结合路用性能试验建立基于骨架特征参数的动稳定度估算模型，研究骨架参数的合理范围。研究结果表明：采用简化的分级掺配设计方法可以得到3种不同骨架特征的沥青混合料；混合料的空隙率和矿料间隙率VMA随着粗集料分级掺配次数的增加而降低，稳定度和动稳定度指标则随着掺配次数的增加而增加；混合料密度和有效沥青饱和度VFA最大值出现在二级掺配混合料中，采用间断级配有利于增加混合料的密度；随着掺配次数的增加，混合料粗集料接触点数量先增多后减少，但集料长轴水平倾角呈减小趋势；成型后混合料粗集料长轴初始倾角越小，混合料的动稳定度越高；试验数据暗示了沥青混合料存在一个粗集料骨架初始接触点数与初始倾角的合理范围，使混合料在一定的压实功下能够形成稳定的骨架嵌挤结构；混合料的粗集料接触点不宜过多，级配设计时应将粗集料接触点的数量控制在一个合理范围内；建立的沥青混合料动稳定度估算模型可分辨出粗集料接触点、倾角和沥青种类对混合料动稳定度的影响，但仅适用于有显著骨架特征的混合料。
• Select
  玉米秸秆纤维沥青混合料路用性能及机理分析

  李振霞, 陈渊召, 周建彬, 孙爽, 刘津源, 李政辰, 王琪琛

  中国公路学报. 2019, 32(2): 47-58.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为分析玉米秸秆纤维沥青混合料路用性能及纤维作用机理，首先采用高速剪切法对"除芯"的饱水玉米秸秆破碎处理，通过提取比例及吸油倍数指标优选得到纤维最佳制备工艺，并对其基本技术性能进行分析；然后分别评价无纤维、木质素纤维和玉米秸秆纤维沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性及高温抗剪性；最后应用红外光谱分析纤维与混合料的键合作用，利用扫描电镜从微观角度揭示两者之间的作用机理。结果表明：玉米秸秆纤维最佳制备工艺为长度10±2 mm秸秆皮浸泡4 h后，在29 000 r·min^-1转速下破碎2 min；玉米秸秆纤维、木质素纤维沥青混合料动稳定度均提升20%左右、弯拉应变均增加3.5%左右；木质素纤维、玉米秸秆纤维沥青混合料光谱图为纤维分别与沥青混合料光谱图的叠加，加入纤维后并没有产生表征新化合物出现的波峰，纤维与混合料主要依靠物理黏结作用结合在一起；玉米秸秆纤维表面更加粗糙、长径比更大、更容易分散均决定了其改善效果优于木质素纤维，纤维对沥青的吸附作用能够降低混合料的温度敏感性，纤维的无规则分布在混合料内形成三维网状结构，具有串联骨架功能，在沥青混合料初始开裂时起到拉伸作用，阻止裂缝进一步扩展。
• Select
  粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响

  崔凯, 秦晓同

  中国公路学报. 2019, 32(2): 59-66.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为解决川西地区混合土路基压缩变形问题，为该地区高速公路、铁路建设提供理论分析基础，针对该地区路基常用混合土，考虑粗颗粒含量影响，进行天然混合土大型压缩试验研究。选取川西地区3组典型天然混合土土样，对其分别采用筛分法剔除20，10，5 mm粒径颗粒，制备粗颗粒含量不同的天然混合土土样，进行粗粒土压缩试验研究。通过对比不同粗颗粒含量的土样在相同试验条件下的孔隙比及压缩模量的不同变化情况，分析川西地区混合土压缩特性受粗颗粒含量的影响规律及其影响机理，确定粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响过渡区间。结果表明：大于5 mm粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性有显著影响，同种混合土中大于5 mm的粗颗粒含量越高，在相同竖向荷载下的单位沉降量越小，孔隙比变化越小，压缩模量越大；大于5 mm粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响过渡区间为30%~45%，土体压缩时，混合土中大于5 mm粗颗粒含量小于30%时，细颗粒起主要承担作用，土体可压缩性高，此时粗颗粒含量的增加，对于混合土的压缩特性影响不大；当粗颗粒含量超过30%时，粗、细颗粒共同作用，粗颗粒骨架逐渐形成，粗颗粒对混合土压缩特性的影响开始逐渐起作用；当大于5 mm粗颗粒含量大于45%时，粗颗粒的骨架作用起主要作用，土体可压缩性显著降低；土体中的矿物成分对压缩特性也产生影响，高岭石含量高的土样，强度较高，但压缩性较低。
桥梁工程
• Select
  桥梁结构有限元模型的仿射-区间不确定修正

  单德山, 顾晓宇, 李中辉, 李乔

  中国公路学报. 2019, 32(2): 67-76.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为获得桥梁结构的基准状态，考虑测试和结构参数的不确定性，将区间分析、仿射算法引入响应面有限元模型修正方法中，建立了一种新的桥梁结构有限元不确定模型修正方法。在讨论结构特点及力学行为的基础上，选择了待修正结构参数和结构响应后，采用均匀试验设计方法获得试验样本，同时结合多样本的有限元分析，采用F检验法得到结构响应的显著性参数。基于有限元模型修正的响应面方法，构建结构的响应面替代模型后，引入区间分析算法的自然拓展，将响应面模型拓展为区间响应面函数，同时采用仿射算法解决区间分析的区间扩张问题，构建桥梁结构有限元模型的仿射-区间不确定修正方法，并采用遗传算法进行区间优化求解。另外，针对区间响应面有限元模型修正的具体需求，提出了区间响应面函数的两步验证方法。用斜拉桥振动台模型桥梁在不同工况下的测试模态参数和斜拉索索力，对其进行有限元模型的不确定修正，实现了实测响应与有限元计算响应间误差的最小化。区间响应面函数的两步验证证实了参数修正范围和结构响应的有效性和正确性，修正后结构纵向、横向、竖向的一阶，二阶频率以及索力的实测响应均在计算响应范围内。验证结果表明：所提有限元不确定模型修正方法，能有效实现桥梁结构有限元模型的修正。
• Select
  新型组合结构高墩的静力学分析方法

  徐秀丽, 尹东亚, 李枝军, 唐雨生, 周叮

  中国公路学报. 2019, 32(2): 77-86.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  特大跨桥梁的塔柱以及超高桥梁的墩柱通常采用薄壁截面形式，以克服自重过大的问题。当薄壁墩柱遭遇强地震作用时，通过墩柱产生塑性铰来耗散地震能量，保护整体结构的安全性。但薄壁墩柱存在耗能能力有限、修复困难的缺陷，为便于概念设计，通过对该结构体系进行力学简化，使用连续连杆法对受力特征进行分析，建立了相应的力法方程并对其理论求解方法进行推导；根据位移等效原则，求解出顶部受集中力的悬臂墩等效惯性矩，便于计算顶部位移；提出了比例参数的概念，用于结构构件进行参数优化，可方便、有效地实现结构的力学性能设计；为验证连续连杆法、等效惯性矩计算方法的可靠性，进行了有限元数值分析。研究结果表明：解析解与试验结果及有限元分析结果吻合较好；提出的新型自耗能高墩兼具较大的耗能能力和可恢复性的优势；采用连续连杆法分析新型自耗能高墩结构体系的内力和位移是可行的。所得结果对新型自耗能高墩结构体系的设计具有指导性，利用等效惯性矩求解结构的顶点位移可以很好地满足设计精度要求。
• Select
  高陡横坡段桥梁双桩内力计算有限差分解

  赵明华, 彭文哲, 杨超炜, 肖尧

  中国公路学报. 2019, 32(2): 87-96.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了对高陡横坡段桥梁双桩基础进行合理分析，提出一种适用的有限差分法。首先，针对陡坡段桥梁基桩不同特征段的承载特性，将后桩划分为嵌固段及受荷段，同时，将前桩划分为嵌固段、受荷段和自由段。然后，考虑桩土相互作用及桩顶变形协调，并引入边界条件，建立了适用于高陡横坡段桥梁双桩基础内力及位移分析的简化计算模型。在此基础上，综合考虑P（荷载）-Δ（位移）效应及连系梁的影响，分别对各特征段基桩微元进行受力分析，并引入相邻特征段满足的连续条件（即位移连续、转角连续、剪力连续及弯矩连续），推导出各微分段的控制差分方程，以MATLAB为平台编制相应计算程序，迭代求解桩身位移，进而求解其内力。最后，结合室内模型试验与现场试验对理论计算方法进行验证，并以现场试验桩为基础，分析连系梁及P-Δ效应等对高陡横坡段双桩基础内力及位移的影响。研究结果表明：理论计算结果与模型试验及现场试验实测数据均吻合良好，表明该方法可行、合理，可为高陡横坡段桥梁工程设计计算提供参考；有自由段存在的基桩，P-Δ效应明显；连系梁对倾斜荷载下基桩桩身内力具有显著影响，连系梁的存在会对上部荷载进行重新分配，并在一定程度上弱化P-Δ效应，对桩身变形具有一定的约束作用。
• Select
  非连接式桩筏基础水平特性试验

  朱小军, 孔伟阳, 龚维明, 李文帅, 费康

  中国公路学报. 2019, 32(2): 97-105,115.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了给非连接式桩筏的设计与施工提供参考，针对大型桥梁工程采用的减隔震基础形式——非连接式桩筏，考虑竖向荷载、垫层厚度等因素的影响，进行了非连接式桩筏水平承载性能的室内模型试验研究。采用粒子图像测速法跟踪了土体水平位移路径，利用数字图像关联技术获得了土体位移场与剪切带，分析了竖向荷载、垫层厚度等因素对筏板水平位移、桩身弯矩和剪力分布的影响规律，提出了非连接式桩筏基础水平承载力的简化模型及计算方法，并用试验数据进行了验证。研究结果表明：竖向荷载可有效限制筏板水平位移，设置垫层可显著减小桩身弯矩及剪力，并且桩身弯矩和剪力随垫层厚度的增加而减小；土体在垫层顶部形成位移集中区，产生局部塑性变形并不断扩大，最后局部塑性变形区贯通形成完整的剪切带；非连接式桩筏基础水平承载力与竖向荷载相关，当竖向荷载较小时，其水平承载力由筏板与垫层界面摩擦力控制，当竖向荷载较大时，其水平承载力取决于垫层的水平承载力，这与图像分析获得的垫层破坏结论一致。因此，对于非连接式桩筏基础的设计及具体工程应用，可以通过调整垫层的厚度来减小桩身弯矩及剪力；所揭示的非连接式桩筏基础水平承载力变化规律可为今后大型桥梁隔震基础的设计与研究提供参考。
• Select
  湍流DSRFG与LES风场沿计算域流向变化的影响因素

  祝志文, 陈魏

  中国公路学报. 2019, 32(2): 106-115.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为生成满足桥梁风工程大涡模拟（LES）要求的入口湍流风场，以丹麦大带桥桥址风特性为例，采用离散再合成的随机流动生成（DSRFG）方法合成了满足目标湍流度、积分尺度、脉动风速谱及空间相关性等参数的各向异性湍流；讨论了DSRFG方法在生成湍流风场上关键参数的合理取值；基于Fluent平台，通过自主开发的用户自定义函数（UDF）程序将生成的湍流风场赋给大涡模拟的入口边界，基于LES研究了不同网格尺寸和时间步长取值，入口湍流风场在计算域流向的变化规律。研究结果表明：DSRFG方法能生成满足桥梁LES模拟要求的指定湍流特性风场，产生的风场风谱和速度分量统计值与目标值吻合较好；入口湍流风场特性在计算域流向有较好的维持，脉动风谱在低频段与目标谱吻合较好，高频段出现一定衰减，而衰减起始频率随网格尺寸和时间步长的减小而增大。最后拟合了网格尺寸与脉动风谱衰减起始频率的关系曲线，建议了LES合适的网格尺寸和时间步大小，相关研究结果可为湍流风场模拟和桥梁风工程大涡模拟提供重要参考。
• Select
  往复位移作用下整体桥台后土压力计算方法

  林上顺, 林友炜, 黄福云, 陈伟, 董锐, 庄一舟

  中国公路学报. 2019, 32(2): 116-125.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  整体桥具有使用寿命长、施工方便、造价及养护费用低等特点，目前在国内外得到了广泛应用与推广，但是，其台后土压力计算方法还缺乏深入研究。为此，以永春上坂大桥整体桥为设计背景，开展了整体式桥台-H形钢桩-土相互作用的低周往复荷载拟静力试验研究，主要研究了台后土压力大小及其衰减规律，并给出了桥台内力和台后土压力计算方法。研究结果表明：台后土压力与正向加载位移成非线性关系，且随着正向加载位移的增大而增大；台后土压力沿深度方向主要呈"三角形"与"梯形"分布，同时，台背处土压力合力作用点基本位于2/3桥台高度的埋深位置处；台后土压力沿纵桥向成指数衰减，且在台后2倍的桥台高度处基本衰减为0，即温度作用下整体桥桥台的纵向移动仅对台后2倍桥台高度范围内的土体有影响。现有研究及规范给出的方法不适用于整体桥的台后土压力计算，而所提出的台后土压力计算方法与试验、实桥监测结果较为吻合，其可为整体桥的设计及规范的制定提供参考与借鉴。
隧道工程
• Select
  山岭隧道结构BIM多尺度建模与自适应拼接方法及工程应用

  李晓军, 田吟雪, 唐立, 陈树汪, 王安民

  中国公路学报. 2019, 32(2): 126-134.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  建筑信息模型（BIM）在建筑领域应用越来越广，然而在山岭隧道工程中，由于结构形式较上部建筑有很大区别，利用Revit等BIM软件建立精细的山岭隧道结构三维模型尚存在困难且难以重复利用。针对该问题，首先系统地提出了山岭隧道结构BIM模型分解方案，将模型分解为基本构件并沿轴线划分为基本单元，根据构件特点给出单元长度确定原则，并根据其是否具备可复用性分为标准段与特殊段。其次，将模型分为3个细节层次（LOD100，LOD200，LOD300）以满足不同设计阶段的需要，提出标准段单元的多尺度参数化建模方法，为隧道结构BIM建模提供了依据，并为提高BIM模型可视化管理效率奠定了基础。最后，提出了模型基本单元自适应拼接方法，根据隧道轴线的里程桩号及其对应的三维坐标与设计断面类型，将不同长度的标准段与特殊段单元模型按照离散化的轴线自动拼接，形成完整的隧道模型。以云南省保泸高速老营隧道为工程背景，利用Revit软件建立了隧道结构标准段与特殊段参数化模型单元，采用Unity3D软件并编写拼接程序，实现了模型单元的自适应拼接与多尺度分级加载，得到完整的老营隧道结构BIM模型。多尺度参数化建模与自适应拼接方法提高了隧道工程结构三维模型的复用性与建模效率，对BIM技术在山岭隧道工程中的应用具有一定的借鉴作用。
交通工程
• Select
  针对站点人流爆发的公交运营策略优化研究（双语出版）

  安实, 李南希, 王健, 赵蒙

  中国公路学报. 2019, 32(2): 135-142,164.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为应对公交大力发展情形下涌现的公交供需不平衡问题，重点关注公交站点爆发性人流问题的解决，考虑供需严重失衡下的公交运营策略改进，以扩充线路公交运力，减轻站点爆发性人流对公交系统的冲击。所提人流爆发站点主要包括大型集会场所、商场及景区周边等具有预知性人流爆发可能的站点。运营策略改进方法主要是通过在原有公交线路基础上，布设区间小线路的方式，与大线路形成协调运营关系，共同完成线路站点的爆发性人流疏散，具体包括公交大线路运营优化、区间小线路规划及前二者的结合3种。为获得研究区域内全面、有效的线路运营策略，以社会福利最大化为目标建立非线性整数规划模型，求解大、小线路最优发车间隔及增配车辆数，并引进系统弹复性指数作为模型求解结果良莠的评价指标。为证明该运营策略优化方法的有效性，以哈尔滨市中心城区为研究区域，解决该区域站点人流爆发问题。通过模型构建、求解及结果评价，发现经策略改进后，区域爆发线路弹复性指数较优化之前提高35%，运营策略改进后的社会福利值较不优化情况提高2倍，所提运营策略优化方法在不同乘客规模及不同限制条件下均能够起到一定的系统维稳作用，运营策略改进方法能够缓解站点爆发性人流。
• Select
  基于多源公交数据和车时成本优化的公交运营时段划分方法

  靳文舟, 李鹏, 巫威眺

  中国公路学报. 2019, 32(2): 143-154.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  现有公交运营时段划分方法均基于单一参数（乘客需求或行程时间）的相似性，忽略了乘客需求与行程时间对时段划分方案的协同作用。针对传统方法的缺陷，利用多源公交数据，提出一种新的基于最小化车队运营时间成本的时段划分方法。首先，利用逆差函数模型计算时间窗内完成班次任务所需要的最小车队规模，进而利用滑动时间窗模型，计算全天各时间窗所需的理论最小车队规模。然后，以时段划分方案的时间分割点为决策变量，以最小化全天累计车队运营时间成本为目标建立优化模型，采用遗传算法对运营时段划分方案进行寻优。最后，以广州市87路公交线路实际数据为例进行验证，并对模型参数进行敏感性分析。研究结果表明：与传统方法相比，所提方法能更好地实现运力与运量相匹配，并有效降低车时成本；与以往基于断面客流和基于行程时间的划分方案相比，所提方案的车时成本分别降低25 veh·h和45.33 veh·h。
• Select
  基于改进IDM-GARCH模型的速度波动不确定性研究（双语出版）

  肖新平, 姜蒙, 文江辉, 吴超仲

  中国公路学报. 2019, 32(2): 155-164.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为定量分析跟驰行为中由驾驶人感知不确定性产生的速度波动不确定性，基于改进IDM-GARCH模型研究了后车速度波动存在的异方差性。首先，提出在经典智能驾驶模型中加入速度差刺激项和非对称系数，以增强速度波动方程残差项的实际意义。在此基础上，为度量速度波动的不确定性引入异方差的思想，并验证速度波动方程残差项的异方差性，最后运用广义自回归条件异方差模型对其异方差性建模。实证分析中，采用了美国联邦公路管理局主导下的下一代仿真项目中真实有效的跟驰数据。研究结果表明：改进的IDM模型能有效地拟合实际跟驰行为中后车的速度变化，且较经典IDM模型在精度上有了很大提高；同时，GARCH类模型估计的条件方差也能准确反映后车速度波动的趋势和幅度，以及不同驾驶人驾驶行为的差异。
• Select
  基于轮胎-颗粒流动力学模型的避险车道参数匹配方案研究

  刘攀, 余强, 王文君, 赵轩

  中国公路学报. 2019, 32(2): 165-173.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了优化山区公路避险车道参数设计方案，基于离散元基本理论与方法，建立轮胎与避险车道集料颗粒流模型。利用自主研发的轮胎性能测试系统对货车轮胎垂直特性进行了室内台架试验研究，通过检测不同输入条件下的响应，标定了轮胎颗粒流模型细观参数。采用漏斗法测量了避险车道集料休止角，结合离散元颗粒流仿真方法，对集料颗粒流模型表面摩擦因数进行了标定。基于所建立的轮胎与避险车道的集料颗粒流模型，仿真分析了轮胎在避险车道中的行驶过程，模拟了车辆在运行过程中的行驶距离、行驶速度与轮胎转速的变化趋势。在甘肃S308省道K209+400处避险车道进行了实车道路试验，试验结果验证了该仿真方法的正确性。通过所建立的轮胎-颗粒流模型对比分析了不同铺设厚度，不同集料大小下的仿真结果。综合考虑减速效果和施工成本，确立了避险车道铺设厚度、铺设长度、颗粒材料等设计技术参数。研究结果表明：离散元法能够很好地模拟车辆在避险车道中的行驶过程；考虑到颗粒固结等因素，建议避险车道铺设厚度不小于0.8 m；针对行驶速度大于90 km·h^-1的载货汽车，避险车道设计长度建议大于130 m；避险车道集料方面，建议选用粒径为1~3 cm且圆度较高的砾石作为路床材料。
汽车工程
• Select
  半挂汽车列车高速公路弯道下坡路段运行安全研究（双语出版）

  曲桂娴, 贺玉龙, 孙小端, 田静静

  中国公路学报. 2019, 32(2): 174-183.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为提升半挂汽车列车在高速公路弯道下坡路段的运行安全，采用TruckSim仿真软件，构建了车辆模型、道路模型和驾驶人动力学仿真模型；基于蒙特卡罗可靠性分析法，分别建立了半挂汽车列车发生侧滑失效、侧翻失效、折叠失效和系统失效的功能函数，并选取设计速度80 km·h^-1的高速公路为研究路段，通过进行大量车辆动力学仿真试验，对不同圆曲线半径、纵坡坡度、路面附着系数、车速和车辆总质量对半挂汽车列车的运行安全的影响进行了数值分析。研究结果表明：半挂汽车列车发生侧滑和侧翻的概率随着圆曲线半径的增加而显著降低，在一般最小半径400 m的情况下，半挂汽车列车发生侧滑失效和侧翻失效的概率趋近于0；随着下坡坡度的增加，半挂汽车列车发生侧滑失效和侧翻失效的概率基本呈线性增长趋势；车速对于半挂汽车列车运行安全的影响尤为显著，当车速均值由60 km·h^-1增加到90 km·h^-1时，发生侧滑失效和侧翻失效的概率分别增加了634倍和336倍；车辆总质量的增加对半挂汽车列车侧翻有显著影响；在路面附着系数较低的条件下，半挂汽车列车的主要事故形态为侧滑和折叠，在路面附着系数较高的情况下，半挂汽车列车的主要事故形态为侧翻。因此，在道路设计中，应避免极限最小半径与陡坡组合，严格限速和限载可确保半挂汽车列车的运行安全性能。
• Select
  部分加氢生物柴油改善柴油机的燃烧与排放（双语出版）

  梅德清, 张起, 雎志轩, 顾萌, 袁银男, 陈晨, 陶俊

  中国公路学报. 2019, 32(2): 184-190.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  部分加氢工艺可显著提升生物柴油的氧化安定性，同时改善燃料的着火性能，是提高生物柴油品质的有效途径。以Raney-Ni为催化剂，异丙醇为供氢体，在85℃的水环境下对大豆生物柴油进行催化转移加氢试验，得到部分加氢生物柴油，并以传统柴油作为参照，分别制备B20（80%传统柴油+20%生物柴油）和PHB20（80%传统柴油+20%加氢生物柴油），在186FA型柴油机上进行发动机性能试验，并使用燃烧分析仪、尾气分析仪和烟度计等仪器探究加氢生物柴油对柴油机燃烧过程及排放性能的影响。研究结果表明：柴油机燃用柴油、B20及PHB20的当量燃油消耗率基本相当；在标定工况下，尽管加氢生物柴油运动黏度略有升高而不利于燃油雾化，但其十六烷值较高更易于燃烧，在燃料特性的综合影响下，与柴油机燃用柴油相比，B20和PHB20的着火时刻依次提前了0.8 °曲轴转角和1.4 °曲轴转角，瞬时放热峰及最大爆发压力亦随之提前，但最大放热率和最大爆发压力依次略有降低；在标定工况下，与燃用柴油相比， B20的HC，CO和烟度排放分别下降了9.9%、9.3%和15.2%，NO_x排放上升了8.5%；而PHB20的HC，CO和烟度排放分别下降了12.4%、13.5%和17.1%，NO_x排放上升了6.7%；综合可见，PHB20改善柴油机燃烧及排放的效果优于B20。