期刊,中国公路学报 2024年卷3期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

中国公路学报

主　　编：马建

出版周期：双月刊

国际刊号：1001-7372

电子邮箱：glxb@chd.edu.cn

电　　话：029-82334387

邮政编码：710064

地　　址：西安市南二环路中段长安大学内

中国公路学报/Journal China Journal of Highway and TransportCSCD北大核心CSTPCDEI

查看更多>>本刊是中国公路学会主办的公路交通行业最权威的学术性刊物，主要刊载道路工程、桥隧工程、筑路机械工程、汽车与汽车运输经济与工程经济等专业的应用技术及理论性文章，并适当报道有关公路交通的新技术、新材料、新工艺以及国内外重大学术活动、工程建设及科技动态信息等。

正式出版

收录年代

双模耦合驱动智能电动汽车对开坡道行驶稳定性控制

张利鹏刘欣刘帅帅张猗淼...

204-215页

查看更多>>摘要：分布式驱动智能电动汽车可以通过独立分配各轮驱动力矩来保证在对开坡道行驶时的通过性,但对各轮力矩输出具有很高要求且难以保证车辆侧向稳定性.为解决上述问题,基于所发明的具备集中式和分布式耦合驱动功能的双模耦合驱动系统,提出了协同耦合式驱动防滑和主动转向的对开坡道行驶稳定性控制方法.首先,建立了整车模型,分析了在对开坡道上采用双模耦合驱动提升车辆通过性的动力学机理;其次,设计了基于耦合式驱动防滑与主动转向协同的行驶稳定性控制系统,包括可以实现最优滑转率控制的上层驱动防滑控制器、用于减少控制超调量并抵消差动驱动附加转向的主动转向前馈控制器以及为解决车速干扰的基于T-S模糊化模型预测控制的主动转向反馈控制器;最后,开展了对开坡道行驶稳定性控制效果离线仿真和实车试验验证.研究结果表明:在10％的对开坡道上,耦合式驱动比分布式驱动的爬坡能力提升了 41.32％;对比无前馈协同控制,所提出的协同控制方法可将侧向位移误差量减少68％,调整时间缩短10.81％.所提出的控制方法不仅能极大提升整车对开坡道的动力性和通过性,还可以很好地保证其方向稳定性.

关键词：

汽车工程智能电动汽车双模耦合驱动驱动防滑控制主动转向协同控制

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电动汽车电池温度一致性与驾驶行为关联特性研究

张晖李少鹏丁乃侃

216-230页

查看更多>>摘要：为实现融合车辆运行状态的电池温度不一致性的精准评估诊断,设计并开展电动汽车自然驾驶试验,利用长周期、精细化的车辆运行数据,从微观运行片段的角度探究了电池温度一致性与驾驶行为的关联特性.通过驾驶人踩/松踏板的驾驶行为将车辆运行过程划分为A、B、C、D四类微观片段.分别针对4类片段,通过计算最大信息系数(Maximum Information Coefficient,MIC)得到了各驾驶行为参数与探针温度变异系数(Variation Coefficient of Probe Temperature,VCPT)的相关性,利用随机森林模型分析了驾驶行为参数对VCPT的重要性及影响机理,利用数据分组统计计算了驾驶行为参数对VCPT的量化影响效应.研究结果表明:驾驶行为参数与电池温度一致性具有弱相关性,且其对电池温度一致性的影响是非线性且非单调的;总体上车速类参数与电池温度一致性的相关性强于加速度和踏板类参数;对VCPT回归预测最重要的4项驾驶行为参数中,4类片段下均包含最大车速,B、C、D三类片段下均包含最大负向加速度;相比于高车速和高车速波动,高减速度驾驶行为引起的温度不一致性增幅是最显著的,4类片段下VCPT促进效应最显著的驾驶行为参数分别是最大负向加速度、平均负向加速度、最大负向加速度、车速标准差,其参数值85％分位点以上对应的VCPT均值比15％分位点以下的分别大9.44％、20.36％、13.05％、16.37％.研究结果可以支撑基于驾驶场景自适应阈值的电池温度不一致性评估诊断方法的提出,进而提高电动汽车电池安全预警准确率.

关键词：

汽车工程电池安全最大信息系数电池温度一致性电动汽车驾驶行为

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分布式电驱动汽车原地转向机理与控制方法研究

吕皓玉王翔宇谢斌李全通...

231-244页

查看更多>>摘要：分布式电驱动汽车能够通过原地转向功能提高车辆的机动性.原地转向下车辆的4个车轮均处于滑移状态,极易发生车身偏移甚至失控.为了实现稳定精准的原地转向控制,分析了原地转向的动力学机理,并提出横摆角速度与滑转率协同的控制策略.基于纵向动力学设计路面附着估计算法,完成原地转向前的路面状况判断;采用了分层式控制架构,上层控制器基于车辆状态协调转矩控制策略,下层控制设计横摆角速度决策框架,根据油门开度计算原地转向的名义横摆角速度,基于二次性能指标的单神经元自适应PID控制算法计算四轮驱动转矩,以实现横摆角速度的跟踪控制,并引入模糊逻辑推理得到四轮期望滑转率,通过PID算法计算驱动转矩调节量,配合横摆角速度转矩控制以抑制转向中心的偏移.仿真测试和实车试验表明:在附着系数一定的情况下,稳态原地转向的轮胎视为刚体,侧偏角与地面侧向反作用力基本不变,试验结果符合所推断的原地转向动力学机理;并验证横摆角速度跟踪控制算法在不同附着系数下具有理想的跟踪效果和鲁棒性,响应速度相比于PID提高46％,最大超调量减小24.0％,平均调节时间缩短1.3 s,平均稳态误差均在0.01(°)·s-1;横摆角速度与滑转率协同控制减小横、纵坐标偏移量2.94、1.69 m,对转向中心偏移起到了抑制作用.

关键词：

汽车工程原地转向协同控制分布式驱动汽车单神经元自适应PID

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基于结构重参数化与自适应注意力的复杂路面快速识别模型

王雪玮李思渊梁晓李韶华...

245-258页

查看更多>>摘要：在复杂行驶环境下快速准确地识别前方路面类型,是车辆主动控制系统及时做出预判的关键前提.针对现有方法未能兼顾精度和速度且难以在车端部署的问题,提出一种基于结构重参数化与自适应注意力的路面分类模型,可对车辆前方的沥青、水泥、冰雪、沙土、花砖、石板、湿滑等复杂路面进行快速准确的甄别.首先,构建以水平/垂直/方形/点形等多分支异构卷积为核心的特征提取骨干网络.其次,提出一种轻量高效的注意力机制,能够根据特征尺寸自适应地聚合空间上下文信息,并根据特征维度自适应地进行局部跨通道交互,使模型聚焦于高相关的路面特征.在此基础上,引入结构重参数化思想,对模型的训练周期和推理周期进行解耦,在训练时通过多分支学习获得高裕度的特征表示,而在推理时将多分支结构等价转换为直铺式单支路结构,在不牺牲模型性能的前提下获得轻量化的部署模型以及显著的推理加速.试验结果表明:提出的模型能够在复杂行驶环境下有效识别路面类型,以6.57× 106的参数量取得99.14％的全场景分类精度和96.48％的新场景分类精度,同时具有496.28帧·s-1的服务器推理速度和33.89帧·s-1的边缘推理速度.与现有其他主流模型相比,提出的模型取得了准确性、实时性和轻量化的良好平衡,具备对复杂多变场景的高适应性,在车前路面类型识别任务上有明显优势.

关键词：

交通工程路面类型识别自适应注意力结构重参数化推理速度轻量化模型复杂路面

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基于运动约束的激光雷达与车体坐标系旋转参数标定

谢国涛王帅杰高铭汪东升...

259-272页

查看更多>>摘要：激光雷达是智能网联汽车环境感知的重要传感器,多坐标系空间标定是激光雷达精准环境感知的前提条件.针对激光雷达与车体坐标系空间同步面临传感器观测单一的问题,提出基于激光雷达与车辆的平面运动和直线运动约束2步标定方法.为构建运动约束,基于激光里程计获取激光雷达运动位姿信息,通过激光雷达运动轨迹信息和时域上多帧地面平面拟合信息进行平面行驶识别,在满足平面路况下构建平面运动约束标定,进而标定横滚角与俯仰角;基于俯仰角和横滚角对车辆轨迹进行修正,通过激光运动轨迹建立直线行驶判别模型判别车辆运动状态,在满足车辆直线行驶路况下构建直线运动约束,从而标定偏航角.最后,在智能驾驶试验车上开展了激光雷达与车辆坐标系标定的实车试验,通过实车采集的数据验证了提出的空间同步方法的可行性.试验结果表明:提出的激光雷达与车体坐标系标定方法优于基于标定物的方法,在原始数据上可以保证标定后的旋转误差降低至0.61,误差率降低约47.4％.在手动调整的扩充数据上标定后的旋转误差降至1.64,误差率降低约40.6％.相对于基于标定物的方法,其旋转误差均有降低且不需要借助特定的标定物与标定场,降低了对环境的依赖程度.同时通过消融对比试验,证明了该方法的有效性以及鲁棒性.

关键词：

汽车工程智能网联汽车环境感知激光雷达激光里程计外参标定

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流线箱梁弯扭耦合气动力非线性特性与颤振行为预测

赵林王达方根深崔巍...

273-282页

查看更多>>摘要：传统大跨度桥梁空气动力学颤振分析忽略了结构和气动力非线性,多用于预测颤振临界风速而难于对颤振后行为进行合理分析.为此,通过强迫振动试验对气动力叠加性进行详细考证,阐明其适用范围.在传统复模态特征值分析中引入了随幅值变化的结构阻尼比和颤振导数,实现了颤振后状态结构振幅的预测分析,并与风洞试验结果进行了对比验证.结果表明:试验范围(竖向振幅Ah/B≤1.0,扭转振幅Aα≤12°)内,流线箱梁断面弯扭耦合气动力近似满足叠加性;节段模型风洞试验中结构阻尼和气动力的幅值依赖性是系统非线性的主要表现形式,在复模态特征值分析中引入幅变的颤振导数和结构阻尼比可以较好地预测滞回颤振振幅随风速的变化关系.

关键词：

桥梁工程流线箱梁断面非线性气动力颤振后气动力叠加性复模态特征值法

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基于DIC方法的混凝土结构裂缝开展全局识别与重构

晏班夫寇宇航秦筵越罗磊...

283-297页

查看更多>>摘要：裂缝的全局动态识别对揭示混凝土结构的破坏机理十分重要.为解决传统单点位移及应变测试手段难以实现全局裂缝识别的问题,提出了一种基于数字图像相关(Digital Image Correla-tion,DIC)对混凝土结构裂缝开展全局识别与重构的方法.通过设置裂缝识别阈值,在DIC位移场中按水平方向逐行逐点识别表征开裂位置的位移突变点,随后对开裂位置两侧位移向量作差得到裂缝水平缝宽,再通过局部最小二乘拟合得到裂缝开展走向,根据水平缝宽与裂缝走向关系得到开裂处实际宽度.对位移场内所有目标点执行上述操作即可实现对裂缝形态的全局识别与动态重构.针对图像噪声问题,通过模拟试验验证了位移场降噪的必要性;采用均方根误差、信噪比与平滑度指标量化分析了不同降噪方法的去噪效果.针对实际工程中最优裂缝识别阈值的选取问题,引入信息熵与相关系数,基于缝宽分布熵值曲线与识别损失相关系数曲线提出了最优阈值的确定方法.最后通过超高性能混凝土加固混凝土梁加载试验进行验证.结果表明:该方法实现了混凝土结构裂缝开展过程的自动测量与可视化展示,与裂缝观测仪的对比测试结果表明缝宽测量误差在0.01 mm以内,满足工程要求.该研究为工程结构加载试验提供了一种非接触、可视化、精确的裂缝全局测量手段.

关键词：

桥梁工程混凝土结构裂缝识别数字图像相关裂缝重构位移场降噪

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高强CFRP拉索-弯折锚固系统静力性能研究

周竞洋汪昕解佳展许淇威...

298-307页

查看更多>>摘要：为了满足索承结构对拉索索力增长的需求,增加单筋直径和数量来提升索力是一种有效方法,但同时会导致索体直径和盘卷直径过大.为此,基于先前开发的变刚度锚固荷载传递介质,提出一种采用多根高强小直径CFRP筋的弯折锚固系统(简称弯折锚)来同时提升索力和弯曲性能.针对多筋拉索建模复杂以及计算效率低的问题,提出了基于等效圆环的应力释放模型,并利用足尺试验对应力释放模型的可靠性以及锚固方法的有效性进行验证.结果表明:改变单筋间距有利于减小平行锚最外层筋内外侧轴向拉应力差,但对轴向应力和径向应力影响较小.应力释放模型可以有效解决封闭圆环模型的"环箍效应",使拉索内层筋的环向挤压应力更加趋近于真实的多筋模型.高强CFRP拉索失效模式为整体炸裂式破坏,荷载传递介质几乎没有受到可见的挤压和剪切损伤.应力释放模型对荷载-位移曲线、轴向位移和锚固区拉索轴向应变均具有较高的模拟精度.Φ4-91高强CFRP拉索的实测极限抗拉力为3 393 kN,相应的锚固效率为91％,而锚固效率低的原因在于多筋受力不均匀和未对锚具进行重新设计.自由段拉索轴向应变随荷载的增加而增大,应变片粘贴位置、胶层厚度以及筋材长度误差是导致轴向应变差过大的主要原因.相同荷载下锚固区中心筋轴向应变自加载端至自由端近似线性减小,锚固区30～360 mm范围内中心筋平均剪应力呈缓慢增长趋势,表明变刚度锚固设计有利于缓解拉索剪应力集中.

关键词：

桥梁工程高强CFRP拉索有限元模拟变刚度弯折锚固应力释放足尺试验

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基于车桥耦合振动的统计矩曲率梁式桥损伤识别研究

阳洋许文明谭小琨唐艳...

308-320页

查看更多>>摘要：鉴于传统曲率指标桥梁损伤识别方法抗噪性能较弱和识别效率较低等问题,提出了一种基于统计矩曲率指标和车桥耦合振动理论的数据驱动桥梁损伤识别方法.首先,在牵引车的拖动下,利用2辆测试车静止时对相邻指定测点同步采集加速度响应信号,并计算相应信号的统计矩曲率,拖动2辆测试车重复该操作直至完成对整跨桥梁所有测点的采集及计算;然后对比前一状态下的桥梁各测点统计矩曲率值,将不同状态下的测点曲率值相减后绘制沿桥梁纵向变化的统计矩曲率差异曲线,基于曲线突出变化的测点即可获得桥梁损伤位置;进一步构建以统计矩曲率为参数的目标函数,实现桥梁模型修正,获取桥梁的损伤程度.首次推导了统计矩曲率与振型及其刚度之间的理论关系,并通过数值模拟研究了不同参数变化对该方法的影响,最后采用实桥测试验证了本文方法的实际可操作性.研究结果表明:与振型曲率和柔度曲率类指标相比,采用统计矩曲率指标识别损伤位置具有更好的抗噪性能和更高的识别效率;同时相对传统的传递率损伤识别方法,该方法对损伤的定位和损伤程度判断都具有更好的效果,且识别误差更小.

关键词：

桥梁工程车桥耦合振动实桥测试损伤识别统计矩曲率

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矩形立柱非定常驰振三维非线性分析及气弹模型试验验证

陈修煜朱乐东檀忠旭

321-329页

查看更多>>摘要：类矩形断面因其本身较钝的气动外形而容易发生俗称为"软驰振"的风致自激振动.与经典驰振不同,这种振动不会无限发散,而是最终收敛于一个具有稳定振幅的极限环振动状态,表明其自激力存在显著的非线性特性.此外,随时间不断变化的振动特性体现其具有明显的非定常效应.在实际桥梁工程中一些类矩形钢立柱、钢吊杆或钢梁,都可能由于其钝体外形以及低质量、低阻尼等特性而发生非定常非线性驰振,因此有必要对其非定常非线性驰振响应进行精确预测.以宽高比为3∶2的矩形断面为对象,首先识别了二维驰振自激力非线性数学模型的参数;然后,考虑到驰振的非线性主要体现在其气动阻尼非线性效应上,而其气动刚度非线性效应较弱的特点,引入了振型分解法,提出了考虑结构振型和竖向平均风剖面影响的钝体立柱非定常驰振响应的三维非线性分析方法,开展了 2种典型风剖面来流作用下的3:2宽高比矩形断面立柱非定常非线性驰振响应的理论分析和气动弹性模型风洞试验案例研究,并通过比较试验与理论分析结果,验证了所提出的钝体立柱非定常驰振三维非线性分析方法的可行性和可靠性.

关键词：

桥梁工程非定常驰振气动弹性模型试验矩形立柱非线性分析

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