行车环境对营运客车驾驶员驾驶疲劳的影响研究

[学位论文] 平永青

摘要:随着机动车数量的猛增,道路交通事故数也呈现出明显的上升趋势,其中驾驶疲劳作为引起道路交通事故的重要原因,逐渐引起人们的重视。根据我国相关部门的道路交通事故统计的数据,约有15.2％的死亡人数是由于驾驶疲劳引起的。所以,驾驶员的驾驶疲劳已经对人们的生命财产安全造成严重的危害,尤其是营运客车驾驶员的驾驶疲劳,由于涉及到的人员更广泛,往往事故的严重程度会更高。根据现有的相关研究,在不同的行车环境下,驾驶员的驾驶疲劳程度会有明显的不同,因此,开展针对不同的行车环境对营运客车驾驶员驾驶疲劳的影响研究具有重要的现实意义和实用价值。
　　本文研究的营运客车驾驶员驾驶疲劳是在原始疲劳的基础上累积叠加后所引起的身体机能下降的现象。根据现有的实验条件以及驾驶员驾驶疲劳表征指标的有效性确定本文选用六项驾驶疲劳特性指标(深度知觉差异、速度知觉差异、选择反应时间、注意分配能力、光反应正确操作次数、动作判断误操作次数)和一项驾驶员眼睛特性指标PERCLOS(P80)。
　　本文与客运公司合作进行驾驶员驾驶疲劳特性数据以及眼睛开闭特性数据采集。根据实际条件设计实验以及调查问卷方案,进行数据的收集并对数据进行处理,得到不同的行车环境下营运客车驾驶员驾驶疲劳与连续驾驶时间之间的关系。
　　根据实验测试所得数据,分别分析道路环境、日照环境以及降雨环境的不同对营运客车驾驶员驾驶疲劳特性的影响;通过对驾驶员驾驶疲劳特性数据的综合处理,定义表征驾驶疲劳程度的量,即为驾驶疲劳量,并且分析不同的行车环境对营运客车驾驶员驾驶疲劳量的影响;根据实验所记录的眼睛的开闭状态,通过对其进行处理,得到 PERCLOS(P80)的值,从而分析不同的行车环境对营运客车驾驶员PERCLOS(P80)的影响。
　　结合本文的研究结果,总结行车环境对驾驶疲劳造成影响的原因。并在此基础上,建立驾驶员驾驶疲劳的修正模型。另外,针对不同的行车环境对营运客车驾驶员驾驶疲劳的影响,提出相应的应对策略。

基于合乘模式的出租车定价研究

[学位论文] 洪麟琳

摘要:作为一种迅速、舒适、方便、快捷的交通工具,出租车逐渐被广大出行者青睐,居民乘坐出租车出行比例不断增加。出租车在为居民提供便捷服务的同时,其发展弊端也随着出行需求的增加逐渐凸显。一方面在非高峰时段,大部分城市出租车空驶率较高;另一方面在高峰时段,居民“打车难”现象严重。出租车合乘作为一种全新的出租车运营形式,逐渐受到城市交通管理者的重视。出租车合乘不仅可以降低乘客出行费用,减少城市出租车数量,同时可提高出租车高峰时段的运输效率、节能减排、缓解城市交通拥堵。
　　本文首先对国内外合乘的施行情况进行了阐述和说明,在此基础上从技术、社会和实际三个方面分析了在我国实施出租车合乘的可行性。对出租车定价的影响因素进行论述,并阐述了出租车运价水平分析原理,分析了哈尔滨市和深圳市出租车运价水平的高低。
　　其次,构建了常规出租车定价模型、基于百分比分摊合乘模式的出租车定价模型和基于公平性分摊合乘模式的出租车定价模型,并运用简单算例对三种模型进行比较,分析出租车驾驶员收益和乘客费用的变化情况。提出考虑站点设置模式的出租车合乘定价模型,分析了设置出租车合乘站点的必要性,对出租车合乘类型和出租车合乘站点类型进行划分,分别建立考虑起点站设置模式的出租车合乘定价模型和考虑中间站设置模式的出租车合乘定价模型。
　　最后,根据哈尔滨市出租车发展情况和运营现状,对哈尔滨市出租车的保有量情况、运营情况和出租车价格发展情况进行了分析。以哈尔滨市为例,对考虑站点设置模式的出租车合乘定价模型进行算例分析。从出租车驾驶员收益、乘客出行费用等方面,对哈尔滨市实施出租车合乘后的效果进行了说明,并针对哈尔滨市出租车行业,提出了相关的发展政策建议。

基于集群计算的多功能路面检测系统设计与研究

[学位论文] 甘晓亮

摘要:近几年来,随着高速公路路面检测要求的日益增长,对路面检测提出了更高的要求。目前基于单计算机的路面检测系统已不能满足现有需求,这在一定程度上影响了我国高速公路建设的进程,因此,应用高新技术开发具有高性能的路面检测系统具有非常重要的意义。论文研究的多功能路面检测系统正是应用高性能集群计算这一技术,通过构建路面检测集群系统来并行的处理路面图像数据,能够显著提高对路面图像数据的计算速率,提供更快速、更可靠的路面图像处理数据,有利于路面管理养护的决策。
　　论文主要研究了基于集群计算的多功能路面检测系统,通过交换机将多台计算机互连从而组建起一个局域网,在每个计算机上安装并行编程环境和进行相应工具包的配置,然后利用加载了消息传递并行编程 MPI的集成开发设计环境Microsoft Visual C++6.0进行集群系统的并行程序设计,从而构建基于集群计算的多功能路面检测系统的硬件环境与软件平台。通信协议采用TCP/IP网络协议,集群系统中各节点间的通信应用MPI来实现,MPI提供了非阻塞式发送功能和完备通信功能,这有效减少了系统的通信开销,大大缩短了传统单机系统的处理时间。任务分配采用块分配的策略,调度管理节点根据任务分配策略进行任务的划分,并将任务分配给各个计算节点。结合路面图像数据的处理特点,分析总结现有负载均衡算法的研究结果,设计出一种基于任务迁移的动态负载均衡算法,使集群系统在运行过程中能够以各个计算节点的负载信息状况为依据,计算任务合理的在各个计算节点间进行迁移,仅当Ni=0而Nj!=0(其中i!=j)时,集群系统的负载均衡才启动,重新对负载最重节点p和负载最轻载节点i进行任务分配,让它们在负载均衡后同时完成计算,即Ti= Tp,负载最轻的计算节点接收负载最重的计算节点迁移来的计算任务,使得各个计算节点的负载尽可能的均衡。
　　最后在已开发完成的路面检测集群系统上,以哈尔滨工业大学“国畅”多功能道路检测车采集的路面图像数据为例,针对不同规模的计算任务,分别在单机系统、没有实现动态负载均衡的集群系统和实现动态负载均衡的集群系统上进行实验,并根据集群系统的性能指标并行加速比与效率分析评价了论文中集群系统的计算性能。

基于有限状态自动机的公交车到站时间预测模型

[学位论文] 王茁

摘要:对选择公共交通方式的出行者来说,公交车到站时间可称为居民出行最为关心的公共交通信息,对公交到站时间预测的研究也受到了越来越多的学者的关注。本文立足于分析影响公交车到站时间的影响因素分析,设计到站时间预测模型,提高公交车辆到站时间预测工作的精度和可靠性,不仅能够提高公共交通对居民出行的分担,而且对城市的公共交通服务体系的向前发展也在一定程度上起了推动的作用。
　　论文首先从公交车的路段行驶时间、停靠站延误时间和交通状态三个方面,分析了影响公交车辆到站时间的影响因素以及各影响因素的量化方法。
　　其次,通过划分公交车辆的运行状态,确定公交车辆运行状态的转移函数和状态转移条件的识别方法,建立公交车辆运行状态的有限状态自动机模型。
　　将公交车辆预测状态细分为三个时段,对哈尔滨市63路公交车的车载GPS终端获取的公交车辆到站时间的历史数据进行预处理,分别采用 Kalman滤波、BP人工神经网络以及ARIMA时间序列,对高峰、平峰和低峰时段63路公交车从建工新区出发到哈尔滨铁路局站的行程时间进行预测,根据三种模型的预测误差,确定每个时段最适合的到站时间预测模型,最终,得到基于有限状态自动机的公交车到站时间预测模型。
　　最后,利用哈尔滨市63路公交车的车载GPS终端获取的公交车辆到站时间的历史数据,对比基于有限状态自动机的预测模型、卡尔曼滤波预测模型和BP神经网络预测模型的绝对平均百分误差(MAPE),结果表明,基于有限状态自动机的公交车辆到站时间预测模型相比Kalman率波预测模型和BP神经网络预测模型的MAPE值分别提高了44.42％和27.89%。

水泥中调凝组分对膨胀剂作用影响的研究

[学位论文] 吴杰

摘要:针对近年来工程中出现的膨胀剂与外加剂共同使用后出现的问题,课题研究了调凝组分与膨胀剂复合使用后,对于水泥的变形、强度、抗冻性等方面性能的影响。
　　研究表明不同种类和掺量的调凝组分与膨胀剂存在适应性不同的问题。促凝剂与膨胀剂复合,由于早期水化较快,导致自由膨胀受到水泥硬化的限制,自由膨胀率一定程度减小,养护结束置于干燥环境后相应的干燥收缩也会增大,早期强度较高,但后期发展速度缓慢,硫铝酸钙型膨胀剂与亚硝酸钠复合,砂浆试件28d水养自由膨胀率下降可达200μm/m,28d抗压强度下降6MPa。缓凝剂与膨胀剂复合使用后,降低了水泥水化速度,从而使得自由膨胀受到的自身限制减小,膨胀能主要消耗于体积膨胀,表现出较大的自由膨胀,早期强度略有下降,但后期能够有较大的提高。硫铝酸钙型膨胀剂与糖蜜复合,砂浆试件28d水养自由膨胀率可提高200μm/m,28d抗压强度提高5 MPa。缓凝剂是否有减水作用,也会影响到其与膨胀剂的适应性。具有减水作用的糖蜜较无减水作用的三聚磷酸钠更大程度增大自由膨胀率。促凝剂和膨胀剂复合使用会降低水泥的抗冻性,而缓凝剂则能提高抗冻性,这是由于其改善了水泥水化速度和空隙水泥的原因。
　　工程实际中一定要明确加入调凝组分后的水泥水化速度和膨胀剂的膨胀速度,保证二者同步协调进行,对于调凝组分的品种和掺量慎重选择,避免由于选用不当造成调凝组分与膨胀剂产生对于变形、强度和耐久性的不利影响。

透水混凝土抗冻性的影响因素研究

[学位论文] 刘星雨

摘要:环保型路面材料透水混凝土广泛应用于城市便道、非机动车道、人行道,高强度、高性能透水混凝土在城市主干道路中也有应用,但有关透水混凝土抗冻性研究较少。北方冬季撒除冰盐的环境中,盐水随着融雪飞溅或流淌到两侧透水混凝土材料上,造成透水混凝土受盐冻破坏,因此有必要对透水混凝土的抗盐冻性能进行研究。
　　本文在研究透水混凝土的强度、透水系数的基础上,探索了透水混凝土盐冻破坏的宏观特征及质量损失特征,获得了透水混凝土盐冻破坏的评价方法,研究了影响透水混凝土抗冻性(盐冻)的影响因素与规律;并使用统计学相关软件分析了透水混凝土抗冻性与相关设计参数、透水性能-力学性能之间的统计学规律。
　　研究表明水灰比、骨料粒径、浆体骨料质量比、砂率、矿物掺合料、引气剂是影响透水混凝土的抗冻性能的重要因素,影响程度依次由强到弱;参考GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》中单边盐冻循环试验的质量损失累积临界值以抵抗冻融循环次数来评价透水混凝土的抗冻性能较为合适;统计学相关分析有助于综合评定透水混凝土的性能,为设计具有优良抗冻性能的透水混凝土提供了依据。

沥青胶浆的界面行为与机理分析

[学位论文] 郭猛

摘要:现阶段我国沥青路面的早期损坏现象十分严重,损坏类型错综复杂,严重地影响了行车的安全性和舒适性,极大地降低了路面的使用品质,缩短了路面的使用寿命,因此解决沥青路面早期损坏在我国现阶段的道路建设和管理养护中是十分必要的。研究表明材料与结构是影响沥青路面的使用性能的两个重要因素。沥青路面所用材料为沥青混合料,其三级分散系统中尤以沥青胶浆最为重要,它决定沥青混合料的路用性能与寿命。沥青胶浆由沥青、填料和界面相组成,界面相常常由于不易捕捉而被研究人员忽略,但实际经验表明沥青胶浆的损坏常常发生在性质陡变的界面相。
　　本文采用动态力学分析(DMA)、热力学分析(DSC)、表面物理化学以及多种微观表征技术对沥青胶浆的相态结构、交互作用、粘结粘附等多种物理化学现象进行了研究,从机理上揭示了沥青胶浆的界面行为。主要的研究工作包括以下几点:
　　首先,由于沥青路面工作温度宽,我国北方地区为-40℃到70℃,沥青胶浆在此范围内会发生多种相态转变,界面结构与性能也随之变化,因此本文首先通过 DMA与 DSC相结合研究了沥青胶浆在全温域的相结构与相行为,进而分析了相界面的变化规律。
　　其次,由于沥青胶浆的微观机理现仍停留在Л.A.列宾捷尔交互作用理论阶段,始终未曾有人通过试验直接证实该理论的正确性,因此本文利用 DSC技术估算了沥青胶浆的界面层厚度,通过 DMA分析了沥青与填料的交互作用,确定了评价指标,并通过 Carreau粘度模型对三相体系的改性沥青胶浆复杂界面行为进行了分析。
　　再次,由于沥青路面的水损害已然成为一种常见且棘手的损坏形式,且研究人员已证实这种损坏源于沥青胶浆与集料的粘附或粘结失效,但未曾有人研究沥青胶浆内部的粘结与粘附特性。因此本文利用表面物理化学手段测试了沥青与填料的表面自由能及其分量,计算了沥青胶浆的粘聚功与粘附功,分析了粘结与粘附的影响因素,并证实了表面能理论与DMA方法的一致性。
　　最后,本文通过多种微观测试技术从机理上对界面行为进行了分析。利用原子力显微镜(AFM)对沥青与矿料的纳观形貌与纳观粘附力进行了测试,分析了影响二者表面粘附特性的影响因素;通过红外光谱分析技术(FTIR)对沥青、填料及沥青胶浆的表面官能团进行了表征,进而分析了沥青与填料的化学键合作用;通过净吸附试验研究了沥青与矿料的吸附、脱附特性,利用吸附等温线区分了沥青与矿料的物理化学作用。

大跨PC箱梁桥横隔梁裂缝控制研究

[学位论文] 郑玉平

摘要:在大跨 PC箱梁桥中,横隔梁是一个重要的受力构件,能有效的防止箱形截面发生畸变变形,同时在维持桥梁的整体受力性能方面起到关键作用。保证横隔梁的完整性,对充分发挥横隔梁的作用有着积极的意义。但是,自横隔梁浇筑完毕开始,到桥梁整个服役阶段,横隔梁会受到各种荷载作用,随时都面临着开裂的危险。众多工程实践表明,横隔梁的开裂现象具有普遍性,致使其开裂的因素复杂,对设计和施工都造成了困扰。因此,本文以研究合理的防裂措施为中心目的,主要展开了以下几个方面的研究:
　　将水化热温度荷载和基于湿度扩散理论的收缩荷载纳入到非结构性受力裂缝因素分析中,重点讨论了早期拉应力的在时间和空间上的发展规律。分析指出,在温升阶段,拉应力在横隔梁表面出现,温降阶段拉应力在内部出现,后者开裂性更大。拆模后表层收缩拉应力突出,随着干燥时间增长,拉应力区域沿厚度方向发展明显,薄片式的横隔梁较易出现整体性收缩状态。
　　施工荷载使横隔梁边界产生位移,横隔梁在边界位移的带动下发生变形并产生内力。单片式横隔梁与三片式横隔梁在施工荷载下的受力变形模式具有明显差别。前者主要在表面出现“翘曲”变形,后者的边横隔梁主要为“挠曲”变形,“翘曲”变形产生局部拉应力,“挠曲”变形产生整体拉应力。
　　根据分析结果,从施工控制和设计两方面提出了相应的防裂措施。横隔梁开孔位置应力集中现象明显,本文给出了开孔周围加强局部钢筋构造的布置方案;从减小横隔梁在结构性受力下的边界位移出发,提出了增加顶、腹板承压面积以及在0-1号块腹板内增加普通钢筋配筋率的设计方案,达到改善整体受力的效果。
　　着重讨论了横隔梁预应力的布置方案。分析指出,预应力在横隔梁内产生的预压应力,可以抵消或降低各类开裂荷载产生的拉应力,是一种有效的防裂措施。必须同时施加横向预应力和竖向预应力才能起到实质性的防裂效果,不设或少设竖向预应力是不合理的。另外,横向预应力采用曲线布置方式不如直线布置方式简单有效,前者在横隔梁内产生的应力分布不均匀,且在张拉预应力时容易导致弯曲段管道上方的混凝土内产生竖向拉应力。

大跨度桥梁全模态耦合颤抖振响应分析

[学位论文] 金耀

摘要:现代大跨悬索桥朝着超大跨度、极度轻柔的趋势发展,桥梁结构的风致振动问题日益突出。在悬索桥的施工阶段及成桥运营阶段,风致抖振是不可避免的,这不但关系到施工过程的安全,而且会影响到成桥后结构的疲劳寿命及行车舒适度。现有的桥梁结构的抖振分析方法可分为:频域分析方法和时域分析方法。由于频域分析方法具有简单、实用、有效等特点,因此,在桥梁结构抖振分析中被广泛运用,但其无法考虑几何及气动的非线性。随着计算机水平的不断提高,由于时域分析方法能反映桥梁结构振动响应的时间历程,同时能考虑几何及气动非线性,因此,近些年来国内外越来越多的学者开始采用时域分析方法研究桥梁结构抖振响应。我国大多数的大跨悬索桥都是位于东南沿海地带,都不同程度地遭受强热带风暴及台风的侵袭,因此,研究台风下桥梁结构的抖振响应就显得尤为重要。
　　本文主要是基于现场监测数据对某大跨悬索桥抖振响应进行分析,并将现场实测数据与数值计算结果进行对比。本文的主要研究内容包括:
　　(1)回顾了桥梁结构抖振的研究历史及现状,并分别从频域和时域角度对抖振分析的理论进行了深入地论述。
　　(2)对台风“梅花”风场的湍流特性进行分析,主要包括:平均风速、平均风向角、湍流强度、湍流积分尺度、脉动风速功率谱、脉动风速空间相关性及脉动风的时频特性等,以便更加准确地模拟风荷载。
　　(3)通过有限元的方法,在ANSYS中建立某大跨悬索桥有限元模型,以便分析某大跨悬索桥的结构动力特性,主要包括:某大跨悬索桥有限元模型的静力分析、基于现场实测频率与振型的有限元模型修正、某大跨悬索桥有限元模型的模态分析。
　　(4)采用大跨桥梁结构全模态耦合颤抖振的频域分析方法(CQC方法)对某大跨悬索桥主梁的抖振响应进行分析,并将数值计算的结果与现场实测的结果进行了对比,同时,对影响抖振响应计算的因素(气动自激力、气动导纳函数、空间相关性)进行了分析。
　　(5)采用谐波合成的方法对某大跨悬索桥三维脉动风场进行数值模拟,得到各个节点的脉动风速时程(顺风向、竖向),并对模拟的脉动风速时程进行了脉动风速谱检验和脉动风速空间相关性检验。
　　(6)采用大跨桥梁结构全模态耦合颤抖振的时域分析方法对某大跨悬索桥主梁的抖振响应进行分析,并将数值计算得到的抖振时程、抖振响应谱与现场实测的结果进行比较,以确定抖振时域分析方法的有效性。

预制空心板体系梁桥横向接缝设计方法研究

[学位论文] 刘晨光

摘要:在小跨径桥梁中,预制空心板梁桥是一种被广泛采用的桥梁形式。其独特之处在于将桥梁的上部结构划分成若干个便于制造、运输和安装的独立构件,在预制场地中完成空心板的浇筑工作,而后再通过运输工具运抵桥梁现场,在现场将预制构件架设到设计位置,并完成横向连接,使整个结构成为整体共同参加工作。在我国的桥梁建设中,装配式空心板梁桥不论是在城市桥梁还是公路桥梁中都占有重要位置。但在装配式空心板梁桥的应用过程中,较多的桥梁病害一直是一个难以解决的问题,其中最为突出的便是横向铰接缝处的损坏。桥梁养护部门虽然每年投入大量的人力物力,但病害依然难以得到根治。因此本文从设计方法入手,针对空心板梁桥横向接缝做出了如下几方面工作:
　　针对现行空心板梁桥的设计验算理论进行了分析,寻找出简化分析理论中存在的缺陷。分析认为,现阶段的设计方法在制定时因为计算能力的限制,为达到实用计算的程度在精度上做出了较大的妥协,以至于对桥梁主体空心板的计算是满足工程要求的,但对细部结构横向接缝的计算则偏差过大。
　　应用有限元分析软件ANSYS,对大、小接缝两种形式的空心板梁桥的接缝内应力分布进行了计算分析。由计算结果可见,接缝内不仅有较大的竖向剪应力,其内部的横向正应力、纵向正应力以及纵向剪应力也同样不可忽略,甚至其应力值会超过竖向剪应力的大小。因此,在设计分析中必须综合考虑接缝内各应力的共同作用,仅进行竖向抗剪验算是不合适的。
　　对接缝内应力分布的影响因素进行了分析。分析认为铺装混凝土厚度、铺装混凝土粘结强度、接缝内混凝土粘结强度以及接缝内普通钢筋的配置形式均会对接缝内应力产生较大的影响。
　　在综合考虑分析结果的基础上,针对目前使用的接缝形式提出若干改进措施。改进措施加强了空心板之间的横向连接,提高了结构的整体刚度,可以有效地改善接缝内的应力分布。最后通过全桥结构的有限元分析,对改进措施的有效性进行了验证。