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    2019年 第47卷 第11期    刊出日期:2019-11-25
    交通运输工程
    符锌砂 杜锦涛 何石坚
    2019, 47(11):  1-9.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190032
    摘要 ( 381 )   PDF (2111KB) ( 103 )  
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    出口提示距离和初始速度对驾驶行为的影响直接关系到高速公路出口段的交通安全. 为了分析二者的不同组合对驾驶行为的影响效应,在设计速度为 100 km /h 的山区高速公路服务区出口路段进行了 3 种出口提示距离( 700、500 和 300 m) 与 3 种初始速度( 超速状态 110 km /h、达速状态 100 km /h 和未达速状态 90 km /h) 组合条件下的驾驶行为实车试验,对减速车道渐变段起点处的断面行驶速度、最大减速度、变道初始位置等驾驶行为特征参数进行了采集和分析. 试验分析结果表明: 出口提示距离和初始速度均会对减速车道渐变段起点处的断面行驶速度造成显著影响,各种组合下减速车道渐变段起点断面行驶速度比主线设计速度降低 8 ~ 18 km /h; 最大减速度受初始速度的影响显著,但是受出口提示距离的影响不显著,出口提示距离为 700 m 时达速和超速状态下车辆会出现不同于其他组合条件下的二次减速现象; 出口提示距离是影响变道起始位置的关键因素,出口提示距离为 300 m 时,初始速度能够影响变道起始位置,随出口提示距离增大,初始速度对变道起始位置的影响变得不明显. 文中试验结果可以为深入理解高速公路出口驾驶行为变化规律和优化出口设计提供参考.
    胡兴军, 惠政, 郭鹏, 等
    2019, 47(11):  10-15.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.180514
    摘要 ( 388 )   PDF (1188KB) ( 133 )  
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    在 25° Ahmed 汽车模型尾部斜面上端布置介质阻挡放电( DBD) 等离子体激励器,通过风洞试验,研究了激励器频率为 9 kHz 时不同激励电压对模型气动阻力系数的影响、10 ~ 25 m /s 风速下的最大减阻率和此时对应的最佳激励电压. PIV 测得的流场图以及PSI 压力扫描系统测得的模型尾部斜面的压力值显示,在 DBD 开启时,激励器周围及尾部斜面近壁面区域流速提高,尾部分离区减小,尾部斜面上测压点处的压力升高; 根据天平传感器测量结果,试验风速为 15 m /s 时获得最大减阻率,为 7. 28% ,对应的最佳激励电压为 18. 5 kV. DBD 激励器通过降低模型的压差阻力起到减阻效果. 随着激励电压的提高,气动阻力系数呈现先下降后趋于平稳的趋势,且存在一个最佳激励电压; 随着风速的增加,需要更高的激励强度才能起到较好的减阻效果.
    林棻, 张华达, 赵又群, 等
    2019, 47(11):  16-24.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.180433
    摘要 ( 499 )   PDF (1364KB) ( 76 )  
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    准确、实时地获取路面附着信息是汽车主动安全控制系统正常工作的前提. 路面及其粗糙度、干湿状态对侧偏刚度有很大影响. 基于此,文中在车辆稳态转向下进行轮胎侧偏刚度估计,从而进行路面附着条件辨识. 首先由二自由度车辆模型得到前后轴的侧向力及侧偏角,并考虑载荷转移得到各个轮胎的垂向力. 通过前后轴之间的差值,消去较难得到的质心侧偏角,而后通过递推最小二乘法估计得到归一化的轮胎侧偏刚度,并比较不同路面附着条件下的估计结果. 与之前的侧偏刚度估计方法不同,所提出的方法不需要测量或估计质心侧偏角,因此不需要昂贵的额外传感器,并且考虑了载荷转移对侧偏刚度估计的影响. 文中最后通过仿真及电控模型车辆道路试验对所提出的算法进行了验证. 仿真及试验结果表明: 在考虑载荷转移的条件下,文中提出的辨识算法可以进行路面附着条件辨识.
    严海 刘润坤
    2019, 47(11):  25-32,43.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190154
    摘要 ( 292 )   PDF (1120KB) ( 164 )  
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    公交区间车的运行会影响全程车的运行状态,合理地设置区间车发车计划可提高公交系统的运行可靠性. 文中考虑区间车的运行,建立了公交的运行状态模型,采用变点理论中的累计和误差(CUSUM) 法设计区间车发车策略,并以北京市 973 路公交车刷卡数据为基础,通过数值仿真方法,研究了不同的区间车发车策略对全程车运行可靠性以及乘客平均等待时间的影响. 仿真实验结果表明: 文中提出的区间车发车策略不仅能提高公交运行可靠性,也能较大程度减少乘客的平均等待时间; 若区间车发车时刻设置不当,会对其他全程车的运行可靠性产生消极影响.
    孙博华, 邓伟文, 何睿, 等
    2019, 47(11):  33-43.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.180618
    摘要 ( 312 )   PDF (2566KB) ( 62 )  
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    为使先进驾驶人辅助系统更具人性化及个性化,提高智能车辆的驾乘安全性和舒适性,提出一种基于纵向激励工况的驾驶习性分类及辨识方法. 以前车车速信号的周期性及突变性为依据,设计 6 种前车典型纵向激励工况,并通过实车道路试验完成 64 位驾驶人的数据采集. 然后,采用客观粒子群聚类和主观量表分析相结合的分类方式,实现典型驾驶习性的分类和习性类型的定义. 比较各工况下的分类结果,确定纵向最优激励工况组为正弦工况 3 和阶跃工况 3. 建立基于多维高斯隐马尔科夫过程的驾驶习性辨识模型,依据辨识准确率得到最优模型输入信号组,利用正交试验法优化模型中的关键参数. 结果表明,基于纵向激励的驾驶习性分类及辨识方法能够得到更好的分类和辨识准确率.
    姚明尧 章晓星 秦大同
    2019, 47(11):  44-53.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190066
    摘要 ( 284 )   PDF (1541KB) ( 86 )  
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    为了兼顾平衡 SOC 与降低燃油消耗的需要,进一步提高插电式混合动力汽车的燃油经济性,对等效因子的实时优化方法进行了研究. 以 NEDC 工况为例,将行驶工况分解为不同的基本工况块,分别对各个基本工况块的等效因子与燃油消耗量、SOC 变化量的关系曲线进行线性拟合,并将等效因子实时优化问题转化为简单的线性规划问题,构建了基于线性规划的等效因子实时优化模型,在此基础上提出了基于线性规划的自适应等效燃油消耗最小策略( A-ECMS) . 硬件在环测试证明,基于线性规划的等效因子实时优化模型的实时性满足实车控制器在线控制的需求,具备实车应用的可行性. 测试和仿真结果显示,在不同工况下基于线性规划模型的 A-ECMS 均可维持 SOC 平衡,取得接近于全局优化能量管理策略的燃油经济性,说明该实时优化模型具备实际应用价值和应用潜力.
    陈永军, 刘清, 万程鹏, 等
    2019, 47(11):  54-61,70.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190007
    摘要 ( 250 )   PDF (1644KB) ( 142 )  
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    为提高交通流密集水域通航系统对突发事件的抵抗能力,文中提出一种基于不同攻击策略的通航系统脆点辨识方法. 首先,基于原点映射法对交通流密集水域通航系统的拓扑结构进行建模,并分析该系统的网络拓扑统计特征. 在此基础上,通过对比分析不同攻击策略下交通流密集水域全局网络效率的变化情况对该系统的脆点进行辨识. 最后,以长江入海口为例,针对交通流密集水域通航系统的脆点辨识开展案例研究. 结果表明:运用复杂网络方法辨识交通流密集水域通航系统的脆点,并在不同攻击策略下对通航系统的节点与边的脆点进行分析,能有效识别影响船舶通航系统可靠性的关键脆点. 通过对辨识出的关键节点和航线的通航风险进行有效预控,有利于降低整个通航系统的脆弱性.
    生物学
    娄文勇 赵莹 彭飞
    2019, 47(11):  62-70.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190101
    摘要 ( 262 )   PDF (1158KB) ( 57 )  
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    在含深度共熔溶剂的非水相体系中,利用固定化Kurthia gibsonii SC0312细胞高效催化外消旋1-苯基-1,2-乙二醇(PED)不对称氧化以制备对映体纯的(S)-PED.在所考察的4种离子液体和2种深度共熔溶剂中,氯化胆碱/尿素([ChCl][U])对Kurthia gibsonii SC0312细胞表现出良好的生物相容性,能适当改变细胞膜的完整性,有效提高反应的催化效率.在[ChCl][U]体积分数为4%、缓冲液p H值为7. 5、反应温度为35℃、细胞质量浓度为60mg/m L、底物浓度为100mmol/L的条件下,反应初速度为8. 25mmol/(L·h),反应仅7 h产率及(S)-PED e. e.值即分别达49. 6%和99. 9%.
    刘雪梅 黄管大 黄天来
    2019, 47(11):  71-77.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190224
    摘要 ( 308 )   PDF (909KB) ( 62 )  
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    用非序列比对方法研究微生物菌群的分类是目前生物信息学中的一个热门领域. 文中开发了一种基于 k-mer 统计的非序列比对软件 SeqDistK. SeqDistK 可通过开源网站 https: ∥github. com /htczero /SeqDistK 获得,具有在微生物菌群分类中运算速度快、准确
    度高的优点,而且具有适应大型数据研究的潜力. 利用 SeqDistK 对 63 条已知分类的 16S rRNA 基因序列所算出的距离矩阵进行菌群聚类,发现所得聚类结果与已有的分类基本一致. SeqDistK 能准确地对微生物菌群样本序列进行聚类,可作为一个有效的从分子生物学角度分析系统发育学的软件.
    蒙裕欢, 白云梦, 崔莹, 等
    2019, 47(11):  78-88.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.180374
    摘要 ( 844 )   PDF (5208KB) ( 75 )  
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    蛋白质 - 蛋白质相互作用( PPI) 可通过基因表达量之间的相关系数来反映. 研究癌细胞或组织中全局的 PPI,有利于了解基因型和表型之间的关系,更好地发掘正常与异常细胞或组织之间的癌症发生发展机制. 文中利用 TCGA 数据库中 11 种癌症 5 726 个样本的 mRNA 表达数据和临床信息,结合 STRING 和 HPRD 数据库中的 PPI 基因对,使用皮尔逊相关系数计算癌症组织特异 PPI 基因对在正常样本和癌症不同时期样本的相关系数,筛选得到癌症紊乱及癌症特异的 PPI 基因对. 通过基因差异表达与生存分析,得到可能影响癌症发生发展的关键 PPI 基因对. 结果表明: PPI 基因对在癌症样本中的相关性要显著低于正常样本. 癌症紊乱 PPI 基因对有 2 812 对,其中 LRSAM1、ATXN1、SMARCC2 与 SMARCA2 等基因出现在多个癌症中并通过相互作用聚类成网络模块,可能在癌症中发挥重要作用; 癌症特异 PPI 基因对有31 对,其中 BMP1 与 COL1A1 在癌症中的相互作用很可能促进癌细胞的迁移和浸润转移,对癌症产生、发展产生重要的影响. 此外,在癌症紊乱及特异中筛选了 113 对具有差异表达的 PPI 基因对,其中有 16 对显著差异 PPI 基因对在 7个癌症中具有生存显著差异.
    土木建筑工程
    魏德敏 李东
    2019, 47(11):  89-94.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190036
    摘要 ( 355 )   PDF (1488KB) ( 72 )  
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    为了研究冲击荷载作用下无机玻璃材料的拉伸损伤特性,将适用于陶瓷材料率相关的 TCK 动态拉伸型本构模型加以改进,并将改进后的 TCK 本构模型应用于侧向撞击玻璃平板试验数值仿真. 由仿真分析结果发现,改进的 TCK 本构模型对于无机玻璃材料的应力波传播速度、拉伸和压缩损伤区域的面积和位置,以及损伤扩展速度的计算分析较为准确.
    罗建河, 廖小琴, 石刚, 等
    2019, 47(11):  95-103.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190198
    摘要 ( 260 )   PDF (1962KB) ( 404 )  
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    透水地面温度受到太阳辐射、表面对流换热、蒸发散热等多种因素影响,较难确定. 文中在热量与湿度控制方程的基础上对透水地面与周边环境的换热过程进行了数值解析,推导出透水地面不同深度下的逐时温度计算模型,在此基础上编制计算程序计算透水地面温度,并与实测透水地面温度进行对比,发现数值计算值与实测值基本一致,最大相对误差在 3. 5% 以内,说明推导得到的数值计算方法可作为预测透水地面温度的有效方法. 文中还以此为基础引出等效太阳辐射吸收系数概念,该系数可直接用于评价不同含水率透水地面的太阳得热量.
    马宏伟 陈丰收
    2019, 47(11):  104-112.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190051
    摘要 ( 324 )   PDF (1331KB) ( 143 )  
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    提出了一种粗粒度并行遗传算法,并将其应用于被动控制结构中阻尼器布置位置的优化. 该算法把一个种群划分为多个子种群,各个子种群可以独立完成经典遗传算法操作. 对于给定基因编码的种群个体,通过 Matlab-ABAQUS-Python 的交互使用,利用Matlab编程生成 INP 模型文件,并先调用 ABAQUS 来进行模型分析,后调用 Python 来读取结果数据并传输给 Matlab,求解结构模型的目标函数值. 文中还以层间位移角为控制目标,对 10 层被动控制钢框架结构的阻尼器优化布置进行了实例分析. 结果表明: 粗粒度并行遗传算法与经典遗传算法相比,既提高了种群的多样性,又加快了种群的收敛速度; 对比常规隔层方法,采用该算法可使结构减震率至少提高 19. 3% ,说明该算法能显著提高结构减震率.
    常鸿飞, 左文康, 任腾龙, 等
    2019, 47(11):  113-121,139.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.180636
    摘要 ( 310 )   PDF (2095KB) ( 88 )  
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    为研究覆板及环口板加强方钢管 T 型节点的受压性能,建立并验证了加强节点的有限元分析模型,考察了支管宽度和加强板尺寸等参数的影响规律,分析了加强节点的破坏形态及承载力设计方法. 参数分析结果表明: 支管宽度与加强板厚度是影响覆板和环口板加强节点受压性能的关键参数,并决定了加强节点的破坏模式; 当支管 - 主管宽度比超过 0. 8 或加强板与主管厚度比大于 2. 2 时,节点发生主管侧壁屈曲控制的破坏形态,没必要继续增加加强板厚度; 文中提出的新型环口板加强方法可以较好地增强主管翼缘和侧壁,阻止或延迟主管侧壁屈曲的发生. 文中还采用现有规范和文献的设计公式,计算了覆板及环口板加强节点的受压承载力,验证了各公式的适用范围,从而为该类加强节点的设计提供参考.
    冯晓东, 罗尧治, 丁毅, 等
    2019, 47(11):  122-129.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.180557
    摘要 ( 309 )   PDF (1388KB) ( 125 )  
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    为研究张拉整体结构的弹塑性静力特性,引入一种适用于求解大转动小应变的高效有限元算法——共旋坐标( CR) 法. 将空间杆单元的大位移分解为整体坐标系下的刚体位移和局部坐标系下的小变形,推导出了单元切线刚度矩阵的新表达式. 采用一种结合荷载增量策略和 Newton-Raphson 法的非线性有限元算法对一个四杆张拉整体结构单元体的几何非线性弹塑性特性进行了研究. 结果表明: 相比于传统的 TL 法和 UL 法,采用CR 法对张拉整体结构进行非线性静力特性分析具有更高的计算效率; 四杆单胞结构下层构件的刚度大于上层构件的刚度; 自应力系数的增大会导致四杆单胞结构变“硬”,且结构受压时的表现比受拉时更为明显; 相比于结构的弹塑性响应,自应力系数在结构的弹性响应中扮演着更重要的角色.
    丁瑜, 陈晓斌, 王晅, 等
    2019, 47(11):  130-139.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190091
    摘要 ( 378 )   PDF (1360KB) ( 58 )  
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    连续降雨后的红砂岩风化土路基瞬态饱和区土体骨干曲线、动弹性模量和阻尼比是进行路基动力特性分析的关键因素. 为研究红砂岩风化土路基瞬态饱和区在重载列车荷载作用下的动力特性,采用中砂与不同含量红黏土重塑土样进行动三轴试验,探讨了细粒含量、围压对瞬态饱和区土体骨干曲线、动弹性模量和阻尼比的影响. 研究表明: 含细粒砂土的骨干曲线符合 Konder 双曲线模型; 细粒含量对动弹性模量和阻尼比的影响并不是单调的,而是存在一个临界值,在临界值前后,动弹性模量和阻尼比随细粒含量的变化趋势相反,文中所用试样的临界细粒含量在 20% 左右; 围压对土体动弹性模量和阻尼比有显著的影响,随着围压的增大,动弹性模量增大,阻尼比减小.
    胡丹, 张开银, 孙亮, 等
    2019, 47(11):  140-146.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.180628
    摘要 ( 317 )   PDF (1254KB) ( 112 )  
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    通过建立数值模型研究外源振动下结构 - 地基体系的动力响应时,往往涉及到半无限地基的模拟以及外源振动的输入. 常见的外源振动输入方法主要包括波动法、人工边界子结构法和区域缩减方法( DRM) 等. 文中首先结合 FLAC3D和 Matlab 比较了人工边界子结构法和 DRM 方法对单相介质波动问题的适用性,发现 DRM 方法得到的自由场响应与一维精确解一致; 进一步将人工边界子结构法和 DRM 方法推广到饱和多孔介质中,分别提出了将外源振动转化为节点等效力和等效流量的表达式; 最后通过垂直入射地震波动作用下弹性半无限饱和地基响应算例比较了两种方法的可行性. 结果表明,DRM 方法得到的自由场响应与一维精确解完全一致,而人工边界子结构法得到的响应值偏小.
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