序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇車輛工程的研究方向范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

中圖分類號：U469 文章編號：1009-2374（2017）01-0014-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.01.007

1 概述

四輪獨立驅(qū)動的車輛能夠單獨改變各個車輪驅(qū)動力，從而使車輛具備比前輪驅(qū)動車輛行駛穩(wěn)定性好的特性，因此為抗側(cè)向干擾提供可能。在側(cè)向風(fēng)干擾的情況下，側(cè)向力將產(chǎn)生繞質(zhì)心的橫擺力矩，改變車輛的原行駛路線，對行駛安全影響大，尤其是汽車在高速行駛時，側(cè)向干擾對汽車操縱穩(wěn)定性的影響更為重要。由于采用風(fēng)洞進行側(cè)風(fēng)作用下汽車操縱穩(wěn)定性試驗有一定難度，國外大多數(shù)汽車公司和一些研究所多使用側(cè)風(fēng)裝置模擬側(cè)風(fēng)，進行道路試驗。為降低試驗危險性及節(jié)約成本，目前對于側(cè)向干擾的研究大多限于計算機模擬仿真。四輪獨立驅(qū)動在側(cè)向穩(wěn)定性方面的研究也主要集中在提出控制算法及仿真分析，試驗較少。本文基于前期研制的四輪獨立驅(qū)動電動樣車（每個車輪上有一驅(qū)動電機，通過改變各輪驅(qū)動電機的驅(qū)動電流可單獨改變車輪的驅(qū)動力）基礎(chǔ)上進行實驗，通過在車體上不同位置施加集中力模擬側(cè)向干擾，試驗車輛行駛情況，并通過分別增減左右兩側(cè)驅(qū)動電機的驅(qū)動電流來抵抗側(cè)向干擾產(chǎn)生的橫擺力矩，實現(xiàn)樣車的平穩(wěn)直線行駛。

2 存在側(cè)向力干擾時的實車試驗

2.1 試驗方法

選取一段平直路面，沿道路方向繪制縱向坐標(biāo)，每隔5m處撒一層白粉，用于記錄車輪印記。在車身上質(zhì)心前1m、質(zhì)心前0.5m、質(zhì)心后0.5m及質(zhì)心后1m與質(zhì)心同高處做出標(biāo)記，用于側(cè)向干擾力的施加。為簡化表達，取作用位置在質(zhì)心前為正值，在質(zhì)心后為負值。

試驗前需保證各車輪完全擺正，車輛處于直線行駛姿態(tài)。起步加速至車速1.5m/s，維持此速度勻速直線行駛。依次在車身上各標(biāo)記的點上施加不同側(cè)向力，用壓力計保證側(cè)向力輸入的穩(wěn)定性，直至樣車駛離測量區(qū)域。記錄車輛在行駛區(qū)域內(nèi)的車輪印記，用記錄的坐標(biāo)點繪制車輛行駛軌跡曲線，以此判斷側(cè)向力大小及其作用點位置對車輛行駛方向和跑偏程度的影響，同時記錄行駛時各車輪的轉(zhuǎn)速及各輪驅(qū)動電機的電流。

2.2 四輪等轉(zhuǎn)矩時側(cè)向干擾試驗

四輪驅(qū)動力按等轉(zhuǎn)矩分配，即四個車輪每個驅(qū)動電機的驅(qū)動電流相同。在車身標(biāo)記點依次施加大小為150N、200N、250N、300N的側(cè)向力，記錄車輛行駛30m行駛區(qū)域內(nèi)的行駛軌跡。

通過數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)側(cè)向作用力相同時，側(cè)向作用力的作用點與車輛質(zhì)心越遠，則車輛跑偏量越大；當(dāng)側(cè)向作用力作用點不變時，車輛跑偏量隨側(cè)向作用力的增大而增加。在本試驗中，車輛行駛距離較短，從數(shù)據(jù)結(jié)果看，跑偏量與橫擺力矩近似成正比。

在保持行駛速度相同的基礎(chǔ)上，側(cè)向作用力越大，則車輪所需要的驅(qū)動電流也越大。例如，在質(zhì)心前1m分別作用150N、200N、250N的側(cè)向干擾力時，電機的平均電流分別為4.71A、4.80A、4.85A。由此可見，車輛在受到側(cè)向干擾的情況下，阻力變大，為維持勻速行駛，所需的驅(qū)動力也變大。

2.3 改變四輪驅(qū)動力抗側(cè)向干擾試驗

根據(jù)理論計算分析，欲使車輛不跑偏，各車輪側(cè)偏角應(yīng)等于零，即各車輪側(cè)偏力為零。當(dāng)存在側(cè)向干擾力矩的作用時，可以通過改變左右兩側(cè)車輪的驅(qū)動力來改變車輪縱向力，從而控制車輛跑偏量。

在四輪等轉(zhuǎn)矩行駛驅(qū)動電流的基礎(chǔ)上，分別在車輛右側(cè)處施加側(cè)向力，等量增減驅(qū)動電機電流，進行道路試驗，試驗結(jié)果見表1。

由試驗結(jié)果對比可知，在樣車右側(cè)+1m處作用大小為150N的側(cè)向干擾力時，四輪等轉(zhuǎn)矩驅(qū)動行駛30m的跑偏量為400mm，當(dāng)左右兩側(cè)車輪電機電流分別增減3.0A時，樣車基本恢復(fù)直線行駛，如圖1所示：

由此可見，在四輪等轉(zhuǎn)矩分配驅(qū)動力的基礎(chǔ)上，通過改變左右兩側(cè)車輪的驅(qū)動力，可以有效地抵抗側(cè)向干擾力矩引起的跑偏問題。

同時，通過試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果用于抵抗側(cè)向干擾的驅(qū)動力過大，會引起車輛反方向跑偏。例如在質(zhì)心后0.5m處作用150N干擾力時，四輪等轉(zhuǎn)矩驅(qū)動時，向右側(cè)跑偏205mm，當(dāng)左右兩側(cè)車輪電機電流分別增減2.0A時，車輛向左側(cè)跑偏50mm。

結(jié)合四輪等轉(zhuǎn)矩及改變四輪驅(qū)動力實驗結(jié)果可知，當(dāng)左右兩側(cè)車輪增減的驅(qū)動力產(chǎn)生的橫向力矩等于側(cè)向干擾力矩時，車輛不受側(cè)向力矩影響，維持正常直線行駛。

3 運動仿真分析

為改善四輪獨立驅(qū)動電動車抗側(cè)向干擾的性能，并模擬試驗無法完成的工況，根據(jù)樣車參數(shù)運用ADAMS/View軟件建立了樣車仿真模型，模M實車試驗。

四輪等轉(zhuǎn)矩模式下的側(cè)向干擾仿真結(jié)果相對實車試驗結(jié)果偏小，原因主要為仿真忽略了外界環(huán)境的影響。改變四輪驅(qū)動力抗側(cè)向干況的仿真結(jié)果也與實車試驗結(jié)果相近，誤差值不大。

在此仿真基礎(chǔ)上，為明確不同車速下側(cè)向干擾對車輛行駛的影響，進行了仿真模型在不同速度下受到側(cè)向干擾的工況仿真試驗。在驅(qū)動力等轉(zhuǎn)矩分配下，在質(zhì)心前1m處作用大小為300N的側(cè)向力，車速越高，在相同時間內(nèi)，縱向行駛的位移越大，車輛跑偏也越嚴重，試驗結(jié)果如圖2所示。

同時，模擬了不同車速下改變左右兩側(cè)驅(qū)動力抵抗側(cè)向干擾力的仿真試驗，例如當(dāng)車速為12.5m/s時，通過改變左右兩側(cè)車輪的驅(qū)動力，能抵抗側(cè)向干擾的影響，維持正常行駛，如圖3所示：

4 結(jié)語

（1）當(dāng)車輛行駛時受到側(cè)向干擾力時，通過改變兩側(cè)驅(qū)動力而產(chǎn)生的回正力矩，可以有效抵抗側(cè)向力矩，若控制得當(dāng)可維持車輛平穩(wěn)行駛；（2）運用ADAMS軟件模擬了側(cè)向干擾力對車輛行駛的影響以及通過改變兩側(cè)車輪驅(qū)動力以抵抗側(cè)向干擾的情況，能夠為四輪獨立驅(qū)動電動車穩(wěn)定性的實際運用提供一定參考。

參考文獻

[1] Juhlinab，Magnus.Aerodynamic loads on buses due

to crosswind gusts-on-road measurements[A].IAVSD，

Berkeley，CA，United states，CSREA Press[C].2008.

[2] 許振華，吳憲，于曉軍.燃料電池汽車側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性預(yù)

測[J].計算機輔助工程，2008，17（1）.

[3] 趙明慧，王連東，馬雷，等.四輪獨立驅(qū)動四輪轉(zhuǎn)

向電動試驗樣車的研制[J].中國機械工程，2009，20

（13）.

[4] 劉超.四輪獨立驅(qū)動四輪轉(zhuǎn)向電動汽車的底盤總成研

制及試驗[D].燕山大學(xué)，2008.

篇（2）

培養(yǎng)目標(biāo)：本專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生具有扎實的理論和寬厚的工程技術(shù)知識基礎(chǔ)，掌握汽車整車及各總成的設(shè)計理論、汽車的性能實驗技術(shù)、汽車制造工藝和汽車電子控制技術(shù)等知識，具有較強的實踐能力及創(chuàng)新能力的高級技術(shù)人才。

篇（3）

（①陜西省交通建設(shè)集團公司，西安 710075；②長安大學(xué)公路學(xué)院，西安 710064；③長安大學(xué)工程設(shè)計研究院公路院，西安 710064）

（①Shaanxi Provincial Communication Construction Group，Xi'an 710075，China；②Institute of Highway，Chang'an University，Xi'an 710064，China；

③Institute of Highway Engineering，Chang'an University Engineering Research Institute，Xi'an 710064，China）

摘要：本文介紹了智能交通系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容，通過對智能交通系統(tǒng)主要研究內(nèi)容的分析，總結(jié)出ITS在高速公路上的應(yīng)用。

Abstract：This paper introduces the research contents of Intelligent Transport System，through the analysis of research contents of Intelligent Transport System,in the final this paper concludes the application of ITS on the highways.

關(guān)鍵詞：智能交通系統(tǒng)（ITS） 高速公路

Key words: Intelligent Transportation Systems (ITS)；freeway

中圖分類號：TP31 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2011）32-0171-01

0引言

交通安全、交通堵塞及環(huán)境污染是困擾當(dāng)今國際交通領(lǐng)域的三大難題，其中安全問題最為嚴重。專家的研究表明，通過智能交通技術(shù)提升了道路管理水平后，每年能減少30%的因交通事故死亡的人數(shù)，且交通工具的利用率的提升至超過50%。所以，各發(fā)達國家紛紛投入大量的人員及資金，進行大規(guī)模的智能交通技術(shù)研究試驗。

1智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transport System）

智能車輛道路系統(tǒng)（Intelligent Vehicle highway system，IVHS）是智能交通系統(tǒng)的前身，它把先進的計算機處理、電子控制、信息、數(shù)據(jù)通訊傳輸及電子傳感等方面的技術(shù)，整合并運用在交通運輸管理體系中，從而建立起一種全方位、大規(guī)模發(fā)揮作用的，實時、準(zhǔn)確、高效的綜合運輸及管理系統(tǒng)。

2智能交通系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容

智能交通系統(tǒng)的研究內(nèi)容主要包括以下九個方面：

2.1 先進的交通信息服務(wù)系統(tǒng)（ATIS）交通信息服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用必須有完備的信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)為前提。交通參與者利用安裝于道路環(huán)境中的傳輸設(shè)施及傳感器，實時將交通信息反饋至交通信息中心；ATIS對信息進行接及整合，再將有關(guān)出行的各類信息實時反饋至交通參與者；出行者按照其其提供的信息來選擇出行路線及方式。

2.2 先進的交通管理系統(tǒng)（ATMS）ATMS多用于交通管理者，它能夠?qū)方煌ㄏ到y(tǒng)進行管理及檢測控制。通過先進的計算機信息處理及車輛監(jiān)測的技術(shù)，實時獲取有關(guān)交通狀況的信息，同時按照獲取的信息對交通狀況進行控制。

2.3 先進公共運輸系統(tǒng)（APTS）該系統(tǒng)的目的是通過將先進的電子技術(shù)應(yīng)用到高使用率、分配駕駛的小汽車、公共汽車、有軌電車、地鐵的使用與運行中，從而發(fā)展公共交通系統(tǒng)。

2.4 貨運管理系統(tǒng)貨運管理系統(tǒng)是通過物流理論實施管理的智能化物流管理系統(tǒng)，它的基礎(chǔ)是信息管理系統(tǒng)及高速道路網(wǎng)。

2.5 商用車輛運營系統(tǒng)（CVO）該系統(tǒng)是專為運輸企業(yè)提高盈利而開發(fā)的智能型運營管理技術(shù)，目的在于提高商業(yè)車輛的運營效率和安全性。

2.6 先進車輛控制和安全系統(tǒng)（AVCSS）該系統(tǒng)包括事故規(guī)避系統(tǒng)和監(jiān)測調(diào)控系統(tǒng)等。它使車輛具有道路障礙自動識別、自動報警、自動轉(zhuǎn)向、自動制動、自動保持安全車距、車速和巡航控制功能。在易發(fā)生危險的情況下，隨時以聲、光形式向駕駛員提供車體周圍的必要信息，并可自動采取措施，從而有效地防止事故的發(fā)生。

2.7 電子收費系統(tǒng)（ETC）ETC是目前世界上最先進的路橋收費方式。通過銀行及計算機聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成后臺結(jié)算處理，車輛經(jīng)過路橋收費站不需停車就能實現(xiàn)路橋費的交納，同時能夠?qū)⑹杖〉馁M用經(jīng)后臺處理環(huán)節(jié)清分至收益業(yè)主。

2.8 緊急救援系統(tǒng)（EMS）EMS是一個特殊的系統(tǒng)，它以ATMS、ATIS及相關(guān)救援設(shè)備及機構(gòu)為基礎(chǔ)，利用ATMS、ATIS使交通監(jiān)控中心和專業(yè)救援機構(gòu)聯(lián)成有機的整體，為道路使用者提供現(xiàn)場救護、排除事故車輛、車輛故障現(xiàn)場緊急處置及拖車等服務(wù)。

2.9 先進鄉(xiāng)村運輸系統(tǒng)（ARTS）ARTS是根據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)運輸?shù)奶厥庑枰?，在鄉(xiāng)村環(huán)境下有選擇地運用一些特殊技術(shù)緊急呼救和事故防止、不利道路和交通環(huán)境的實時警告、高效益成本比的通信和監(jiān)測等。

3ITS在高速公路的應(yīng)用

3.1 高速公路ITS的構(gòu)成按高速公路ITS系統(tǒng)的服務(wù)功能，將其分為五點：①先進的交通監(jiān)控與管理系統(tǒng)，包括停車誘導(dǎo)、交通預(yù)測、路經(jīng)誘導(dǎo)及交通事故檢測等技術(shù)。它依靠先進的技術(shù)實時的將道路交通信息在監(jiān)控中心進行加工處理，并將信息發(fā)送至道路管理者及其使用者，從而實現(xiàn)動態(tài)交通分配，以及對交通的有效監(jiān)管，盡量避免交通阻塞。②集成的信息服務(wù)系統(tǒng)，它由社會交通信息服務(wù)系統(tǒng)和車輛交通信息服務(wù)系統(tǒng)組成。信息服務(wù)系統(tǒng)不僅能方便在路網(wǎng)中行駛的道路使用者，還能為將要出行的道路使用者提供詳細的相關(guān)路網(wǎng)信息，幫助他們選擇最佳出行路線。③電子收費系統(tǒng)。不停車收費就是全自動收費，它在確保收取通行費的前提下，減少或徹底杜絕收費過程中阻礙交通的問題。④運輸管理系統(tǒng)。在智能交通系統(tǒng)中，運輸管理屬關(guān)鍵的服務(wù)功能。它利用智能交通系統(tǒng)其他子系統(tǒng)服務(wù)功能所提供的信息和有關(guān)運輸企業(yè)的信息，進行科學(xué)的跟蹤調(diào)度及指揮，使運輸企業(yè)的效益最大化。⑤安全保障系統(tǒng)。安全保障系統(tǒng)是交通運行基本的支撐，它可確保交通正常運行的過程中駕駛員的安全，若有交通異常狀況出現(xiàn)，其也可進行有效的救助。

3.2ITS在高速公路上的應(yīng)用現(xiàn)階段可在收費、監(jiān)控及通信方面運用該系統(tǒng)，下列幾點是其主要表現(xiàn)：①不停車電子收費(ETC)系統(tǒng)可減少傳統(tǒng)收費模式帶來的時間延誤和人工消耗，提高車道的通行能力；②路面交通感應(yīng)器，能夠?qū)Φ缆烦惺軌毫皯?yīng)力狀況進行實時監(jiān)控，同時將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至管理中心，實時了解道路情況為養(yǎng)護部門提供完備的資料；③可變限速標(biāo)志及可變信息標(biāo)志牌，實時顯示沿途的路面狀況及事故情況，及時限速信息，對交通流實施動態(tài)管理；④高速公路入口匝道的交通流控制，利用和監(jiān)控中心的通信及入口匝道處的信號燈，對入口匝道交通流實施智能化監(jiān)管；⑤閉路電視監(jiān)控，利用閉路電視攝像機，對違章車輛進行實時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題可以及時啟動應(yīng)急機制進行處理。

4結(jié)論

ITS被公認為是解決城市交通問題的有效方法之一,智能運輸系統(tǒng)可以達到提高交通運輸系統(tǒng)的效率、減少交通事故、降低環(huán)境污染的目的。發(fā)展智能交通的思路使人們從傳統(tǒng)的單靠“修路限車”的模式中脫離出來,嘗試用高新技術(shù)強化人、車、路之間的聯(lián)系,以提高交通系統(tǒng)的效益。文章通過分析ITS的主要內(nèi)容,分析了高速公路ITS的組成及其在高速公路上的應(yīng)用。

參考文獻:

[1]蔡德?lián)P.社會交通與社會發(fā)展[M].北京:人民交通出版社，2001.

[2]楊冰.智能運輸系統(tǒng)[M].北京:中國鐵道出版社，2000.

[3]蕭蘊詩.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社，2003.

篇（4）

研究方向：汽車領(lǐng)域

對國內(nèi)汽車發(fā)動機產(chǎn)業(yè)來說，這種評選具有很好的標(biāo)桿和促進作用；對消費者來說，這種評選具有很高的參考價值。可以說，這樣的評選是國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)和消費者都需要的。

李君：

吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院內(nèi)燃機工程系主任。

研究方向：汽車新能源與節(jié)能技術(shù)。

學(xué)術(shù)兼職：中國汽車工業(yè)協(xié)會代用燃料分會副主任委員，全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會電動車輛分技術(shù)委員會委員。

中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展還應(yīng)該以中小排量汽車為主，國外某些發(fā)動機評選往往看重功率及扭矩輸出等指標(biāo)，我們不要走這個路線。這次評選中入圍的多款小排量發(fā)動機，是符合中國國情需要的。

李理光：

同濟大學(xué)汽車學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。同濟大學(xué)特聘教授，同濟大學(xué)汽車學(xué)院副院長。

研究方向：內(nèi)燃機燃燒與排放控制，清潔代用燃料，混合動力汽車的動力系統(tǒng)。

學(xué)術(shù)兼職：國際汽車工程學(xué)會，中國內(nèi)燃機學(xué)會理事。

參與――評估自己，學(xué)習(xí)他人；提升――宣傳品牌，樹立信心；競爭――立足國內(nèi)走向世界；創(chuàng)新――自主開發(fā)，持續(xù)發(fā)展。

黃佐華：

西安交通大學(xué)能源動力工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。西安交通大學(xué)能源動力工程學(xué)院副院長，動力工程多相流國家重點實驗室副主任。

研究領(lǐng)域：內(nèi)燃機燃燒，清潔燃料發(fā)動機，排污機理與控制。

學(xué)術(shù)兼職：中國內(nèi)燃機學(xué)會副理事長，教育部“長江學(xué)者獎勵計劃”特聘教授。

這項評選從公正客觀的第三方角度對市場上的發(fā)動機產(chǎn)品進行評價，并給出明確的比較結(jié)果。這對于消費者具有很強的指導(dǎo)作用，有助于汽車消費向?qū)I(yè)消費和理性消費轉(zhuǎn)化。

王建昕：

清華大學(xué)汽車工程系教授，博士生導(dǎo)師。清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室副主任。

研究方向：汽車節(jié)能與排放控制，內(nèi)燃機燃燒，汽車燃料。

學(xué)術(shù)兼職：中國內(nèi)燃機學(xué)會油品與清潔燃料分會主任，中國內(nèi)燃機學(xué)會汽油機分會副主任。

2003年秋，我在美國短期訪問時，第一次看到了《Ward's Auto World》雜志的十佳發(fā)動機評選宣傳畫，深深被它吸引，我的朋友從辦公室的墻上取下來送給了我。那時我就在想，中國也應(yīng)舉辦這樣一個高水平的評選活動?！镀嚺c運動》雜志在參考Ward's等雜志經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，于2006年成功舉行了第一次“中國十佳發(fā)動機”評選。祝愿它越辦越好，在中國由“汽車大國”走向“汽車強國”的過程中發(fā)揮重大影響。

許敏：

上海交通大學(xué)機械與動力學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。上海交通大學(xué)校長助理，汽車工程研究院院長。

研究方向：發(fā)動機燃燒與排放控制，整車系統(tǒng)集成。

很高興在國內(nèi)也看到這樣的評選，而且它的評選規(guī)則和體系很符合國內(nèi)的發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。我們作為發(fā)動機領(lǐng)域內(nèi)的科研人員，應(yīng)該支持這樣具有社會意義的評選，為民族發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展盡一份力。

姚春德：

天津大學(xué)機械工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。天津大學(xué)內(nèi)燃機燃燒學(xué)國家重點實驗室副主任。

研究方向：內(nèi)燃機工作過程，內(nèi)燃機廢氣凈化技術(shù)，內(nèi)燃機石油替代燃料。

學(xué)術(shù)兼職：中國工程熱物理學(xué)會常務(wù)理事，中國汽車工程學(xué)會理事和特聘專家，中國內(nèi)燃機學(xué)會中小功率柴油機分會副主任。

十佳發(fā)動機評選活動所確立的評價體系，對于國內(nèi)發(fā)動機產(chǎn)業(yè)具有很好的參考價值。在欣喜地看到自主品牌發(fā)動機也成為入圍的熱門，這說明它們正在努力攀登世界先進發(fā)動機的頂峰。

尤林華：

中國汽車技術(shù)研究中心、國家轎車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心研究員級高工。

研究方向：汽車發(fā)動機性能、可靠性、排放性能評價方法研究，汽車發(fā)動機排放自動測試系統(tǒng)與相關(guān)試驗技術(shù)研究。

學(xué)術(shù)兼職：國家機動車環(huán)保技術(shù)法規(guī)專家委員會委員，國家環(huán)?？偩种匦推嚟h(huán)保專家委員會委員。

用客觀、公正、公平，權(quán)威的方式，評選出技術(shù)先進、消費者認可的中國十佳發(fā)動機。促進中國汽車發(fā)動機技術(shù)水平提高，提升中國汽車企業(yè)的核心競爭力!

卓斌：

上海交通大學(xué)機械與動力學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。

篇（5）

Research and implementation of wisdom municipal platform based on Internet of things

LIU Shang-wu，CAI Yan-guang，WANG Shu-yi，HUANG Bai-liang

（School of Automation，Guangdong University of Technology，Guangzhou 510006，China）

Abstract：Modern technology such as satellite positioning，data transmission and the integration of municipal custody work，built municipal facilities day-to-day maintenance and management and emergency traffic command center，take the city municipal facilities day-to-day maintenance and management and all kinds of sudden emergency work，and with 12345 public service hotline，12319 digital municipal dispatching command center and other links，form a multistage departments cooperate with municipal facilities day-to-day maintenance and management and emergency dispatching work mode.Perception of city public resources effectively，monitoring and management，to promote energy conservation and emissions reduction，improve the utilization rate of resources，at the same time for the operation of the city guidance，norm，governance，management and services，provide citizens with a beautiful environment，a good order，a high quality service，an optimized management，the system has practical application value.

Keywords：Internet of things;municipal engineering;satellite positioning;perception;visualization

1.引言

按照我國建設(shè)部劃定的市政公用事業(yè)管理范圍，市政公用事業(yè)包括：供水、排水（含雨水、污水）、燃氣、供熱、道路（含橋梁）、公共交通、環(huán)境衛(wèi)生、園林綠化專業(yè)。主要面臨的挑戰(zhàn)有以下幾點[1～3]：

（1）市政公用設(shè)施投資結(jié)構(gòu)不合理，是中國城市發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié);投資規(guī)模總體不足，與工業(yè)化、城鎮(zhèn)化發(fā)展現(xiàn)狀不適應(yīng)。重新建、輕維護;重地上、輕地下;分重視道路、橋梁等形象工程建設(shè)，忽視必要的污水、垃圾處理等設(shè)施的投入，薄弱環(huán)節(jié)突出。市政設(shè)施配套資金不足，造成一些已建成項目不能正常運轉(zhuǎn)。

（2）市政設(shè)施規(guī)劃不合理;管線設(shè)施的頻繁改動和施工，其根源在于市政設(shè)施規(guī)劃建設(shè)的不合理，缺乏預(yù)見性。

（3）市政設(shè)施家底不清，資料不全;事故頻發(fā)，搶險困難;

（4）政府的責(zé)任和監(jiān)管沒有落實到位;缺乏對市政公用事業(yè)的規(guī)劃、投資、價格、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量、運營安全及綜合防災(zāi)等內(nèi)容進行系統(tǒng)的指導(dǎo)監(jiān)督。

（5）市政設(shè)施使用效益低?，F(xiàn)有設(shè)施失修失養(yǎng)，甚至新建成項目不能正常運轉(zhuǎn)，投資效應(yīng)沒有體現(xiàn)。

2.建設(shè)思路

建設(shè)思路如下：

（1）摸清家底，建立市政公用設(shè)施信息庫;

（2）建立市政設(shè)施的運行監(jiān)測，實現(xiàn)科學(xué)化的應(yīng)急處置;利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在線監(jiān)測市政設(shè)施的運行狀況，依靠科學(xué)的分析與應(yīng)急預(yù)案，預(yù)防事故的發(fā)生并減少突發(fā)事故的災(zāi)害損失。

（3）實現(xiàn)從設(shè)施規(guī)劃、建設(shè)、養(yǎng)護到監(jiān)管的全生命周期管理;

（4）利用科技進步，提高政府監(jiān)管水平;將市政設(shè)施的在線監(jiān)測與管理部門的移動巡查相結(jié)合，提高政府的實施監(jiān)管能力。進一步完善政府監(jiān)管體系，包括市場進入與退出監(jiān)管、價格監(jiān)管、產(chǎn)品與服務(wù)質(zhì)量的監(jiān)管、標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)管、運行安全的監(jiān)管、市場秩序監(jiān)管等。

（5）建立一套科學(xué)、有效、權(quán)威的市政設(shè)施評價體系[4～5]。

3.體系結(jié)構(gòu)

因市政公用事業(yè)的多專業(yè)性、數(shù)據(jù)海量性、國計民生的基礎(chǔ)性與應(yīng)急處置的高時效性，智慧市政平臺要采用云數(shù)據(jù)中心等多層次體現(xiàn)結(jié)構(gòu)。

智慧市政平臺是以全球定位、傳感技術(shù)、以網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控、調(diào)度、管理為主，通過對供水、供氣、供熱、排水和路燈等城市市政設(shè)施實行數(shù)字化管理，實現(xiàn)市政基礎(chǔ)設(shè)施智能監(jiān)管。通過在市政設(shè)施關(guān)鍵部位配置傳感設(shè)備，獲取實時運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)城區(qū)路燈智能控制、防汛智能指揮以及市政服務(wù)智能化監(jiān)管等。智慧市政平臺通過車輛、手持終端的實時定位追蹤，把數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳回監(jiān)控服務(wù)器，可以實現(xiàn)對巡查車輛、工程車輛、設(shè)施巡查人員、施工人員實時定位，隨時掌握車輛的實際位置和運動趨勢，可以做到及時調(diào)度、合理部署，切實增強對設(shè)施巡查、應(yīng)急搶險、工程建設(shè)監(jiān)督管理的工作力度，進一步加強車輛管理。通過調(diào)度管理系統(tǒng)形成呼叫、巡查、調(diào)度、監(jiān)督、處理、統(tǒng)計及考核等條塊結(jié)合的服務(wù)管理模式。通過對動態(tài)信息的管理，掌握全市市政道路各種市政設(shè)施部件的狀態(tài)及各類事件的發(fā)生和處置過程，提高動態(tài)監(jiān)控和應(yīng)急搶險指揮能力，加強政府管理、監(jiān)督、組織的能力。通過一整套科學(xué)完善的監(jiān)督評價體系，對市政管理的各方面進行考核評價，既能監(jiān)督市政管理中發(fā)生的具體問題，又能監(jiān)督執(zhí)法質(zhì)量。

4.主要功能

智慧市政平臺具如下功能：

（1）可對城市供水、供氣、供熱、排水和路燈等城市市政設(shè)施實行數(shù)字化管理，實現(xiàn)市政基礎(chǔ)設(shè)施智能監(jiān)管。

（2）可對市政設(shè)施關(guān)鍵部位進行實時數(shù)據(jù)監(jiān)控，實現(xiàn)城區(qū)路燈智能控制、防汛智能指揮以及市政服務(wù)智能化監(jiān)管等。

（3）可以隨時掌握市政車輛的實際位置和運動趨勢，可以做到及時調(diào)度、合理部署，加強對市政車輛的監(jiān)管。

（4）根據(jù)市政管理的實際情況，設(shè)計并實現(xiàn)了“四位一體”市政綜合監(jiān)督指揮體系。實行市、區(qū)、所、巡查人員 “四位一體” 的綜合指揮管理體系，實施市政部件、事件的時間無縫、空間無縫的實時監(jiān)控，形成呼叫、巡查、調(diào)度、監(jiān)督、處理、統(tǒng)計及考核等條塊結(jié)合的服務(wù)管理模式。通過對動態(tài)信息的管理，掌握全市市政道路各種市政設(shè)施部件的狀態(tài)及各類事件的發(fā)生和處置過程，提高動態(tài)監(jiān)控和應(yīng)急搶險指揮能力，加強政府管理、監(jiān)督、組織的能力。

（5）以市政數(shù)據(jù)管理中心為基礎(chǔ)，以信息化城市管理平臺為核心，構(gòu)建環(huán)衛(wèi)管理、燃氣管理、供熱管理、戶外廣告管理等市政專題專用系統(tǒng)和內(nèi)部協(xié)同辦公自動化系統(tǒng)，依托于這些系統(tǒng)，實現(xiàn)一網(wǎng)式門戶、一站式審批、一話式熱線等公眾服務(wù)。

5.結(jié)語

目前，智慧市政平臺還可以圍繞以下方向發(fā)展：

（1）強化市政設(shè)施規(guī)劃輔助的內(nèi)容，結(jié)合人口、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)，科學(xué)規(guī)劃市政設(shè)施的布局，為新型城鎮(zhèn)化的建設(shè)出謀劃策。

（2）加大移動端應(yīng)用的研發(fā)力度，加強移動設(shè)施管理、信息采集和智能分析方面的研發(fā)。

（3）發(fā)揮大數(shù)據(jù)的價值。挖掘設(shè)施分布的優(yōu)缺點，進一步反映社會和經(jīng)濟發(fā)展動態(tài)。

參考文獻

[1]劉寓，朱勃.市政管理移動監(jiān)察“慧”管城市[J].城市勘測，2014，1：：12-13.

[2]黃來源，李軍輝，李遠強.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市地下管線智能管理系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2014，4：23-24.

[3]彭文祥，賈嶸，薛惠鋒，等.基于GIS的城市排水管網(wǎng)信息系統(tǒng)[J].西安理工大學(xué)學(xué)報，2008，17（4）：396-399.

[4]趙德才，王鳳利，李小軍，等.城市道路井蓋的缺失報警與精確定位系統(tǒng)研究[J].河北北方學(xué)院學(xué)報，2012，28（3）：23-25.

[5]李向紅.城市路面井蓋管理問題探討[J].市政技術(shù)，2009， 11（27）：6-7.

基金項目：廣東省教育部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項目（項目編號：2012B091000171，2011B090400460）。

作者簡介：

劉尚武（1993―），男，河南信陽人，碩士研究生，研究方向：嵌入式linux。

篇（6）

中圖分類號：TU623+.5 文獻標(biāo)志碼：B

1 引言

履帶車輛因其具有良好的通過性能在工程機械車輛中有著廣泛的應(yīng)用。履帶機構(gòu)一般由主動輪、托帶輪、誘導(dǎo)輪和負重輪組成，通過履帶構(gòu)成柔性鏈環(huán)，其本身就是一個復(fù)雜的機械系統(tǒng)。傳統(tǒng)的研究方法是基于經(jīng)驗公式和大量試驗研究基礎(chǔ)之上的。電子計算機的發(fā)展使得數(shù)值模擬技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，將數(shù)值模擬技術(shù)用于履帶車輛的研究能有效縮短研制周期，提高設(shè)計效率和質(zhì)量[1]。

目前對履帶車輛進行多體動力學(xué)數(shù)值模擬的軟件主要有DADS、ADAMS和Recurdyna，其中DADS和Recurdyna采用的是相對坐標(biāo)的遞歸算法，運算速度較快，而ADAMS采用的是絕對坐標(biāo)系，速度稍慢，這些軟件都能很好地完成履帶車輛的仿真分析。對履帶建模的模型主要有兩種：一種是柔性履帶模型，該模型建模較方便，能在設(shè)計早期就對履帶的平順性做出快速預(yù)測而得到改進的指導(dǎo)數(shù)據(jù)；一種是剛體履帶模型，該模型能對每塊履帶板、銷的力學(xué)特征進行詳細研究，但該建模方式比較復(fù)雜，需要考慮各零件之間的接觸關(guān)系，建模過程復(fù)雜，同時剛性履帶模型的自由度與柔性履帶模型相比計算量大大增加。本文基于柔性履帶模型對履帶車輛進行建模和數(shù)值模擬，通過對履帶車輛的平順性分析，為改進設(shè)計提供有效數(shù)據(jù)。

2 柔性履帶理論模型

在柔性履帶模型中，其履帶被假設(shè)為一條具有柔性的連續(xù)的帶子，由這條柔性的帶子包裹主動輪、托帶輪、誘導(dǎo)輪和負重輪而構(gòu)成一條履帶鏈，通過與地面接觸而將地面激勵傳遞到車體。

履帶、負重輪及地面間接觸的相互作用力如圖2，作用在負重輪上的力計算公式：

履帶張力TL和TR可以通過弦垂線方程獲得[2]。

3 履帶車輛平順性模型

平順性反映了車輛行駛的安全性。良好的平順性能減少地面動載荷對底盤及相關(guān)連接件的振動，提高零件的疲勞壽命。本文建立某型履帶車輛的平順性模型如圖3?？紤]車體質(zhì)量、質(zhì)心位置、負重輪數(shù)量、質(zhì)量、位置及尺寸、主動輪和誘導(dǎo)輪尺寸和位置、履帶結(jié)構(gòu)和性能等，運用Bekker提出的地面力學(xué)壓力-沉陷關(guān)系、設(shè)置土壤的剪切特性、土壤的摩擦特性等來計算地面施加于車輛的各種力。

4 仿真分析結(jié)果

將上述建立的履帶車模型行駛通過一個高為10cm梯形凸臺障礙來研究其通過平順性，得到其通過凸臺前后的車體的姿態(tài)如圖4，車體的質(zhì)心處的加速度如圖5，以及履帶張力如圖6。

從圖5可以看出履帶車通過凸臺的時候車體質(zhì)心處加速度值的變化，其仿真結(jié)果在4～6s時候加速度波動較大，因加速度值能反映履帶車輛通過梯形凸臺障礙時地面對車體的振動激勵，通過履帶參數(shù)的合理設(shè)計控制其振動，能有效地衰減來自地面的沖擊載荷，提高各零件的動載荷疲勞壽命；圖6顯示出履帶張力的變化波形，其仿真結(jié)果在4～6s時候加速度波動較大，因履帶車正通過凸臺導(dǎo)致履帶張力增加，其張力值能為研究主動輪和履帶之間的磨損提供參考依據(jù)。

5 結(jié)論

本文基于柔性履帶模型建立了某履帶車輛的三維仿真模型，對其平順性進行了數(shù)值模擬研究。該方法建模簡單快捷且求解效率高。相比于傳統(tǒng)的基于經(jīng)驗公式和大量試驗的方法，所獲取的數(shù)據(jù)更加豐富，研制周期縮短。用柔性履帶模型方法在早期設(shè)計階段就能快速地預(yù)測履帶車輛的通過性、車體振動加速度等指標(biāo)，為改進設(shè)計提供有價值的理論數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)結(jié)合最終的實驗驗證，提高履帶車輛的設(shè)計水平。

參考文獻：

[1]韓寶坤，李曉雷，孫逢春.履帶車輛動力學(xué)仿真技術(shù)的發(fā)展與展望[J].兵工學(xué)報，2003，24（2）.

[2]M G Bekker.地面車輛系統(tǒng)導(dǎo)論[M].北京：機械工業(yè)出版社，1987.

篇（7）

電力企業(yè)從發(fā)電、輸電、配電到用電等任何一個環(huán)節(jié)，都表現(xiàn)為空間性、復(fù)雜性等特點[1]。為了使電力系統(tǒng)經(jīng)濟、可靠、安全地運行，對電力搶險車輛的在線調(diào)度監(jiān)控成為一個研究熱點。如何有效管理、利用電力企業(yè)復(fù)雜的空間資源，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時收集，是電力企業(yè)生產(chǎn)管理和運營管理人員面臨的挑戰(zhàn)。我國車載GPS調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)方面的研究始于20世紀90年代初，并取得了一定的研究成果，但也存在著不足，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)容量小，覆蓋率低，兼容性、可擴展性差，沒有形成監(jiān)控管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，系統(tǒng)安全性差等[2-4]。本文探討了一種適合我國電力企業(yè)的基于電網(wǎng)GIS平臺的車載GPS監(jiān)控管理系統(tǒng)，以完善現(xiàn)有的電力生產(chǎn)服務(wù)車輛信息化管理手段，從而提升電力企業(yè)生產(chǎn)服務(wù)車輛的綜合管理水平。

1 電網(wǎng)GIS空間信息服務(wù)平臺

電網(wǎng)GIS空間信息服務(wù)平臺（簡稱電網(wǎng)GIS平臺）是構(gòu)建在國家電網(wǎng)“SG186”一體化平臺之內(nèi)，實現(xiàn)電網(wǎng)資源的結(jié)構(gòu)化管理和圖形化展現(xiàn)，為其他業(yè)務(wù)應(yīng)用提供圖形服務(wù)支撐的企業(yè)級電網(wǎng)空間信息服務(wù)平臺。

2車載GPS監(jiān)控管理系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

2.1車載GPS監(jiān)控管理系統(tǒng)簡介

車載GPS監(jiān)控管理系統(tǒng)，它基于GIS和GPS技術(shù)，同時利用移動車載GPS設(shè)備將電力客戶的報修信息、車輛調(diào)度信息、衛(wèi)星定位信息等通過移動通信網(wǎng)絡(luò)平臺在電力生產(chǎn)服務(wù)車輛和電力系統(tǒng)控制總臺之間雙向傳遞，它能夠集地理信息系統(tǒng)和被管理目標(biāo)主體信息為一體，充分發(fā)揮其強大的地圖管理及顯示功能，實現(xiàn)對電力搶修車輛的實時監(jiān)控、調(diào)度、信息等功能。

2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.2.1 總體概述

車載GPS監(jiān)控管理系統(tǒng)是集GPS車輛實時數(shù)據(jù)采集、調(diào)度管理及通信于一體的集成應(yīng)用系統(tǒng)，它的優(yōu)勢之一在于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、電網(wǎng)資源數(shù)據(jù)、GPS搶修車輛實時定位數(shù)據(jù)的有效集成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)包括GPS車載終端、中心服務(wù)器和監(jiān)控管理中心三部分，車載終端和監(jiān)控管理中心通過移動通信網(wǎng)絡(luò)進行雙向的數(shù)據(jù)傳輸。

GPS移動終端通過GPS衛(wèi)星獲得車輛當(dāng)前位置信息，并通過移動通信模塊回傳到監(jiān)控管理中心服務(wù)器。中心服務(wù)器由通信服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成，負責(zé)GPS位置數(shù)據(jù)和車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)的接收和分發(fā)、駕駛員及車輛等資源信息管理、GIS地理信息管理、車輛歷史運行數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析和存檔等任務(wù)。監(jiān)控管理中心負責(zé)以圖形化的形式顯示GIS地理信息數(shù)據(jù)、電網(wǎng)設(shè)備資源數(shù)據(jù)、車輛實時運行數(shù)據(jù)，同時提供用戶車輛監(jiān)控、調(diào)度、工單派發(fā)以及查詢統(tǒng)計、權(quán)限管理等功能。

2.2.2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)主要分為數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和界面表現(xiàn)層。數(shù)據(jù)層包括空間屬性數(shù)據(jù)庫、車輛軌跡數(shù)據(jù)庫以及其輔助數(shù)據(jù)庫等，該層提供統(tǒng)一的訪問接口，支持、實現(xiàn)系統(tǒng)各種功能對數(shù)據(jù)的需求；應(yīng)用層是在對數(shù)據(jù)訪問的基礎(chǔ)上建立的功能及功能組件，功能組件將不同的功能進行封裝形成組件庫，方便系統(tǒng)功能的擴展和修改，有利于開發(fā)和維護；表現(xiàn)層是展現(xiàn)給用戶的，采用B/S模式。

2.3系統(tǒng)使用的關(guān)鍵技術(shù)

為了使電力信息網(wǎng)絡(luò)中的計算機監(jiān)控系統(tǒng)及重要數(shù)據(jù)的安全性免受互聯(lián)網(wǎng)病毒攻擊侵害，必須對電力信息內(nèi)網(wǎng)進行安全防護。從數(shù)據(jù)安全性方面考慮，車載GPS監(jiān)控管理系統(tǒng)部署采用網(wǎng)絡(luò)安全隔離裝置連接電力信息外網(wǎng)和電力信息內(nèi)網(wǎng)，有效的保護了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的安全性。其優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下兩點：

（1）網(wǎng)絡(luò)安全隔離裝置可以極大地提高GPS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。只有符合隔離裝置協(xié)議的信息才能通過網(wǎng)絡(luò)安全隔離裝置。 （2）網(wǎng)絡(luò)安全隔離裝置實現(xiàn)安全策略的集中配置，與將網(wǎng)絡(luò)安全問題分散到各個客戶終端的策略相比，此方案配置更方便可靠。

3 系統(tǒng)在電力生產(chǎn)故障報修業(yè)務(wù)中的應(yīng)用展望

以國家電網(wǎng)公司95598服務(wù)熱線的事故報修業(yè)務(wù)為例展望基于電網(wǎng)GIS平臺車載GPS監(jiān)控管理系統(tǒng)在電力搶修車輛調(diào)度與管理中的應(yīng)用。用電客戶發(fā)現(xiàn)電力故障通過電話告知95598服務(wù)中心，95598服務(wù)中心記錄故障描述及故障地點等重要信息并將該故障信息派發(fā)給電力故障處理中心。電力故障處理中心值班人員登陸車載GPS監(jiān)控管理系統(tǒng)進行搶修工單的派發(fā)，首先根據(jù)故障描述信息在系統(tǒng)GIS地圖上定位故障點，然后查詢就近生產(chǎn)搶修車輛并派發(fā)工單任務(wù)，并將故障點附近的電網(wǎng)資源數(shù)據(jù)傳輸給故障搶修人員，輔助其分析故障原因。生產(chǎn)搶修車輛及時抵達故障現(xiàn)場后，搶修人員開展事故處理工作，并將現(xiàn)場故障處理信息告知電力故障處理中心值班人員，值班人員將該信息錄入系統(tǒng)供95598服務(wù)中心調(diào)取查看。95598服務(wù)中心將最新的故障搶修信息通過短信的方式告知故障報修的用電客戶。車載GPS監(jiān)控管理系統(tǒng)與其他電力生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)（如95598系統(tǒng)）等無縫集成，打造了集約高效、智能融合的電力搶修車輛管理平臺，使得電力故障搶修業(yè)務(wù)流程更加智能化，有效的縮短了搶修車輛的調(diào)度時間，實現(xiàn)了對搶修車輛的全程監(jiān)控調(diào)度管理，提高了故障處理能力和供電服務(wù)水平。

參考文獻：

[1]崔巍，王本德.電力搶修監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)及其通訊方式的研究[J].中國電力，2002，37（12）.

[2]Rappaport T S， Reed J H， Woerner B D. Position Location Using Wireless Communications on Highways of the Future[J]，IEEE Communication Magazine， 1996：396-417.

篇（8）

交通運輸?shù)默F(xiàn)代化使人們享受便利的同時，也面臨道路擁堵、事故頻發(fā)等問}。近年來，智能交通系統(tǒng)越來越受到人們的重視，它涉及到交通領(lǐng)域諸多方面，如最優(yōu)路徑選擇、車輛路徑規(guī)劃、動態(tài)車輛調(diào)度、交通流量控制等。其中一個重要的應(yīng)用是一類典型的以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)的組合優(yōu)化問題，而蟻群算法具有內(nèi)在的搜索機制及正反饋性，適合求解一系列的組合優(yōu)化問題。

1 蟻群算法描述

蟻群算法源于20世紀90年代初意大利學(xué)者M.Dorigo首次提出的螞蟻系統(tǒng)。它是基于種群的啟發(fā)式放生進化系統(tǒng)，是通過對蟻群覓食過程中其行為的研究而得出的一種算法。主要思路是螞蟻借助自己路徑尋優(yōu)的能力可以找到巢穴與食物之間最短的途徑。在尋找過程中主要依靠的是每個螞蟻在行進過程中留下的揮發(fā)性分泌物――信息素，依靠信息素，蟻群的螞蟻之間可以相互合作，相互配合，因此形成的正反饋可以使每只螞蟻找到所有路徑中最短的路徑。

螞蟻a從節(jié)點j移動至k的轉(zhuǎn)移概率可以從式（1）中獲取：

（1）

（2）

（3）

2 蟻群算法的應(yīng)用優(yōu)勢

蟻群算法，又名螞蟻算法，螞蟻可以利用信息素的濃度大小從而尋找到覓食的最優(yōu)路徑。該算法的優(yōu)點可以總結(jié)為：

2.1 并行分布式計算

每個螞蟻都是獨立的個體，在覓食過程中屬于多起點同時啟動，互不影響，從根本上分析該過程屬于分布式的多Agent系統(tǒng)，整體蟻群最終任務(wù)的順利完成不會由于某些個體的缺陷而受到影響。該算法具有真實可用性，并且可用于解決對單目標(biāo)的優(yōu)化或者對多目標(biāo)的優(yōu)化等重要問題。此外，螞蟻算法還可進行并行計算。

2.2 魯棒性

蟻群算法的最終結(jié)果與螞蟻最初選擇的路徑無太大關(guān)系，在利用人工仿真螞蟻進行問題求解過程中，不需要對其進行人工的修整。把問題簡單化，可以和其他算法相互結(jié)合求解最優(yōu)問題。

2.3 自組織性

蟻群算法組織指令的來源為系統(tǒng)內(nèi)部，它不受外界環(huán)境的干擾，因此該算法具有自組織性。

2.4 正反饋性

螞蟻對于最優(yōu)路徑的選擇主要依靠路徑上信息素濃度的多少，信息素的堆積是正反饋的過程，路徑上信息素的含量越多則該路徑被選擇的幾率就會越大，正反饋的作用是使整體能夠更快的尋找到最優(yōu)途徑，正反饋在蟻群算法中處于重要地位。

2.5 易于實現(xiàn)

它是一種啟發(fā)示算法，其計算復(fù)雜性為，整個算法的空間復(fù)雜度是：。

3 蟻群算法在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用空間

蟻群算法在解決組合優(yōu)化問題方面有著明顯的優(yōu)勢，從而在智能交通領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用空間。

3.1 車輛路徑導(dǎo)航

根據(jù)行車人員的需要，根據(jù)對實時路況信息的統(tǒng)計，系統(tǒng)可以智能的為其推薦最優(yōu)路徑，節(jié)省時間，節(jié)省資源。

3.2 動態(tài)車輛調(diào)度

當(dāng)客戶需要調(diào)度中心為其進行車輛服務(wù)時，調(diào)度中心要考慮到客戶的情況，要考慮到效率的問題，要考慮到行車路線、行駛時間等問題。蟻群算法便可迅速得到合理的解決方案，使客戶和調(diào)度中心均可受益。

3.3 車輛路徑規(guī)劃

面對多個客戶不同的要求時，配送中心要根據(jù)實際情況進行車輛的配送，通過蟻群算法系統(tǒng)獲取整體的最優(yōu)路線，根據(jù)路線規(guī)劃，及時進行車輛出發(fā)以滿足客戶要求，同時充分利用了道路資源和車輛資源。

3.4 公共交通智能化調(diào)度

利用先進的技術(shù)手段、大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)等動態(tài)地獲取實時交通信息，實現(xiàn)對車輛的實時監(jiān)控和調(diào)度，最終建立集運營指揮調(diào)度、綜合業(yè)務(wù)通信及信息服務(wù)等為一體的智能化管理系統(tǒng)。

3.5 交通流量控制

通過蟻群算法簡化復(fù)雜的道路交通網(wǎng)絡(luò)，盡量使交通流量在各個道路上分布均勻，避免因流量過大而造成車輛的阻塞。及時了解交通流量情況，緩解了交通擁擠，降低了交通事故的發(fā)生率。

參考文獻

[1]M.Dorigo，V.Maniezzo，A.Colom.Ant System：Optimization by a colony of cooperating agents.IEEE trans on SMC，1996，26（01）：28-41

[2]Eric BONABEAUB， Marco DORIGO，Guy THERAULAZ.AWARM intelligence： from natural to artificial systems[M].New York：Oxford University Press，1999

[3]楊海.蟻群算法及其在智能交通中的應(yīng)用[D].濟南：山東師范大學(xué)，2008：14-18

作者簡介

白曉（1979-），女。工學(xué)碩士學(xué)位?，F(xiàn)供職于廈門軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院軟件工程系。主要研究方向為軟件工程、智能算法。

篇（9）

中圖分類號：X734 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

1.概述

江陰長江公路大橋是同三線和京滬線公路主干線上跨越長江的關(guān)鍵工程，為主跨跨徑1385m的大跨度懸索橋, 自99年9月建成通車到現(xiàn)在已經(jīng)近5年時間，為了更好的了解鋼箱梁體受力情況，我們于2004年3月15日～3月16日對大橋的風(fēng)向、風(fēng)力和交通流量進行了測量并對鋼箱梁體進行了受力分析。

2.對大橋的風(fēng)向、風(fēng)力和交通流量的測試

2.1測試依據(jù)

（1）江陰長江大橋設(shè)計文件

（2）江陰長江公路大橋收費站提供的上下行車道小時交通流量統(tǒng)計表

（3）氣象臺提供的風(fēng)向、風(fēng)力資料

2.2測試內(nèi)容

試驗測試內(nèi)容包括：連續(xù)24小時對大橋的大氣風(fēng)向、風(fēng)力、交通流量等進行監(jiān)測。

3.風(fēng)向、風(fēng)力測試結(jié)果及估算

15、16兩天風(fēng)向風(fēng)級測試結(jié)果如表3-1、3-2所示，由于表中給出的實測風(fēng)速為風(fēng)速儀測出的10分鐘平均風(fēng)速，而江陰長江大橋縱向和橫向長周期飄移的擺動周期主要集中在20～90秒范圍內(nèi)，遠短于10分鐘，因此，造成橋梁縱向和橫向長周期飄移的瞬時風(fēng)速將大于表給出的風(fēng)速。根據(jù)表3-1、3-2給出的風(fēng)向和風(fēng)級的測試結(jié)果，按照橋梁順風(fēng)向響應(yīng)風(fēng)壓wZ的計算公式（考慮了脈動風(fēng)部分），下面根據(jù)《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計指南》[1]進行江陰長江大橋主橋受到的風(fēng)荷載估算（由于資料不全，風(fēng)荷載中的一些系數(shù)按經(jīng)驗取值）：

wZ = wzs + wzd

=μv μsμz w0

其中：wZ：高度z處的風(fēng)荷載

wzs：高度z 處的平均風(fēng)荷載

wzd：高度z處的脈動下等效靜力風(fēng)荷載

μv：陣風(fēng)風(fēng)速系數(shù)

μs：阻力系數(shù)

μz：風(fēng)壓高度變化系數(shù)

w0：風(fēng)壓

可以計算出相應(yīng)的風(fēng)級作用下，橋梁橫風(fēng)向受到的風(fēng)力F:

F=μv μsμz w0A

μv取為1.38；μs取為1.3、μz取為1.2；

w0=v2/1600（kN/m2）

A=1385×3=4155（m2）

圖3-1、3-2為15、16兩天風(fēng)級測試結(jié)果。

表3-1 15日風(fēng)級風(fēng)速風(fēng)壓風(fēng)力測試結(jié)果

表3-2 16日風(fēng)級風(fēng)速風(fēng)壓風(fēng)力測試結(jié)果

注：S代表南風(fēng)，SE代表東南風(fēng)，SSE代表南風(fēng)轉(zhuǎn)東南風(fēng)。

圖3-1 15日風(fēng)級測試結(jié)果

圖3-2 16日風(fēng)級測試結(jié)果

按照上面的圖和表給出的最大風(fēng)級對應(yīng)的風(fēng)速，初步估算，測試期間梁體橫橋向受到的最大瞬時風(fēng)力為1647.92kN，考慮到梁體的縱橋向受風(fēng)面積較梁體橫橋向的受風(fēng)面積要小，從偏于安全角度，若假設(shè)梁體縱向長周期擺動時，受到的最大瞬時風(fēng)力為橫橋向作用力的0.3，即為494.376 kN。

根據(jù)交通部《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（TJT021-89）中的全國基本風(fēng)壓分布圖，江陰長江大橋橋址位于600pa等壓線上，按平坦空曠地面離地20米高度，頻率1/100的10分鐘平均最大風(fēng)速V20=31米/秒，換算到橋面高度h處的風(fēng)速為：

Vh= V20×E1 =31×1.1=34.1米/秒

E1為高度修正系數(shù)，取值1.1。

橋面高度處的設(shè)計最大瞬時風(fēng)速為：

Vhs= Vh×μf=34.1×1.38=47.058米/秒

μf為風(fēng)速脈動變化修正系數(shù)，取值1.38。

則梁體在最大瞬時風(fēng)力作用下，受到的橫橋向作用力F為:

F= μsw0A

μs為阻力系數(shù),取為1.3

w0= Vhs 2/1600（kN/m2）

A為梁體的順風(fēng)向受風(fēng)面積；

A=1385×3=4155（m2）

F=4155×1.3 Vhs 2/1600=7475.863（kN）

縱橋向作用力F1取橫橋向作用力F的0.3倍為：

F1=0.3F=0.3×7475.863=2243（kN）

計算結(jié)果表明，測試期間橋梁受到的風(fēng)力遠小于橋梁可能受到的最不利風(fēng)荷載，在設(shè)計風(fēng)速下，箱梁體處于更不利的受力條件下。

4.梁體在風(fēng)力或車輛縱、橫向力作用下的受力分析

圖4-1為梁體在風(fēng)力或車輛縱向力作用下，橋梁的縱向受力簡圖，圖4-2為橫向受力簡圖。梁體在風(fēng)力或車輛縱向力作用下的受力方程如下：

F縱= Fa + Fz + Fh + Fs

梁體在風(fēng)力或車輛橫向力作用下的受力方程如下：

F橫= Fa + Fz + Fh + Fs + Ff

Fa =ma為梁體縱向或橫向擺動的慣性力

Fz為梁體受到的支座摩擦阻力（包括豎向支座和塔側(cè)的橫向限位支座）

Fh為梁體縱向或橫向擺動吊桿產(chǎn)生的回復(fù)力

Fs為伸縮縫受到的縱向或橫向力

Ff為梁體橫向擺動時側(cè)向支座反力

圖4-1 梁體在風(fēng)力或車輛縱向力作用下的受力簡圖

圖4-2 梁體在風(fēng)力或車輛橫向力作用下的受力簡圖

下面進行梁體縱向擺動時的受力分析：

在梁體剛發(fā)生縱向運動時，梁體受到的豎向支座摩擦阻力為豎向支座反力與摩擦系數(shù)之積，每端支座的反力約為2200 kN，是每個節(jié)段梁體重量的一半，四氟板的動摩擦系數(shù)為0.06，即支座總的摩擦阻力Fz約為：

Fz=2×2200μ=2×2200×0.06=264（kN）

在伸縮縫受力最不利的情況下，即在梁體剛剛發(fā)生縱向運動時，由于吊桿的偏角很小，吊桿對梁體產(chǎn)生的回復(fù)力Fh可以忽略不計，在梁從靜止到梁發(fā)生縱向運動，梁的加速度較大，而在梁體發(fā)生縱向運動以后，梁體做長周期縱向擺動，擺動周期達幾十秒，梁的速度變化可以認為很小，這時可假設(shè)梁體的慣性力Fa也很小，若再假設(shè)梁體在縱向擺動時與塔側(cè)的橫向限位支座沒有接觸，梁體受到的風(fēng)力或車輛縱向力F縱在扣除豎向支座摩擦阻力以后，主要將經(jīng)伸縮縫傳到橋墩。即：

F縱 = Fa+Fz+Fh+Fs

F縱 = Fa+Fz+Fh+Fs=264（kN）+ Fs

Fs = F縱-264（kN）

5.交通流量

3月15日共通行車輛28363輛，3月16日共通行車輛29729輛，兩天交通流量統(tǒng)計結(jié)果如圖5-1、5-2所示，15日不同車所占比重如表5-1所列，其中車型及劃分標(biāo)準(zhǔn)如表5-2所示。

圖5-1 3月15日交通流量統(tǒng)計

圖5-2 3月15日交通流量統(tǒng)計

表5-1 15日不同車所占比重統(tǒng)計

表5-2 車型及劃分標(biāo)準(zhǔn)

采用巡邏雷達測速儀對通過橋梁的車輛速度進行測量，客車（一型車、二型車、三型車）的車速一般在80km/h左右；貨車（四型車、五型車、六型車）的車速一般在40km/h左右，因此客車行駛過橋的時間約為60秒，貨車行駛過橋的時間約為120秒，按照上述統(tǒng)計的車流量，試驗期間，交通高峰時，以15日下午15:00～16:00為例，平均每一時刻在橋上的客車車輛數(shù)約為30輛（取每輛4噸），貨車車輛數(shù)約為6輛（取10噸每輛），車輛的總噸位約為180噸，若假設(shè)車輛總數(shù)的80%在一側(cè)車道，則粗略地估算單向行駛產(chǎn)生的摩擦力對橋梁的縱向作用約為28.8噸（摩擦系數(shù)取0.2）。

6.結(jié)論

由單向行駛產(chǎn)生的摩擦力較上述風(fēng)力估算結(jié)果要小，因此，鋼箱梁體主要受到的力是風(fēng)力。由于測試期間，橋梁的車流量較小，且遠小于設(shè)計的車流量，車輛荷載對箱梁體產(chǎn)生的彎曲變形，及偏載對箱梁體產(chǎn)生的側(cè)彎、側(cè)滾和縱向作用力較小，隨著交通運輸量的增加，車輛對箱梁體的縱向動力效應(yīng)將明顯加大。

參考文獻：

1、《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計指南》，人民交通出版社，項海帆等編。

2、《工程抗風(fēng)設(shè)計計算手冊》，中國建筑工業(yè)出版社，張相庭編著。

篇（10）

中圖分類號：U213.1文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

1 風(fēng)積沙路基填筑施工工藝

1.1 施工準(zhǔn)備工作

首先是施工便道的準(zhǔn)備。為提高車輛的運輸效率,取土場至路基的施工便道應(yīng)精心修建。用推土機推平,再鋪筑10―20cm粘土或砂礫料,灑水碾壓密實。并每隔100―200m修建錯車道。首先是采用附近可用的現(xiàn)成機井，如果風(fēng)積沙路段如果水位較高的話，應(yīng)進行計算進行打井，保證灑水的效率,并在井旁修建80―150m3蓄水池并保證蓄水量以備不時之需。三是施工機械車輛的選擇問題。因此,應(yīng)盡量考慮在沙區(qū)能較為便利行走的大型機械車輛,推土機宜采用120t以上、自卸車采用815t、灑水車采用8~15m3較為經(jīng)濟,壓路機選用14t以上前后輪驅(qū)動的振動壓路機為宜,并盡量調(diào)配較新或狀況較好的設(shè)備進場。

1.2 最大干密度的測定

為了滿足用風(fēng)積沙填筑橋頭、涵(通道)背、墻厚的壓實質(zhì)量控制要求,通過飽水振動法確定的風(fēng)積沙最大干密度,適用于水墜法加推土機、水墜法加振動壓路機等分層壓實風(fēng)積沙的施工質(zhì)量控制。

1.3 壓實標(biāo)準(zhǔn)

風(fēng)積沙路堤、零填及路堤基底的壓實度不低于94%。水墜法加推土機分層碾壓時應(yīng)采用飽水振動情況下所確定的最大干密度值計算壓實度,在天然含水量或灑水狀態(tài)下用推土機或振動壓路機分層碾壓時應(yīng)采用干振法所確定的最大干密度值計算壓實度。

1.4 幾種壓實方法的對比

風(fēng)積沙填筑密實度用相對密度評價:

DV=(ρd-ρmin)/(ρmax-ρmin)。

其中,ρd為沙土的實測干密度;ρmin為沙土的最小干密度;ρmax為沙土的最大干密度。下面對幾種壓實方案進行對比,見表1。

表1幾種壓實方案壓實效果對比

可見灑水加振動壓路機碾壓和飽水加推土機碾壓2種壓實方法效果好、效率高。由于錫張高速錫林浩特至桑根達來段公路建設(shè)項目工程地下水埋置較淺,水源充足,故采用飽水加推土機碾壓。

1.5 取(運)填料

推土機取土不能成片集中推取,選沙壟或沙梁垂直于主風(fēng)向均勻間隔取土推送,使取完土后的沙丘、沙壟呈與主風(fēng)向垂直的鋸齒狀,齒距根據(jù)取土需要掌握在5m~10m之間,這樣形成阻風(fēng)齒墻,凹處可阻留流沙,減緩沙丘的移動,有利于線路風(fēng)沙防護和減少施工中的風(fēng)沙流危害,同時也可提高推送效率。

自卸汽車裝運。汽車運土?xí)r,路基填筑工作面,即使在新填沙方壓實達到規(guī)定的密實度且沒有坡度的情況下,無論空車、重車,行走和調(diào)頭在沒有推土機的幫助時都非常困難。為此,可采用“帶狀平臺、倒車上路“的方法,即基底或新填層壓實度檢測合格后,用黏沙土鋪設(shè)一條寬3.0m的走車平臺,黏沙土厚度為5cm~10cm,中間高兩側(cè)低,并碾壓密實,提供車輛行走,可以解決行車困難。

1.6 壓實工藝

采用在灑水狀態(tài)下用25振動壓路機分層碾壓。施工工藝流程如下:

地表處理檢測合格推送填料攤鋪整平(每層厚度不大于30 cm)推土機碾壓(2遍)壓路機振壓(4遍)推土機終壓(2遍)檢測合格上層施工。

本段沙土的含水量為1.2%~4%,30 cm分層,底層壓4遍,表層一般振動碾壓4遍,靜壓2遍,振動1遍,再靜壓1遍,即可達到要求的密實度。但由于壓路機行走困難,壓之前需推土機先碾壓后,壓路機方可作業(yè)。

灑水應(yīng)在攤鋪風(fēng)積沙前進行,攤鋪過程中隨壓隨灑水,使填料充分吸收水分,必要時應(yīng)將風(fēng)積沙填料進行打格，保證填料盡快達到飽水狀態(tài)。

1.7 壓實度的檢測

風(fēng)積沙填筑路基檢測的內(nèi)容包括壓實度和固體體積率等。現(xiàn)場取樣方法與土路基壓實度檢測方法基本相同,采用灌砂法檢測。利用粒徑0.30～0.60mm或0.2～0.50mm清潔干凈的均勻砂，從一定高度自由下落到試洞內(nèi)，按其單位重不變的原理來測量試洞的容積（即用標(biāo)準(zhǔn)砂來置換試洞中的集料），并根據(jù)集料的含水量來推算出試樣的實測干密度。

1.8 黏土包邊

沙區(qū)路基為防止邊坡風(fēng)蝕和雨水沖刷,確保路基穩(wěn)定,應(yīng)對邊坡及時進行防護。在有黏土料的路段,應(yīng)優(yōu)先選用黏土包邊,這樣既能有效防護路基邊坡,降低造價,又便于植草綠化,改善生態(tài)環(huán)境。

在風(fēng)積沙路基成型后即可開始黏土包邊施工。包邊時先按要求對邊坡進行整修,在路基寬度范圍之外的邊坡上鋪筑包邊底部,從原地面以下20cm開始,頂部至硬路肩底面,并做成向外5%的橫坡。從坡腳開始水平分層向上鋪筑,每層松鋪厚度不大于20cm,摻入草籽,適當(dāng)灑水后采用蛙式打夯機或手扶式壓路機分層夯實,夯實寬度為30cm,一般夯壓4遍~5遍即可達到設(shè)計要求(壓實度不小于85%)。

1.9 預(yù)留沉落量

成型路基觀察記錄對比,路基在6.0 m以上填高時,經(jīng)雨季,半年后的沉落量僅為8 mm;而填高6.0 m以下的路基基本無沉落。這說明分層填筑的風(fēng)積沙路基在干旱少雨地區(qū)沉降很小,建議將預(yù)留沉落量控制在5 mm之內(nèi)。

2 工程施工中的其他注意要點

2.1 避免環(huán)境污染

須采取大噸位自卸汽車進行風(fēng)積沙的運輸,并且要求汽車狀態(tài)良好,車箱封閉相對較好,在運輸過程中,避免漏沙現(xiàn)象。

2.2注意風(fēng)積沙灑水控制

風(fēng)積沙施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是灑水問題,不適當(dāng)?shù)臑⑺椒?對風(fēng)積沙的施工質(zhì)量影響很大。在施工經(jīng)常出現(xiàn)灑水不均勻、不徹底而導(dǎo)致風(fēng)積沙壓實度不足的問題,同時也導(dǎo)致運料車輛在上料時的陷車現(xiàn)象,嚴重影響施工進度。

2.3 充分考慮環(huán)境條件

根據(jù)沙漠地帶的氣候特點和風(fēng)積沙路基施工的特殊工藝,施工時應(yīng)盡量避開中午的炎熱高溫和沙塵天氣,沙漠夏季的平均氣溫在35℃以上,人員和機械均難以承受,施工時間應(yīng)盡量考慮早、晚和夜間。

參考文獻

[1] 達;李萬鵬;風(fēng)積沙振動參數(shù)及振動壓實機理[J];長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年01期.

[2] 袁玉卿;王選倉;風(fēng)積沙壓實特性試驗研究[J];巖土工程學(xué)報;2007年03期.