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• 2017年, 38卷, 第6期
  刊出日期：2017-11-10

    

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  基于聚类算法的车道线检测方法

  蔡英凤, 高力, 陈龙, 袁江, 陈军

  2017, 38(6): 621-625. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.001

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  针对不确定的外部环境易对现有的快速路车道线检测算法造成干扰并导致误检的问题,提出了一种基于改进的霍夫变换的车道线检测方法.首先对图像进行滤波、边缘识别、二值化的预处理.预处理后,以行为单位提取包含车道线边缘的特征点.对特征点按照欧氏距离组合,在纵向上将特征点建立联系.算法优点在于采用聚类算法将特征点组合,剔除孤立的特征点、明确检测目标、减少错误特征点的干扰和霍夫变换的计算量,提高计算的实时性和正确率.通过约4 000帧不同时间段和外部环境的车道图片对算法进行检验.结果表明:检测方法能很好地实现多种环境下的车道线检测,晴好天气正确率为99.18％,不良天气正确率为97.45％.
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  基于有限元的差速器齿轮动态啮合特性分析

  李海鹏, 王良模, 陈刚, 夏汉关, 董义

  2017, 38(6): 626-631. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.002

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  针对汽车行驶过程中差速器的2种典型工况,计算某轿车差速器行星齿轮和半轴齿轮的转速和转矩分配.基于有限元动态仿真方法,建立差速器齿轮接触有限元模型,进行动态啮合仿真,研究了齿轮啮合时的应力分布情况.分析了齿轮接触面间的摩擦系数对应力分布的影响,发现随着摩擦系数的增大,齿轮接触应力有所上升.基于名义应力法,以动态啮合时的最大接触应力作为载荷输入,计算齿轮的接触和弯曲疲劳寿命,齿轮的疲劳危险位置发生在齿轮齿面接触区域和齿轮齿根,齿轮寿命符合设计要求.结果表明所开发的结合齿轮动态仿真与疲劳寿命分析方法可以有效地预测差速器齿轮寿命.
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  汽车举升加载制动检测适应性分析

  黄万友, 于明进, 范艳艳, 唐向臣, 田雪松

  2017, 38(6): 632-637. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.003

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  GB 21861—2014规定自2017年3月1日开始实施加载制动检测,加载方法采用台体举升法.在台体举升高度可调的汽车制动检验台上,研究了台体举升加载制动检测方法对车辆的适应性,分析了举升加载制动检测原理及测试方法.对两轴汽车、并装双轴汽车、三轴汽车和并装三轴挂车进行了举升加载制动检测.结果表明:两轴汽车和并装双轴汽车举升加载制动检测的效果很不明显,不适宜采用举升加载制动检测;三轴汽车举升后轴荷增加79.2％,制动力增加46.4％,举升后轴荷增加幅度大,适宜采用台架举升方式进行中间轴加载制动检测;并装三轴挂车举升后轴荷显著变化,适宜采用台架举升方式进行加载制动检测.
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  汽车尾气与大气光化反应中气固态污染物演变规律

  戴兵, 石鑫, 袁银男, 钱鹏, 杨宗苓

  2017, 38(6): 638-644. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.004

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  利用烟雾箱系统,在不同温湿环境下进行了汽车尾气与大气的光化反应试验,通过检测反应中不同时刻气态固态物浓度,揭示尾气与大气光化反应中不同气固态物的演变规律.结果表明:在尾气与大气的光化反应中,气态物NO及HC主要来自于尾气,NO2及O3主要为新生成的产物,而固态物PM2.5主要是二次颗粒物;随着反应时间增加,NO及HC体积分数下降,其下降速率与温湿度分别呈负相关及正相关,而NO2,O3体积分数及PM2.5质量浓度先迅速增加,后趋于平稳,且增长速率与湿度正相关;与温度相比,湿度对污染物浓度变化的影响更大;尾气与大气作用生成二次颗粒物的主要时段是最初的1.5 h,且尾气体积分数越高越有利于二次颗粒物的生成,柴油车在大气中形成的二次颗粒物多于汽油车.
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  减振器示功图面积对车辆平顺性的影响

  殷春芳, 张金超, 汪少华, 孙晓强, 徐兴

  2017, 38(6): 645-651. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.005

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  为了研究减振器示功特性与车辆平顺性之间的影响机理,基于流体力学原理建立了液压双筒式减振器数学模型,并对其进行了台架试验.在此基础上,根据减振器外特性仿真曲线,提出了示功图总面积量化指标.结合车辆系统振动原理,建立了示功图总面积与簧上质量垂向振动加速度、悬架动行程以及轮胎动载荷之间的数学关系.基于整车振动模型,定量分析了示功图总面积对簧上质量垂向振动加速度、悬架动行程以及轮胎动载荷的影响规律.结果表明:当示功图总面积较小时,车辆平顺性和行驶安全性均出现明显恶化现象,但示功图总面积过大也会引起振动加速度和轮胎动载荷的增大,同时还会影响二者振动能量在频域内的分布.
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  基于FCMAC神经网络的PHEV转矩分配策略

  张袅娜, 周长哲, 高泽霖, 李彦阳

  2017, 38(6): 652-657. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.006

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  针对混合动力汽车转矩分配策略对整车的燃油经济性和排放性能具有重要的影响,提出了基于模糊小脑模型 (FCMAC) 神经网络控制的整车转矩分配方法.以某变速箱前置式双轴转矩耦合并联混合动力汽车为研究对象,建立了以发动机的输出转矩为目标的FCMAC神经网络控制策略,将输入量离散化后的高斯基模糊隶属度进行规则相乘后作为FCMAC神经网络的输入,经过hash映射及权值调整输出发动机转矩,实现了混合动力汽车的转矩分配.在AVLCruise及Matlab／Simulink平台上建立仿真模型,将其控制策略与基于逻辑门限值控制策略的仿真结果进行比较.结果表明:在NEDC工况下FCMAC控制策略较逻辑门限值控制策略,油耗与排放都有改善,提升了并联式混合动力汽车的燃油经济性和排放性.
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  毛细管静电雾化模式与力学过程分析

  夏磊, 王贞涛, 王晓英, 詹水清, 董庆铭

  2017, 38(6): 658-664. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.007

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  采用带有显微变焦镜头的高速摄像技术对无水乙醇在不锈钢单毛细管产生的静电雾化现象进行了可视化研究.基于毛细管末端形成的弯月面、微射流或雾滴分散形态,获得了无水乙醇的静电雾化模式及其转变过程,典型的雾化模式有滴状、微滴、纺锤、摆动射流、旋转射流、锥射流及多股射流等.通过分析不同雾化模式下微射流与雾滴的受力,探讨了微射流和雾滴的运动形态与雾化模式及受力之间的关系.试验结果表明:毛细管静电雾化模式与电压紧密相关,随着电压的增加,雾化模式逐渐从滴状、纺锤模式过渡为射流及多股射流模式,呈现较为有序的过渡;在不同的雾化模式下,微射流或雾滴受到的重力、电场力、阻力、表面张力及介质电泳力和变形力对微射流形态或雾滴运动轨迹有着不同程度的影响;在较低的电场强度下产生静电雾化过程中,电场力作用较小,重力占主导地位,雾滴在表面张力的作用下呈现球形或椭圆形;在较高的电场强度下产生的静电雾化过程,电场力占主导地位,雾化模式在不同性质电场力的作用下呈现出多样性.
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  大载荷植保无人直升机近地飞行流场模拟

  徐文彬, 王军锋, 闻建龙, 王晓英

  2017, 38(6): 665-671. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.008

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   为了研究大载荷植保无人直升机近地飞行时下洗流场的特征,建立了FR200植保无人机三维实体模型,并对计算区域进行网格划分,采用SST kω湍流模型计算了大载荷植保无人直升机近地飞行流场.结果表明:大载荷植保无人直升机近地飞行时下洗流场由于受到机身阻挡的作用,在机身正下方位置处速度分布较为紊乱;下洗流场的主要运动形式为垂直向下运动,旋翼正下方沿旋翼方向速度先增大后减小,在y／R=0.8附近速度到达最大;植株冠层处风场随着飞行高度的降低,风场宽度增加,获得较佳的飞行高度为H=4 m;大载荷植保无人直升机喷杆垂直方向安装在z=-1.50 m至z=-2.00 m之间,飞行方向安装在x=-0.50 m至x=0.50 m之间.
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  基于机器视觉的脐橙采后田间分级系统设计

  王干, 孙力, 李雪梅, 张明, 吕强, 蔡健荣

  2017, 38(6): 672-676. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.009

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  为了满足广大果农对采后脐橙及时分级的需求,设计一套基于机器视觉的脐橙采后田间分级系统,由输送系统、视觉系统和分拣系统组成.该系统能检测脐橙的大小、表面缺陷数量及缺陷面积,并根据分级标准对水果进行自动分级.试验结果表明,单幅图片的平均检测时间小于30 ms,尺寸的检测误差小于3％,缺陷检测率为99％,缺陷面积检测误差小于7％.与传统检测系统相比,该系统检测速度快,结构紧凑,适合脐橙的田间分级检验.
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  基于复模糊逻辑系统的运动目标检测方法

  李子龙, 鲍蓉, 刘伟铭

  2017, 38(6): 677-681. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.010

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  为了提高复杂场景下背景建模的准确率、抗干扰能力、效率,提出了基于复模糊逻辑系统的运动目标检测方法．使用复TSK模糊逻辑系统作为背景模型的估计,并结合粒子群优化算法和核最小均方算法来学习该复模糊逻辑系统;将前景像素看作背景像素的例外像素,提出了去除前景像素的方法,然后再去学习复模糊逻辑系统;最后根据估计的背景模型和前景图像的比较判断出前景像素．为了验证文中方法,选择了校园、高速公路和河边3个场景下的视频序列进行了测试,并与其他3个经典的方法进行对比．结果表明： 文中方法在光照变化、摄像机晃动、变化背景等情况下都有较高的检测结果,其相近性测量值比其他3个方法高出0.1,且检测速度为22 f·s-1,也能满足实时性要求．
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  基于双阻抗匹配的宽带Doherty功率放大器设计

  孔娃, 夏景

  2017, 38(6): 682-686. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.011

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  为了满足采用高峰均比调制信号的未来无线通信系统中功率放大器高效和宽带的设计需求,研究了一种改进的宽带Doherty功率放大器设计方法.为了实现Doherty在功率回退和饱和输出时的阻抗变换,提出了一种双阻抗匹配网络设计方法来仿真设计主路和辅路输出匹配网络,从而简化了负载调制网络,展宽了带宽.实现并测试了一个2.30～2.80 GHz宽带Doherty功率放大器(DPA),对所提出方法的有效性进行了验证.结果表明： 所设计的宽带DPA在工作带宽内增益波动小于2 dB,饱和功率大于43.5 dBm,饱和时的峰值效率为66％～71％,6 dB回退时的效率为48％～59％,可满足未来无线通信系统中对高峰均比调制信号高效率放大的要求.
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  无轴承同步磁阻电动机解耦控制策略综述

  刁小燕, 朱熀秋

  2017, 38(6): 687-695. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.012

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  针对无轴承同步磁阻电动机电磁转矩和径向悬浮力之间存在的强耦合问题,对各种解耦控制方法进行了分析研究.介绍了无轴承同步磁阻电动机的转子悬浮原理和数学模型,总结了国内外无轴承同步磁阻电动机的解耦控制策略,分析了前馈和反馈补偿控制、逆系统控制、神经网络逆控制、支持向量机逆控制、微分几何精确线性化控制、转矩和悬浮力直接控制等解耦控制策略的原理、性能和局限性,讨论了这些控制策略的发展方向.根据无轴承同步磁阻电动机的特点,指出无轴承同步磁阻电动机的未来研究方向:建立考虑磁饱和因素的精确数学模型、电动机参数在线辨识、采用智能控制增加系统的抗干扰能力、解耦控制器的参数优化设计、采用非线性控制理论直接控制非线性系统的策略等.
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  基于稀疏编码空间金字塔模型的零样本学习

  董夙慧, 徐永刚, 陈晨

  2017, 38(6): 696-702. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.013

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  针对目前零样本图像分类均采用图像底层视觉特征训练属性分类器而导致分类精度较低的问题,提出一种基于稀疏编码空间金字塔模型的零样本学习方法，给出系统结构流程图.首先从原始视觉图像中提取SIFT特征,并进行SIFT特征点提取;然后构建空间金字塔最大池化模型,对已提取的SIFT中间特征进行稀疏编码;最后建立间接属性预测模型.给出基于稀疏编码的空间金字塔最大池化模型的零样本学习算法步骤,完成对目标图像的属性预测,从而达到零样本图像分类的目的.在Shoes数据集与OSR数据集上进行了对比试验.结果表明： 试验证实了文中算法的有效性;相对于传统算法,试验耗时减少,图像属性预测精度增加,图像分类识别率提高.
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  基于单振动台的桥梁非一致激励试验

  吴多, 刘来君, 李青宁, 张夏, 薛成凤

  2017, 38(6): 703-707. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.014

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  To investigate the dynamic response of bridges under nonuniform excitation, a 1/20 reducedscale continuous beam bridge was designed and fabricated. The seismic simulation shaking table test with nonuniform excitation input was carried out. The extension table was set for the single small vibration table, and the table input excitation was changed to improve the shaking table equipment. The ElCentro and Taft waves suitable for the class Ⅱ field were selected, and the macroscopic failure modes and the time history displacement curve of main parts were analyzed under different seismic intensities. The experimental results show that the bridge damage is increased with the increasing of seismic intensity, and the difference of seismic excitation input between original table and extended table becomes obvious after improving the shaking table equipment. The improved equipment can be used for nonuniform seismic excitation shaking table test of large span bridge structure, and the dynamic response of bridges under seismic effect can also be obtained.
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  步行荷载激励下大跨度楼盖加速度反应谱分析

  高峰, 操礼林, 庄庆文

  2017, 38(6): 708-712. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.015

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  首先介绍了运用数值分析方法研究加速度反应谱的基本思路,并指出该方法的不足;然后针对加速度是楼盖人致振动控制和舒适度评价的重要指标,采用APDL建立大跨度楼盖在标准行人激励下的有限元计算模型,对不同自振频率的楼盖模型进行动力时程分析,得到楼盖的最大加速度反应谱曲线;最后分析了测点位置、阻尼、跨度及行人数量对楼盖加速度的影响,与部分学者推荐的研究结果进行比较分析.结果表明:有限元分析方法可以消除数值分析时用挠曲函数代替横向位移反应产生的误差;该方法解决了用第1振型加速度响应代替结构的加速度响应,导致预测的结构振动响应结果偏小的问题.
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  盐冻耦合作用对掺CWCPM混凝土性能的影响及其机理分析

  薛翠真, 申爱琴, 郭寅川, 李辉

  2017, 38(6): 713-718. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.016

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  为研究建筑垃圾复合粉体材料(CWCPM)掺量、水灰比对小型混凝土预制构件抗冻性能的影响以及小型混凝土预制构件在不同盐溶液质量分数下的冻融损伤规律,借助XRD和压汞试验,对CWCPM改善混凝土抗冻性能的微观机理进行分析.分析结果表明:CWCPM提高了混凝土的抗冻性能,且存在最佳掺量30％;盐冻耦合作用加剧了混凝土的冻融破坏,存在最不利盐溶液质量分数3.5％;CWCPM的掺入降低了混凝土内部Ca(OH)2的含量,改善了混凝土水化产物组成细化了混凝土内部孔结构,降低了孔隙水的渗透和结冰速率,减小了孔隙内部静水压力和渗透压,宏观上表现为抗冻性能得到提高.
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  钢纤维混凝土的拉压比试验

  张延年, 李振会, 刘晓阳, 郑怡, 韩东

  2017, 38(6): 719-723. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.017

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  考虑钢纤维体积率、混凝土基体强度和钢纤维类型等参数,采用标准试件150 mm×150 mm×150 mm的立方体进行抗压和劈裂抗拉试验,分析各因素对混凝土拉压比的影响.结果表明:钢纤维能提高混凝土立方体抗压强度和劈拉强度,显著改善混凝土受压和受拉破坏形态,使其保持良好的整体性;钢纤维的加入能提高混凝土的拉压比,且拉压比随钢纤维体积率的增加而逐渐加大,增幅最大达到27.4％;钢纤维混凝土的拉压比随基体强度提高而减小,但对比素混凝土降幅明显减小;波纹形钢纤维和端钩形钢纤维均能提高混凝土的拉压比,波纹形钢纤维优于端钩形钢纤维,而螺纹形钢纤维最差,降低了混凝土的拉压比.
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  部分外包混凝土加固后H型钢柱的轴压性能试验

  殷占忠, 孙源, 许继祥, 李锦铭

  2017, 38(6): 724-730. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.018

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  对普通H型钢框架柱进行部分外包混凝土加固后,形成型钢部分外包混凝土组合柱(PEC柱).通过对2种截面型钢的6根PEC柱试件进行单向轴压试验,分析了3种不同的构造形式下PEC柱的荷载位移曲线、承载能力、刚度、延性、破坏模式等力学性质.结果表明:PEC组合柱具有较高承载能力和刚度;与另外2种构造形式相比,设置了拉结筋的试件具有更高的承载能力和刚度,可以更好地约束混凝土与型钢的相对滑移,并有效地约束了H型钢翼缘的屈曲,提高了混凝土承载力的贡献效果;在框架柱中设置了拉结筋后,由于在加载过程中柱子的屈服位移增大,极限位移减小,所以其延性有所降低.
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  基于断裂力学的沥青路面Top-Down开裂机理

  陈正伟, 张洪亮, 张珊珊

  2017, 38(6): 731-736. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.019

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  首先基于ABAQUS有限元分析方法,综合考虑老化和温度梯度造成的沥青路面内部模量梯度、突然降温、轮胎边缘的应力集中等因素,选取春、夏、冬3个季节,以及未老化缓慢降温、老化后缓慢降温、老化后忽然降温3种情况,建立了带有微裂缝的9个沥青混凝土路面结构有限元模型,对不同工况下的沥青路面微裂缝尖端应力强度因子进行对比分析,结合最大周向拉应力理论得出裂缝开裂机理和判断方法,并给出了TopDown裂缝预估方法.结果表明:对于未老化缓慢降温和老化后缓慢降温的沥青混凝土路面,剪切型应力强度因子对裂缝的扩展起主要作用;对于老化后忽然降温的沥青混凝土路面,张开型应力强度因子对裂缝的扩展起主要作用.
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  基于最小能耗率原理的河床稳定性判据

  高仕赵, 赵丽娜, 尤再进, 郑春梅

  2017, 38(6): 737-744. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2017.06.020

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  为了解决河床稳定走势问题,基于最小能耗率、雷诺平均法以及变分原理,提出了河床稳定性判据.通过与文献资料数据、纵断面稳定系数进行比对,验证了此河床稳定性判据.同时,结合黄河下游自花园口至利津等7个水文站所形成的6个河段, 在1972,1973,1975—1980,1982,1985,1987,1988和1991—2000年等21年的水文资料,对黄河下游不同河型进行了稳定性分析.结果表明:黄河下游河床稳定性逐渐降低,孙艾和艾泺河段稳定性最差,需要对河岸进行加固;黄河是地上悬河,高含沙水流中的泥沙在中下游逐渐淤积抬高了河床,从而导致河床稳定性降低.