科技与图书馆2008.3 .(总第165期)

长安大学 科技处 图书馆合办2008年3月25日出版

 

 

·资料库·

各国交通运输中央管理机构

美国评出的世界10大科技城市排名

·他山之石·

有限国土上的高效交通

 

内部交流

责任编辑:顾力文

 

 

·科技动态·

科学家发现地球中心正在“变软”

美国科学家的一项最新研究显示,地球的中心——下地幔比此前想像的更软。这一研究结果使人们对下地幔的传统研究方法提出了质疑。

    下地幔位于地表以下660公里至2900公里处,位于外地核上层。此处的压力和温度极高,物质不再以地表的岩石形态存在。

    美国每日科学网站报道说,由于无法直接采取地球最深部的物质样本,科学家们一般通过观测地震波的速度来确定这些物质的密度和组成成分。

    美国卡内基学会地球物理实验室的亚历山大·贡恰罗夫解释说,地震学中最重要的是声学特性,即声音的传播特性。贡恰罗夫等人此次的研究发现,下地幔的一部分物质拥有不常见的电子特性,使得声音的传播速度放慢。贡恰罗夫说:“在一定的压力范围(约从39.5万个大气压到59万个大气压)内,物质变得‘更软’——也就是说,声波的传播速度比我们此前的预想要慢。”

这一发现意味着,科学家们可能必须重新绘制下地幔模型。回目录

(据新华网  200823日)

常州建世界罕见高难度大桥

1210日下午,国内首座拱门独塔自锚式悬索大桥——龙城大桥,实现最后一项关键技术突破,完成主桥结构受力体系成功转换,在常州新京杭运河上高高耸立。龙城大桥主桥为国内首例自锚式悬索桥型,要将每根5000t的力经散索鞍后锚进拱门独塔内,其7股分缆中最大的锚箱受力将近1000t,锚箱的体积又无法做大,国内没有现成产品,必须自行研发,难题丝毫不亚于主塔的建造。为此,委托建造的武汉船厂科研人员经反复试验,终于研发成功。交通部专家委员会主任凤懋润等在常州举行专家鉴定会时,对龙城大桥的科技创新工作给予高度评价,建议以龙城大桥为代表的整个管理项目向国家申报工程管理软科学创新奖。回目录

(中交一勘院《科技简报》2007年第12期)

河南世界首座超大断面铁路隧道贯通

设计时速达350公里的郑州至西安铁路客运专线重点控制性工程——张茅隧道224日晚顺利贯通。该隧道是目前世界上首座在湿陷性黄土上建设的、最大开挖断面面积达164平方米的超大断面富水特长铁路隧道,它标志着中国高速铁路客运专线隧道施工技术的科研攻关取得了重大突破。

位于河南省三门峡地区的郑西铁路客运专线张茅隧道全长8483米,穿越我国中西部地区自稳能力极差的湿陷性大面积黄土地带。隧道的贯通创造了特殊软弱地质条件下隧道施工的国内新纪录,也使我国成为目前世界上极少数掌握高速铁路湿陷性黄土大断面隧道先进施工技术的国家之一。回目录

(中交一勘院《科技简报》2007年第12期)

 

以色列开发出车辆驾驶监测装置

以色列“绿色道路”公司开发出一种驾驶监测装置,可对驾驶者的开车状态和驾驶习惯进行实时监测,对减少交通事故和节省燃油很有帮助。

该装置由传感器、监测分析软件和无线数据传输等几部分构成。驾驶时,车载传感器及GPS先对车辆行驶速度、加速度、位置、行程等数据进行测量,然后通过驾驶状态软件判断出驾驶者在不同情况下所采取的驾驶动作,如并线、急刹车、超速等,并将相关信息通过手机传输到驾驶状态数据库。研究人员对所获信息进行分析,即可对驾驶者的开车习惯和有可能引发车祸的潜在危险进行评估。

目前,评估一个人的驾驶水平主要是根据其年龄和驾驶经验,对驾驶者实时的驾驶情况缺乏有效的监测评估方法。该公司研发的这一系统,不仅能对预存的120种驾驶状态进行监测,还可根据驾驶者的开车特点,预测其在某种特殊情况下会如何反应,对存在的潜在危险作出评估,对违规动作及时进行提示,这对确保行车安全是十分必要的。特别是对大型公共汽车公司和货运公司来说更是如此,因为只有充分了解驾驶者实际的开车情况和特定路况下的处理习惯,才能对一个人的驾驶能力和弱点作出真实可靠的判断。

该公司负责研发的奥弗·拉滋称,现有4家大型运输公司安装该装置后,事故率减少了50%。此外,他们还研发了一种针对青少年的驾驶监测系统。据统计,青少年学会开车后的头500英里属驾车高危期,在此期间发生车祸的几率是成年人的10倍。以前由于缺乏有效的监测手段,他们时常肆无忌惮地在公路上飙车,有了该装置后,因他们知道其父母随时可了解他们的开车情况,或许就不敢再那么放肆了。 回目录

(《科技日报》2008331日)

 

无缝桥梁研究取得成果

日前,“长联无缝桥梁成套技术研究”成果通过鉴定。该项目有效解决了由伸缩缝引起的跳车现象,减少了桥梁养护费用,有着显著社会和经济效益,应用前景广阔。

据介绍,该项目对取消桥梁伸缩缝、取消接线路伸缩缝、防治台后反射裂缝等问题进行了深入系统的研究,首次提出了梁端水平位移的台后结构构造方案和在桥梁温度变形作用下加筋接线路面的配筋计算模型,以及主梁—搭板—接线路面整体计算方法。该计算模型充分反映了无缝接线路面的实际受力状况,为无缝桥梁的设计提供了理论基础。

项目组在国内首次应用加筋接线路面原理设计了半整体式全无缝桥梁,建成了路桥均无伸缩缝的温度跨长达80米的南友高速公路的那角中桥。回目录

(《中国交通报》2008328日)

 

折叠车有望缓解停车难

目前,美国麻省理工学院的科学家正在研发折叠式汽车,可望解决全球大小城市的路面挤塞及停车位不足的问题。

这种折叠式汽车展开时长约1.5米,可坐两人,折叠后可如超市购物车般环环相扣停泊,占用空间估计仅为一般汽车的八分之一,司机只需按下键,汽车便可全自动折叠。同时,这款折叠车采用电力推动,可望减少排放污染,电源则来自城市电网,停泊时会自动充电。

据悉,科学家已制作了此车的模型,准备于今年春季进一步制作等身大模型,计划在34年内开始生产。回目录

(《中国交通报》200843日)

我国青年学者发现软流圈地幔不均一性新证据

“对北冰洋新鲜样品开展的相关矿物岩石地球化学工作表明,北冰洋Gakkel洋脊下方存在古老且不均一的地幔。古老地幔能在软流圈中长时间保存,这说明地幔对流作用并非像传统认识的那样可以高效地消除其不均一性,之前有关软流圈地幔具有均一成分的这一普遍认识需要重新修正。”
  320日,中国科学院地质与地球物理研究所年轻学者刘传周博士及其合作者在Nature 2008452卷上以论文的形式,发表了他们对来自世界上扩张速率最慢的北极Gakkel洋脊的大洋橄榄岩的研究成果,对传统观点提出了创新性的认识。论文题目为《北冰洋Gakkel洋脊下方存在古老且不均一的地幔》。
  软流圈是指地球浅部岩石圈以下至660公里不连续面以上,刚性较弱且能够发生长期缓慢变形的地幔部分,是讨论壳幔相互作用等一系列地质过程的重要参考体系。软流圈的对流也是地球表层板块构造运动的主要“引擎”。因此,软流圈地幔的物理性质和化学成分一直是目前地学界关注的重点。但软流圈地幔是否具有均一的化学成分这一问题,目前还争议很大。
  之前国际学术界普遍认为,发生在软流圈中的元素扩散及地幔对流可以有效消除软流圈中不同规模的不均一性,这得到了对于来源于软流圈地幔的大洋中脊玄武岩研究的支持。
  受中国科学院在读博士生赴外研修奖学金以及马普学会博士生奖学金的联合资助,刘传周在博士研究生阶段对选自北冰洋Gakkel洋脊两个采样点的大洋橄榄岩样品开展了相关矿物岩石地球化学工作,其中一个采样点的橄榄岩样品非常新鲜。全岩的Re-Os(铼―锇)同位素结果表明,在同一个采样点的尺度范围内(<5千米),地幔的Os同位素存在着高度的不均一性。同时,两个采样点的方辉橄榄岩均具有极低的Os同位素比值,反映Gakkel洋脊下方存在20亿年左右的古老地幔。由于遭受过古老的熔体抽取,这些古老的地幔变得更为难熔。因而,当这些古老的地幔重新进入到Gakkel洋脊时,它们发生部分熔融的程度很低或者不再发生部分熔融。
  刘传周介绍,这项研究的结果表明,部分大洋橄榄岩和与之相伴生的大洋中脊玄武岩之间可能并不存在成因上的联系,而是代表了残存在软流圈中的古老地幔。这些难熔的古老地幔由于不参与部分熔融或熔融程度很低,它们的成分因而不能通过大洋中脊玄武岩体现出来。以前利用大洋中脊玄武岩来估计软流圈地幔的成分由于忽略了这些更为难熔的古老地幔,可能会过高地估计软流圈地幔的饱满程度。同时,还说明古老地幔可以长时间(数十亿年)地残存在软流圈地幔中。正是这些古老地幔的存在,模糊了软流圈地幔与岩石圈地幔在Os同位素上的差异,因此运用Re-Os同位素对岩石圈地幔和蛇绿岩进行定年时须倍加小心。
  地质与地球物理所所长助理国连杰表示,自2000年以来,地质与地球物理所先后以第一作者和第一署名单位在Nature发表了6篇研究论文。“此前6Nature文章研究的主要是中国境内的地质问题,而刘传周则是以全球地质重大问题为视野开展研究工作的,涉及的是固体地球科学的关键研究领域,也是我们地质与地球物理所知识创新工程的重要研究主题。他是在博士后站工作不足半年的年轻科研人员,既是这篇论文的第一作者也是通讯作者,在研究思路、实验分析技术与方法、结果解释和论文撰写等方面作出了实质性贡献。”回目录

(《科学时报》2008325日)

 

美国智能交通系统的发展

    1、发展政策

美国最早期的ITS发展战略为1989年制定的“IVHS战略”,该战略制定了IVHS的研究总目标、子系统及研究内容等。

此后美国分别颁布了对ITS发展具有划时代意义的两部法案,即1991年的《陆上综合运输效率化法》(ISTEA, Intermodal Surface Transportation Efficiency Act, 人们称之为《冰茶法案》)和1998年的《面向21世纪的运输平衡法案》(TEA—21,the Transportation Equity Act for the 21st Century),这两部道路交通建设法案从立法的高度统一规划IVHS/ITS的发展,制定投资计划。

在《陆上综合运输效率化法》(ISTEA)中,把IVHS的研究开发置于交通建设政策的中心项目的位置,为IVHS/ITS立法并规定美国政府6年内用6.6亿美元资助IVHS研究活动,IVHS还从美国交通部(USDOT)一般财务计划中得到资助,在ISTEA实施期间,美国交通部组织进行了包括ITS技术研发及运营测试的各种ITS项目。

《面向21世纪的运输平衡法案》(TEA—21)则将ITS的重点转移为ITS基础设施和集成,尤其是:ITS集成(integration)项目、关键标准的开发、ITS框架的一致性、ITS标准的一致性。在TEA—21中,再次肯定了美国交通部在推进ITS开发和实施中的作用,制定的ITS目标为:加速ITS实施、将ITS融入交通规划过程、改善区域性合作、促进私有资源的创新性利用、培养精通ITS技术的劳力资源、商用车辆信息系统和网络(CVISN)的全面实施。

为了促进ITS的实施,两部法案中定义的项目领域也有所改变,但项目领域在本质上是一致的。如在ISTEA生效期间的七大系统领域(先进的交通管理系统ATMS、先进的公共运输系统APTS、先进的旅行者信息系统ATIS、先进的乡村运输系统ARTS、商用车辆运营CVO、先进的车辆控制和安全系统AVCSS、自动公路系统AHS)转变为TEA—21颁布后的四大项目领域(城市ITS基础设施、乡村ITS基础设施、商用车辆ITS基础设施、智能车辆行动(IVI)),因为智能交通系统的最终实施对象是基础设施和车辆,这种项目领域的重新分类将更有利于美国ITS的实施和集成。

由于继TEA—21颁布后发布的“美国五年(1999—2003)ITS项目计划”(National ITS Program Plan; Five—Year Horizon)即将到期,美国交通部要求ITS AMERICA组织制定“美国十年ITS项目计划”(National ITS Program Plan: A Ten—Year Vision),已于2002年1月公布。该计划展望了ITS的发展蓝图、制定了美国ITS的确切目标;在ITS的主题领域(技术领域—综合交通信息网络、车辆防撞技术、自动车辆碰撞和事故识别、通讯和反应、先进的交通管理;环境领域—交通系统管理与运营环境、政府部门的角色定位、相互关系和投资,广泛实施私有企业产品的联邦政策和行动计划,人为因素)内,分别分析ITS的状况、发展机遇、效益和挑战,提出应开展的行动;对主要的ITS参与者(政府部门、私有企业、大学)发出了行动号召。

由于美国“9.11”恐怖事件的发生,该计划还着重强调了ITS在防御恐怖主义事件的作用。这也反映出“9.11”事件后美国交通界已认识到ITS在预防和侦察恐怖袭击尤其是有预谋的恐怖袭击的重要地位;ITS技术可以探测路况、车辆运行线路,甚至可以无需开车门探测车内物品,尤其是危险品。美国ITS协会(ITS AMERICA)和美国交通部现在正在组织力量开展这方面的研究。

2、重点项目领域

1)城市ITS基础设施实施

1996年1月,美国交通部FEDERICO PENA部长宣布于2006年在美国75个大都市实施综合城市ITS基础设施目标为:在全美建设智能交通基础设施,以节约时间、挽救生命、改善美国人民的生活质量。……我希望美国75个大都市在十年内能够配备智能交通设施。

1997年,这个目标被交通部长SLATER再次认可,并且扩张至78个大都市。目前,美国ITS的发展正朝这个目标迈进。

为了跟踪该目标的完成情况,美国交通部智能交通联合项目办公室(JPO)——开发了一套都市ITS设施调查方法。通过该方法跟踪调查构成ITS基础设施的九个关键部分的实施状况,分别为:高速路管理、事件管理、主干道管理、电子收费、电子售票、公共交通管理、铁路—公路道口、紧急事件管理和区域多方式出行者信息。通过调查具有以上构成的各州及地方机构,收集ITS设施实施情况和设施运营主体机构之间的集成信息。JPO设计了与各项构成功能相关的指标体系调查ITS设施实施情况。集成程度的调查则是通过基于设定一系列各种设施的成间联系,评价各种机构共享信息的程度和运营间的协作来实现的。设定指标及协作的“高、中、低”临界值,将两种临界值组合结合调查结果即可得出总的贪集成化实施水平。

2)乡村/州际/国家级ITS基础设施实施

美国村镇地区尽管人口很少,却拥有全美80%的公路里程数和40%的出行车公里数。乡村/州际环境下的交通服务有许多不同于城市环境的特点和需求,面临的主要挑战在于乡村出行条件多样化、出行者种类和需求的多样化和维护系统的费用。尽管有些解决城市交通问题的ITS技术在乡村/州际环境下也是有效的,但是乡村/州际ITS实施的市场结构、应用部署和驱动因素却与城市ITS实施大不相同。1995年制定的ARTS战略计划中定义了7个主要项目领域:旅客安全保障、突发事件服务、旅客及旅行信息服务、公交出行者服务/公交出行服务、基础设施运作和维护、车队运行组织、商用车辆运营。

总体而言,美国乡村/州际/国家级ITS实施还处于有限水平,目前主要以研究和运营测试为主,项目主要集中于出行者信息、公共安全、天气与冬季行车、交通事故预防、公交协作等方面。乡村地区,如华盛顿州的SPOKANE,在ITS项目中运用道路天气信息系统(Roadway Weather Information Systems, 简称RWIS)和其他包括视频摄像机、公路广播(Highway Advisory Radio, HAR)在内的系统来改善乡村地区恶劣气候条件下的道路交通安全,不仅为一般驾车者带来了安全效益,也为各州道路维修人员撒盐、除雪和关闭有冰层路面带来了方便。此外,这些系统还有利于各州管理旅游交通,向驾驶者提供某些线路拥挤或关闭、推荐线路和道路路况方面的信息。

3)商用车辆ITS基础设施实施

商用车辆ITS基础设施实施的重点在于商用车辆信息系统和网络(Commercial Vehicle Information Systems and Networks, 简称CVISN)的实施。TEA—21中,提出了截至2003年9月在美国大多数州实施CVISN的目标。CVISN项目的目的在于减少商用车辆运营和管理费用的同时提高商用车辆及其驾驶员的安全和生产率,它提供了一套标准化的通讯设施保证商用车辆信息收集和管理的有效性。CVISN由三部分构成,分别为:

安全信息交换:促进商用车辆凭证状态和安全状况信息的自动收集,改善对以上信息获取,并及时更新这些信息。改善公路交通安全,是CVISN最重要的功能之一。

电子认证管理:集中于基于INTERNET的电子凭证发放、处理和自动报税、税收文件归档,有利于提高运输公司和政府部门的管理效率。

电子检查:商用车辆自动路旁检查、不停车秤重和边界上的电子通关。

由于CVISN的目标在于在全美范围内实施统一的数据交换设施,因此它的实施与其它的ITS集成项目有所不同。它需要各州规划和实施中具有更强的统一性。因此美国交通部推荐各州遵照统一的实施途径,定义了实现CVISN的一期实施的三个步骤,即:规划、系统设计和实施,目前美国已有42个州参与实施CVISN

4)智能车辆行动(IVI)研发状况

1998TEA21批准智能车辆计划(INTELLIGENT VEHICLE INITIATIVE,简称IVI)为美国交通部ITS项目技术的一部分。IVI的宗旨在于通过加速开发、引进、商业化驾驶员驾驶辅助产品来减少道路交通事故和事故引起的伤亡。IVI致力于改善三种驾驶条件(正常条件;驾驶条件恶化——可见度差、天气恶劣、驾驶员疲劳等;撞车极易发生条件——交叉口碰撞、追尾碰撞、脱离道路碰撞、变换车道/汇流碰撞)下,4种车辆类型(轻型车辆、商用车辆、公交车辆、专用车辆)和八个主要领域(防止追尾碰撞、防止变换车道/汇流情况下的碰撞、防止脱离道路情况下的碰撞、防止交叉口碰撞、提高可见度、车辆可靠性、驾驶员状况警告、安全影响服务——如路线诱导和导航系统、自适应驾驶系统、自动事故警告、无线电话、车内计算和商用车辆诊断)的交通安全问题。

2001年,IVI开始调查研究手机、可上网的车内计算机、综合信息系统三种车内设施对驾驶员注意力和工作负荷的影响;美国交通部与戴姆乐克莱斯勒汽车公司、福特汽车公司、通用汽车公司和日本日产汽车公司合作,共同开发驾驶员工作负荷测量系统;VTTIVirginia Tech Transportation Institute)正着手收集300个驾驶员自然状态条件下的驾驶状态信息。

IVI的目标是到2010年新的小汽车装备IVI设备率10%,商业车装备IVI设备率25%25个大都市路口装备辅助安全道路设施、事故减少20%。目前已市场化的安全技术包括夜间视觉辅助装置、驾驶员状态监测、自适应车速自动控制、防撞报警和车辆限速、自动转向辅助驾驶、全自动辅助驾驶、DPS安全辅助系统、交通管理和监测。回目录

(《中国智能交通》2008年第3期)

 

国外治超手段种种

治理超限超载是一个世界性难题,各国政府都意识到超限超载车辆对交通安全、环境和道路设施的巨大危害。有关专家曾形象地将超限超载车辆比喻为“掠夺性命的武器,道路设施的天敌”。

美国:出台多部法律治超

1913年,美国通过第一部限制车重的法律,随后又出台了多部联邦法律,对超限超载车辆的管理作出了明确规定。目前,美国的超限超载车辆约占被检测货运车辆总数的3.5%。处理超限超载车辆的主要措施有:向违章车辆发出违章传票,确定罚款金额,并辅以其他惩罚措施,如交付路产补偿金,被列入驾驶员和运输企业不良纪录档案等;卸载或均载(移动货物直到轴载不超限);对严重超限超载或屡次违章者采取司法行动,包括刑事诉讼、短期拘留和多达1年以上的监禁。

韩国:超限超载一经发现即送法院

韩国从19737月开始对重车实行重点检查。199410月,超限超载车辆导致圣水大桥坍塌后,韩国政府进一步加大了治理力度,在全国设立了400余个超限超载检测站(点)。目前,韩国超限超载车辆仅占被检测货运车辆数的1.5%

韩国法律规定,对超限行驶者或强迫驾驶员超限运营者判处1年以下有期徒刑或处以200万韩元(约合人民币1.5万元)以下罚款;对擅自改装车辆或妨碍检测者处两年以下有期徒刑或700万韩元(约合人民币5.2万元)罚款。超限运输车辆一经发现,将被公路部门直接引导至法院接受法律惩处。

德国:设有700多个治超检查站

德国联邦货物运输局设有专门机构治理超限超载,有权扣留并处理违章车辆。目前,德国1.1万公里的高速公路上共设有700多个超限超载检查站。

德国《对超限运输驾驶员的处罚办法》中规定,第一次超限超载的驾驶员将被登记在案并口头警告;第二次被发现将面临3个月的监禁;1年内超限超载3次以上的驾驶员,将被吊销驾驶执照,列入“黑名单”,终身不得从事驾驶行业工作。

南非:重视自动称重技术

南非非常重视车辆自动称重技术的研究工作,将电子秤应用于治理超限超载工作中。电子秤可以对时速不低于10公里的重载车辆进行自动称重,并显示在重载车辆信息管理系统上,管理部门据此对这些超重车辆进行卸载和处罚。这一技术系统在近10年的治理超限超载工作中发挥了巨大的作用,目前南非超限超载车辆的比例已下降到10%以下。

日本实行“一超三罚”制度

日本广泛使用固定或移动称重设备对超限车辆进行检测。在高速公路收费站设有电子秤测量车载。大型货车还要安装货物自动测重仪。日本实行“一超三罚”制度,即罚货主、罚运输企业、罚司机。

 根据日本相关法律,超过行驶证最大载重量的,处以6个月以下徒刑,10万日元罚款(约合人民币7400元);超过车辆总重量一般限值20吨的,处以30万日元罚款(约合人民币2.2万元);禁止货运企业接受超载运输业务或指示驾驶员进行超载运输等。

从世界范围看,超限超载问题与经济发展水平有很大关系。一是发达国家治理力度较大,法律健全,惩罚措施也较为严厉,已经步入“标本兼治”的良性发展阶段;二是南美、亚洲、非洲等大多数发展中国家法律制度相对滞后,超限超载问题严重,大都处于开始治理的阶段;三是非洲等一些经济欠发达国家虽然法律不完善,但受经济发展水平影响,超限超载问题并不严重。回目录

(《中国交通报》2008325日)

 

国外如何处理报废汽车

与我国相比,欧、美、日等国家和地区在处理报废汽车方面,已经形成相对成熟的机制和体系。

美国 汽车回收蕴含巨大商机

在美国,报废汽车不能被随便遗弃,必须送到专门的报废汽车回收利用企业进行处理。报废汽车作为一种重要的材料资源,具有较高的残值,能够完全按照市场化运作方式进行回收利用。经过多年摸索,特别是采用了先进的回收技术和设备,如今美国已能把占每辆汽车质量80%的零部件回收并重新利用起来。

美国报废汽车回收利用采用机械化操作,据统计,目前全美共有12000多家报废汽车拆解企业、20000家零部件再制造企业和200家拆后报废汽车粉碎企业。它们中的多数与汽车生产企业联合经营,将有再利用价值的发动机、电机和其他零部件拆卸翻新后,重新出售。据悉,废旧汽车回收在美国已成为一项年获利达数十亿美元的新行业。

欧盟国家 回收利用费用基本由企业承担

2000年,欧盟发布报废汽车回收指令,开始将报废车辆的回收利用纳入法制化管理体系。指令规定,汽车制造厂商在欧盟国家上市新车时必须出具证明,证明其投入市场的新款汽车的材料回收率至少要占重量的85%,可利用率至少为95%,才能获得市场准入许可证。200711日起,成员国开始全面执行该指令。