公路交通科技

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道路工程

聚氨酯改性沥青混合料路用性能研究

郭根才, 夏磊, 张宏宝

2018, 35(12): 1-6,13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.001

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为了增强沥青混合料的路用性能，采用聚氨酯预聚体改性剂，通过高速搅拌制备聚氨酯改性沥青。60℃下，通过荧光显微镜观察不同养护时间时聚氨酯改性剂在沥青中的分布形态。研究结果表明，随着养护时间的延长，体系中的聚氨酯改性剂逐渐交联固化形成三维网络状结构，游离的异氰酸酯基团能够与沥青体系中的活泼性氢组分及空气中水汽发生化学反应。简单的物理共混改性到化学改性的转变使改性沥青及其改性沥青混合料性能增强。采用AC-13型级配，通过配合比设计，确定聚氨酯改性沥青混合料最佳油石比为5.8%；通过研究不同养护温度、不同养护时间对聚氨酯改性沥青混合料马歇尔稳定度的影响，综合马歇尔稳定度趋于峰值对应的养护时间，结合聚氨酯材料自身特性，确定以60℃，30 d为混合料的最佳养护条件。在最佳养护条件下，对聚氨酯改性沥青混合料的性能进行了全面的评价。试验表明，聚氨酯改性沥青混合料高低温性能同时提升，高温性能尤其突出，车辙动稳定度高达15 000次/mm，15℃静态模量达3 427 MPa，高温动态模量远高于常规改性沥青混合料，具有良好的技术研究和推广应用价值。

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道路工程

改性再生沥青混合料配合比设计及性能验证

罗代松, 田春林, 郭猛, 谭忆秋

2018, 35(12): 7-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.002

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废旧沥青混合料因其服役层位和服役年限的不同常常存在空间与时间上的性质多变性，导致再生沥青混合料的配合比设计变得复杂。废旧沥青混合料的评价方法与标准是再生的基础，再生沥青混合料的使用性能是判别再生技术成功与否的关键，而合理的设计方法的制定是提高再生沥青混合料路用性能的关键，路用性能的评价方法以及配合比的设计直接影响到再生效果及其推广应用。针对该问题，首先分析了改性再生沥青混合料的总体设计原则，测试了原材料的基本性能，选取不同旧料掺量分别进行了配合比设计，然后通过改进的组合式车载试验测试了改性再生沥青混合料的高温性能，最后通过对其水敏感性和低温性能进行的试验验证等对改性再生沥青混合料的使用性能进行了全面的评价。研究表明：随着回收沥青混合料添加量的增大，单层车辙试验和改进的组合式车辙试验均呈现出动稳定度增大的趋势，说明改性再生沥青混合料的高温抗变形能力增强。改性再生沥青混合料的冻融劈裂强度比随着回收旧料的增加逐渐降低，说明回收旧料会破坏改性沥青混合料的水稳定性。20%和25%旧料用量的改性再生沥青混合料均具有较好的抗低温性能，但20%用量有着更为优异的性能。再生剂可以明显改善改性再生沥青混合料的水稳定性。

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道路工程

沥青路面三点弯曲试验的离散元模拟

唐羽, 吴国雄, 余苗, 杨大田

2018, 35(12): 14-18,27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.003

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为了深入研究半刚性基层沥青路面结构开裂破坏时的层底应力变化和裂纹扩展规律，从细观结构角度出发，基于离散元方法编写了PFC2D程序。程序中使用"Cluster"理论将以矩阵规则排列的单元颗粒进行随机的聚粒操作，这些单元颗粒聚粒组合在一起用来模拟集料，其余没有聚粒组合在一起的单元颗粒则用来模拟沥青砂浆或水泥胶浆，随后随机删除部分单元颗粒以模拟结构的空隙率，从而建立了半刚性基层沥青路面结构的二维数值模型。对模型进行三点弯曲试验数值模拟，同时在模型底部设置测量圆，监测模型底部的应力和裂纹扩展情况。然后在试验室成型相同尺寸和结构的小梁试件，进行室内对比试验，获得了室内试验的实测数据，将数值模拟结果与实验室试验结果进行了对比分析。研究结果表明：用离散元PFC2D程序建立的二维模型可以很好地模拟半刚性基层沥青路面结构三点弯曲试验，其模拟结果与实验室室内试验结果具有较好的相关性，且试验规律一致，为半刚性基层沥青路面的微观结构研究奠定了基础；二维离散元模型很好地监测了微裂纹的产生和扩展情况，弥补了室内试验仅仅依靠肉眼观测的不足，为研究半刚性基层沥青路面结构开裂时的层底应力变化和裂纹发展规律提供了辅助手段。

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道路工程

基于塑性铰线理论及强度折减法计算矩形钢筋混凝土板配筋率

魏锋, 陈忠达, 张震, 朱耀庭, 吴福泉

2018, 35(12): 19-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.004

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为分析矩形钢筋混凝土板在均布荷载作用下的配筋需求，分别基于塑性铰线理论和强度折减法进行计算。在不同长宽比，以及固支边、简支边、自由边等类型的支撑条件下，分别计算得到塑性应变增量分布图，并抽象出相应的破坏形式。针对四周固支矩形钢筋混凝土板，根据其破坏形式，采取塑性铰线理论计算极限弯矩和配筋率。基于莫尔圆和应变协调原理，推导钢筋混凝土的等效抗剪强度、抗拉强度。根据抗剪极限平衡和抗拉极限平衡，采取强度折减法计算满足结构承载能力的配筋率。以江西省昌栗高速公路岩溶路基为计算实例，分别采取塑性铰线理论及强度折减法，计算设置钢筋混凝土板跨越溶洞所需的配筋率，并分析两种计算方法的差异。结果表明：方板和矩形板之间的塑性铰线存在明显差异；单向板的塑性铰线较之双向板更为狭长，受力方式更接近于梁；支撑条件对塑性铰线的影响较大，固支边、简支边、自由边的存在均会显著影响塑性铰线的形状；塑性铰线理论和强度折减法计算的配筋率均可表示为以荷载为自变量的线性函数，且使用强度折减法计算得到的配筋率略小于使用塑性铰线理论的计算结果；塑性应变增量分布图与塑性铰线假设、典型裂缝分布形式、变形曲线折点较为吻合，可以有效描述塑性铰线的形状。

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道路工程

基于现场实测数据的高速公路裂缝形态特征及开裂模式研究

王华城, 吴海林, 吴强, 金光来, 张志祥

2018, 35(12): 28-34,41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.005

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为了分析半刚性基层沥青路面横向裂缝开裂模式，依托江苏多条省管高速公路，采用钻芯取样和逐层铣刨分层观测方法，调查了横向裂缝的分层形态特征和贯穿程度，统计了面层和基层裂缝宽度细部特征，明确了横向裂缝主要开裂模式，研究了横向裂缝沿路面深度的分布特征，分析了横向裂缝开裂成因。结果表明：半刚性基层裂缝上部和下部平均宽度分别为0.96 mm和1.16 mm，呈现下面较宽、上面较窄的细部特征，而沥青面层裂缝上部和下部平均宽度分别为1.20 mm和0.99 mm，呈现上面较宽、下面较窄的细部特征；半刚性基层裂缝基本处于完全贯穿状态，沥青面层裂缝处于顶部部分开裂或完全贯穿状态；横向裂缝开裂模式可分为4种，即上下发展-中间无裂缝型、上下发展-中间裂缝局部贯穿型、完全贯穿型、自上而下型，其中上下发展型开裂模式占比约80%，而自上而下型仅占6%。基层开裂位置对应面层位置均出现开裂，但面层裂缝扩展方向为顶部到底部，而非传统认为的底部到顶部，即当半刚性基层开裂后，直接反射到路表，路表裂纹再往下扩展直至开裂，这主要是因为半刚性基层刚度较大导致面层底部基本不受拉应力作用，甚至处于受压状态，且荷载剪应力从路表传递到面层底部已经衰减很大。因此横向裂缝发展初期应及时养护维修，以防裂缝向下扩展。

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道路工程

稳定型橡胶沥青再生应力吸收层技术性能研究

祝谭雍, 程其瑜, 许兵, 黄晓明, 马涛

2018, 35(12): 35-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.006

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在路面结构性维修中铺设应力吸收层可减缓基层反射裂缝向上层扩展。为了提升路面结构的耐久性，充分发挥旧沥青路面铣刨料的循环利用价值，将路面铣刨料按多档筛分，将其中的细料部分应用于应力吸收层当中，并以稳定型橡胶沥青作为结合料，根据各档旧料的试验结果设计并制备了再生应力吸收层混合料。基于室内试验综合探究了橡胶沥青再生应力吸收层混合料的各项路用性能，分析了稳定型橡胶沥青及厂伴热再生技术在应力吸收层中的适用性。结果表明：基于稳定型橡胶沥青制备的热再生应力吸收层低温柔韧性较强，在35%的旧料掺量下，极限弯拉应变超过3 400 με，且60℃动稳定度达到2 300次/mm以上，即使在50%的旧料掺量下，极限弯拉应变不低于2 800 με，且60℃动稳定度超过2 600次/mm；根据含预切缝的半圆弯曲试验断裂韧度，稳定型橡胶沥青再生应力吸收层抗裂性能突出，随着旧料掺量的提高，其抗裂性能略有下降，在35%的旧料掺量下断裂韧度下降约8.4%，在50%的旧料掺量下断裂韧度下降约18%。将旧料细料应用于应力吸收层可有效提升旧料的再生利用价值，降低应力吸收层建设成本，保障再生路面的长期使用性能。

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道路工程

基于图像处理的集料形态特征定量评价

耿超

2018, 35(12): 42-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.007

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数字图像处理技术的引入，将会实现矿质集料颗粒形态特征的直接、客观的定量评价。通过对矿质集料数字图像进行噪声消除、图像分割、二值化形态学处理、边缘跟踪以及颗粒分析，得到了各个集料颗粒的面积、周长、拟合椭圆等形态特征参数。进一步对各参数进行统计分析，得到了针对集料的圆度、棱角性、表面纹理以及针片状颗粒含量等形态特征指标的分析结果。基于成像相关知识，采用基于LED光源的背光图像采集平台，对不同档位的集料颗粒形态特征进行定量评价和分析。试验结果表明：通过数字图像处理技术对不同档位集料颗粒形态特征参数进行图像描述，可以遴选出高效可行的有利于定量分析形态特征的参数；背光源采集方法可以更好提取集料颗粒图像边缘特征，使图像更有利于后续处理；不同档位下集料的圆度趋势比较明显，随粒径的增大而减小；棱角性变化与圆度截然不同，其中粗集料棱角性基本不变，而细集料随粒径的增大变化明显；粗集料的纹理指标值变化不大；粗集料的针片状颗粒含量为0，细集料的针片状颗粒含量大于1%。研究可以为矿质集料进场质量的过程控制提供快速高效的定量依据。

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道路工程

黄土路基大吨位压实参数研究

王剑英, 王选仓, 丁龙亭, 曹贵, 李彦伟

2018, 35(12): 48-54,62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.008

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为解决大吨位压路机碾压黄土路基时合理压实参数选择的难题，以提高黄土路基的压实效果和施工经济性，利用"黄土—振动压路机"振动系统模型，分析了系统的振动响应，确定了振动压路机碾压黄土时的振动规律，即振动压路机初期宜用低频高振幅，后期宜用高频低振幅压实路基。通过利用YZ32D2型自行式振动压路机进行不同频率现场振动碾压试验及不同松铺厚度下最佳碾压遍数试验，对大吨位压路机压实参数进行了研究分析，提出了黄土路基压实过程中的最佳碾压频率和不同松铺厚度下的最佳碾压遍数，现场试验表明：大吨位压路机碾压黄土路基时，前期使用低频25 Hz碾压4遍，即可达到93%压实度，后期采用高频30 Hz进行振动碾压效果最佳；振动碾压遍数达到4遍之前，不同松铺厚度条件下压实度随碾压遍数增加而增大，超过4遍后，松铺30 cm对应的压实度达到峰值后有所降低并趋于稳定，松铺40 cm对应的压实度随碾压遍数的增加提升幅度逐渐降低，松铺50 cm相比松铺60 cm时压实度增加较快，而松铺厚度达到70 cm时，压实度随碾压遍数的增加提高趋势趋于缓和，很难达到施工要求的93%压实度。为避免因松铺厚度过大碾压遍数过多而消耗时间、增加机械台班数，建议每层松铺厚度不宜超过50 cm。此外，本研究给出不同松铺厚度时达到所需施工要求的振动碾压遍数推荐值及黄土路基大吨位压实工艺控制参数。

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桥隧工程

钢箱梁面板-纵向腹板构造细节轮载应力的参数分析

欧阳洋, 祝志文, 李健朋

2018, 35(12): 55-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.009

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为研究轮载作用下结构参数对钢箱梁桥面板-纵向腹板构造细节应力响应的影响，建立了带纵向腹板的正交异性钢桥面板有限元模型，并基于我国规范对疲劳车模型开展了研究。首先针对轮载在横桥向的5种典型位置，通过每种位置轮载的顺桥向移动，获得了面板-纵向腹板构造细节及其附近面板-纵肋构造细节的应力响应，通过对比分析确定了面板-纵向腹板构造细节的最不利轮载工况。然后，在该最不利轮载工况下，分析了纵向腹板3个主要设计参数变化对面板-纵向腹板构造细节的应力响应影响。研究表明：与其他横桥向轮载位置相比，当轮载中心位于纵向腹板正上方时，面板-纵向腹板构造细节的面板侧将产生最大的应力响应；纵向腹板与相邻纵肋腹板间距的变化对该构造细节的应力影响显著，但纵向腹板厚度及其与面板间的夹角对该构造细节的应力影响很小；基于传统的正交异性钢桥面板设计，纵向腹板的厚度可为12 mm，其与相邻闭口纵肋腹板的间距建议不大于150 mm，而纵向腹板宜与面板成正T形或接近正T形焊接。基于构造细节最不利轮载工况开展的有限元分析表明：采用上述建议结构参数设计的面板-纵向腹板构造细节，能有效降低该构造细节的应力，因而能提高其疲劳性能。

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桥隧工程

地震作用下高速铁路多联大跨连续梁桥碰撞效应研究

刘正楠, 陈兴冲, 张永亮, 马华军, 刘尊稳

2018, 35(12): 63-71,79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.010

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为研究采用支座隔震设计的高速铁路多联大跨连续梁桥在地震作用下的邻梁碰撞效应，选取某铁路三联12跨预应力混凝土连续梁为实际工程背景，采用SAP2000分别建立考虑CRTSⅡ型板式无砟轨道体系的线桥一体化模型和不考虑轨道约束的传统模型，基于PEER强震数据库，选取近远场共7条地震波，考虑地震波纵向和纵向+竖向两种输入模式，首先以碰撞力峰值及碰撞次数作为评价指标，讨论了两种模型伸缩缝处的响应规律，并揭示其机理，然后考虑伸缩缝不同间隙，对两种模型的碰撞响应进行对比，最后引入碰撞影响因子，对碰撞引起的固定支座的剪力变化情况进行了分析。结果表明：不同地震波激励下碰撞特征为一次碰撞激发巨大碰撞力和多次连续碰撞；轨道系统的存在使得远场地震动下碰撞消失，近场地震动下碰撞减弱；无论邻梁碰撞反应还是碰撞对下部结构的影响，相比远场地震波，脉冲特性使得近场地震波作用效应更剧烈；考虑竖向地震动时，双曲面隔震支座动反力变化可能引起支座滑移位移增大导致碰撞效应增大；碰撞对传统模型固定墩的影响较隔震体系更明显。建议位于高烈度区以支座为隔震设计的桥梁考虑邻梁碰撞进行减隔震设计计算。

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桥隧工程

优化型桥梁金属耗能隔震挡块的抗震性能研究

何维

2018, 35(12): 72-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.011

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通过对桥梁金属耗能隔震挡块进行形状优化，提高桥梁的抗震性能，解决桥梁在地震中的落梁破坏问题，保证桥上与桥下的人员与车辆以及周围建筑物在地震中的安全。对耗能挡块在不同地震水准的工作状态进行研究，明确工作机理，优化其构造形式。按照一定比例半径的圆弧对挡块形状进行优化，对5组不同高宽比（γ为1.25，1.11，1，0.9，0.8）的耗能挡块建立有限元精细化模型，每组耗能挡块均设计1个同高度的传统矩形形状的对比件进行研究，模拟其弹塑性力学行为以及低周疲劳性能。分析耗能挡块的耗能能力与塑性应变分布规律，提出优化型耗能挡块耗能量的超强比（优化型挡块耗能量与传统型挡块耗能量比值）计算公式。数值仿真结果表明，根据真实的材性试验数据定义有限元模型的应力应变关系，可以更加真实地模拟金属的力学行为；优化型桥梁金属耗能隔震挡块具有良好的耗能能力与低周疲劳性能，优化后的桥梁隔震挡块累积等效塑性应变明显减小，最大值较优化之前减小28.05%~30.4%，耗能分布更加均匀，延性更好；文中给出的优化型耗能挡块耗能量超强比公式与数值仿真计算结果吻合较好，可计算优化后的隔震挡块真实耗能能力。为桥梁的减震设计提供分析依据，为完善相应的设计规范奠定理论基础。

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桥隧工程

多雨冲沟区桥梁桩基横向承载特性模型试验研究

陈思晓, 冯忠居

2018, 35(12): 80-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.012

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多雨冲沟区桩基础所处环境特殊，冲刷、冲击等横向荷载因素影响桩基础承载力的发挥。为探明该区域桩基础横向承载特性，通过采用自主研发的多雨冲沟区桥梁桩基础室内小比例模型试验平台，最大程度地表征原型的桩土材料、桩土边界条件等技术状态，尽量还原桩基础在实际环境中的受力过程，科学模拟多雨冲沟区桥梁桩基在横向荷载下的受力变化情况。分析桩基础在不同的桩长、冲沟坡度以及桩边距条件下，横向承载力、桩身最大弯矩及其截面位置的变化规律，提出不同斜坡度数下桩基有效桩长的折减系数，给出相关工程技术建议。研究结果表明：随着桩长的增加，桩基的横向承载力逐渐增大，但桩长越长，承载力变化幅度越缓；桩长相同的情况下，坡度越大，桩基础的横向承载力越小。建立了桩基有效桩长计算公式，实践时需考虑不同坡度对应的折减系数；坡度增大，相同条件下的桩基有效桩长逐渐变小。桩身最大弯矩及其截面位置随坡度及桩长的增加而增大，增幅随坡度增大而降低。工程实际上建议：复杂环境下的桩基础处于坡度较大位置时，需适当增加桩顶前缘至岩层坡面间的安全距离，必要时进行边坡专项防护，并对已破损及破碎的岩体采取加固措施。桩基截面配筋计算时，需适当提高距桩顶（20%~30%）桩长范围内的桩基配筋率，坡度大、桩周岩体缺失多等情况需进一步进行专项设计及特殊防护，保证桩基施工安全及后期正常使用。

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桥隧工程

岩溶区富水破碎带探地雷达频谱特征研究

吴昊, 杨晓华, 温世儒

2018, 35(12): 90-94,103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.013

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受到地质条件、施工条件以及施工控制等因素的影响，隧道在岩溶地区施工建设过程中会存在一定的风险。超前地质预报能够为隧道安全提供重要保证，当前研究成果主要为岩溶区富水破碎带反射波形的定性特征分析，缺乏振幅及频率大小分布的定量性特征研究。基于此，以广西六河高速公路瑶寨隧道为工程依托，基于电磁波传播特性，结合探地雷达探测原理，开展了大量的现场探测。从振幅与频率的最值及振幅一定取值范围的比例特征出发，对实测数据进行了系统的统计分析，直观、详细地描述并定量揭示了岩溶区富水破碎带的探地雷达频谱特征，为探地雷达判读提供了新的参考方法。现场探测数据分析结果表明：雷达反射振幅的最小值和最大值基本在0.25和0.96左右波动，振幅最大值逼近于满幅值1.0，表现出极其显著的强反射；反射频率的最大值不超过110 MHz，最大反射频率平均值为105 MHz；反射振幅的最大值达到0.8的扫描点比例高达约95%，而其最小值达到0.4却较难，体现了反射振幅的强烈性。将研究结果应用于实际工程的判读，通过对比验证，判读结论与隧道的实际开挖结果吻合较好，说明研究结果能有效地为雷达判读提供指导，为保证隧道的施工与建设安全提供了重要支撑。

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桥隧工程

基于预留支护假设的小净距隧道中央岩墙应力简化计算方法

应国刚, 张素磊, 周明, 陈立平

2018, 35(12): 95-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.014

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小净距隧道中央岩墙在施工过程中会经历多次扰动，因此，如何保障其安全性和稳定性是设计和施工的重点，而获取其受力状态是科学制定设计和施工方案的前提。针对小净距隧道中央岩墙受力特性及其影响因素，研究了其应力分布规律和简化计算方法。在隧道围岩内部"预留支护"的假设前提下，首先得到"预留支护"界面上荷载分布的表达式，进而得到预留支护界面上的正应力与剪应力分布规律，并在此基础上计算中央岩墙所受平均正应力和附加弯矩，最后得到了中央岩墙在一定条件下的计算方法和分布规律。结果表明：小净距隧道中央岩墙应力分布规律可以通过"预留支护假设-界面正应力和剪应力分析-中央岩墙平均应力和附加弯矩-岩墙最终应力分布"的思路完成简化计算。中央岩墙应力分布规律与隧道半径、岩墙自身厚度以及初始地应力等因素有关。岩墙厚度和一侧隧道半径一定，另一侧隧道半径增大，岩墙整体应力逐渐增大，小半径隧道一侧的应力稍大；随着两洞室半径趋于相同，应力分布也呈现左右对称的趋势；在岩墙厚度较小时，适当增加岩墙厚度对减小其平均应力的效果很明显。在两隧道半径一定时，随着岩墙厚度增加，应力逐渐减小，分布逐渐变得均匀，由附加弯矩引起的两侧应力差也随之越小。

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智能运输系统与交通工程

应对高速公路多义路径射频识别系统人为电磁屏蔽的新方法

项煜, 周伟, 马仑

2018, 35(12): 104-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.015

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利用射频多义性路径识别系统可以自己认路这一特点，辅以合理的防逃费策略，能够较好地解决高速公路逃费这一问题。然而，若驾驶员以逃费为目的，将复合通行卡（CPC）故意放置于密闭的金属容器中，该卡将处于电磁屏蔽状态，从而无法与路测单元（RSU）实现单/双向通信。对CPC施以电磁屏蔽降低了多义性路径识别系统的可靠性，亟待相应的解决方案。在充分了解电磁屏蔽基本原理的基础上，根据镜像电磁场理论，探索了一种识别CPC被人为屏蔽的多义性路径识别系统通信方法。利用屏蔽体内部的CPC可在屏蔽体外产生镜像电磁场，继而对RSU施以影响这一特性，设计了一种CPC与RSU在电磁屏蔽条件下特殊的双向通信机制。考虑到该方法功耗较大的问题，同时CPC的供电受限于卡片尺寸这一特点，在RSU附近路面设置横向振荡标线并引入振动传感器。结合埋设振动传感器的采集数据，通过合理考虑横向振荡标线的间隔、宽度、数目等参数以及机动车在路网内的最低和最高行驶速度，通过触发阈值实现在RSU附近自适应唤醒CPC。通过简易通信平台对该方法进行了验证。若能够在实际多义性路径识别系统中进行深入验证，结合验证结果修正实施方案，能够从一定程度上解决CPC的"失联"问题。

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智能运输系统与交通工程

基于DEVS的交通事故主动预防系统模型构建

金会庆, 周瑞, 王江波, 张树林

2018, 35(12): 110-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.016

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为了实现交通事故预防的两种突破：即从群体预防行为到个体预防行为的突破和从事后预防到事前预防的突破，提出交通事故主动预防系统概念，突破传统事故预防的局限性，进一步提升事故预防成效。交通事故主动预防系统是指交通参与者出于自我需求，将正确的交通行为规范渗透到潜意识并自发地执行以防止交通事故发生的应对措施，主体是人（交通参与者），其核心是人的安全意识和安全行为两个维度。从行为学视角依据交通事故与人的交通行为的关联度属性将交通参与者简化为非驾驶群体（行人集群、乘客集群）和驾驶群体（无事故驾驶人集群、事故驾驶人集群），具体对应的主动预防技术分别为：学龄前儿童交通安全认知系统、中小学生交通安全教育互动系统、安全驾驶行为在线训练及矫正系统、危险驾驶体验系统4个技术功能模块，采用DEVS分层递阶建模法，将各子系统模块之间的信息流整合，结合系统模型内部的耦合机制，构建主动预防系统形式化模型，并结合实际典型案例对系统模型进行验证试验，结果证明系统模型的输出结果与实际调查数据基本吻合，该模型可以为实际应用提供一定的指导与参考。

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汽车工程

具有可调式液力惯容器的蓄能悬架H_∞控制

卜祥风, 谢友浩

2018, 35(12): 118-123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.017

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为了解决传统定惯容油缸马达液力惯容器无法调节对外输出力和飞轮换向有较大冲击的问题，通过引入液压单向桥和并联比例阀，构成可调式油缸马达液力惯容器，组成蓄能悬架系统。以可调惯容器为对象，通过建立悬架系统动力学模型，为蓄能悬架系统设计了H_∞控制器。通过适时调节惯容器的对外输出力，使得蓄能悬架起到良好的减振效果。在Matlab/Simulink环境下对H_∞控制蓄能悬架进行了数值仿真。频域仿真结果表明：在车身加速度方面，H_∞控制蓄能悬架在人体较敏感的2 Hz附近低频范围相比于被动悬架幅值下降明显，削减了悬架低频共振峰。同样，在20 Hz附近的高频范围内，H_∞控制蓄能悬架的幅值也有所降低，削减了悬架高频共振峰。只在3~10 Hz的中高频带，H_∞控制蓄能悬架幅值略有升高。H_∞控制蓄能悬架动行程的改善效果和趋势与车身加速度类似。H_∞控制蓄能悬架的轮胎动载荷幅值在0.1~1.5 Hz的低频带和3~15 Hz的中高频带有所升高，但同样在2 Hz和20 Hz附近削减了共振峰。时域仿真结果表明：H_∞控制蓄能悬架车身加速度、悬架动行程和车轮动载荷均方根值比被动悬架分别改善了58.12%，13.53%，51.17%，H_∞蓄能悬架相比于传统悬架在行车舒适性和操纵安全性方面都有较大改善。

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环境工程

基于MOVES的小半径圆曲线路段载重柴油车碳排放预测模型

许金良, 景立竹, 韩跃杰, 燕孟华

2018, 35(12): 124-131,158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.018

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可视化

半径小于等于550 m的圆曲线路段是车辆易产生高碳排的路段。为揭示载重柴油车在这些小半径圆曲线路段的二氧化碳排放水平变化规律，以MOVES模型为基础，应用符合我国实际情况的道路、交通、车辆、燃油等信息，对MOVES模型中的参数做本地化修正及设置。通过采用MOVES模型进行载重柴油车碳排放模拟，得到了不同平面线形及行驶速度组合条件下的碳排量数据库。在此基础上，首先采用回归分析的方法分别建立了单位圆曲线长碳排量与圆曲线半径、圆曲线长度、车辆驶入圆曲线路段的初始速度3个参数的关系模型，其次采用迭代的方法建立了小半径圆曲线路段载重柴油车累积碳排放量预测模型。通过实地油耗试验，选用IPCC碳排放核算方法，将车辆油耗数据转换成碳排放数据，对比了碳排量核算值与模型预测值，验证了模型的预测精度。结果表明：单位圆曲线长碳排量以圆曲线半径、车辆驶入圆曲线路段的初始速度这2个参数分别为变量作二次函数形式的变化，以圆曲线长度为变量作幂函数形式的变化；累积碳排量以上述3个参数为变量作多元非线性函数形式的变化；经过参数本地化修正及设置的MOVES模型可以用于我国实际道路交通条件下的载重柴油车碳排放水平预测，以MOVES模拟为基础而建立的多元碳排量模型预测值与试验实测值的相对误差平均值为6.02%，小于10%，具有较高的预测精度，可以在无需借助MOVES模型的情况下方便、快速地估算载重柴油车在小半径圆曲线路段的碳排量。

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运输经济

基于系统动力学的网约车准入条件政策仿真研究

刘凯, 李豫姣, 李春发, 武洋

2018, 35(12): 132-140. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.019

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可视化

为分析网约车准入条件政策的实施对网约车数量以及城市机动车出行量的影响，针对网约车规制政策问题的特殊性，首先运用Bertrand博弈理论构建了网约车与出租车的价格博弈模型，分析了网约车与出租车的博弈关系、最优价策略以及网约车系统各要素之间的影响关系。其次，在明确博弈变量的逻辑关系后，运用系统动力学方法，构建了以网约车为核心各因素之间相互影响的准入条件政策仿真模型。通过对现有准入条件政策的深入研究，将其归纳为车辆特征限制和司机户籍限制两方面，剖析其对网约车数量和城市机动车出行量的影响。然后，在此基础上结合博弈模型中变量的逻辑关系，绘制了因果关系图和存量流量图。通过调整政策参数，对比准入条件政策实施前后网约车数量和城市机动车出行量等变量的变化趋势。最后，以天津市网约车准入条件政策为例对模型进行了实证分析得到了仿真结论。仿真结果表明：限制车辆特征和司机户籍间接地规制了网约车数量；随着网约车数量的减少，私家车上路数量逐渐增大，城市机动车出行量也逐渐随之增大，从长远来看，不利于缓解城市交通拥堵。网约车的使用对缓解交通拥堵具有积极作用，不能盲目跟风，各地应根据自身实际情况合理制定网约车的准入条件政策，有效地引导网约车的发展。

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运输经济

基于新陈代谢——GM(1,N)马尔科夫的轨道交通客运量预测方法

卢才武, 赵海, 江松, 刘茹玥

2018, 35(12): 141-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.020

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为提高城市轨道交通规划建设的合理性以及相关政策制定的科学性，分析影响城市轨道交通客运量的相关因素，将GM （1，N）预测模型、马尔科夫理论与新陈代谢3种方法的思想相融合，提出一种组合预测模型。首先采用GM （1，N）进行预测，并对预测结果进行残差修正。在此基础上，利用马尔科夫理论构建状态转移概率矩阵，二次修正预测结果，之后融入新陈代谢思想，根据时间序列删除已陈旧的或价值不大的信息，加入已得到的预测结果作为新的预测数据源，对下一时刻进行预测，从而提高模型预测的精度。根据2008-2013年上海市城市轨道交通客运量数据，运用该模型对2015年、2016年上海市城市轨道交通客运量进行预测分析，并与实际结果进行对比。研究结果表明：应用灰色模型，2015年、2016年预测结果分别为335 501.91万人、382 682.82万人，相对误差分别为9.36%，12.55%。应用提出的方法，预测结果分别为314 724.28万人、349 397.59万人，相对误差分别为2.58%，2.76%。为了进一步验证模型的准确性，引用北京市轨道交通客运量相关数据进行验证，其结果相对误差分别为2.87%，3.27%。可见，轨道交通客运量预测问题属于灰色系统研究范畴，并且所提出的新陈代谢-GM （1，N）马尔科夫模型预测精度较高，满足实际需求，是一种有效的城市轨道交通客运量预测方法，同时使得对客运量预测的研究趋于完整，丰富了该类问题的研究成果。

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运输经济

基于改进灰关联分析模型的江苏省道路客运低碳运输水平分析

陈静, 张毅, 程东祥, 徐绍霞

2018, 35(12): 151-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2018.12.021

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研究道路客运低碳运输水平对江苏省实现低碳交通发展、建设低碳城市具有重要意义。通过分析道路客运低碳运输过程的影响因素，在数据可获性与可比性、兼顾完备性与简明性、动态性3个基本原则的基础上，构建了以道路客运能力、道路客运生产率、道路客运碳排量为一级指标，载客位及其增长率、单位载客位的周转量及其增长率、单位周转量的能源消费碳排放量及其减少率为二级指标的道路客运低碳运输评价指标体系。根据灰关联分析法和分辨系数计算法，改进了灰关联分析模型，构建了道路客运低碳运输评价模型。运用该评价模型分析了2000—2014年间江苏省道路客运低碳运输水平。研究结果表明：（1）低碳运输水平在研究时段变化幅度较大，在2000—2004年间呈现波动下降态势，下降率为23.45%；2004—2014年间呈现波动增长趋势，增长率为33.85%。江苏省低碳道路客运系统处于转型期，低碳运输水平有待进一步提升。（2）通过分析道路客运碳排量与道路客运生产率、道路客运能力等指标的关联度，得出道路客运碳排放水平与这些指标关联度较大。在此基础上，从碳减排、运输效率与运输能力3个层面，提出以节能降耗技术研发、运输组织优化和道路客运经营结构调整等为核心内容的政策建议。

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2018年, 第35卷, 第12期　刊出日期：2018-12-05

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