公路交通科技

2019年, 第36卷, 第1期　刊出日期：2019-01-05
  

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    道路工程
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    蒙脱土/SBS复合改性沥青混合料路用性能研究
    徐明非, 郭平, 李俊
    2019, 36(1): 1-7,15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.001
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    为了分析蒙脱土对SBS改性沥青混合料路用性能的影响，采用蒙脱土对SBS改性沥青进行复合改性，并制备复合改性沥青混合料，开展了车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。首先研究了蒙脱土掺量对复合改性沥青混合料高低温性能和水稳定性的影响，并结合灰关联分析推荐了蒙脱土最佳掺量。然后以SBS改性沥青混合料作为对照，通过测试不同老化条件下路用性能，分析了复合改性沥青混合料的抗老化性能。研究结果表明：适当掺加蒙脱土可以提高复合改性沥青混合料的高温性能和水稳定性，但是掺量过大时高温性能提升幅度不大，水稳定性反而有所下降。掺加蒙脱土会对复合改性沥青混合料的低温性能产生不利影响。灰关联分析表明蒙脱土掺量对各项路用性能指标的影响程度大小依次为低温性能 > 水稳定性 > 高温性能，因此不宜为了提升高温性能而片面增大蒙脱土掺量。结合蒙脱土掺量与各项路用性能指标的关系，推荐蒙脱土掺量范围为2%~4%，并选取3%作为最佳掺量。最佳蒙脱土掺量条件下，复合改性沥青混合料的抗老化性能较之SBS改性沥青混合料得到显著提高，尤其是低温抗老化性能，虽然老化前复合改性沥青混合料的低温性能要差于SBS改性沥青混合料，但是经老化后前者的衰减幅度较小，其低温性能反而优于后者。
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    TS高黏度改性沥青的制备和OGFC混合料的路用性能
    冯新军, 解明卫, 陈安迪
    2019, 36(1): 8-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.002
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    为了制备高黏度改性沥青，以70号A级石油沥青、TLA、SBS、芳烃油和稳定剂为原材料制备了TS（TLA+SBS）复合改性沥青，采用正交试验设计方法对TS复合改性沥青进行正交试验设计，研究了TLA掺量、SBS掺量和芳烃油掺量对TS复合改性沥青黏度、针入度、延度、软化点、黏韧性和韧性的影响规律，确定了TS高黏度改性沥青的最佳掺配比例。对TS高黏度改性沥青、6% SBS改性沥青和国产高黏度改性沥青进行了技术性能对比研究，并评价了3种高黏度改性沥青OGFC-13混合料的路用性能。结果表明：当TLA掺量为25%，SBS掺量为5%，芳烃油掺量为4%时，TS高黏度改性沥青的综合性能最佳；与6% SBS改性沥青和国产高黏度改性沥青相比，TS高黏度改性沥青具有更好的抗老化性、施工和易性和热储存稳定性；TS高黏度改性沥青的高温抗车辙性能远高于6% SBS改性沥青，但略低于国产高黏度改性沥青；与6% SBS改性沥青OGFC-13混合料和国产高黏度改性沥青OGFC-13混合料相比，TS高黏度改性沥青OGFC-13混合料具有优良的高温稳定性、水稳定性和排水性，但在低温抗裂性方面略微不足，可应用于我国南方湿热地区的沥青路面工程中。
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    橡胶沥青混合料的动态弯拉模量研究
    周梓豪, 刘朝晖, 王旭东, 张晨晨
    2019, 36(1): 16-21,54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.003
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    为了研究沥青混合料的模量特性，应用UTM材料试验机分别采用四点弯曲和梯形梁两种试验方法测试采用70#基质沥青和橡胶沥青两种不同沥青的混合料动态弯拉模量和相位角，根据时温等效原理计算主曲线移位因子并绘制动态模量主曲线和相位角主曲线，分析橡胶沥青混合料的动态黏弹特性；对比分析两种动态弯拉模量试验方法对沥青混合料动态弯拉模量和相位角的影响。结果表明：沥青混合料动态弯拉模量受温度和荷载频率影响较大，随着温度升高而显著减小，同时随着频率增大而增大；高温时，橡胶沥青混合料的动态模量显著大于70#基质沥青混合料，拥有更好的高温性能；橡胶沥青混合料受频率（温度）影响较小，温度敏感性更好；两种试验方法得到的主曲线在低温阶段趋势一致，在高温阶段有所差别，梯形梁试验最低频率为10 Hz，而四点弯曲试验的最低频率为0.1 Hz，拟合得到的主曲线高温阶段形状更加完整，能更有效地反映混合料高温时的动态力学性能。
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    预湿轻细骨料内养护混凝土微观结构与渗透性能
    袁英杰, 郭为强, 王坤林, 魏亚
    2019, 36(1): 22-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.004
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    为研究预湿轻细骨料对于内养护混凝土的渗透性能的影响，分别对预湿轻细骨料内养护混凝土和普通混凝土的电通量和氯离子渗透深度进行试验研究，并采用扫描电子显微镜观察对比轻细骨料和普通砂周围的微观结构。试验结果表明，内养护混凝土的电通量和氯离子扩散系数均略高于普通混凝土，但是相差在5%以内，说明预湿轻细骨料的掺入对混凝土渗透性的影响较小。酸性环境影响混凝土的氯离子渗透性能，在氯离子浓度几乎相同的单一氯化钠盐溶液和酸性复合溶液（pH=2和4）试验条件下，后者测得的混凝土渗透动力学系数明显增大，但渗透深度与浸泡时间平方根仍然具有较好的线性关系。此外，通过扫描电镜观察微观结构的BSE图像结果显示，由于内养护效应，轻细骨料附近的界面过渡区相比于普通骨料更加致密均匀，这有助于改善内养护混凝土的抗渗透性能。轻细骨料内部存在较多的开放性大孔隙，是有害离子潜在的扩散通道，并且电测试验和氯离子扩散试验中的真空饱水、饱盐操作增大了这种可能性。但实际内养护混凝土体系中的轻细骨料在释水后不会反向吸湿，失水大孔不再提供传输路径。
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    基于支持向量机和改进BP神经网络的路基边坡稳定性研究
    史笑凡, 杨春风, 王可意
    2019, 36(1): 31-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.005
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    针对京新高速公路项目在建设中遇到的裂缝、滑移、倾倒等大量边坡稳定性问题，为了探讨边坡岩土体参数与边坡稳定性间的相关关系，以及保证研究项目路段在运营期间的行车安全，实现公路网尤其是山区公路的安全、高效、便捷运行，在已有研究的基础上，分别建立了支持向量机以及附加动量因子mc而改进后的BP神经网络两种边坡稳定性预测模型。通过引入45个训练样本，对5个工程边坡实例的安全系数进行预测计算，分析了两种模型的平均误差和最大误差，比较了两种模型的预测精度和适用范围，并且对京新高速公路胶泥湾至冀晋界路段的工程边坡稳定性进行了预测。结果显示，样本训练阶段，支持向量机和BP神经网络两种模型均具有较高的模拟精度，而BP神经网络更优；在样本预测阶段，支持向量机的预测精度明显优于BP网络；当随着样本容量不断增大时，两种计算模型的预测精度也逐渐提高；通过结果可以得出，支持向量机预测模型有较强的外推能力和预测计算的有效性，可以更好地描述边坡稳定性复杂的非线性关系，更适用于边坡稳定性的预测分析。
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    基于上限分析法的含夹层边坡地震稳定性分析
    牛涌, 杨兴振, 赵建林, 季文魁
    2019, 36(1): 38-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.006
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    为了判断含夹层岩质边坡在地震荷载下的稳定性，丰富岩质边坡在地震荷载下的稳定性分析方法，探讨极限分析中的上限分析法如何应用于评价边坡在地震荷载作用下的稳定性，文中介绍了上限分析法在边坡稳定性判断中的应用和极限分析法的基本原理，并详述了如何基于波动理论计算地震波对边坡中滑动体的做功功率，针对能量系数随时间变化的特性，提出了以最小平均能量系数作为边坡稳定性的评价标准。最后结合室内振动台模型试验，通过计算最小平均能量系数判断的稳定性结果与模型的实际破坏结果进行对比，验证极限分析上限法应用于地震稳定性分析的合理性。研究表明：以正弦波代替地震波，基于波动理论可以求得该正弦波对边坡滑体的做功功率，该功率为一个随时间变化的函数，因此提出以最小平均能量系数作为评价标准，当最小平均能量系数Esmin > 1时，消耗的功率大于外力做功功率，边坡处于稳定状态；当最小平均能量系数Esmin < 1时，消耗功率小于外力做功功率，边坡发生滑动破坏；当最小平均能量系数Esmin=1时，边坡处于极限稳定状态；应用极限分析上限法计算出的最小平均能量系数判断的模型边坡破坏状态与实际破坏基本一致，上限法求得的最小平均能量系数可作为含夹层边坡的稳定性判断标准。
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    含黏土封层泥岩路堤含水率变化规律及预估模型
    刘凯, 戴冬凌, 张明伟, 王芳, 孙志彬
    2019, 36(1): 46-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.007
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    在泥岩路堤修筑过程中为降低降雨入渗对泥岩路堤影响，根据持续降雨入渗模型计算比较了路堤表层铺设粉土封层、黏土封层的阻渗效果，进行室内试验定量分析了相同降雨条件下黏土封层、降雨后晾晒时间、泥岩风化程度、黏土封层厚度、路堤深度5种因素对泥岩路堤含水率的影响，依据灰理论计算了各因素与路堤含水率的关联度排序，统计回归提出泥岩路堤含水率预估模型。研究结果表明：黏土封层的铺设能明显降低路堤表层降雨入渗速率，削弱泥岩风化程度和晾晒时间对路堤含水率的影响，具有较好的阻渗作用；各因素对路堤含水率的影响程度排序为：黏土封层厚度、路堤深度、晾晒时间、风化程度。黏土封层的最佳铺设厚度随降雨强度的增大而增大，一般推荐厚度以20 cm为宜；根据预估公式反算出雨后泥岩路堤拥有最佳施工含水率的层位。推荐翻挖至该层位后再恢复施工，节约工程量和时间。经试验路检测及统计分析知，中等降雨强度条件下，泥岩路堤含水率预估值与实测值相对误差较小且满足工程要求。本研究成果不仅对安徽地区泥岩路堤修筑具有工程指导意义，非安徽地区的泥岩路堤修筑亦可参考本研究的规律和结论。
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    考虑D-P边界退化的冻风积土蠕变损伤规律研究
    张向东, 李军, 周军霞, 孙汉东, 杨宇婷
    2019, 36(1): 55-62,86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.008
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    为研究季冻区冻风积土的蠕变变形规律及损伤演化规律，采用冻土GDS三轴测试分析系统开展了不同负温条件下三轴蠕变试验，分析了不同负温对冻风积土蠕变损伤特性的影响。根据典型蠕变曲线的三阶段特征提出了蠕变损伤时间阈值及屈服时间阈值确定方法。根据Kachanov对混凝土材料蠕变损伤的假设，对冻风积土的弹性模量及抗剪强度参数进行弱化，分析了不同负温条件下，不同蠕变损伤阶段冻风积土蠕变损伤规律。将西原模型中塑性元件改进成了具有损伤特征的非线性黏塑性体，并假设其服从于Drucker-Prager屈服准则，建立了冻风积土分阶段的蠕变损伤模型，将模型计算值与实测值进行比较，验证模型的合理性。研究结果表明：温度对冻风积土蠕变特征影响显著，温度低于-15℃时仅出现蠕变第I、Ⅱ阶段，温度高于-10℃时会出现第Ⅲ阶段，分阶段蠕变损伤模型可以较好地描述冻风积土在不同蠕变阶段损伤特征；屈服边界退化是导致冻风积土发生蠕变损伤的主要原因，发生蠕变损伤后会导致屈服边界不断缩小以及有效应力不断增加，塑性区的范围不断扩大，发生蠕变损伤后有效应力状态点会落在损伤后的屈服边界附近。
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    考虑全截面剪切变形效应的波形钢腹板箱梁挠度计算
    柳兴成, 蔺鹏臻, 何志刚
    2019, 36(1): 63-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.009
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    为了分析计算波形钢腹板箱梁在竖向荷载作用下的弯曲挠度，考虑波形钢腹板和混凝土顶、底板在其自身平面内的全截面剪切变形，引入符合力学规律的波形钢腹板和混凝土顶、底板在其面内剪切变形的位移函数，利用能量变分原理，推导出波形钢腹板箱梁挠度计算的解析解。结合单箱单室和单箱双室波形钢腹板箱梁算例，与仅考虑波形钢腹板剪切变形的挠度计算方法和ANSYS有限元解进行了比较分析。结果表明：该解析解的计算结果比仅考虑波形钢腹板剪切变形的计算结果更加精确，与有限元分析结果吻合良好，误差在5%以内，满足挠度计算的精度需求，且跨径越小，全截面剪切变形效应对挠度的影响越明显；针对单箱单室波形钢腹板箱梁，全截面剪切变形效应对挠度的贡献最大为36.12%，其中波形钢腹板的剪切变形对总挠度的贡献最大为34.46%，剪力滞效应对总挠度的贡献最大为1.66%；而对于单箱双室波形钢腹板箱梁，全截面剪切变形效应对挠度的贡献最大为40.91%，其中波形钢腹板的剪切变形对总挠度的贡献最大为36.03%，剪力滞效应对总挠度的贡献最大为4.88%；在相同的工况下，波形钢腹板箱梁的箱室越多，全截面剪切变形效应对挠度的贡献越大，挠度贡献值的最大增幅为4.79%，在不同的工况下，集中荷载作用下全截面的剪切变形效应较为明显。
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    紊流风特性参数对近流线形桥梁表面风压分布影响
    白桦, 姬乃川, 张亮亮, 刘健新, 何晗欣
    2019, 36(1): 70-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.010
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    风洞试验时紊流风特性参数的模拟精度会对桥梁结构的抖振、颤振、涡振等试验结果产生影响，为了提高试验精度，分析紊流风特性参数模拟误差所带来的影响、总结桥梁结构表面风压分布受紊流风参数的影响规律，在风洞中采用格栅紊流，分别形成了紊流强度相同但积分尺度不同与积分尺度相同但紊流强度不同的几种局部紊流风场，以此来研究紊流风特性参数单独变化对桥梁结构表面风压分布规律的影响。结果表明：紊流强度增大会使桥梁表面平均风压系数绝对值减小，减小的幅度会受结构表面位置、风攻角等因素的影响。当位置或风攻角发生变化后，紊流强度增大导致平均风压系数绝对值减小的幅度也会发生变化，很难进行定量修正。大部分位置的脉动风压系数会随紊流强度增大而增大。但受栏杆、风嘴、检修车轨道等附属结构影响，这种趋势可能出现相反的变化。紊流积分尺度增大会使近流线形桥梁表面平均风荷载增大，对脉动风荷载影响很小。进行桥梁气弹模型试验时，应首先保证准确模拟紊流强度，在条件许可的情况下再准确模拟紊流积分尺度。积分尺度越小，表面压力相关系数也越小。相邻位置的脉动风压相关系数主要受特征紊流影响，与来流的积分尺度无关。
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    自锚式悬索桥先斜拉后悬索的体系转换模拟
    张海顺, 王玉银
    2019, 36(1): 78-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.011
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    针对大跨度自锚式悬索桥跨越通航流域时不能采用常规支架法施工主跨钢箱梁的问题，提出了"先斜拉，后悬索"无支架法的总体施工方案，即先形成临时斜拉桥，再进行斜拉桥向悬索桥的体系转换。以600 m超大跨度的鹅公岩自锚式悬索桥为分析案例，采用无应力状态控制法实现了两种独立缆索支撑体系——临时斜拉桥和自锚式悬索桥共存。通过体系转换方案比选出推荐方案，表明临时斜拉桥成桥后可充分利用斜拉索的材料强度进行补张拉工作后再进行体系转换工作，可降低主缆与主梁的高差，从而减少了吊索张拉次数和接长杆长度，体系转换方案得以优化。经ANSYS有限元模拟由斜拉桥向悬索桥的体系转换过程，其结果与设计预期目标吻合较好，给出了该方案实施下主缆、主梁、临时钢塔、主塔、吊索和斜拉索在各施工步骤下的反应，并得到以下结论：（1）"先斜拉，后悬索"的总体施工方案可解决大跨度自锚式悬索桥无法使用支架法的施工问题；（2）通过调整体系转换前的主梁线形，可大幅度降低体系转换难度；（3）对于几何非线性显著的斜拉桥向悬索桥体系转换过程中，吊索张拉方案、斜拉索力调整和拆除时机顺序等问题的确定至关重要。
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    沥青混凝土小梁开裂损伤影响因素分析
    张兰峰, 庞立果
    2019, 36(1): 87-93,142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.012
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    为了研究沥青混凝土小梁裂缝在荷载作用下的扩展规律及其影响因素，应用扩展有限元法对预置裂缝的沥青混凝土小梁裂纹扩展进行了数值模拟。在小梁跨中底部预置裂缝，施加固定数值的位移荷载，将裂缝扩展影响因素分为荷载位置（跨中、距离跨中2 cm、距离跨中5 cm）、预设裂缝长度、材料力学参数（抗拉强度、断裂能）。计算结果表明：XFEM裂缝扩展路径不依赖于网格化分和单元边界，裂缝是从单元内部断开，呈现曲折形状，可以显示裂缝扩展的真实形态；裂缝扩展类型与荷载与裂缝的相对位置有关，当施加荷载作用线与裂缝重合时，裂缝扩展区域以受到拉应力为主，扩展类型体现为I型，若两者不重合，裂缝扩展区域以受到拉应力、剪应力的综合作用，裂缝扩展以I-Ⅱ复合型为主；荷载作用位置离预设裂缝越远，最大主应力峰值、最大主应变峰值都越小，而且裂缝扩展长度也越小；小梁跨中底部的初始裂缝长度越小，裂缝扩展需要的断裂能就越大。改变抗拉强度和断裂能数值表明，抗拉强度的增加只是增大开裂需要的荷载，而断裂能改变不只改变开裂需要的荷载，而且改变小梁受力产生的变形。所以断裂能更能正确反映材料抗裂性能。
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    车辆荷载作用下损伤开裂简支空心板的断裂力学特征
    周术明, 颜东煌
    2019, 36(1): 94-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.013
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    准确掌握不同损伤条件下桥梁结构的动态特性及其变化规律是动态检测法快速检测与准确评价桥梁安全性的前提，而目前对车辆荷载作用下不同损伤开裂混凝土梁桥断裂力学特征的研究成果还很不充分。基于断裂力学理论，以钢筋混凝土简支空心板为研究对象，采用有限元数值模拟方法，对车辆荷载作用下损伤开裂混凝土简支空心板的断裂力学特征进行了研究。基于裂缝穿过空心板底部受力筋的层数确定开裂深度，通过对车辆荷载作用下8 m标准跨径混凝土空心板中部不同开裂深度的计算分析，得到了不同工况下空心板横截面上裂缝附近的J积分值均呈现由两侧向中间先增加后减小的规律，即裂缝附近J积分值的大小与空心板横截面的净高有关，净高越小，J积分值越大，净高越大，J积分值越小，且同一加载方式下，裂缝附近J积分值的大小与空心板横截面的净高有关；在相同加载方式下，裂缝附近的J积分值和裂缝开度随着裂缝深度的增加而呈几何加速度增加，各裂缝尖端的Von Mises应力则近似呈现线性增大；在相同裂缝深度时，加载荷载越大，裂缝附近的J积分值也越大，且J积分值在反映载荷变化时具有较高的敏感性。
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    自然风对射流风机临界风速的影响
    姜学鹏, 张红新, 景安
    2019, 36(1): 102-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.014
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    临界风速是隧道排烟设计的重要参数，而自然风速与风向均对隧道排烟有显著影响。为研究自然风速与风向对射流风机临界风速的影响，根据π定理和相似理论，对影响射流风机临界风速的相关因素进行量纲分析，推导出射流风机临界风速与火源功率、自然风速这2个影响参数的无量纲函数关系式。采用1：20隧道模型和5种不同火源功率，设计了11种模拟自然风，并对数据结果进行拟合，确定了射流风机临界风速与这2个影响参数的关系。结果表明：在射流风机与火源纵向间距不小于4 m情况下，其临界风速与火源纵向间距无关。自然风对射流风机临界风速有较大影响，且不同自然风时影响也有所不同：当自然风向与射流风机风向同向时，其临界风速与火源功率的1/3次方成正比，这虽与Oka等模型、Wu等模型和Li等模型相似，但实际隧道断面送风是不均匀的且隧道出入口具有自然风，自然风速越大，临界风速越小；当自然风向与射流风机风向反向时，其临界风速与火源功率的1/5次方成正比，且自然风速越大，临界风速越大。根据这些拟合结果确定了无量纲函数关系式中各未知系数的取值，进而得到了自然风速与风向的射流风机临界风速模型，并将模拟结果进行了验证，取得了较好的一致性。
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    盾构机前舱设备可视化检测系统研究与应用
    石振明, 刘鎏, 管圣功, 吴全立, 石新栋
    2019, 36(1): 109-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.015
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    盾构机前舱设备可视化检测系统将钻孔电视防水耐压的结构特点与近景摄影测量技术相结合，在盾构机气泡舱前壁上预留3个安装球阀的圆孔，并在圆孔位置焊接球铰且分别安装摄像装置、冲洗装置和照明装置。检测时将摄像装置安装在密封性良好的推进装置顶端，利用推进装置将可视化设备经球铰孔道在保证密封性的情况下推进至挖掘舱内，利用冲洗装置对刀具附着物清洗，然后采集盾构刀具的影像数据，实现前舱设备的可视化。通过刀盘和球铰的转动，可视化系统可以拍摄到正面和外圈80%的滚刀。检测系统通过图像可以直观观察滚刀、刮刀等刀具的工作状况，同时透过辐条间隙可以观察掌子面的情况。最终将所得刀具图像与原始三维模型进行对比，可实现对盾构刀具磨损情况的精确量测，为换刀时机的选择提供科学的依据。该套盾构机前舱可视化设备有效地应用于"天和号"泥水气压平衡复合式盾构机，依托南京纬三路过江隧道盾构施工，多次对前舱设备进行成像，图像清晰，效果良好。并利用图像处理软件进行了滚刀磨损定量分析。通过开舱检验结果准确，为工程节省了大量成本，验证了其适用性。盾构机前舱设备检测可视化系统可以安装于多种盾构机上，容易得到推广，为盾构机刀具的无损检测提供了新的思路。
    • 交通工程
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    事故再现复合形优化算法及其应用
    张诗波, 刘澜, 李平飞, 王琰, 肖凌云
    2019, 36(1): 117-123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.016
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    为了适应交通事故鉴定与分析工程实践中对基于计算机事故仿真的事故再现人工调整优化方法论的需求，提出了一种新的事故再现优化算法。首先，在对交通事故再现优化问题进行数学描述的基础上，提出了基于隐式仿真的事故再现优化问题的特征，包括：很难对事故仿真模型进行求导、事故仿真"正向迭代"流程与事故再现"反向推导"的要求之间存在矛盾、事故再现对优化效率有较高的要求；其次，阐述了复合形法的基本原理，提出了复合形优化算法的迭代步骤和流程，其基本方式是通过构建简单几何图形（n维空间中具有n+1个以上的顶点组合而成的多面体）并比较各顶点的目标函数值，以目标函数值较小的顶点取代目标函数值最大的顶点，以此反复迭代直至满足收敛指标后得出最优解；最后，基于一起发生在四川成都某快速路上的车辆碰撞行人事故案例，结合多刚体碰撞建模系统PC-Crash软件进行事故仿真建模，利用复合形算法经6步迭代实现车辆碰撞速度和附着系数修正值两个参数的优化求解，并用事故现场监控视频解析数据进行了验证。研究表明：复合形优化算法构思较为直观、收敛较快，不需要对事故仿真模型进行求导，对事故类型也没有限制，适用于优化变量较少的、基于计算机事故仿真的事故再现人工调整优化。
  • 交通工程
    基于动态规划的信号配时滚动优化算法
    姚志洪, 蒋阳升, 王逸, 赵斌, 谭宇
    2019, 36(1): 124-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.017
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    随着智能交通技术的发展，交通信息获取的时间颗粒度将越来越小，这为城市动态交通信号配时优化模型和方法提出了新的挑战。为解决经典信号相位控制优化（COP）算法中未考虑交叉口预测区间内交通流量动态变化对信号配时方案控制效果的影响。文中提出了基于动态规划的单交叉口信号配时滚动优化算法。首先，在分析交叉口信号配时关键问题的基础上，构建了以交叉口车辆平均延误和平均排队最小为优化目标，交叉口各相位绿灯时间长度为约束条件的信号配时非线性整数优化模型；并设计了动态规划算法求解该模型。其次，为反映交叉口车流在预测区间内动态变化的特性，在动态规划算法的基础上提出了滚动优化策略，根据实时更新的预测数据滚动优化信号配时方案，并将信号配时方案实时传输到交叉口信号控制器中。最后，通过实际调查数据构建微观仿真环境，采用VISSIM COM二次编程开发技术结合MATLAB编程软件实现了文中模型和算法，并对比分析文中算法和经典的COP算法。通过改变交叉口的输入流量，测试不同流量条件下控制算法的控制效果。结果表明，与经典的COP算法相比，文中算法不仅能够使车辆在交叉口的平均延误减少20%，而且能够保证交叉口各个相位的车辆平均延误的均衡。
  • 交通工程
    欠发达地区中长距离出行方式选择行为机理研究
    孙连娇, 戢晓峰, 陈方
    2019, 36(1): 131-137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.018
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    分析欠发达地区中长距离出行方式选择行为机理，能够为区域综合交通规划及客运组织提供理论依据。基于非集计理论，将居民个人属性、交通属性和出行属性作为影响因素，根据欠发达地区中长距离出行方式分布情况，将公路、铁路、民航3种出行方式作为选择肢，构建了欠发达地区居民中长距离出行方式选择的多元Logit模型。利用云南省1 642份旅客出行行为调查的有效问卷，运用SPSS软件对多元Logit模型参数进行标定，获取了欠发达地区居民中长距离出行方式选择的主要影响因素，并对各影响因素进行了敏感性分析。结果表明：欠发达地区居民中长距离出行方式选择主要受居民月收入、学历、出行距离等7个因素的影响，其中，月收入、学历和出行距离对出行方式选择结果存在显著的负向影响。对于选择公路出行的乘客而言，换乘便捷性对选择结果影响的显著性高于乘坐舒适度；对于铁路出行的乘客，乘坐舒适性对选择结果影响的显著性较高。当出行距离每增加1个单位，选择公路出行的概率降低0.104个单位，选择铁路出行的概率降低0.328个单位。学历与月收入的弹性值分别为1.307和1.297，均大于1，表明学历与月收入2种因素对欠发达地区居民中长距离出行方式选择的敏感度较高；其余因素对出行方式选择的敏感度存在一定差异。
  • 交通工程
    基于运行速度的高海拔地区一级公路长直线路段限速值
    田林, 许金良, 贾兴利, 房建宏
    2019, 36(1): 138-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.019
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    为减少高海拔地区一级公路长直线路段因汽车超速行驶引发的交通事故，提出高海拔地区长直线路段合理限速值，以提高高海拔地区公路长直线路段汽车运行安全，在高海拔地区不同海拔区间长直线路段进行汽车运行速度样本测试试验，采用雷达测速枪采集高海拔地区不同海拔区间（3 000~3 500 m，3 500~4 000 m，4 000~4 500 m，4 500~5 000 m）一级公路长直线路段汽车运行速度样本，利用SPSS软件对高海拔地区长直线路段不同海拔区间运行速度样本进行统计处理，分别绘制了不同海拔区间运行速度累计频率曲线，计算得到不同海拔区间长直线路段运行速度V85，分别为：98 km/h（3 000~3 500 m），91 km/h（3 500~4 000 m），88 km/h（4 000~4 500 m），和84 km/h（4 500~5 000 m），建立了运行速度V85与海拔之间的关系模型。结果显示：高海拔地区长直线路段运行速度V85随着海拔的升高呈现降低的趋势，基于运行速度提出了高海拔地区一级公路长直线路段限速值为80 km/h，限速值的提出将为高海拔地区一级公路长直线路段限速和设置相应交通安全设施提供理论依据，以期减少高海拔地区因汽车超速行驶引发的交通事故。
    • 汽车工程
  • 汽车工程
    整体式梯形转向机构最优区域值计算和优化
    胡亚辉, 董皓, 张君安
    2019, 36(1): 143-149. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.020
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    为了得到整体式梯形转向机构尺寸的最优值，结合其工作特性进行了数学模型建立与优化分析。在以往以外侧车轮实际转角与理论转角误差为目标函数的基础上，提出了以汽车实际瞬心位置与阿克曼瞬心位置的误差为目标函数，使实际瞬心位置在理论瞬心位置附近波动的最大值最小，从而优化转向梯形机构的相关尺寸参数，进一步得到更接近理想的阿克曼转向机构。通过数值方法，模拟了瞬心位置曲线，以梯形杆长作为优化目标，并以位置误差最小化作为目标函数，得到了机构杆长最优区域值。在得到的计算区域里选取数值计算与理论数学模型计算进行结果对比，认为最优区域是存在的。通过引入已有计算参数，在得到的最优区域里选配合适的机构杆长尺寸，进一步绘制出理想的优化后转向机构外侧车轮转角误差和瞬心位置误差的偏差曲线，对方法进行了验证。结果表明：在最优区域内选取转向机构的杆长进行数值计算是合理的；外侧车轮转角误差最大值不超过0.45°，误差在2%以内，同时，瞬心位置误差最大值不超过40 mm。整体式梯形转向机构最优区域值计算方法为该类优化问题提供了一种全局最优解，并为梯形转向机构的设计提供了规范性的指导与依据。
    • 运输经济
  • 运输经济
    城际货物运输联系的网络特性及空间组织优化研究
    张玲, 郝京京, 戢晓峰
    2019, 36(1): 150-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.01.021
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    货物运输联系网络的空间特性能够为区域物流规划与货运交通组织提供基础依据。为高效提取城际货物运输联系的复杂交互关系，基于空间尺度重构理论，在提出货物运输联系网络构建方法的基础上，运用GIS空间分析技术，从网络空间组织过程及网络层级结构两个角度揭示了货物运输联系网络形成的动态性特征，并以云南省为实例地区进行演示；进一步在考虑交通因素的前提下，选取相关性分析和复杂网络分析工具，从强化运输联系和提高运输网络稳定性的角度对其空间组织进行了优化。结果表明：（1）货物运输联系网络的空间组织是一个地域集中性和区域择优性的复杂作用过程，它的节点倾向于与其地理空间邻近的省外城市以及省外区域经济中心取得首位联系，在这个过程中随着网络层级的降低，网络中关键节点的控制力逐渐转移至次级节点，致使城市功能和作用的空间分异趋于均衡；（2）公路交通基础设施网络规模、等级及可达性的变化对城市间货物运输交流的强化作用较弱，运输能力的提升才是其空间组织优化的关键；（3）城际货物运输对网络中关键节点的依赖程度极大，网络层级越高其对蓄意攻击的抗毁程度越低，提升核心网络中关键节点的抗毁性，能够优先实现平衡网络整体连通性和提高货运系统稳定性的目标。