2019年, 第36卷, 第2期　刊出日期：2019-02-05

  

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  不同复合改性沥青混合料路用性能的对比研究

  张海涛, 宫明阳, 杨斌, 杨洪生

  2019, 36(2): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.001

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  为探究不同复合改性沥青混合料路用性能的差异性，研究采取SBS、SBR、橡胶粉等3种改性剂进行两两复合，通过AC-13，AC-16，AC-20等3种级配进行沥青混合料的配制。最终选用4% SBS/3% SBR、4% SBS/15%橡胶粉、3% SBR/15%橡胶粉3种复合改性沥青混合料及AC-13，AC-16，AC-20等3种级配的沥青混合料作为研究对象，通过高温车辙、冻融劈裂、低温小梁弯曲等试验对3种不同复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温稳定性及水稳定性进行试验对比研究。研究结果表明，在3种复合改性沥青混合料的性能方面，4% SBS/3% SBR沥青混合料的各项性能最佳，4% SBS/15%橡胶粉沥青混料次之，3% SBR/15%橡胶粉沥青混合料最差。在3种级配沥青混合料的高温稳定性方面，级配为AC-20的沥青混合料最佳，AC-16沥青混合料次之，AC-13沥青混合料最差。在3种级配沥青混合料的低温稳定性及水稳定性方面，级配为AC-13的沥青混合料最佳，AC-16沥青混合料次之，AC-20沥青混合料最差。试验研究结果在沥青路面设计与施工中，可为沥青混合料的选择应用提供参考依据。
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  PVA纤维水泥稳定碎石拌和均匀性检测技术

  曹源文, 李亚南, 郑南翔, 王棋, 周垠成

  2019, 36(2): 7-13,27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.002

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  为了准确地检测出PVA纤维水泥稳定碎石的拌和均匀性，在四边距标准差的理论基础上，结合数字图像处理技术提出了集料四边距标准差均匀性求解算法和PVA纤维加权四边距标准差均匀性求解算法。该算法的实现过程：（1）利用数字图像处理技术对试件截面图像进行预处理，通过种子填充法提取试件截面图像中集料和PVA纤维的边缘和质心。（2）根据试件截面图像中像素距离和实际距离的转换关系，结合集料四边距标准差的算法和PVA纤维加权四边距标准差的算法依次求出试件截面图像中集料的四边距标准差和PVA纤维的加权四边距标准差的数值。然后应用MATLAB软件完成了集料均匀性检测系统和PVA纤维均匀性检测系统的软件构架设计和GUI界面设计，从而开发了集料均匀性检测系统和PVA纤维均匀性检测系统，实现了PVA纤维水泥稳定碎石的均匀性分析及运算的自动化。最后以对PVA纤维水泥稳定碎石拌和质量有重要影响的搅拌时间展开试验研究，取搅拌时间依次为45，50，55，60，65，70，75，80 s，进一步地验证了添加PVA纤维对水泥稳定碎石的抗裂性提高效果和均匀性检测系统的准确性。研究结果表明：添加PVA纤维的水泥稳定碎石抗裂指数比普通水泥稳定碎石抗裂指数高出30%左右；该检测技术可以较好地检测出PVA纤维水泥稳定碎石中集料和纤维的分布均匀性。
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  飞机临界荷位的道面板内最大弯矩和板边弯矩分析

  程国勇, 王肖江, 冯长峰

  2019, 36(2): 14-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.003

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  飞机荷载作用下的道面板内力分析是机场道面设计和承载能力评估的重要指标。目前国际普遍采用临界荷位的板边弯矩值作为依据，但实际受力分析下最大弯矩值出现的位置并不在板边，且随主起落架构型及道面结构参数的变化而变化。随着民航机型的大型化和起落架构型的复杂化，板内最大弯矩与板边弯矩之间的差别越来越不可忽视。为定量分析飞机临界荷位道面板内最大弯矩值的位置及数值同板边弯矩值的差异程度，基于半无限大弹性地基板理论并采用高精度有限元模型，分析了不同机场道面结构下多种构型的主起落架在板内临界荷位最大弯矩与板边弯矩的偏移距离及差值比例。分析结果表明：随着道面板相对刚度半径的增大，最大弯矩值位置从板边逐渐内移，随着主起落架复杂程度的增加，内移的距离会逐渐增大但变化幅度较小，内移距离范围为4~14 cm；最大弯矩值高出板边弯矩值的比例随着道面板相对刚度半径的增加出现先增大后减弱的规律，随着主起落架构型的变化略有差异，其中常见机型A319机型最高差值比例达5.06%，A320机型最高差值比例达3.92%，A380-800机型最高差值比例达3.51%。
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  现役高速公路轻质土侧向置换路基方法研究

  刘汉龙, 尹锋, 陈永辉, 肖杨, 楚剑

  2019, 36(2): 19-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.004

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  考虑到现役高速公路运营情况，提出了在不影响正常通车的条件下，采用侧向引孔注入气泡混合轻质土置换路基的卸载处治方案。以浙江申嘉湖杭高速公路为例，通过吸失水试验确定了轻质土设计容重的修正系数，结合现场监测数据对不同处理路段的沉降进行了分析。提出了采用置换体积比和有效容重比来修正平均固结度和利用置换前的沉降资料估算轻质土的置换量的简便计算方法。采用有限元方法模拟了轻质土置换后的沉降并与实测结果进行对比。研究结果表明，轻质土试样长期受水浸泡，材料设计容重将有明显增加，需要根据不同施工环境对其进行修正，建议修正系数取值在1.05~1.25之间；采用轻质土置换的路段，通过监测资料得到的沉降速率比值与该桩号有效固结度的计算数值大致相等，最大误差只有15.4%，提出的简便计算方法作为控制标准是可行的；横向引孔施工结束后，EK0+320-EK0+325沉降速率从最大65.3 mm/月减小到5 mm/月。通过数值模拟发现，施工完成后一个月换填与不换填的沉降差为5 mm。在保证路基土稳定的条件下，可增加引孔数量加大卸载量，或者采取跳孔方式拉大成孔间距，减少群孔对成孔质量的影响，成孔后分批次及时浇注轻质土，避免塌孔影响置换效果。综上所述，横向引孔换填轻质土能有效控制现役高速公路沉降。
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  降雨渗流下路基坡面稳定性和空心砌块优化

  谢涛, 罗强, 张良, 连继峰

  2019, 36(2): 28-35,49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.005

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  空心砌块是一种防止路基边坡表层土体产生侵蚀破坏的坡面防护结构，其稳定性对于坡面防护影响巨大。鉴于目前工程上空心砌块在降雨条件下容易失稳及砌块尺寸设计无理论可依的问题，以路基边坡表层土体单元在降雨渗流条件下的受力特性分析为基础，推导了考虑渗流方向的无黏性表层土体安全系数表达式，并以此为基础对空心砌块从尺寸设计与形状选择上进行了优化。研究表明：路基坡面表层土体在降雨渗流作用下，稳定性具有从坡顶至坡脚逐渐降低的规律，使得降雨导致的路基边坡表层失稳多从坡脚附近开始，以此向上延伸至坡顶，设计时应该着重加强坡脚处的工程防护强化与排水疏导。通过分析空心砌块内土体单元的稳定性与砌块结构、土体强度及边坡坡度的内在关系，认识到空心砌块高度对防护效果影响巨大。提出了基于水平顺流和顺坡渗流两种工况下空心砌块高度的计算方法。在空心砌块高度满足安全性的前提条件下，以空心砌块单位铺设面积混凝土最小用量为优化目标，通过权衡各种形状空心砌块作为坡面浅层防护的利弊，提出了一种新型的直角六棱空心砌块防护结构。该砌块具有施工方便、制作简单的优势，且相对于常用的正六棱空心砌块能节省混凝土材料20.9%。
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  RPC微型桩动力响应特性振动台试验研究

  林上顺, 陈国栋, 庄一舟, 黄福云, 徐亮

  2019, 36(2): 36-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.006

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  为研究桩、土相关参数对微型桩基动力响应的影响，进行了RPC微型桩基动力响应振动台试验。分析了微型桩在动力荷载激励下桩土体系的加速度时程、应变时程反应以及单桩桩身弯矩、变形的分布情况。通过对白噪声作用下的频谱分析图进行分析，发现RPC微型桩在5 Hz和16 Hz附近存在固有频率；在多次白噪声作用下，砂土的密实程度有所增加，微型桩的固有频率也有所增大。通过对加速度响应图进行分析，发现人工波作用下的加速度放大效果最显著，其次为EI-Centro波，最小为Kobe波，这是因为人工波的作用频率最接近微型桩的固有频率；在4 Hz频率、0.15g幅值的正弦波作用下，微型桩的最大应变分布约为4倍桩径的埋深位置；在不同频率正弦波作用下，微型桩的最大弯矩值均出现在埋深0.6 m位置；在3种地震波作用下，人工波作用下的桩身弯矩和变形反应最大，EI-Centro波作用次之，Kobe波最弱，这是由于人工波的频率成份较为丰富，正弦波所含频率单一，而地震波所含频率丰富，这使得地震波作用下的反向变形更为明显。
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  悬索桥主缆钢丝腐蚀速率计算方法

  陈小雨, 唐茂林

  2019, 36(2): 43-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.007

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  悬索桥主缆钢丝的腐蚀严重影响着主缆的安全服役，缆内钢丝的腐蚀与其所处的缆内微环境有密切的关系，为预测悬索桥主缆内各区域中钢丝的腐蚀发展和剩余承载力，需建立主缆钢丝区域化腐蚀环境与腐蚀速率之间的计算关系。采用正交试验原理将影响钢丝腐蚀的：温度、相对湿度、NaCl浓度、pH值、钢丝拉力5个主要因素分为两组，分别采用极化电阻腐蚀传感器和电化学工作站三电极体系两种测量手段对正交工况下的钢丝腐蚀速率进行测量。试验分析数据表明：在试验因素的取值范围内相对湿度和pH值各为两组因素中的主要因素，NaCl浓度和pH值两个因素之间存在交互效应，温度、相对湿度、钢丝拉力之间相互独立；通过最小二乘法分别拟合得到5个因素与钢丝腐蚀速率之间的拟合计算关系；将实测的主缆内各区域的腐蚀环境统计为腐蚀环境年谱，并代入腐蚀速率与环境因素的计算关系，得到主缆各区域内钢丝的腐蚀速率和直径损失，其中主缆顶部区域腐蚀速率最高为0.010 8 mm/a，服役20年后直径损失约为0.02 mm即镀锌层耗损完毕，与实际桥梁检测情况吻合，服役100年直径损失将达到约1.1 mm，将不能满足主缆的设计要求。建立的腐蚀速率计算方法为计算钢丝腐蚀量提供参考。
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  钢板-橡胶吸能圈的设计方法

  王君杰, 涂凌峰, 殷永高, 郑伟峰

  2019, 36(2): 50-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.008

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  钢材和橡胶是两种常见的工程材料，两者组合起来具有较好的吸能和回弹性能。为了综合两种材料的优异性能用于工程设计，提出了一种由外钢板、橡胶圈和内钢板组成的钢板-橡胶吸能圈（简称钢板-橡胶圈）以用于防撞设计，并由此开展了基于钢板-橡胶圈的设计方法研究：使用有限元软件建立了外径为1 m的25个具有不同结构参数（钢板厚度、环壁厚）的钢板-橡胶圈有限元模型，其中钢板厚度选取的尺寸为0，5，10，15，20，25 mm，环壁厚选取的尺寸是0.05，0.1，0.15，0.2，0.25 m。定义无量纲比值：钢板厚、环壁厚、圈的径向相对变形比。通过数值仿真和统计分析，建立了圈的性能参数（吸能量）与这3个无量纲比值的经验公式，并进行了相应的误差分析，确定了经验公式具有一定的可信度。同时，基于工程设计优化需要，定义了基于回弹率的优化筛选原则，用于筛选掉满足耗能要求但不满足回弹率要求的钢板-橡胶圈。参照结构试验的相似理论，将1 m外径的钢板-橡胶圈的经验公式推广到更多不同外径钢板-橡胶圈中。最后，提出了一种较为实用的用于桥梁防撞结构的钢板-橡胶圈的设计流程，并依照设计流程给出了相关的设计算例。
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  基于区间分析理论的变形监测数据处理方法

  唐利民

  2019, 36(2): 61-66,73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.009

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  基于点变量方式的变形监测数据分析与处理，由于变形观测数据的近似或扰动，与真实形变存在一定误差，在一定的观测手段和方法下，这类误差导致目标函数的变化并不大，但其所求的理论分析模型参数却会存在巨大差异。针对点变量表达方式不能充分反映结构变形信息的复杂性，提出了以区间分析理论来进行变形监测数据分析与处理。基于区间分析理论，建立起基于区间变量和区间分析理论的变形监测数据处理方法。提出了区间参数变量的4种取值方法：概率统计取值法、仪器精度法、最大最小值法及综合误差法；基于区间超宽度扩展理论，提出了减小区间超宽度的3种措施：改写监测数据处理的表达式、缩小监测参数的区间宽度及选择合理的数据处理模型。基于时间序列模型及灰色系统模型，以区间参数代替点参数，采用区间分析定义的运算法则，对工程变形监测数据序列进行了分析。工程算例表明：一般点参数预测模型的预测值，由于变形体变形规律的复杂性，即使采用与变形规律拟合程度很好的数学模型，也很难与实测变形值符合，但对于预测的区间值，实测变形值落在预测值的区间内，概率是比较大的。区间预测值能较点预测值进一步提高理论预测模型的预测准确性，也能更好地反映工程实体变形的复杂特点。
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  悬臂施工材料时变效应对PC箱梁桥的影响研究

  常柱刚, 张红显

  2019, 36(2): 67-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.010

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  为了研究施工过程中材料时变效应对PC箱梁桥的影响，对C55高强混凝土材料性能进行试验。在施工现场制作了24组150 mm×150 mm×300 mm混凝土试件，与主梁同步养生，分别对养护3，5，7，14，28，60 d的混凝土试件进行力学性能试验。利用格拉布斯准则检验，选取主梁同养下早龄期混凝土抗压强度与弹性模量试验测试值的有效值，进而得到了实际工程中早龄期混凝土轴心抗压强度和弹性模量的时变规律，基于MATLAB数据处理软件对试验数值进行非线性回归分析，选取4种函数形式进行回归拟合，选取最优回归方程，优化了规范中关于二者之间的函数公式。采用有限元软件Midas civil分析了考虑时变性能的PC箱梁桥各施工阶段结构应力、挠度状态，选取最大悬臂阶段主梁应力、挠度与采用规范值计算结果相对比。结果表明：相较于混凝土弹性模量，早龄期混凝土轴心抗压强度发展较快，考虑材料时变性能后，各阶段张拉预应力后箱梁根部上缘应力变化最大2.22%，下缘应力变化最大1.02%，材料时变效应对应力储备影响较小；最大悬臂状态时，悬臂结构累积位移最大为12.3 mm，当前步骤位移为5.1 mm，材料时变效应对结构挠度影响较大。
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  基于机器学习的中小跨径公路梁桥抗震设计评价方法研究

  王克海, 鲁冠亚, 张盼盼

  2019, 36(2): 74-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.011

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  为了探究机器学习方法在桥梁抗震中实现的基本思路，简要回顾了桥梁抗震分析理论与技术的发展和现状，综述了机器学习的应用领域，特别是在土木工程领域中的应用现状。介绍了机器学习的概念，总结了其关键因素和搭载平台，通过简单实例说明了机器学习的常用方法和代表算法。首先，总结了我国公路中小跨径桥梁多采用简支梁和连续梁的梁桥形式，同时统计了汶川地震中该类桥型的震害现象，包括桥墩、支座和挡块、桥台根据震害现象的破坏等级划分。其次，总结了国内外学者针对支座和挡块、桥墩、桥台开展的一系列抗震性能试验研究，回归出用于抗震分析的本构关系，进而得到桥梁各构件（包括基础）的抗震设计因素。最后，阐述了机器学习方法辅助该类桥梁抗震设计和评价中实现的总体思路，说明面向桥梁抗震任务的机器学习主要有两方面的工作：第一项是收集数量可观的桥梁设计资料，建立数据集；第二项是数据挖掘，包括对原始数据的处理，调试或开发合理的机器学习算法模型，并简要探讨了现有基于性能的概率抗震设计和评价方法对我国桥梁进行分析时存在的不足。在此基础上，指出下一步工作，展望桥梁抗震分析技术的未来发展方向——基于人工智能的桥梁抗震研究，并倡导学科之间的相互融合及专业人员之间的相互交流。
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  服役桥梁构件随机场参数估计及估计方法比较分析

  阳逸鸣, 彭建新, 张建仁

  2019, 36(2): 85-94. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.012

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  为了估计服役钢筋混凝土结构材料性能和结构尺寸参数的波动系数，以3片服役36 a的RC梁为研究对象，首先对样本梁的保护层厚度和混凝土抗压强度进行了测量，运用普通Kriging法对实测结果进行了空间插值以获取更多的有效数据。其次，采用自相关函数（ACF）法和半变异函数（SVF）法对保护层厚度和混凝土抗压强度的波动系数进行了估计。然后，基于246根锈蚀钢筋不同位置的点蚀系数实测值，得到钢筋锈蚀不均匀系数的波动性质，且基于一维随机场理论对梁进行离散，根据不同估计方法得到的相关系数将随机变量转化为空间相关变量，得到各个离散单元的参数值，进而得到各离散梁单元和整梁的抗弯承载能力。最后，结合锈蚀梁的理论弯矩值与承载力试验结果，对上述两种估计方法进行了比较分析。结果表明：由SVF法得到的混凝土抗压强度和保护层厚度的波动系数均值分别为2.242和2.467，均大于由ACF法得到的对应值，且混凝土抗压强度的波动范围随着波动系数值的增加而减小；同一锈蚀钢筋表面蚀坑之间的分布并未存在很强的相关性；基于SVF法估计得到的理论弯矩值较基于ACF法估计得到的对应值与试验结果更为接近，且前者的平均相对误差为6.52%，比后者的对应值低33.19%，说明与ACF法相比，SVF法更能精确估计参数的波动性质。
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  公路混凝土梁桥寿命期养护优化策略分析

  颜全哲, 魏津昌, 上官萍, 卓卫东, 黄新艺

  2019, 36(2): 95-102,150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.013

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  我国现行公路桥梁养护规范体系没有对保证结构达到预期寿命做出相应的规定，这使得在役桥梁的实际使用寿命往往明显低于其设计使用年限。为研究在役公路混凝土梁桥寿命期的养护优化策略，以保证结构实际使用寿命不低于其设计使用年限，将桥梁养护措施划分为预防性养护和纠正性养护两大类。考虑影响养护决策的各随机因素，以寿命期总养护活动成本最小作为优化目标，提出在役公路混凝土梁桥寿命期养护优化决策的数学模型，通过调查统计福建省内81座公路混凝土梁桥的历史养护记录数据，确定了各随机变量的统计特征值。以福建省内某在役公路混凝土梁桥作为分析案例，利用Matlab软件的遗传算法进行养护策略优化分析，得到了该桥在设计使用年限内混凝土主梁和桥墩的最佳养护时间和养护方法。案例分析结果表明，在役混凝土梁桥寿命期总养护成本与其使用寿命和结构性能均不成正相关关系；仅通过预防性养护，混凝土梁桥不能满足在设计使用年限内结构安全的要求；在满足桥梁设计使用年限和最低性能的双重约束条件下，采用预防性与纠正性养护组合的综合养护优化策略对应的寿命期养护成本为最小；在桥梁结构性能指标接近最低限值时进行纠正性养护，也可使寿命期总养护成本显著减小。
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  横向分段施工预应力混凝土斜箱梁极限承载能力研究

  陈朝慰, 梁巍

  2019, 36(2): 103-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.014

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  为了分析横向分段施工预应力混凝土斜箱梁（简称分段合成斜箱梁）与整体浇注预应力混凝土斜箱梁（简称整体浇注斜箱梁）极限承载能力差异，建立分段合成斜箱梁和整体浇注斜箱梁的两个大比例试验模型；在两个模型的关键截面布设应变和挠度测点，采集两者在分级加载试验过程的挠度、应变数据，观测混凝土开裂情况。对采集的数据整理分析，比较两者在加载过程中结构的开裂情况、极限承载能力大小和受力性能的差异。根据结构受力特点，提出分段合成斜箱梁极限承载力的有限元分析方法；应用有限元程序ANSYS对两个试验模型的极限承载能力进行分析，分别与试验结果进行比较，验证了有限元模型的准确。通过试验和有限元比较分析，结果表明分段合成斜箱梁跨中截面湿接缝的混凝土先于整体浇注斜箱梁混凝土开裂，整体浇注斜箱梁梁肋底部混凝土先于湿接缝对应位置的混凝土开裂，且前者的开裂荷载低于后者，但两者的极限承载力相差甚微，基本相等；通过有限元分析斜交角和抗弯抗扭刚度比两个参数，表明整体浇注斜箱梁的极限承载能力随着斜交角的增加而增大，随着抗弯抗扭刚度比的减小而增大，但增大幅度较小。
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  城市交通

  基于数据融合的公交到站时间组合预测模型

  华雪东, 阳建强, 王炜, 赵德

  2019, 36(2): 112-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.015

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  为优化公交系统运营时间管理，提升公交系统信息化服务水平，针对多公交线路共线的情况开展研究，提出了一种基于多公交线路数据融合的公交到站时间组合预测模型。该模型由公交行驶时间预测子模型和公交站点停靠时间预测子模型组成，旨在最大限度地提取公交运行相关信息用于公交到站时间预测，进而减少预测的误差。为了混合和充分利用多公交路线的时间数据，提出了3个加权平均时间作为模型的输入变量，并引入了遗忘因子函数（FFF）体现数据对加权平均时间计算的不同贡献。根据支持向量机（SVM）在预测到站时间时的良好表现，采用了SVM预测公交停靠与行驶时间。为验证并评价文中提出的模型，采集了江西省宜春市的公交运行数据，数据覆盖11个路段、12个公交站、16条公交线路。预测的结果表明，引入多线路数据融合的组合预测模型可以显著提高公交到站时间的预测精度，最优的行驶时间预测子模型和停靠时间预测子模型分别为R1和D7，而最佳的公交到站时间预测模型则为R1+D1。相比以往研究的结果，基于多公交线路数据融合的公交到站时间组合预测模型R1+D1在到站时间预测精度方面的提升为13.92%（MAPE）和14.48%（RMSE）。此外，FFF的变化及其参数取值会影响时间预测模型的预测结果。
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  城市交通

  基于拥堵时空特征的区域分类与评价方法研究

  李泽钧, 邸小建, 翁剑成, 王晶晶

  2019, 36(2): 121-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.016

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  利用现有监测手段开展区域交通综合整治，科学设置交通分级预警标准是北京市缓堵工作的重要目标。为了直观性评价缓堵工作的治理效果，并及时识别路网运行效率低下的区域，以北京市25个出行热点区域作为研究对象，借助区域交通运行指数，解析热点区域的路网运行拥堵特征。应用系统聚类方法，发现依据区域拥堵特征可将研究区域划分为复合型、双峰型、晚延型3种类型，并对比分析不同类型下的区域路网运行状态。在此基础上，充分考虑拥堵时空特征构建区域拥堵评价模型，确定了包含红色预警、橙色预警、黄色预警的三级预警分级标准，定量化地反映区域路网运行状态在一段时期内的综合性评价。结合应用案例分析，结果表明，复合型区域全天运行状态处于中度拥堵等级的累计时长最高，为373 min。双峰型区域在平峰时段路网拥堵状态恢复较快，日均严重拥堵时长仅有36 min。晚延型区域的早晚高峰路网运行状态差异最大，该类地区的日均早高峰拥堵时长最短，而日均晚高峰拥堵时间却最长。并且，由拥堵评价得分显示，该类型地区在工作日及非工作日期间均易出现预警需求。特别是朝阳北路地区，工作日区域拥堵评价得分仅为74.8分，已达到橙色预警状态，路网运行压力较大，应在缓堵工作中优先作为重点关注对象。
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  城市交通

  基于LSTM的城市公交车站短时客流量预测研究

  李高盛, 彭玲, 李祥, 吴同

  2019, 36(2): 128-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.017

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  智慧交通是智慧城市的重要组成部分，公共汽车（以下简称公交车）作为城市公共交通工具中最重要出行方式之一，不但方便了城市居民的工作和生活，而且为城市节能和环境保护提供了有效的解决方案。提高公交车站点客流量预测的准确度是智慧公交的研究内容之一。为了弥补传统时间序列模型（如ARMA和SVR）所具有的仅限单站点预测、短时间记忆等局限性，提高城市公交车站点客流量的短时预测精度，文中提出采用基于LSTM的神经网络模型对多个站点上下车客流量的长时间序列数据进行学习，从而对同一时段多个站点的客流量进行预测。试验结果表明，同时进行多站点客流量的学习能够提高预测结果的准确度，并且对抑制MSE和MAE有较好的表现，其中测试集MSE和MAE分别为3.18人和1.43人。基于LSTM的神经网络模型不仅能够很好发挥模型固有的长期记忆的能力，并且可以学习站点之间的潜在相关性，不仅对短时客流量预测具有明显的优势，而且拥有一定的泛化能力。使用LSTM进行多站点的公交车站客流量预测是可行的，并且较单一站点的客流量预测效果有明显提高；从客流量监测数据方面分析得出，多个公交车站点的客流量数据间存在相关性。论文成果对城市公交运营部门的快速决策和综合管理提供及时准确的数据参考具有现实意义。
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  城市交通

  大数据背景下城市短时交通流预测

  杨正理, 陈海霞, 王长鹏, 徐智

  2019, 36(2): 136-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.018

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  为了在尽可能短的时间内挖掘和分析海量城市交通流数据，实时准确地预测城市短时交通流状态，建立有效的城市交通诱导系统，改善城市交通管理水平。根据城市交通大数据的来源异同、数据量大、种类繁多等特征，提出大数据背景下的城市短时交流状态预测新方法。新方法综合利用了随机森林算法进行机器学习的优势，克服了决策树算法的一些不足，又保留了决策树算法的优点；同时，新方法在大数据体系下实现了并行运算，提高了新方法各方面的学习性能，能够更快速、更加精确地实现城市短时交通流状态预测，并为城市交通诱导系统提出合理的交通建议。首先，针对城市交通流大数据的特征和城市短时交通流状态的预测需求，采用通用大数据分析处理平台构建城市交通流大数据管理平台，实现城市交通流大数据的整合、分布式存储与管理；然后，结合云计算技术，利用并行化计算模型MapReduce对随机森林算法实现并行化，增强算法的数据分析与处理效率，提高算法对大数据的处理能力；最后，采用并行化的随机森林算法对城市交通流大数据进行计算与处理，实现城市短时交通流状态的高效和实时预测。试验结果表明，并行化的随机森林算法的数据分析与处理效率、对城市短时交通流状态的预测精度，以及在不同数据集上对大数据的处理能力等各方面的性能均优于传统的预测方法。
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  城市交通

  城市公交与农村客运同步换乘模型

  胡宝雨, 赵琥, 孙祥龙, 王弟鑫, 刘宁

  2019, 36(2): 144-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.019

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  随着城乡经济的发展，城乡之间的客运需求日益增加。为了提高城乡客运线路的运营效率，满足日益增长的城乡客运需求，同时有助于城乡客运一体化的发展，实现在有效换乘路径上城乡线路"无等待"换乘，对城市公交与农村客运线路之间的换乘进行了研究。根据城市公交与农村客运换乘枢纽的功能和布局，以及城市规模形态，分别定义了有效换乘路径和有效换乘站点，分析了城市公交与农村客运的换乘形式，并将城乡公交换乘形式划分为城区边缘同步换乘和城区内部同步换乘2种同步换乘形式。考虑乘客出行对换乘路径的选择，以发车间隔和发车时间为约束条件，建立了双层优化模型，模型通过优化换乘线路上车辆到站时间来实现城市公交线路与农村客运线路间的同步换乘。其中，上层优化目标为乘客在换乘路径上的出行时间最短，下层优化目标为车辆在有效换乘站点相遇次数最多。为求解该双层优化模型，将该问题划分为不同模块，设计了对应的启发式算法对模型进行求解，得到了基于同步换乘的线路车辆发车时刻。最后，分别以城区边缘换乘和城区内部换乘为例进行案例分析，验证模型和算法过程。结果表明：所提出的模型和算法能够求解出城市公交线路和农村客运线路发车时刻的满意解，实现城乡客运线路间的同步换乘。
运输经济
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  运输经济

  考虑边界效应的运输联系网络建模及其复杂特性

  张玲, 郝京京, 戢晓峰

  2019, 36(2): 151-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.02.020

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  边界效应是城市化进程中运输交流动态演变的必然结果，考虑边界效应的运输联系网络结构特征研究是运输组织优化和基础设施空间布局的关键。聚焦于区域运输联系在拓扑空间下的动态演变，将网络空间尺度的确定流程引入到传统运输联系网络的构建方法体系中，建立了考虑边界效应的区域运输联系网络的建模流程及方法。在此基础上，利用复杂网络理论，从无标度特性和小世界特性两个角度，构建了区域运输联系网络复杂特性的分析方法。以云南省为案例地区进行了实证分析，并将获取的网络复杂特性与传统运输联系网络构建方法获取结果进行了对比分析。结果表明：（1）城市尺度网络介于随机网络和无标度网络之间，正处于简单随机结构向复杂有序结构的转化期，且县域尺度网络呈现显著的无标度特性。（2）城市尺度和县域尺度下的运输联系网络均表现出小世界特征，但城市尺度网络表现出更小的平均路径长度和更大的聚类系数，说明其货运交流的运行效率优于县域尺度网络。（3）若不考虑跨界运输联系，城市尺度和县域尺度下运输联系网络的平均路径长度将偏小，网络的运营效率将被高估，县域尺度网络的小世界特征判断也将被误判，一定程度上验证了边界效应在运输联系特征刻画中的不可忽视性。