公路交通科技

2019年, 第36卷, 第8期　刊出日期：2019-08-05
  

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    道路工程
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    基于三维虚拟测量的沥青混合料级配参数分析
    金灿, 汪培松, 杨旭, 刘凯, 凌天清
    2019, 36(8): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.001
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    运用计算机图形图像技术，开发了基于CT图像的集料尺寸三维虚拟测量方法，获得了沥青混合料的精准级配参数。方法分为3个步骤：首先，基于灰度差异阈值检测CT图像中的集料轮廓，完成轮廓的二维图形建模，再基于隶属同一集料的轮廓模型进行图形学蒙皮操作，获得集料的三维模型并计算其体积。其次，开发最小包围盒搜索算法确定集料模型的最小包围盒，并以包围盒的长边方向为集料主轴方向。最后，结合集料在主轴方向上的形状变化特点和过筛振动效应，开发控制平面搜索算法，确定集料过筛的控制平面，从而获得集料的最小过筛尺寸。为了验证该方法测量振动过筛条件下不规则集料尺寸的效果，随机选择了6个集料进行CT扫描，基于此完成了集料的三维实体重构与虚拟测量。结果表明：与试验测量法的结果相比，采用虚拟测量法获得的集料体积与过筛尺寸的最大误差分别为2%和3.44%。基于此方法完成了混合料试件中粗集料的三维重构、过筛尺寸及体积的测量，最终获取了混合料的级配参数。
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    混合料试件中沥青微尺度力学性能原位判别方法研究
    王明
    2019, 36(8): 9-16,22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.002
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    为了实现在混合料试件中直接判别沥青微尺度力学性能的想法，确定沥青微尺度力学性能与混合料试件路用性能之间的相关关系，以不同老化程度沥青成型的混合料样本为研究对象。首先，采用冻融劈裂试验、60℃车辙试验和-10，15℃劈裂强度试验，对混合料的抗水损坏性能、高温性能、低温性能以及抗劈裂性能进行评价，研究了沥青老化程度对于混合料宏观尺度性能的影响；然后，采用低温冷冻再切割的方法制备混合料试件显微观测样本，针对选定的样本测试区域利用原子力显微技术（AFM），直接测试（原位）混合料中沥青的微尺度力学性能；利用AFM附带的专业分析软件提取力学图像中局部区域像素点的力学信息，分析了沥青微尺度模量和微尺度黏附力的量化表征方法，获取了混合料中老化沥青微尺度性质的演变规律；最后，基于统计分析方法，建立了沥青微尺度性能与混合料宏观性能的相关关系。研究表明：采用AFM技术可以实现混合料中沥青力学性质的原位测试，混合料中未老化沥青模量集中在420~500 MPa，黏附力集中在27~36 nN；随着沥青老化程度的加深，微尺度模量升高，微尺度黏附力降低。沥青微尺度力学性能的演变规律与混合料宏观尺度性能存在很好的一致性，证实了AFM技术用于混合料试件中沥青性能原位识别的可行性。
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    SBS改性沥青混合料自愈合能力影响因素的优化
    李江, 李诗琦, 余胜军, 李闯民
    2019, 36(8): 17-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.003
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    沥青这种有机胶凝材料，在一定的时间、温度条件下，其自身具有愈合能力，同理沥青混合料在一定的时间和温度条件下亦具有愈合特性，但其自愈合效果仅能在最佳环境条件下达到理想状态。为了研究沥青混合料的愈合影响因子，探索最佳愈合条件，提高路面养护过程中沥青混合料的自愈合能力，选取常用的沥青路面表面层SBS改性沥青混合料为研究对象，采用控制应变的小梁四点弯曲疲劳破坏-愈合-疲劳破坏试验，对沥青混合料破坏愈合前后的疲劳寿命进行了对比研究，同时采取了愈合后的疲劳寿命恢复百分率作为评价指标。采用多因素多水平正交试验，对不同愈合时间、愈合温度以及应变条件下沥青混合料的自愈合特性进行了系统研究。研究结果表明：对于SBS沥青混合料，愈合温度和愈合时间均与沥青混合料的疲劳寿命恢复率呈正相关，但愈合温度不能超过沥青胶结料的软化点，否则影响沥青混合料高温稳定性；而应变大小与疲劳寿命恢复率呈反比关系，随着应变的增大，沥青混合料的疲劳寿命恢复率减小；愈合温度对沥青混合料的自愈合效果影响最为显著，愈合时间影响次之，应变大小影响最小；对于SBS改性沥青混合料，其最佳愈合条件是温度60℃，愈合时间6 h，应变1000με。因此，在路面养护过程中，较高温度和控制交通量及超荷载条件可有效提高沥青路面自愈合能力。
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    PAC-16级配组成设计及路用性能研究
    涂慕溪, 陈礼彪, 陈键灵, 马涛, 严二虎
    2019, 36(8): 23-28,58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.004
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    多雨地区的雨天行车安全问题，一直是沥青路面结构研究的重点之一。传统高速公路沥青路面采用密级配路面结构，但是密级配混合料没有内部孔隙，且路表构造深度较浅，车辆在高速行驶时易产生水漂现象，此外密级配沥青路面无法实时排出轮胎与路面间的压缩空气，极易产生泵气噪音，降低驾乘车舒适性，且对公路沿线居民的生活带来噪声影响。双层排水路面上面层小粒径混合料可以有效阻止杂物颗粒进入混合料内部，具有更好的抗阻塞、自洁性能，下面层采用大粒径排水混合料获得更好的排水与储水性能。针对PAC-16混合料，通过数值拟合建立级配与空隙率的关系，并反算出基于拟合的级配曲线。将该级配与规范中值级配相对比，通过性能试验证明，该级配具有较好的路用性能。研究结果表明：对于PAC-16而言，2.36 mm与空隙率的拟合相关性最好，2.36 mm、4.75 mm以及0.075 mm筛孔通过率对空隙率影响相对较大，而9.5 mm以及13.2 mm的粗集料筛孔通过率对空隙率影响相对较小；以目标空隙率22%反算得到的级配曲线，与交通运输部以及住房与城乡建设部中给出的中值级配差距不大，其主要区别在于本研究级配的细集料用量较少；3种级配均有很好的排水、储水性能，其中本研究级配的空隙率与渗水系数略大于两规范中值级配；本研究级配的高温抗车辙性能要略优于两规范中值级配，级配的低温性能以及水稳性能要略差于两规范中值级配；综合考虑，本研究拟合所得的PAC-16排水混合料级配较优，具有较好的路用性能，能够满足规范要求。
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    裂隙性黄土单轴抗压强度离散元分析
    程龙虎, 聂如松, 刘飞
    2019, 36(8): 29-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.005
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    为探究单轴压缩条件下裂隙倾角对裂隙性黄土的应力-应变曲线、单轴抗压强度以及破坏模式的影响规律。将数值模拟结果与试验结果进行对比，验证数值模型的可靠性，基于此采用离散元软件3DEC开展裂隙性黄土单轴抗压强度数值模拟。结果表明：裂隙倾角对裂隙性黄土的应力应变曲线影响显著，裂隙倾角10°~30°时，曲线有明显的屈服强度且应变较大；裂隙倾角50°~70°时，曲线没有明显的屈服强度，应力陡降且应变较小；裂隙倾角为0°和90°时，曲线没有明显的峰值点和应力降；随着裂隙倾角的增大，裂隙性黄土单轴抗压强度呈现先减小后增大的趋势，且存在最不利裂隙倾角区间（60°，70°）。不同倾角的裂隙性黄土的破坏模式不同，主要有压裂破坏、滑移破坏、滑移压剪复合破坏以及压裂滑移混合破坏等4种类型。基于Mohr-Coulomb准则，计算了不同裂隙倾角的裂隙性黄土单轴抗压强度理论值，将理论计算结果与数值模拟结果进行对比，发现当β ≤ φj=32°和β=90°时试样的抗压强度理论值相同，而试验值和模拟值并不相同，说明数值模拟结果比理论计算结果更加符合实际情况，进一步说明了数值模拟结果的合理性。
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    反复水位作用下的深厚滩涂路基沉降及预测研究
    蔡俊华
    2019, 36(8): 37-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.006
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    结合福建某路基工程，分析了福建霞浦滩涂区的工程地质条件。在此基础上，利用Plaxis2D数值仿真软件研究了深厚滩涂路基在反复水位作用下的沉降变形规律，分析了每个施工阶段固结度的增长机制，并提出了固结度预测公式。此外介绍了滩涂路基孔压变化规律，重点揭示了反复水位作用下孔压增长机制。最后，结合灰色预测方法GM（1，1）研发了反复水位作用下深厚滩涂路基的沉降预测系统，利用数值计算沉降结果验证了其正确性。研究结果表明：在反复水位作用下，路基会产生差异沉降，路堤的顶部右侧沉降量大于左侧的沉降，两侧沉降差约为36 cm。路堤顶部右、左侧的沉降速率分别为9.43×10-5 m/d，4.35×10-5 m/d；幂函数形式可以很好地描述滩涂淤泥在堆载和固结过程中的固结度变化规律，建议采用幂函数表达式；在反复水位作用阶段，滩涂淤泥的固结度建议采用Logistic函数表达式；在反复水位作用下，路基右侧的孔隙水压力比路基左侧孔隙水压力要大，路基右侧处孔隙水压力忽然增高至120 kPa，路基中心处点的孔隙水压力增加至113 kPa，路基左侧处的孔隙水压力为10 kPa，比第1次堆载时产生的孔压高3 kPa。所提出的深厚滩涂路基沉降预测系统可以将沉降误差控制在5%范围之内，并应用于工程实践。
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  • 桥梁工程
    公路钢筋混凝土桥梁正常工作年限计算方法及影响因素分析
    张劲泉, 左新黛, 赵尚传, 白冰
    2019, 36(8): 47-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.007
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    针对目前公路桥梁设计规范中未提到的车辆反复荷载下的工作年限，本研究提出了正常工作年限的概念。为了判断工作年限是否满足设计年限要求，本研究以公路钢筋混凝土桥梁为研究对象，提出了一种快速计算桥梁工作年限的方法。该方法以基于Miner累积损伤准则的等效等幅应力幅法为基础，计算在车辆荷载作用下桥梁结构的累积损伤，并通过获取累积损伤与作用次数的关系，得到结构年均损伤度，由此得到桥梁工作年限。本研究将此方法应用于T梁桥的计算中，分析了跨径、横隔板、配筋率、车辆荷载、S-N曲线方程对工作年限的影响。计算结果表明：车辆荷载模型与S-N曲线方程这两个因素决定了工作年限的准确性，按照规范中的车辆荷载模型计算得到的年限远大于设计年限，而由于调查荷载的区域性差别很大，江苏和辽宁地区相比贵州地区，由于35 t以上重车车流量大，导致工作年限不满足规范要求；随着跨径的增大，T梁桥的工作年限相应增大，这与配筋率随着跨径增大而增大有关；横隔板的设置及受拉钢筋的配筋率对工作年限影响很大，不设横隔板比设置横隔板的工作年限降低了18%~63%；配筋率越低，工作年限降低速率越大。
  • 桥梁工程
    钢-超高延性混凝土组合桥面结构力学性能分析及疲劳试验
    刘汉勇, 李龙, 李贺东
    2019, 36(8): 59-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.008
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    为改善当前大跨径钢桥钢箱梁桥面板普遍存在疲劳开裂的现状，提升钢桥面铺装体系正常服役寿命，提出了一种钢-超高延性混凝土组合桥面方案：组合桥面主要由正交异性钢桥面板、配筋超高延性混凝土层和沥青磨耗层组成，钢桥面板上表面焊接栓钉，并设置防水黏结层，超高延性混凝土层与钢桥面板间通过栓钉相连，超高延性混凝土层上表面采取表面粗糙处理，并设置防水黏结层，确保与其上的沥青磨耗层之间形成可靠连接。以虎门大桥钢箱梁为背景，采用有限元软件Abaqus对所提出的组合桥面铺装体系进行了力学性能分析。分析结果表明：采用组合桥面铺装体系，可明显提升正交异性钢桥面铺装体系的整体刚度，使得正交异性钢桥面板关键受力部位的应力水平降低25%~45%，显著延长钢桥面板疲劳寿命。制作了足尺钢箱梁子结构试验模型并开展了疲劳试验研究，疲劳试验结果表明：在规范规定的疲劳车荷载及高于疲劳车荷载的疲劳荷载作用下，累计经历400万次疲劳试验后，组合桥面铺装结构铺装层和钢桥面板均未出现破坏迹象，采用钢-超高延性混凝土组合桥面，可有效延长钢桥面铺装结构使用寿命。研究成果为既有存在病害的钢桥钢箱梁承载力的恢复甚至提高，乃至新建钢桥的桥面铺装提供了一种有益的选择方案。
  • 桥梁工程
    刚性长短桩软基预处理对堆载邻近桩基的变位影响分析及处理效果评价
    冯忠居, 何静斌, 董芸秀, 冯凯, 朱彦名
    2019, 36(8): 67-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.009
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    在河谷地区修建桥梁桩基础时，常会遇到因桥台后高路基填土而导致路基一侧桩基础发生偏位的工程事故，尤其是当地基土中存在软弱土层时，发生事故的可能性大大增加。为探明刚性长短桩在处理侧方路基填土下软弱土层时的应用效果，研究不同因素对刚性长短桩处理效果的影响以及采用刚性长短桩处理对高路基填土侧桩基础的影响，依托马里河Ⅱ桥实体工程，采用数值模拟软件Marc分析了不同布置形式和不同处理距离下的刚性长短桩对填土侧桩基础受力分布特性的影响，对不同工况的处治效果进行了工程评价并依此提出了相关的工程建议。结果表明：堆载作用下，软弱土层的侧向挤压变形对桩身位移、桩侧土抗力和桩身弯矩等均有明显影响，桩身位移在16 m（即软土层与强风化岩层的分界面）处出现明显拐点，桩侧土抗力和桩身弯矩在16 m处达到最大值；不同距离下的桩基桩身位移等各项数值变化规律基本一致但影响程度大小不同，最靠近堆载外侧的桩处于最不利位置，设计时可适当提高边侧桩基的承载性能；梅花桩布置形式的刚性长短桩相较于正方形布置和交错布置对减少软弱土层侧向挤压变形对桥梁桩基础影响的效果最显著；梅花形布置形式的加固区在不同处理距离下的处治效果差异显著，加固区处理距离范围不宜距离桩基础过近，也不宜过远，8 m左右距离的处理效果最优。
  • 桥梁工程
    风浪荷载共同作用下大跨度刚构桥动力响应规律研究
    罗浩, 吕海龙, 谢献忠, 汪建群, 郭辉
    2019, 36(8): 78-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.010
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    风浪作用在结构上会对结构产生动力作用，从而影响到结构的内力及响应。为研究风浪作用下大跨度连续刚构桥的动力响应规律，利用通用有限元软件ANSYS建立了刚构桥的有限元模型，并以经典理论为基础，在风浪耦合关系的基础上建立了风场和波浪场的数值模型，此数值模型在抖振力响应的基础上考虑了波浪对风场的影响。对大跨度刚构桥在风浪荷载共同作用下的动力响应结果进行了分析。研究结果发现：对比风荷载、波浪荷载单独作用及风浪荷载共同作用下桥梁不同位置的横向位移响应结果，墩顶位移相对增幅要大于跨中位移相对增幅，波浪荷载作用对桥梁横向位移响应的影响从桥墩到跨中依次减小；对比风荷载、波浪荷载及风浪荷载共同作用下桥梁墩底剪力及墩底弯矩响应结果，波浪荷载作用对墩底横向剪力、墩底纵向剪力、墩底绕横桥向弯矩和绕纵桥向弯矩均有明显影响，波浪荷载作用对墩底剪力的影响很大，对墩底弯矩的影响较大；风浪荷载共同作用并不是风荷载、波浪荷载单独作用下响应的简单叠加，波浪形成时会对风场产生影响，除了随机湍流风速以外，波浪会引起与波浪同步的上方气流速度变化，在风浪场中的风速模拟时，需要考虑波浪对上部气流的影响，因此对横向位移响应影响较大的主要作用为风荷载作用，但并不意味着可以忽略波浪荷载的作用。
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    硬石膏岩浸水后单轴抗压强度变化规律试验研究
    许崇帮, 郝晓燕, 韦四江
    2019, 36(8): 86-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.011
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    硬石膏质岩浸水后生成二水石膏，岩石内部孔隙被结晶水填充导致强度发生变化。为研究硬石膏质岩浸水后抗压强度与硬石膏含量、硬石膏水化率的关系，在实验室内对106块不同含量的硬石膏岩试件进行了浸水后的室内单轴抗压强度试验，试验结果揭示：在不同水化率条件下，岩石试件的单轴抗压强度与试件硬石膏含量的关系不能用统一的函数形式进行描述，其中，岩石的水化率0.65~0.7，0.8~0.84的前后其单轴抗压强度函数曲线发生较大变化；不同硬石膏含量时，岩石单轴抗压强度与硬石膏水化率的函数曲线呈下凹曲与上凹两种形态，这两种形态曲线的变化拐点出现在石膏含量0.64~0.78间；岩石单轴抗压强度与硬石膏含量、硬石膏水化率三者在空间上呈现"飞鱼"状的不规则曲面关系，其中在水化率为0、水化率大于0.8和石膏含量大于0.7、水化率为0.5~0.7和硬石膏含量0.6~0.65这3处位置的岩石单轴抗压强度属于高势区；岩石水化率为0.35~0.45和水化率0.2~0.6，石膏含量0.7~1及水化率大于0.75，石膏含量小于0.6，这3处位置的单轴抗压强度为低势区。硬石膏岩水化反应是一项十分复杂过程，水化后的岩石强度受控于水化程度和石膏含量两因素。
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    杜公岭隧道工程地质特征及工程危害性分析
    许崇帮, 王华牢
    2019, 36(8): 93-99,107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.012
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    为查清杜公岭隧道工程地质条件与隧道病害间的关系，通过对杜公岭隧道工程地质条件的论述，分析了隧道工程地质特征，探讨了各类地质因素对隧道工程的潜在危害与风险。结合杜公岭隧道工程建成运营后出现的隧道病害与检测情况，系统地分析了多种工程地质因素对隧道工程产生危害的作用机理。研究表明：杜公岭隧道工程地质危害性是由地层岩性、地下水、岩溶、地质构造等多种地质因素共同作用的结果。在这些影响因素中，地下水显化并加剧了隧址区各种工程地质因素，促使隧道围岩产生软化膨胀、隧道衬砌支护结构附加荷载增加、隧道衬砌混凝土结构遭受硫酸盐侵蚀等；岩溶为地下水的流通与汇集提供的途径，使得大气降水对其快速补给，并在局部区域汇集；围岩中的石膏岩在地下水的作用下产生膨胀，并为地下水的腐蚀提供了硫酸根离子供给；各类危害行为相继出现、互相交织，对隧道衬砌结构从不同的方面造成了损害，使其隧道衬砌呈现出不同的病害表现形式。因此，隧道工程的安全性与稳定性常受控于隧址区工程地质条件，而由于现有技术与人类认知的局限，无法实现对隧址区工程地质信息的透明化获取与工程危害性的精准预判，使得隧道工程建设常面临较高风险。
  • 隧道工程
    大断面隧道三岔口段施工技术及围岩变形规律
    焦华喆, 董腾飞, 陈新明, 陈峰宾, 王金星
    2019, 36(8): 100-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.013
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    隧道斜井进入主洞三岔口段断面大、受力复杂、施工难度大，是长大隧道施工的关键。三岔口将隧道分为多个施工作业段同时施工，缩短了工程的工期，加快了隧道的整体施工进度。某山岭隧道斜井进入主洞处三岔口采用台阶扩挖法。斜井末端采用上下台阶，从上台阶向上挑挖4.2 m确定导洞高度，继续向前扩挖至对侧主洞边墙轮廓线完成导洞施工。主洞采用三台阶法，按照上台阶5.3 m、中台阶3.59 m、下台阶3.31 m依次向进口和出口方向开挖。三岔口段主洞断面面积92.1 m2，为大断面隧道。大断面隧道的跨高比大，导致围岩和支护的稳定性变差，所以主洞在施工过程中应加强支护来保持隧道的稳定。利用ABAQUS有限元软件对隧道进行了数值分析，并直观地模拟了隧道开挖后围岩的应力分布，为隧道的施工提供合理依据。锚杆、钢筋网、衬砌、格栅和钢架根据不同的围岩等级按相应的要求进行了施工。通过对围岩及支护微小变形的监测，掌控了在开挖过程中围岩的稳定程度和支护结构的力学动态信息。对监控量测数据进行了回归分析，以较好地反映围岩变化规律，并分析各阶段的位移速率，预测最终位移值。监控量测数据表明：拱顶下沉和周边收敛的累计变形范围为8~14 mm。
  • 隧道工程
    国内与东欧高速公路隧道机电设计方案对比研究
    高阳, 陈小妮
    2019, 36(8): 108-114,132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.014
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    为加强对东欧高速公路隧道机电设计方案的了解，从而为今后中国企业在东欧地区开辟隧道机电建设市场创造基础，以黑山南北高速为例对国内和东欧高速公路隧道机电设计进行了对比研究。从隧道通风、照明、消防、监控、通信和供配电等各类隧道机电设施入手，主要从设计理念、设计规模、设计规范、设计参数、设计方案、设备选型等方面进行了综合对比。将国内和东欧地区规范、黑山南北高速以及国内类似工程进行了综合对比研究。最终得出国内与东欧隧道机电设计理念基本类似，均根据隧道重要性设置照明、通风、消防、监控等各类机电设施，以及疏散、指示等各类安全设施标志；东欧隧道机电设计规模较大，超过400 m隧道各类机电设施配置更为齐全，国内在B级以上才配置各类机电设施；国内设计规范更为系统，而东欧没有统一设计规范，不同规范之间差别较大；东欧设计参数取值与国内类似，但是洞外亮度取值更为科学，通风火灾释放量取值较大；东欧隧道与消防、救援、疏散和逃生相关的设计冗余考虑较多，部分设计方案更加科学、人性化，但国内方案更为经济、合理；东欧隧道设置有国内一般不作要求洞口栏杆、无线电和交通广播等，二者之间设计习惯差别也较大；东欧地区与火灾相关设备的参数要求更高，部分设备参数过于保守。
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    低等级公路行车速度分布与行车环境协调性分析
    陈雨, 汪凡, 陈雨人
    2019, 36(8): 115-123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.015
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    低等级公路交通环境复杂，交安设施不完备，安全问题较为突出，然而在实施一些道路条件改善措施后，甚至可能出现事故率提升、超速现象愈发严重等情况。对低等级公路来说，行车环境中各因素之间的协调性是保障安全的重点，需对行车环境对驾驶行为及交通安全性的内在作用机理进行研究关注，使道路条件"供给"与驾驶行为"需求"保持一致性。研究采用GARMIN GDR35行车记录仪，在自然驾驶条件下，大量获取在低等级公路上驾驶人行车环境和行车速度的资料。根据道路线形与路面条件、周边景观绿化条件、道路附属设施条件等3类要素对行车环境进行分类，并筛选出不同环境类别下的行车速度形成数据集。然后选择高斯混合模型对数据集中速度的分布情况进行拟合，并采用EM算法对模型中的参数进行估计。分析结果表明，不同行车环境下的行车速度主要呈双峰分布，体现了不同行车环境的协调性；当两个分布所占比例差大于0.95时，可看成是单峰正态分布，行车速度的离散性小，行车环境的协调性好；所占比例差小于0.3时，可形成弱双峰分布，行车速度离散性大，行车环境的协调性差，总体上会带来较大的安全风险。试验发现，行车环境不协调的情况普遍存在于低等级道路之中，在进行有关安全保障措施时，应给予行车环境协调性评估分析足够的重视。
  • 交通工程
    基于SAX的车载数据时空语义编码及分析方法
    孙川, 吴超仲, 褚端峰, 黄子超, 李必军
    2019, 36(8): 124-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.016
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    车载监控系统各项功能及技术指标趋于成熟，实车试验因而得以顺利开展。与此同时，收集了丰富的车载监控数据。车载监控数据的类型与数量已经远达到了可以分析的技术要求，但是编码分析手段却并未随着数据量的增加而有所突破。为了有效利用车载监控数据，突破现有数据处理的瓶颈，便于后续挖掘工作的展开，提出了一种车载数据时空语义编码及分析方法。将时间序列符号化思想运用到交通工程中，充分考虑到驾驶数据特征，基于符号化聚合近似（SAX）的3个步骤，对选定的一段范例数据依次进行了正规处理、降维处理、离散及符号化处理。结果表明：经过语义编码后，先前维数很高、数据特征冗杂的驾驶时间序列数据合理地转换成了可读性强并且易于搜索定位的符号化序列，在实现大幅降低数据维度的同时又适时地保留了时间序列数据的主要特征。最后，通过案例分析演示了该方法在实际车辆驾驶安全性分析中的作用与优势。研究结果可为重点监控车辆高风险驾驶事件以及有针对性地开展驾驶安全培训等提供理论依据，同时也可为未来特定驾驶场景的快速提取进行技术储备。
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    基于改进递归小波变换的交通流异常点与变点检测算法
    商明菊, 胡尧, 周江娥
    2019, 36(8): 133-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.017
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    为准确界定交通流状态，辅助交通管理者对交通异常事件进行及时处理，提出了一种基于改进递归小波变换的异常点与变点快速检测算法，并将其应用于交通流实时监控与预警。首先，对历史交通流序列建立自回归模型，将残差序列的标准化有效分数向量作为统计量，利用3-Sigma原则，提出为统计量差分时序设定监控阈值的方法，实现了交通流状态的实时预警。其次，利用改进递归小波变换统计量，结合小波复合信息并综合考虑真实变点与估计变点之间的差异，选取小波变换特征频率与最优搜索长度，快速检测并估计交通流异常点与变点，实现了交通流状态的在线监控。最后，仿真试验和实例分析验证了算法的合理性与可行性。研究结果表明：设定的阈值对交通流变化趋势掌控明显，能够对交通异常状态进行及时预警；结合特征频率的复小波变换信息，能够有效检测并区分交通流异常点与变点；与基于有效分数向量的传统变点检测算法相比，算法的检测性能在延迟与收敛性两方面均有明显改善。该算法能够对交通流状态进行在线监控，这将为断面车流实时预警提供支持。
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    基于WPD-PSO-ESN的短期交通流预测
    万玉龙, 李新春, 周红标
    2019, 36(8): 144-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.018
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    为了提高短期交通流的预测精度，提出了一种基于小波包分解（wavelet packet decomposition， WPD）、粒子群优化（particle swarm optimization， PSO）算法和回声状态网（echo state network， ESN）的短期交通流预测方法。该方法命名为WPD-PSO-ESN。首先，在数据预处理阶段，采用小波包分解将交通流数据分解为不同频段的子序列，并将各子序列送入回声状态网预测模型；然后，在建立预测模型阶段，利用粒子群优化算法在线优化回声状态网的参数，以提高回声状态网的泛化能力和预测精度；进一步，针对粒子群优化算法存在的早熟收敛和易陷入局部最优的缺陷，通过检测粒子飞行过程中的状态信息，设计了惯性权重自适应调整策略，以期提高粒子群优化算法的寻优能力；最后，在结果输出阶段，采用加权平均法融合各子序列的预测值以得到模型的最终预测结果。试验结果表明：通过小波包分解和单支重构可以更加容易地抓住原始信号中的动态信息，更适合用于回声状态网的时间序列建模；带有自适应惯性权重调整策略的粒子群优化算法具备更强的跳出局部最优的能力，优化后的回声状态网模型精度更高；对于短期交通流预测，与前馈型误差反传神经网络、反馈型Elman神经网络和传统回声状态网等预测方法相比，WPD-PSO-ESN预测方法具有更高的预测精度，能够满足智能交通系统对预测精度的需求，对实现实时交通控制和建设智能交通系统具有重要意义。
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    基于乘客感知的接运公交服务质量评估
    吕慎, 田锋, 莫一魁
    2019, 36(8): 152-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.08.019
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    接运公交作为一种特殊的公交，是构建以轨道交通为骨干、一体化公交系统的重要环节。如何基于乘客的感知对接运公交服务质量进行评估，并以此为依据改善和提升接运公交的服务质量，不但是建立满足乘客出行需求和偏好的公交服务系统的需要，而且是提高接运公交+轨道服务系统吸引力和竞争力的关键。以深圳市接运公交为研究对象，通过问卷调查，以乘客视角应用探索性因子分析识别接运公交服务质量维度，并基于顾客满意度理论构建接运公交服务质量评估的结构方程模型，研究接运公交服务质量、乘客感知价值、乘客满意度和乘客忠诚之间的关系，以乘客的感知为基本出发点发现当前接运公交服务质量存在的主要问题。研究结果表明：接运公交服务质量包含可用性、便利性、可靠性、舒适性和安全性5个维度；服务质量和感知价值是决定乘客满意的关键因素，且乘客满意对乘客忠诚具有直接正向影响效果的决定性因素，因此改善公交服务质量是保证乘客忠诚的重要途径；当前接运公交服务质量综合评价指数偏低，亟待改善接运公交服务质量，若从对改善接运公交服务质量贡献度大小而言，当前应提高接运公交的可用性和舒适性，若从乘客对服务质量综合评价指数结果而言，当前亟待提升接运公交服务的可靠性。