公路交通科技

2020年, 第37卷, 第4期　刊出日期：2020-04-05
  

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    道路工程
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    行车荷载下不同沥青路面结构动力响应测试分析
    黄晚清, 曹明明, 游宏
    2020, 37(4): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.001
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    为研究行车荷载下不同沥青路面结构的动力响应，验证、完善我国沥青路面设计方法，在两种倒装式和传统半刚性基层沥青路面结构内部埋设沥青应变计、土压力计和垂直大变形应变计等传感元件，以单后轴货车为行车荷载，现场开展了不同轴重、不同行车速度及制动工况下3种路面结构的动力响应测试。以沥青层层底纵向应变与横向应变、路基顶面土压力和过渡层底部竖向压应力与竖向位移为评价指标，分析了不同沥青路面结构的动力响应规律。结果表明：随行车速度增加，各路面结构沥青层层底应变、过渡层竖向压应力与竖向位移均明显减小；从拉应变循环幅值看，半刚性基层结构随车速的变化更敏感；相同轴重和车速下半刚性基层结构路基顶面的压应力远小于倒装式结构，半刚性基层结构荷载扩散能力更优；相同车速下，3种路面结构沥青层层底纵向应变循环幅值和路基顶土压力均随轴重增加而增大，且半刚性基层结构的增幅相对更大，即半刚性基层结构对荷载更敏感，倒装式结构对荷载适应性更强；车辆制动会引起沥青层层底残余应变、纵（横）向应变与应变循环幅值大幅增加，频繁制动易引起路面车辙变形和加速路面沥青层疲劳破坏。
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    一种考虑损伤的沥青路面本构关系在冲击载荷作用下的应用
    冯锦艳, Thant Yee Mon SAN
    2020, 37(4): 9-14,61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.002
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    在经典Burgers模型的基础上，基于所有元器件均发生同一程度损伤的假设，引入了与应变和材料参数相关的损伤变量D，建立了可以描述沥青混合料损伤的Burgers模型，用于模拟沥青路面的损伤行为。修正的损伤Burgers模型经过与参考文献中的试验数据对比得到了验证。在此基础上，通过C++软件编程，完成了修正的损伤Burgers模型在FLAC3D数值计算程序中的嵌套开发和应用，计算了某种路面在冲击载荷作用下的弯沉变形和应力分布。结果表明：修正的损伤Burgers模型能够描述冲击载荷作用下沥青路面从加载变形到失稳破坏的整体阶段，计算得到的弯沉盆以及路面和基层的破坏形式与现场试验结果吻合良好，具有较高的精度；通过对计算得到的应力和应变进行后处理，可以获得损伤变量D与应变以及时间的关系曲线，对于评价沥青路面性能具有很好的指导作用；通过采用修正的损伤Burgers模型进行数值计算，在结合现场试验数据的基础上，可以得知低等级公路用于战备使用时，应充分考虑使用前的冲击载荷降压措施，以及使用后的快速修补和维护措施，在可选的情况下，应尽可能选择高等级公路，避免低等级公路段，如三级及以下的公路。
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    紫外光照下的沥青胶浆材料性能评价
    谢祥兵, 李广慧, 李晗, 童申家, 耿九光
    2020, 37(4): 15-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.003
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    紫外光辐照强度高是我国高海拔高原山地地区气候特征的主要表现形式，探究紫外光辐照下沥青混合料耐久性具有重要工程价值，而沥青胶浆是决定耐久性能的首要因素。为了研究定量紫外光照下填料掺量对不同沥青材料性能演变规律，以新建临哈线道路工程为依托，通过常规技术性能试验和流变性能测试试验评价不同粉胶质量比的基质沥青胶浆、改性沥青胶浆耐久性性能。试验结果显示，定量紫外光辐照下沥青胶浆常规性能和流变性能的演化取决于矿粉掺量及与沥青相互作用，与车辙因子相比，两种沥青胶浆光老化前后的抗疲劳因子和低温蠕变劲度模量影响较为明显；数据回归和方差分析结果显示，沥青耐紫外光老化能力与填料掺量有显著性关系，其中填料与基质沥青最佳质量比为1.0~1.1，与改性沥青最佳质量比为0.9~1.0，在上述范围内紫外光辐照强度是影响材料性能的主导因素。
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    基于2S2P1D模型的沥青混合料老化前后黏弹性参数演变
    马昊天, 范立嘉, 李思童, 张业兴, 郭昱涛
    2020, 37(4): 24-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.004
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    沥青混合料的黏弹性性能与温度、时间及其胶结料的状态等参数密切相关，而在路面的使用过程中沥青容易受到老化的影响，进一步影响沥青混合料的黏弹性性能。为了让路面设计过程中的参数更为具体，在实验室内对不同老化状态下的SBS改性沥青混合料进行多个频率及温度下的单轴动态模量试验。采用William，Landel and Ferry（WLF）公式对不同温度下的频率进行时温等效转换，然后基于分数阶模型（2S2P1D模型）建立了动态模量及相位角主曲线，分析老化对沥青混合料黏弹性能的影响特征。研究结果表明：2S2P1D模型能够较好地拟合不同老化状态下的SBS改性沥青混合料的动态模量的数据，相关系数大于0.9；沥青混合料的2S2P1D模型中的玻璃态模量Eg和与粘度相关的β参数随着老化程度的增加显著增大。然而，静态模量E0、分数阶指数k及h随着老化程度的增加而减小。基于该模型建立的储存模量及损失模量的主曲线表明：低频时老化对于沥青混合料的储存模量及损失模量具有不同的影响，当频率趋近于0时，老化对储存模量的影响基本不存在，但是随着老化程度的加深损失模量会显著增强。
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    基于非线性Barton-Bandis准则的岩质边坡可靠度研究
    罗伟, 荣耀, 刘安, 耿大新, 曾润忠
    2020, 37(4): 32-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.005
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    岩质边坡稳定性分析是岩土工程研究领域的热点问题之一，采用线性Mohr-Coulomb破坏准则和确定性分析方法研究岩质边坡稳定性存在一定的局限性。基于Hoek和Bray提出的典型平面岩质边坡破坏模式，采用Barton-Bandis非线性破坏准则，考虑岩质边坡滑动过程静力平衡条件，推导出岩质边坡安全系数表达式，并结合可靠度理论，通过MATLAB编程优化计算得到岩质边坡可靠度指标。算例分析结果表明：可靠度理论与数值模拟的计算结果吻合良好，证明本研究方法的可行性和有效性；Barton-Bandis非线性破坏准则中摩擦角φb、结构面粗糙系数JRC和结构面有效抗压系数JCS对岩质边坡稳定性有着显著影响，且岩质边坡稳定性随着φb，JRC和JCS的增加而提升；随机变量参数φb，JRC和JCS对岩质边坡稳定性影响程度不一，其中φb和JRC对岩质边坡稳定性的影响较为显著，而JCS对岩质边坡稳定性的影响相对较小；岩质边坡稳定性随着φb，JRC和JCS变异系数的增加而降低；后缘裂缝地下水位上升，岩质边坡的失效概率显著增大，坡体内部应该设置完善的排水系统。
  • 道路工程
    运营期上硬下软型双层地基动力损伤评价
    曹海莹, 杜量, 徐珊
    2020, 37(4): 37-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.006
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    为了给运营期上硬下软型双层地基（简称双层地基）工程设计提供参考依据，以河北省境内的邢台-临西高速公路（以下简称邢临高速）双层地基为研究对象，采用现场监测、动三轴试验、理论推导和数据统计相结合的方法，给出了动应力界面传递系数和硬、软土层间动应力水平的关联性。提出了一种改进的、适用于评价双层地基动力损伤特征的R-N非线性疲劳累积损伤模型。借助数据统计手段，对地基土损伤演化信息进行挖掘，给出了运营期双层地基设计的指标依据。研究结果表明：硬、软土层界面处具有动应力突变现象，硬壳层力学性能劣化导致界面效应减弱；硬、软土层动应力水平具有强相关性，导致硬、软土体的损伤模型计算参数产生关联；夹角转动、夹角增量是评价双层地基损伤的敏感指标，夹角转动由车辆荷载增幅决定，夹角增量平均值与硬、软土压缩模量比呈对数函数关系；相同工况下软土的运营期寿命短于硬土，软土层是诱发运营期地基失稳的关键土层；当硬壳层厚度超过2.3 m且硬、软土体压缩模量比大于4.6时，硬壳层具有显著降低软土层动应力水平的能力，有助于延缓双层地基运营期寿命。因此，当双层地基的力学指标满足上述条件时，建议在高速公路工程设计中优先考虑利用天然硬壳层作为地基持力层。
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  • 桥梁工程
    钢桥面沥青铺装材料模量参数取值方法
    王民, 肖丽, 王滔, 兰超
    2020, 37(4): 47-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.007
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    为了探讨钢桥面铺装材料模量参数，针对目前试验方法不能真实反映钢桥面铺装受力特点的问题，采用复合梁五点加载试验模型，建立了钢桥面铺装材料弯拉模量解析公式法，并与采用有限元数值分析方法计算的结果进行了对比；对浇注式沥青混合料GA10和高弹改性沥青SMA10两种典型铺装材料，通过不同温度条件下的逐级加载试验，测试不同荷载作用下加载点的变形，采用解析公式法和数值分析方法计算材料弯拉模量。结果表明：在试验温度和加载力范围内，复合梁加载点变形与荷载大小呈较好的线性关系，并且在较低的温度下，浇注式沥青混合料GA10复合梁的变形明显小于高弹改性沥青SMA10复合梁，在较高温度下，二者相差不大。采用解析公式法确定的弯拉模量与数值分析法计算的结果具有较好的一致性，当竖向位移达到同样值时，两种方法计算得到的弯拉模量差异率在4%以内。同时通过数据分析，确定了不同温度下浇注式沥青混合料GA10和高弹改性沥青SMA10的弯拉模量计算式，并提出了不同温度范围下弯拉模量的取值范围。论文提出的解析公式方法可根据实际荷载条件及变形量，较为简捷地计算铺装材料的弯拉模量，这对指导钢桥面铺装设计及力学分析具有重要作用。
  • 桥梁工程
    温差作用下外贴FRP加固混凝土桥梁界面黏结性能研究
    董坤, 郝建文, 李汉江, 郭海燕, 蒋济同
    2020, 37(4): 53-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.008
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    对于暴露在强日照或温差较大环境下的纤维增强聚合物（FRP）加固混凝土桥梁结构，黏结界面中会因温差作用产生一定的温度剪切应力，将减弱界面的后续承载能力。为研究温差作用对FRP加固混凝土界面黏结性能的影响，考虑界面滑移，解析推导了温差作用下弹性-软化-脱黏全过程的界面滑移、黏结应力及FRP应力应变的计算公式，结合试验结果和数值模拟验证了解析式的正确性。分析了环境温差和黏结层数对界面黏结性能的影响，揭示了温差作用下界面黏结剪应力以及FRP正应力的变化规律。解析分析结果表明，温度应力会对界面黏结性能产生不利的影响，实例中界面黏结剪应力最大值能够达到FRP加固混凝土界面剪切强度的51%；粘贴FRP用胶粘剂的玻璃化温度Tg是影响界面黏结性能的关键，当温度未进入胶粘剂玻璃化温度转变区前，界面黏结剪应力呈非线性弹性增长阶段，增加黏结层数可提高界面黏结剪应力；在温度进入胶粘剂玻璃化温度转变区域后，界面滑移呈接近线性分布，界面黏结剪应力分布出现下降段，同时界面黏结强度大幅降低。因此，在实际桥梁工程加固中，须充分考虑环境温差变化对加固结构黏结性能的影响，不可盲目增加FRP黏结层数，且应尽可能采取玻璃化转变温度较高的胶粘剂材料。
  • 桥梁工程
    断索对双钢拱塔斜拉桥力学性能的影响
    黄华, 郭朋, 吴先兵, 张凡涛
    2020, 37(4): 62-71,117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.009
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    为了研究拉索断裂对双钢拱塔斜拉桥力学性能的影响，采用有限元软件MIDAS/Civil建立了西安市某大桥的三维仿真模型，首先将该模型的各参数与设计值及规范进行对比以验证模型的合理性，然后分析了不同位置、不同数量的拉索断裂后，主梁线形、拉索索力、主梁及索塔应力的变化规律。结果表明：正常运营条件下，斜拉索断裂对主梁线形的影响大于水平索，中间索断裂对跨主梁线形的影响大于外侧索和内侧索，拉索对两系梁之间主梁段线形的影响基本可以忽略；任意拉索的断裂会引起其附近拉索索力增加，外侧斜拉索断裂会导致与其相邻水平索的索力以及另一跨斜拉索索力明显降低，但内侧斜拉索的断裂对与其相邻的水平索和另一跨斜拉索索力的降低不太明显，水平索断裂会引起与其相邻的两根斜拉索索力下降，且下降量值基本相同；双索断裂后主梁挠度和索力变化均近似符合叠加原理，双索断裂后，主梁位移最大增加50.2%，但仍满足1/500挠跨比的要求，纵向对称断索较横向对称断索和原点对称断索危险；少量拉索断裂不会引起结构达到极限承载能力，当两根危险索同时断裂，断索后剩余拉索索力最大为836 MPa，安全系数仍然达到2.2；断索对剩余拉索承载力的影响要高于对主梁和索塔的影响。
  • 桥梁工程
    基于现场实测的大跨钢桁悬索桥疲劳可靠度分析
    韩艳, 李凯, 孙一婵, 蔡春声
    2020, 37(4): 72-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.010
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    为了研究大跨度钢桁架悬索桥桁架杆件在随机车流荷载作用下的疲劳可靠度，首先以某大跨钢桁悬索桥为工程背景，建立梁-壳混合单元空间桁架主梁有限元模型，确定钢桁加劲主梁应力的关键位置。然后，针对主桁梁应力关键点对该桥进行测点布置并进行了短期的动态应变监测。随后，采用核密度估计方法建立基于小样本的日等效应力幅和日循环次数的概率分布模型。最后，基于Palmgren-Miner线性累积损伤准则及欧洲钢结构设计规范Eurocode 3的疲劳强度S-N曲线建立了关键构件的疲劳损伤极限状态方程，采用Monte-Carlo方法计算分析了不同交通增长系数下所测关键构件的时变疲劳可靠度。研究结果表明：该大跨钢桁悬索桥钢桁架主梁结构在车辆荷载下处于低应力状态，但是应力循环次数较高；车辆荷载对主横桁架外侧斜腹杆产生的疲劳荷载效应大于其他杆件，即斜腹杆更容易发生疲劳破坏，需引起高度关注；在短期监测情况下，采用核密度方法建立基于小样本的概率模型进行大桥疲劳可靠度分析是可行有效的；交通量的增长对疲劳可靠度指标的影响很大，车辆荷载引起的疲劳问题不容忽视；但总体来说所测关键构件的疲劳可靠度水平较高，在设计基准期内，发生疲劳破坏的可能性极小。
  • 桥梁工程
    正交异性钢桥面板切口尺寸扩大的现场疲劳监测试验
    黄炎, 阮诗鹏, 蔡晶垚
    2020, 37(4): 81-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.011
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    为研究扩大切口对正交异性钢桥面横隔板切口的疲劳性能影响，采用有限元分析和实桥疲劳试验，获取了扩大切口和设计切口的应力响应及面内面外应力分量，并基于AASHTO LRFD规范对两类切口开展了疲劳寿命评价。研究结果表明，扩大切口和设计切口的应力响应特征基本一致，并且应力水平也相差不大，最不利工况下扩大切口和设计切口的应力响应分别为-72.8，-67.1 MPa，扩大切口比设计切口的应力增大了约8%左右，说明扩大切口不利于降低切口应力水平。扩大切口和设计切口的最大面内应力分别为-71.6，-65.1 MPa，面内应力增大了10%，而两者的面外应力仅在4 MPa左右，可以忽略不计，可知扩大切口的应力增幅主要是由面内应力增加造成。这主要是由于横隔板受面内变形控制，扩大切口减小了横隔板净截面面积，相当于减小了横隔板的有效承载面积，造成扩大切口应力只增不减。两类切口的疲劳寿命都只有7~14 a左右，评价结果与实桥开裂状况吻合，该桥切口开裂主要还是与超载车流量较大、横隔板厚度偏薄、切口形状欠妥、焊接工艺较差等因素有关。总而言之，扩大切口无法提高切口的疲劳性能，甚至因现场切割作业条件限制而造成切口疲劳性能降低，不推荐采用这样的方式进行切口加固。
  • 桥梁工程
    变截面连续钢箱梁桥静气动性能研究
    李加武, 宋特, 林立华, 姬乃川, 霍五星
    2020, 37(4): 88-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.012
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    对某大跨变截面连续钢箱梁桥跨中断面、1/4跨断面、支点断面进行了节段模型风洞测力试验，并对主梁进行了二维和三维数值模拟，通过风洞试验结合数值的方式来研究连续钢箱梁桥变截面主梁展向、腹板高度变化及梁底线形不同对于模型静三分力的影响。结果表明，腹板高度变化及梁底线形不同对连续钢箱梁桥静气动力系数有显著影响，随腹板高度增大，变截面连续钢箱梁桥阻力系数、升力系数、扭矩系数均有显著增加；在梁底线形为直线且斜率较小时，模型的静三分力不会随梁底直线斜率的变化而产生明显的变化，在风洞试验及数值模拟中可以用等截面的节段模型来代替梁底有斜率的节段模型。而当梁底直线与水平线夹角大于3°或梁底线形为二次抛物线时，计算得到的静三分力系数与等截面模型的结果相对变化量较大，故对于变截面梁在这种情况下不宜使用等截面的节段模型进行风洞试验，且应尽量采用三维流场数值模拟与实桥梁底线形相一致以提高计算精度。
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    季节冻土区公路隧道三维温度场时空分布规律
    张玉伟, 宋战平, 赖金星, 李又云
    2020, 37(4): 96-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.013
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    季节性寒区隧道温度场随时间和空间不断变化，为明确季节性寒区隧道温度场的三维时空变化规律，为季节性寒区隧道防冻保温设计提供依据，依托某季节性寒区公路隧道设计了现场监测方案，在隧道洞口段一定范围内布置了5个环境温度场测试断面和2个围岩温度场测试断面，采用现场监测方法获取了隧道洞内环境温度场和围岩温度场随时间和空间的变化规律，在此基础上分别建立环境温度场和围岩温度场时空分布的统计模型，并推导了围岩冻结深度随时间和空间的变化规律。结果表明：隧道环境温度与时间和隧道进深具有三维变化关系，同一个监测断面温度与时间呈正弦函数变化，多个断面平均温度随着隧道进深呈近似线性变化，多个断面的温度振幅随隧道进深呈对数函数变化；隧道围岩径向温度与时间、隧道进深和围岩径向深度3个指标均有关系，同一断面围岩温度随时间也具有正弦变化特征，围岩温度幅值随围岩径向深度增大呈指数规律降低，达到一定深度后温度幅值为零，围岩平均温度呈对数规律变化；围岩冻结深度随时间呈周期性变化，随隧道进深增加呈减小趋势。研究结果可为季节性寒区隧道防冻保温设计提供指导。
  • 隧道工程
    非对称荷载下溶洞顶板极限承载力计算
    刘一新, 雷勇, 邓加政, 刘泽宇, 欧阳鹏博
    2020, 37(4): 104-110. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.014
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    针对非对称荷载下溶洞顶板极限承载力问题，引入抛物线形式的Hoek-Brown强度准则，并假定非对称荷载下溶洞顶板的冲切破坏体为轴对称旋转体。采用极限分析上限法建立了冲切破坏体的功能方程，利用变分原理和偏导求得了非对称荷载下溶洞顶板冲切破坏模式的极限承载力计算表达式。最后通过室内试验验证了理论方法的合理性，并分析了厚径比h/D、荷载位置偏移量e及岩体地质力学分类指标GSI对溶洞顶板极限承载力的影响。结果表明：（1）当e一定时，随着厚径比h/D的增加，顶板极限承载力大致呈线性增长，增大到一定值时，溶洞对顶板承载力无影响，顶板极限承载力趋向于完整基岩承载力；（2）当h一定时，随着荷载位置偏移量e的增大，溶洞顶板极限承载力呈非线性增长，增大到一定值时，溶洞对顶板承载力无影响，顶板极限承载力接近完整基岩承载力；（3）当h一定时，随着GSI的增大，顶板极限承载力增长的幅度逐渐变大。其中对于h为2D的溶洞顶板，且当GSI为44，e为0，0.25l，0.5l时，顶板的极限承载力分别为1.8，2.2，3.6 kN；当GSI为100时，相应的极限承载力分别为24，29，43 kN，近似为前者的12倍。因此GSI的选取对承载力的确定有重要意义，可为实际工程设计提供参考。
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  • 智能交通
    基于扰动收缩粒子群算法的物联网配送车辆调度
    卢锦川
    2020, 37(4): 111-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.015
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    为了提高物联网配送车辆的调度效率，采用扰动收缩粒子群算法。首先建立物联网配送车辆优化调度问题的数学模型，考虑到货物品种及数量、需求时间和地点、运输线路以及运输时间的不确定性，包括运输成本、时间惩罚成本、固定成本；接着对基本粒子群算法增设非线性扰动因子用来平衡粒子的全局和局部搜索，在进化前期值比较小，让粒子主要进行局部搜索，而在后期设置值比较大，进行全局搜索，同时增设收缩算子，避免粒子的过度振荡，粒子编码涉及到收货点、车辆编序、行驶顺序，给出了算法流程；最后，仿真试验和实例分析验证了算法的合理性与可行性。结果表明：增设收缩算子对任务目标点寻优地理位置偏差值最小，避免了总成本增加；带有非线性扰动因子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，优化后的算法运行速度加快；对于每次试验的搜索成功率以及违约惩罚成本占总成本比例，与遗传算法、蚁群算法、粒子群算法、混沌量子粒子群算法、模拟退火粒子群算法和柯西变异粒子群算法预测方法相比，扰动收缩粒子群算法预测方法具有更高的搜索成功率和较低的违约惩罚成本，能够满足物联网配送车辆系统对预测精度的需求，对实现实时交通控制具有重要意义。
  • 智能交通
    基于非参数回归粒子滤波模型的公交到站时间预测
    张孝梅, 陈旭梅, 张溪
    2020, 37(4): 118-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.016
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    为进一步提高公交到站时间的预测精度，提出了一种基于非参数回归-粒子滤波模型的组合预测方法。首先利用非参数回归预测方法，对公交站间速度顺序进行了预测。考虑到速度自身的时变特性，采用了扩展欧式距离作为度量相似度大小的准则来预测下一个站间速度，保证了速度曲线的相似性和模型的鲁棒性。然后利用采样-重要性重采样思想，构建了基于粒子滤波的公交车辆到站时间预测模型。最后以北京市区内3条典型公交线路为例，利用其工作日早高峰时段的历史运行数据检验模型的准确性。结果表明：（1）基于非参数回归方法预测得出的公交站间速度与实际值更为接近，预测精度显著优于加权平均法的预测结果；（2）基于非参数回归-粒子滤波算法得出的公交到站时间预测结果，线路平均绝对误差在1.5 min内，标准误差在3 min内，平均绝对百分误差均小于4%，预测精度也显著高于加权平均法-粒子滤波、非参数回归-卡尔曼滤波和加权平均法-卡尔曼滤波3种组合算法。模型的敏感度分析结果也进一步显示，预测误差会随着粒子数目的增加而逐渐趋于稳定状态，进而证明提出的方法能有效预测公交到站时间。
    • 交通工程
  • 交通工程
    基于移动治超模式的农村公路治超站选址
    蒋劲羽, 杨忠振
    2020, 37(4): 125-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.017
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    为有效治理农村公路上的超载运输现象，提出了治超车以治超站为基地、携带便携式检测设备对路网内的车辆进行称重检测的移动治超模式。当治超站数量和治超车数量都确定时，为最大化治超站和治超车的治超效果，需优化治超站的空间分布与治超车的巡游路径。为此，先根据超载路段的空间分布，将所有超载路段离散为点组成了治超站选址的初始候选点集。为压缩初始候选点集的规模，建立了治超站选址的评价指标体系，结合层次分析法和聚类分析法对初始候选点集进行筛选，得到了治超站选址的最终候选点集合。再以治超车巡游路径上的货车流量最大为目标，构建了治超站选址-治超车路径优化模型，并设计了改进的蚁群算法对模型进行求解。最后基于贵阳农村公路的现状数据实施了案例分析。结果表明：最优方案下的治超站被选在超载运输现象明显的地区，治超车的巡游路径不仅覆盖了货车流量大的城镇主要通道，而且经过多条超载运输密集的公路；最优选址-路径方案可以保证治超车能有效截获到超载货车，从而验证了模型和算法的可行性；移动治超效率的计算结果表明了最优选址-路径方案的治超效率理想，管理者可以按照本研究提出的方法实施治超站的空间布局决策和治超车的巡游路径决策。
  • 交通工程
    基于交通状况及行驶速度的高速公路换道时间研究
    符锌砂, 胡嘉诚, 何石坚
    2020, 37(4): 133-139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.018
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    换道行为是影响高速公路运营安全的重要因素之一，而换道时间为交通安全分析模型中的关键参数，在换道时间标定中应考虑不同交通状况和不同行驶速度的影响。为此，在交通状况不同的多条高速公路进行了一系列的现场实车试验，通过行车记录仪采集连续的行车视频，采用计算机视觉技术中的Canny算法识别行车视频图像中的车道边缘线，获取精确的车辆轨迹与车道边缘线的偏移值，实现对车辆换道行为的准确识别。根据车载辅助驾驶装置记录的试验车辆换道时的行驶速度，以及换道影响区域内试验车辆邻近的各种车辆，对车辆换道时所处的不同交通状况和行驶速度组合条件下的车辆换道时间进行分析研究。结果表明：不同交通状况下的高速公路换道时间均服从对数正态分布；换道时间与车辆换道影响区域内的交通状况存在显著联系，车辆在处于低密度交通状况下的换道时间比在中、高密度交通状况下的换道时间长；当车辆在处于低密度交通状况和低行驶速度下换道时，换道时间比其他交通状况和行驶速度组合下的长，而在中、高密度交通状况下车辆的换道时间并不受车辆行驶速度的影响。本研究成果可为自动驾驶、微观交通仿真等相关模型的换道行为参数标定提供参考。
    • 运输经济
  • 运输经济
    基于信息熵的改扩建路网运营状态评价方法
    樊祥喜, 周子楚, 孟凌霄, 田军令, 刘学强
    2020, 37(4): 140-147,158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.019
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    考虑改扩建路网的结构特性和交通运行状态，选择路网的连通性、可达性和集聚性作为改扩建路网结构状态指标，选择路网交通流量和饱和度作为改扩建路网交通状态指标，构建了改扩建路网运营状态评价指标体系。基于评价指标的动态变化和不确定性，采用信息熵对改扩建路网运营状态评价指标进行度量，提出了路网连通性信息熵、可达性信息熵、聚集性信息熵、交通流量信息熵和饱和度信息熵的计算方法。引入雷达图用于多项指标的全面分析评价，对各信息熵指标进行了标准化处理，绘制了改扩建路网多指标雷达图，并将雷达图面积和周长作为关键特征指标，提出了改扩建路网运营状态综合评价方法。依托山东省滨莱高速改扩建工程实际路网情况，构建了改扩建路网结构模型。根据实际路网OD分布，采用系统时间最优原则和"全有全无"交通分配方法，确定了改扩建路网中各路段上的交通流量，计算了不同工况下改扩建路网运营状态综合评价值。评价结果表明：随着改扩建路网中道路通行能力的降低和封闭的道路数量增加，其运营状态评价雷达图的周长和面积均减小，运营状态综合评价值也不断减小，说明改扩建路网中路段通行能力降低越多、封闭通行的路段越多，改扩建路网运营状态也越差。
  • 运输经济
    出租汽车行业管理制度变迁、政策演变与效应评析
    陈文强, 顾玉磊, 吴群琪, 孙启鹏
    2020, 37(4): 148-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.020
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    为厘清出租汽车行业存在的问题及成因，采用文献综述法，对出租汽车行业国家层面的21个重要文件的制度历史变迁、政策演变及效应进行梳理和研究。研究发现（1）出租汽车行业发展具有明显的时序特征，可以分为自由发展期、震荡期和巨变期。自由发展期（1988-1997），出租汽车行业主要矛盾是供需矛盾，政府采用无偿审批制来解决供需失衡问题，企业利用市场机制解决运营问题，但歧视性准入和无引导的企业运营机制在企业和司机间产生了变异的经济关系，为行业发展埋下了隐患；震荡期（1998-2013），出租汽车行业制度改革及后续的数量管制等政策引发了行业震荡，"经营权可以有偿出让""多头管理体制"为出租汽车无序扩张注入了动力，打破了出租汽车在自由阶段形成的供需平衡，运力过快扩张的负外部效应显现，内隐的变异的经济关系矛盾逐步显化；巨变期（2014-），网约车凭借技术、模式、资金优势严重冲击了巡游出租汽车市场，行业利益冲突加剧，通过将网约车纳入监管，提高网约车人、车、平台等准入条件等措施，暂时缓解了矛盾冲突。（2）出租汽车自由发展时期采取的歧视性准入政策是行业矛盾的源头，震荡期的数量管制和经营权的不规范转让直接激化了矛盾，巨变期的巡游车和网约车差异化发展定位暂时化解了新旧业态矛盾，而经营权无偿使用政策不能从根本上解决司机压力，有可能使公共收益外流。