公路交通科技

2020年, 第37卷, 第8期　刊出日期：2020-08-05
  

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    道路工程
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    疲劳荷载对水泥乳化沥青纤维复合材料黏弹行为的影响及机理分析
    曹睿明, 陈小兵, 陈先华
    2020, 37(8): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.001
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    为了研究疲劳荷载作用下，水泥乳化沥青纤维复合材料的黏弹行为，采用动态剪切流变仪（DSR），以耗散能和累计耗散能为主要评价指标，研究了A/C（沥灰比），玄武岩纤维掺量和应力水平等因素对试件黏弹行为的影响规律，得到黏弹性能最佳时的复合材料配比，并通过扫描电镜测试从微观角度分析了纤维对复合材料黏弹行为的作用机理。结果显示：耗散能随疲劳荷载的变化规律可分为快速增长期、缓慢增长期和急速增长期3个阶段。A/C越大，胶浆中的柔性成分比例越多，复合材料的耗散能和累计耗散能越大；增大应力水平，会使复合材料的耗散能曲线急剧上升，试件的破坏速度加快；玄武岩纤维的掺入能明显改善水泥乳化沥青胶浆的疲劳寿命和黏弹行为，延缓试件的破坏速度，当纤维掺量为2%时，疲劳寿命和累计耗散能达到最大值，复合材料的黏弹性能最佳；微观分析表明，玄武岩纤维能很好地分散在水泥乳化沥青基体中，形成触角状结构，起到了良好的吸附和加筋作用，改变了水泥乳化沥青胶浆的黏弹行为，延长了复合材料的使用寿命。
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    基于环形加载试验的稳定型橡胶沥青热再生混合料抗裂性能研究
    祝谭雍, 程其瑜, 刘韬, 黄晓明
    2020, 37(8): 7-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.002
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    为改善厂拌热再生沥青路面材料的抗裂性能，将新型稳定型橡胶沥青应用于厂拌热再生技术当中，设计并制备了热再生沥青混合料EME-20。同时，为优化混合料抗裂性能评价方法，设计开发了环形加载试验，基于70#道路石油沥青制备的AC-20混合料确定了最佳试验参数，并提出了极限荷载Fmax、破坏变形δFmax、劲度指数IRT及断裂能W等评价指标。结合环形加载与小梁弯曲试验，对不同旧料掺量的橡胶沥青再生混合料开展了抗裂性能对比研究。结果表明：依托UTM-25试验平台，在10℃、5 mm/min加载条件下能够稳定、完整地检测环形加载试验过程中的荷载-变形曲线，从而准确反映混合料的抗裂性能；随着橡胶沥青混合料中旧料掺量的提高，环形加载试验极限荷载Fmax及劲度指数IRT逐渐增大，破坏变形δFmax及断裂能W逐步降低，说明旧料的掺加使得橡胶沥青混合料的强度和模量提高，但抗变形能力和综合抗裂性能有所下降；稳定型橡胶沥青再生混合料的低温抗裂性能良好，当旧料掺量低于20%时极限弯曲应变达3 000 με以上，即使在50%的旧料高掺量下极限弯曲应变仍大于2 500 με；基于环形加载试验获得的检测结果与小梁弯曲试验结果相关性良好（R2>0.9），对再生沥青混合料抗裂性能的评价有较好的可靠性。
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    水泥和乳化沥青含量对水泥乳化沥青混合料性能的影响
    庄伟, 王健, 陈赛, 陈昊
    2020, 37(8): 15-21,57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.003
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    为了研究水泥和乳化沥青含量对水泥乳化沥青混合料的性能影响，对不同水泥和乳化沥青掺量的混合料进行了宏观试验和微观观测，包括间接拉伸强度、抗压强度、回弹模量、拉伸强度比、动态稳定性、最大弯曲应变和Cantabro损失。此外，使用扫描电子显微镜（SEM）和计算机断层扫描（CT）获得了具有不同材料成分的水泥乳化沥青混合物的细观图像和空隙特征。结果表明：（1）当水泥含量恒定为3%，乳化沥青含量从6%增加到9%时，间接拉伸强度、抗压强度和弹性模量先增加后减小。在恒定的乳化沥青含量为8%，水泥含量从0增加到4%时，间接拉伸强度先增大后减小，当水泥含量为3%时，抗压强度和回弹模量均达到最大值。水泥的加入可显著提高沥青混合料的高温稳定性和水分稳定性，但不利于其低温性能。当水泥含量在2%和3%之间时， 观察到最小的Cantabro磨耗。在水泥乳化沥青混合物中，水泥与沥青破乳后的水分进行反应，AFt与沥青薄膜交织形成网格结构，提高了混合物的水分敏感性和高温稳定性，另外，在不同水泥和乳化沥青含量的混合料中形成细观空隙结构也将影响机械性能和混合物性能。
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    高陡坡土工格栅加筋土堤地震动力响应分析
    段彦福, 刘杰, 宋亮, 麻佳
    2020, 37(8): 22-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.004
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    为了研究不同地震波作用下高陡坡土工格栅加筋土堤任意时刻任意高度结构的位移和土工格栅受力大小，以某高陡坡土工格栅加筋土堤项目为研究对象，考虑结构位移和筋材受力的主要影响因素，提出厚高比的定义。采用了数值模拟和理论分析的方法，分析了同一高度下不同填土层厚的高陡坡土工格栅加筋土堤，在地震波作用下的位移、加速度、放大倍数情况，以及结构任意高度位移筋材受力大小的计算方法。结果表明：高陡坡土工格栅加筋土堤厚高比越小，结构耗散的地震动力能量越多，抗震性越好，相反则抗震性越差； 厚高比越大， 地震加速度下位移和土工格栅受力越大，相反则位移和土工格栅受力越小； 随着地震加速度和厚高比的增大，土工格栅单元的最大轴力呈二次型增长模式，从上到下每一层填土中心附近土工格栅轴力线性减少； 不同地震加速度下不同厚高比土堤的水平位移呈非线性增长模式，并且从上到下每一层填土中心处的位移呈二次型增长；通过每一层土工格栅上受力最大点的连线，可得出地震荷载作用下的潜在滑裂面。通过理论计算结果与模拟结果做对比，发现两者数值基本接近。研究为高陡坡土工格栅土堤坑抗震设计提供理论依据。
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    黄土边坡悬臂式与全埋式单桩抗滑桩现场模型试验
    李哲, 朱振国, 张娟, 曹升亮
    2020, 37(8): 32-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.005
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    以陕北地区G65w高速公路沿线边坡中的单排抗滑桩为研究对象，在高速公路黄土边坡上进行了悬臂式与全埋式单桩抗滑桩现场缩尺模型试验。研究悬臂式和全埋式两种不同的埋设条件下，单桩抗滑桩在滑坡推力作用下受力变形至破坏过程，测定水平加荷过程中的桩顶水平、竖向位移值，桩侧土压力分布形式以及桩身弯矩。并以位移结果确定抗滑桩的受力变形阶段。试验结果表明：根据位移结果，将模型桩受力过程划分3个阶段，即抗滑桩未变形阶段、抗滑桩有效变形阶段、抗滑桩失效阶段，3个阶段的分界点分别为临界启动荷载和临界阻滑荷载。两类模型桩均属塑性开裂的破坏模式，其中悬臂式模型桩为塑性单铰开裂破坏，破坏点约为桩的2/3处。全埋式模型桩存在两个开裂破坏点，分别在桩身约1/3和1/2处。全埋式模型桩的临界阻滑荷载为89 kN，比悬臂式的临界阻滑荷载（83 kN）高出约7.2%，且全埋式模型桩有更长的有效变形阶段。试验结果可为黄土边坡中两种埋设方式的抗滑桩的设计计算和破坏预警提供试验支持。
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    承托设置对波形钢腹板箱梁桥面板横向内力的影响
    赵品, 荣学亮, 叶见曙
    2020, 37(8): 41-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.006
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    制作了两片单箱双室波形钢腹板试验梁，分为桥面板加承托和不加承托。以室内试验、有限元分析结合理论推导来探讨混凝土桥面板承托的设置对波形钢腹板箱梁桥面板横向受力的影响。通过静力试验，对试验梁桥面板的受力特点和箱梁变形进行了观测和分析。将两片梁的相关试验数据进行对比，并结合有限元分析结果、理论分析结果，得出结论如下：承托的设置对箱梁的结构性能是有一定影响的。桥面板承托的设置增强了箱梁的抗弯、抗扭刚度，减少扭转剪应力和畸变应力，加大了桥面板支点刚度，力线过渡比较均匀，减小次内力；使得箱梁挠度较不加承托时同一工况下的相应值均有一定程度的减小，约为15%。承托的设置对桥面板的有效分布宽度影响很小，加承托与不加承托的单向板的有效分布宽度误差仅为5%； 但是承托的设置对波形钢腹板箱梁桥面板的横向内力存在一定影响，综合试验结果和力学分析结果，加设承托与否对桥面板横向受力的影响一致，且影响值均在10%以上。总之，对于波形钢腹板箱梁而言，从自身构造上来讲波形钢腹板与承托这两类因素均会对桥面板横向受力产生一定影响，不可忽略。
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    车桥耦合振动的桥面非平稳随机激励模拟
    陈水生, 赵辉, 夏钰桓
    2020, 37(8): 48-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.007
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    为研究桥面非平稳随机激励对车桥耦合系统的影响，采用滤波白噪声法生成单轮桥面非平稳随机激励时域模型，结合车辆前后轮的时间滞后和左右轮的相干关系，生成车辆六轮相关的桥面非平稳随机激励样本并验证了样本的有效性。分析一座3×30 m连续T梁桥和一辆三轴重载汽车在非平稳桥面激励下的车桥耦合振动响应，现场实测桥面不平度，并采用传统蒙特卡罗法对车辆和桥梁的振动响应进行计算。研究结果表明：根据车辆六轮间的时间滞后关系和相干函数关系所建立的桥面非平稳随机激励模型满足目标相干函数和功率谱密度，且时间滞后关系明确，模型有效可靠；当车辆加速行驶时，因桥面不平顺引起的非平稳随机激励信号的幅值随速度的增大而增大，非平稳激励下的桥梁和车辆振动响应大于平稳激励所产生的振动响应；非平稳激励对桥梁振动响应的均值影响很小，但对车辆振动响应均值影响较大，车辆振动对桥面随机激励更敏感；非平稳激励对车辆和桥梁振动响应标准差的影响较大，且振动响应标准差随着车辆加速度的提高而增大；研究车桥耦合振动很有必要考虑车辆非匀速行驶而引起的桥面非平稳随机激励，建议车辆匀速通过桥梁，尽量避免在桥上加速行驶。
  • 桥梁工程
    塔梁连接方式对多塔悬索桥地震反应的影响
    郑锋利, 陈逸民, 李建中, 徐之文
    2020, 37(8): 58-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.008
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    悬索桥塔梁间的连接方式对其静力和动力响应具有很大的影响，采用不同的塔梁连接体系以及设置不同性能的纵向约束装置，都会对悬索桥地震作用下的内力和位移产生不同的效果。作为大跨度的桥梁典型形式，对悬索桥进行抗震性能的研究十分重要。以某多塔悬索桥为背景，建立了桥梁的空间动力模型，对模型进行非线性时程计算，研究了中塔与梁体的连接方式对多塔悬索桥地震反应的影响，总结了黏滞阻尼器的减震效果及其参数对多塔悬索桥地震响应的影响规律。通过对比不同塔梁连接方式的地震反应，提出了多塔悬索桥塔梁间的合理连接方式和黏滞阻尼器设计参数。结果表明：中塔固接体系多塔悬索桥的梁端位移可以得到有效控制，但其中塔受力最为不利。对于中塔固结、边塔设置阻尼器的体系，随着阻尼系数增加，主梁位移减小趋势减缓，阻尼器参数应参照造价、效益综合选择。中塔放开，边塔设置阻尼器体系与全阻尼器体系响应基本一致，在保证结构安全的情况下，可适当考虑中塔处放开，依靠边塔阻尼器和纵向滑动支座来限制主梁位移。对于中塔固接、边塔设阻尼器体系，当阻尼器参数较小时，减震效果不明显，主要依赖中塔固接来限制梁端位移。阻尼器参数的合理取值也受到结构自身刚度的影响。
  • 桥梁工程
    基于改进条件边缘乘积法的桥梁系统地震易损性分析方法
    冯煜
    2020, 37(8): 66-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.009
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    桥梁结构是由多种不同类型的构件按照一定的逻辑关系构成的结构系统。既有桥梁易损性分析中，通常基于构件的易损性曲线来评价整个桥梁系统的抗震性能。实际运营中的桥梁，在地震作用下，不同构件间相互影响，发生组合破坏将会增加桥梁系统整体失效概率。因此，将桥梁结构作为整体进行易损性分析能够更好地评估实际工程的抗震性能，弥补了既有分析方法的不足。以一座三跨预应力混凝土连续T梁桥为易损性分析对象，结合桥墩和支座两类构件的地震破坏，分别采用界限估计法、改进的条件边缘乘积法建立了算例桥梁系统易损性曲线。结果表明：界限估计法易受各失效模式排列顺序和相关性的影响，稳定性较差；改进的条件边缘乘积法，作为结构系统失效概率的一种近似求解法，解决了在多个失效模式并存下，结构系统可靠度问题中多维标准正态累计分布函数近似求解问题。后者计算精度较高，易于实现，适用于失效模式较多的复杂桥梁系统，具有一定的工程使用价值，为桥梁系统地震易损分析提供了借鉴参考。
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  • 隧道工程
    落石冲击棚洞结构的动力响应研究
    柏雪松, 李俊峰, 祁小博, 陈红旗, 刘红岩
    2020, 37(8): 73-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.010
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    我国西部山区地形复杂，存在诸多高陡边坡，因此落石灾害时有发生，已严重威胁公路交通安全及人民生命安全。棚洞结构在落石灾害防治中起到了重要作用，但落石冲击棚洞的动力响应过程十分复杂，尤其是落石与棚洞的瞬态接触过程，然而目前国内外学者对于落石冲击问题的研究仍不够完善。为深入研究落石冲击下棚洞结构的动力响应特征，通过建立相应的ANSYS/LS-DYNA有限元模型，分别对落石质量、落石形状、落石下落高度及落石冲击角度4种不同工况下的棚洞结构动力响应过程进行了模拟研究。对不同工况下的冲击力时程曲线、冲击深度时程曲线和Mises等效动应力时程曲线等模拟结果进行了分析。结果表明：冲击力、冲击深度、棚顶Mises等效动应力与落石质量、下落高度呈正相关；在法向方向上，冲击力、冲击深度与冲击角度呈正相关，在切向方向上，45°时冲击所产生的冲击力最大，冲击深度与冲击角度呈负相关；长方体落石和立方体落石所产生的冲击力和棚顶Mises等效动应力大于球体落石，而冲击深度小于球体落石。
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    双弱面层状岩体本构模型及其工程应用
    姚锡伟, 周辀, 陶盛宇
    2020, 37(8): 81-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.011
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    岩体中的优势结构面由于具有明显的方向性，其对岩体的力学特性影响较大。基于该背景，对双弱面层状岩体中隧道开挖后围岩非对称破坏模式进行了研究。首先，建立了双弱面层状岩体的本构模型。该模型中，软弱结构面和岩石基质体的强度特性均采用带拉伸截断的摩尔-库伦强度准则进行描述，其变形特征满足横观各向同性理论。然后，采用VC++编程语言将该模型嵌入到 FLAC3D软件中，并对模型的有效性进行了验证。最后，基于该本构模型，通过数值计算系统研究了隧道围岩在双弱面不同空间位置组合下的破坏模式。结果表明：（1）开发的双弱面本构模型可以较好地表征岩石强度、形变与破坏模式的各向异性特征；（2） 双弱面围岩中弱面倾向与倾角的组合对围岩破坏模式有很大的影响，大多数情况下均体现出明显的非对称破坏特征；（3） 围岩的破坏模式受到弱面的空间形态与地应力场的共同影响， 对于不同构造应力场条件下的相同弱面空间组合模式而言，随着弱面倾角的增加，围岩破坏模式之间的差异逐渐增大； （4）在实际工程中，根据岩体弱面的实际组合，要找出围岩的关键破坏位置，然后进行针对性的加强支护来控制围岩的非对称变形。
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    木寨岭公路隧道大变形综合评价预测
    石州, 罗彦斌, 陈建勋, 刘伟伟, 武云飞
    2020, 37(8): 90-98,158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.012
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    基于模糊综合评价法与层次分析法，结合木寨岭公路隧道复杂地质条件下隧道大变形的统计结果，提出了适用于软弱破碎围岩隧道施工阶段大变形快速分级预测的模糊层次综合评价方法。该方法将隧道变形分为无大变形、轻微大变形、中等大变形、严重大变形和极严重大变形5个等级，选取了对隧道大变形影响显著且在隧道施工阶段能够快速获得的岩层产状、强度、完整性和地下水作为大变形的分级和评价指标。为了充分考量4类指标对大变形的影响，共选取了结构面倾角、结构面走向与洞轴线夹角、点荷载强度、掌子面软岩比例、掌子面岩层平均厚度、岩体RQD值、每延米洞长出水量、地下水特征8项亚级指标对大变形进行分级预测。将本方法与陈子全法、孟陆波法和Jethwa法应用于木寨岭隧道5个大变形段进行了工程验证与对比分析。结果表明：实际变形量超过陈法和孟法预测范围上限值的变形量最大可达上限值的2.4倍和4.4倍，隧道大变形实测变形值均位于本研究方法预测的大变形范围内。本预测方法在木寨岭公路隧道变形段的工程实践表明：该方法的工程适用性强，准确度高， 可为软弱破碎围岩隧道大变形的分级和预测提供一种新方法和新思路。
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    图像分区域多特征融合斜向车辆检测算法研究
    曾娟, 李守义, 张洪昌
    2020, 37(8): 99-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.013
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    目前基于机器视觉的车辆检测和跟踪技术成为道路环境感知的重要手段，用于预防交通事故的发生。针对前向车辆的检测技术日益成熟，并有商业化的产品出现， 而斜向车辆的检测技术尚不成熟。该项目主要研究斜向车辆的检测与跟踪问题。针对车道线检测算法，提出基于Hough变换与K-means聚类融合的改进车道线检测算法，并结合ROI区域提取，缩小检测范围。针对车辆检测，提出对车辆检测算法的两级优化：首先利用车辆阴影特征和图像垂直边缘特征融合，生成疑似目标区域，提出两次自适应阈值分割与OTSU算法融合的改进双阈值分割算法用于改善阴影特征提取的效果；其次，通过HOG特征与Haar-like特征结合，与Adaboost算法联合训练Adaboost级联分类器，生成目标验证区域，并提出基于高斯核函数的核主成分分析法，对图像特征降维处理，改善实时性。基于上述算法优化，对斜向车辆的检测试验结果表明：采用阴影特征与边缘特征融合的优化算法对斜向车辆的识别准确率达90%；在良好天气条件下，HOG+Haar-like融合特征的Adaboost级联分类器检测的准确率达95%；采用核主成分分析降维后检测时间缩短了26%；二者融合的综合效果改善明显。
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    智能网联车环境下考虑反应时间影响的基本图模型
    徐桃让, 姚志洪, 蒋阳升, 杨涛
    2020, 37(8): 108-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.014
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    未来年由一定比例的智能网联车与人工驾驶车辆组成的异质交通流是当前交通流领域研究的前沿和热点。为研究智能网联车与人工驾驶车辆反应时间的差异对异质交通流宏观特性的影响，基于智能驾驶员模型推导出了包含反应时间与智能网联车比例的异质交通流基本图模型。首先，考虑反应时间对驾驶行为的影响，对传统IDM进行了改进；其次，基于改进后的IDM推导出了异质交通流宏观基本图模型，并分析了反应时间与智能网联车比例对异质交通流通行能力的影响。同时，对模型中通行能力的影响因素进行了敏感性分析；最后，借助MATLAB与VISSIM搭建了智能网联环境仿真平台，对本研究提出的模型进行了验证。结果表明：（1） 智能网联车比例的增大能提高异质交通流的通行能力，但反应时间对通行能力具有消极影响作用； （2） 自由流速度越大，异质交通流的通行能力越大；（3） 最小车头间距越大，异质交通流的通行能力越小，且最小车头间距每增加0.2 m，异质交通流的最佳密度减小约0.15 veh/km，对应的最大流量减小约10 veh/h。仿真试验显示不同智能网联车比例下的仿真数据与理论曲线有较高的一致性，从而表明理论模型是正确和有效的。
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    电气化公路技术进展及在中国应用的可行性分析
    黄少雄, 蒋海峰, 杨文银, 刘志强, 袁旻忞
    2020, 37(8): 118-126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.015
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    公路大型营运车辆电气化是降低其尾气污染物排放的一个技术手段，为发展并推广电气化公路技术，通过技术跟踪、国外技术交流和国外测试现场调研，研究总结德国、瑞典两种类型的电气化公路技术特点，系统分析了近两年国外电气化公路技术进展与试验测试情况。结合我国公路货运车辆技术现状和运营管理模式，研判我国公路货运车辆污染物排放现状和发展趋势，从空中架线式供电网技术、混合动力货车车辆技术、车载受电弓控制技术、电气化公路设施建设成本、电气化公路运输成本5个方面进行分析，提出我国建设电气化公路运输试验路段的必要性及相关技术的可行性。从建设成本、运输成本和尾气污染物减排3个方面分析了预期经济与环保效益。从技术优势、体制优势和可利用市场化手段解决建设成本优势3个角度对电气化公路技术的未来推广进行论证展望。最后，结合我国公路货运特点，提出了电气化公路适用场景及建议措施。研究结果表明：电气化公路技术在疏港公路、煤运通道、货运通道、客运班线密集等路段具备建设可行性，且能够带来巨大的经济和环境效益； 电气化公路运输系统可从根本上支撑交通运输行业打好柴油货车等污染防治攻坚战，支撑我国公路柴油大型货运车辆电动清洁能源化发展。
  • 智能交通
    基于社会力的自动驾驶汽车行人轨迹预测模型
    杨文彦, 张希, 陈浩, 金文强
    2020, 37(8): 127-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.016
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    为了改善自动驾驶领域对行人保护的局限性，研究了人车混行路口行人的行走模式与人车之间的交互行为，提出了一种基于社会力的自动驾驶汽车行人轨迹预测模型，对人车混行路口的行人行走轨迹进行预测。模型整合了判断行人面对来车行走或是停下的行人走、停决策与改进的社会力模型，并考虑了不同年龄、性别行人的个体差异性。通过数据采集与分析，得到行人的个体特征与真实行走轨迹，用逻辑回归的方法，以真实行走轨迹训练行人走、停决策，用极大似然估计法标定了改进的社会力模型中的系数。通过相同场景与初始条件下，模型预测结果与真实轨迹的对比验证了模型的准确性，结果表明：行人走、停决策能够以总体90%的正确率判断行人面对来车行走与否，改进的社会力模型可以计算出行人在周围环境、其他行人和车辆影响下可能的行走轨迹，与真实轨迹之间的平均位移误差AE<15 cm，最终位移误差FE<25 cm。轨迹预测模型具有一定的准确性，能够在人车混行路口为自动驾驶汽车的决策与路径规划提供依据，从而达到行人保护的目的。
    • 汽车工程
  • 汽车工程
    基于改进PCA-Logistic模型对个人汽车保有量预测
    刘斌, 赵天舒, 张冉霞
    2020, 37(8): 136-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.017
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    我国个人汽车保有量数据的变化是一个长期的非线性过程，其影响因素复杂，并且因素之间也存在非线性关系，需要合理准确的方法进行分析和预测。为了研究在GDP、城镇人口变化、消费水平等多因素的影响下我国个人汽车保有量的变化问题，采用了改进的主成分因子分析和Logistic非线性模型相结合的方法，对传统主成分分析法进行了改进，考虑数据的完整性，选取1985-2018年之间影响我国个人汽车保有量的8个代表性因素，首先通过改进主成分分析法对其进行了"非线性"的降维处理，再利用Logistic非线性模型描述汽车保有量和提取主成分之间的关系，最终提出了改进PCA-Logistic模型。比较分析了改进的PCA-Logistic模型与传统PCA-Logistic模型在对个人汽车保有量预测的不同和改进后模型的优点，结果表明：改进PCA-Logistic模型可以有效地消除数据之间非线性关系，可以将传统方法得到的二次非线性主成分回归曲线变成线性曲线，从而更符合主成分分析法原则；得到的非线性Logistic回归曲线与实际数据拟合度更高，说明能更准确地评估我国个人汽车保有量。根据此模型预测了2019-2024年我国个人汽车保有量，发现我国个人汽车保有量在2021年可能会突破3亿。
  • 汽车工程
    智能汽车测试工况与用户工况关联评价模型
    李文亮, 周炜, 宋毅, 张禄, 张金玲
    2020, 37(8): 144-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.018
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    为研究智能汽车从用户工况到试验场测试工况有效性定量评价的问题，基于行车风险场理论，综合考虑加速系数、危险度覆盖率、最大危险度及危险度分布4个评价因子，提出了智能汽车测试工况与用户工况关联匹配模型和评价模型。关联匹配模型通过"危险度相等"建立了测试工况与用户工况内在的理论关联关系，提出了危险度-工况次数分布尽量一致的原则。评价模型通过"有效性指数"建立了测试工况好坏的定量评价指标。提出了加速系数越大越好、样本危险度覆盖率越大越好、最大危险度越接近用户极限值越好、危险度分布相似性越高越好的4个原则。以车辆跟随场景作为算例对关联评价模型进行验证，3种测试工况的危险度均接近用户危险度，符合匹配模型的要求。计算3种测试工况的有效性指数并按照大小进行了排序，当改变4个评价因子的权重分配时，排序发生了变化。研究结果表明，关联匹配模型能够用于对智能汽车测试工况的有效性进行定量评价，评价因子权重分配会影响有效性指数，可以按需设定。
  • 汽车工程
    基于小型化YOLOv3的实时车辆检测及跟踪算法
    许小伟, 陈乾坤, 钱枫, 李浩东, 唐志鹏
    2020, 37(8): 149-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2020.08.019
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    为了研究现有车辆目标检测算法的检测精度与检测速度相矛盾的问题，提出了一种小型化的改进YOLOv3深度卷积网络的实时车辆检测及跟踪算法。采用构建卷积层数少的网络架构以及进行多目标跟踪的方法， 分析了大网络模型结构时正向推理速度慢、小网络模型结构时检测精度低的原因。在不同尺度卷积特征多层次提取车辆特征信息来保证准确率的基础上，利用K-means++算法改进聚类先验框中心点的提取，同时借鉴darknet19骨干网络结构，构建一种网络深度更小的基础卷积网络结构，采用更少的重复残差块结构单元，使网络模型结构小型化。在采用卡尔曼滤波算法对目标检测后下一时刻的车辆位置进行跟踪的基础上，利用匈牙利匹配算法进行分配关联视频相邻帧中的车辆，确定被检测目标唯一标签ID，实现对多个目标的精确定位与跟踪，以此改善检测不连续、漏检、目标被遮挡等检测不稳定的情况。结果表明：在实车自采集数据和公开数据集KITTI上进行测试，相较于YOLOv3网络，在平均准确率基本保持不变情况下，网络参数减小，网络模型大小缩小为1/4，为57.2 MB，检测速度提高一倍，达到101.7 f/s。整体算法检测速度达到11.3 ms/帧，检测率为97.50%。该小型化网络检测跟踪算法在复杂道路环境中有较强的鲁棒性，可以满足实际智能驾驶过程中对车辆检测跟踪的精度、速度的要求。