2021年, 第38卷, 第1期　刊出日期：2021-01-05

  

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  不同抗剥落剂对沥青物理、流变和老化性能的影响

  张恒龙, 段海辉, 唐俊成, 朱崇政

  2021, 38(1): 1-9,18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.001

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  为探明抗剥落剂对沥青路用性能和耐久性的影响，研究了3种抗剥落剂的不同掺量对沥青物理、流变和老化性能的影响。采用软化点、针入度、延度及布氏旋转黏度试验测试了沥青的物理性能，采用动态剪切流变仪测试了沥青的流变性能，分别采用薄膜烘箱老化试验和压力老化箱老化试验模拟了沥青的短期热氧老化和长期热氧老化过程。结果表明：加入抗剥落剂使沥青的软化点略微升高，针入度有所降低，但对黏度和延度影响不大；随着抗剥落剂掺量的增加，沥青复数模量逐渐降低，相位角逐渐升高，使得沥青的流动性增强，其中LOF-6500对沥青的流变性能影响最明显；沥青的车辙因子随着抗剥落剂掺量的增加逐渐减小，说明加入抗剥落剂降低了沥青在高温下抗剪切变形的能力，此外，临界温度也随之逐渐下降，但不影响沥青的高温PG等级；沥青中掺加抗剥落剂均可降低其在经历短期老化和长期老化过程后的黏度老化指数与软化点增量，而残留针入度比、延度保留率和相位角老化指数增加，表明加入抗剥落剂后，沥青的抗短期老化和抗长期老化效果均得到改善。
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  氧化石墨烯复配SBS改性沥青物理流变性能研究

  周焕云, 张磊

  2021, 38(1): 10-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.002

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  近年来，随着纳米科技和材料科学的飞速发展，新兴的碳族纳米材料氧化石墨烯（GO）由于具备卓越的机械性能，已经被广泛应用于各种有机高分子和无机胶凝材料中以制备复合材料来增强基体，其无可比拟的结构特性和尺寸效应引起了道路研究人员的极大兴趣。氧化石墨烯在道路工程领域尤其是沥青路面中越发得到重视，然而目前大部分的研究只是局限于氧化石墨烯单一改性基质沥青，且改性效果并不显著。通过高速剪切的方式配制了氧化石墨烯复配SBS改性沥青（GO/SBS）。借助动态剪切流变仪（DSR）、多重应力蠕变恢复（MSCR）、弯曲梁流变仪（BBR）等技术手段研究了氧化石墨烯复配SBS改性沥青的动态流变行为。使用针入度、延度、软化点等基本指标对复配改性沥青的物理技术性能进行了评估。试验结果表明：氧化石墨烯的引入可以明显提升SBS改性沥青的高温稳定性和动态力学响应；适量的氧化石墨烯可以改善SBS改性沥青的低温开裂抗性，其中氧化石墨烯用量为0.6%时，氧化石墨烯复配SBS改性沥青的延度、软化点分别提高了26%和8.3%，针入度却略微有所降低；氧化石墨烯复配SBS改性沥青的高温抗车辙性能、低温抗开裂性能均较SBS单一改性沥青有所提升，这表明氧化石墨烯复配SBS改性沥青具有一定的应用前景。
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  基于最小能耗的沥青路面就地热再生加热机组优化控制

  段宝东, 韩东东, 赵永利

  2021, 38(1): 19-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.003

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  原路面加热是沥青路面就地热再生的核心工艺环节，为探寻就地热再生加热机组运行速度及加热功率的合理组合，根据能量守恒定律建立了沥青路面就地热再生加热过程的传热模型，结合就地热再生原沥青路面加热特点，将传热模型转化为沿路面深度方向的一维传热，并依托沥青路面就地热再生实体工程，通过现场埋置温度传感器，监测加热机不同加热功率下路表及路表以下不同深度的温度，通过拟合传热方程，反演计算获得加热机组最大、最小功率的辐射热流密度。然后通过遗传优化算法结合传热模型，以加热过程最小化能耗为原则，寻找不同运行速度下加热机组的最优组合。结果表明：建立的传热模型能够较好地拟合就地热再生原路面加热的温度场；沥青路面加热时，热量的散失及温度传递的滞后性将会影响到加热机组热效率；按照最小化能耗的加热原则，3台加热机应先以最小功率进行加热，当需要提高加热机加热功率时，应优先增加第2台加热机的加热功率，然后是第1台，最后是第3台；由于加热机功率的限制，为满足沥青路面就地热再生加热温度要求，加热机运行速度应该小于等于3.2 m/min；推荐加热机组适宜的运行速度范围为2.4~3.1 m/min，在该范围内不仅能够满足加热过程的温度要求，还能最小化能量的消耗。
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  苯丙乳液改善灌入式半柔性路面材料性能的试验研究

  王黎明, 隽海文

  2021, 38(1): 27-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.004

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  为研究苯丙乳液对灌入式半柔性路面材料的性能影响规律，采用单轴压缩动态模量、车辙、低温弯曲、冻融劈裂等试验，测试了添加苯丙乳液灌入式半柔性路面材料的力学和路用性能。结果表明：苯丙乳液能够明显降低灌入式半柔性路面材料的动态模量，使其柔性增强。随着掺量的增加，材料动态模量呈持续降低的趋势。不同试验频率下，掺量低于6%时模量随频率的变化趋势与空白组接近，高于9%时变化趋势加快，掺量6%~9%区间前后的变化趋势有一定差异；苯丙乳液对混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性都有明显改善，其掺量对性能的影响存在峰值，超过峰值时呈不利变化。随着苯丙乳液掺量的增加，动稳定度呈先提高后降低的变化趋势，在9%出现峰值，此时动稳定度可提高21%。改善高温稳定性的最优苯丙乳液掺量约为灌浆料中胶凝材料的9%。弯拉应变呈先增大后降低的变化趋势，在6%掺量时出现峰值，此时改变幅度可达54%。改善低温抗裂性的最优苯丙乳液掺量约为灌浆料中胶凝材料的6%。改善水稳定性的最优苯丙乳液掺量约为灌浆料中胶凝材料的9%。冻融劈裂强度比呈先增大后降低的变化趋势，在9%掺量附近出现峰值，此时冻融劈裂强度比可提高10%。
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  温湿翘曲对连续配筋混凝土路面配筋设计的影响

  王骁帆, 张毅, 刘朝晖

  2021, 38(1): 33-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.005

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  对连续配筋混凝土路面（CRCP）进行配筋设计时，现行规范和研究将路面板当作均匀板，忽略了相对湿度对混凝土物理力学性质的影响。针对CRCP的结构特点和配筋设计的不足，利用薄板小挠度翘曲理论，推导了非均匀混凝土板湿度翘曲应力的解析公式。根据解析公式和温湿等效原则，计算了湿度梯度对应的等效温度梯度。实测了混凝土板在不同工况条件下的相对湿度分布曲线，回归了混凝土板相对湿度的分布方程。将等效温度梯度计算值和温度梯度代表值分别代入Westergaard公式和ABAQUS有限元模型，计算温湿翘曲应力。两者翘曲应力的最大计算值相差3.5%，满足工程精度的要求，验证了有限元模型的合理性。赋予混凝土板钢筋网片，建立了CRCP有限元模型；利用实测湿度数据，分析了温湿耦合梯度作用下，钢筋应力、裂缝缝隙位移和翘曲应力的分布规律。主要结论有：非均匀板的等效负温度梯度比均匀板大8%~10%；基层滞水会显著增强混凝土板的湿度变形；温湿耦合梯度作用下，钢筋的拉应力从板中到横向裂缝位置显著增大，最大达到89.13 MPa；混凝土的最大翘曲应力为1.69 MPa，位于面板的中心；钢筋埋置位置的缝隙位移沿横向呈二次抛物线分布规律；温湿翘曲应力和缝隙位移随着裂缝间距的增大而增大。
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  水玻璃对粉煤灰矿渣地聚合物强度的影响及激发机理

  杜天玲, 刘英, 于咏妍, 严久鑫, 姬永生

  2021, 38(1): 41-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.006

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  通过力学性能测试研究了水玻璃掺量和模数对粉煤灰矿渣地聚合物抗压强度的影响。根据水玻璃的胶团结构和地聚合物的微观形貌特征，分析了SiO₂/Na₂O对强度的影响规律和水玻璃胶团在地聚合物中的聚合反应过程。结果表明：当水玻璃掺量大于等于20%，水玻璃模数由0.5增加到2.0时，地聚合物的抗压强度呈先增后减的趋势；当水玻璃的模数在1.2~1.6范围内，掺量为20%时，地聚合物抗压强度达到最大。微观分析表明：粉煤灰和矿渣中的活性物质溶出使水玻璃固结，将粉煤灰和矿渣颗粒包裹其中形成冻结体，粉体颗粒与周围冻结体紧密黏结；在碱激发浆体中，粉煤灰和矿渣颗粒结构完整，而硅酸盐水泥颗粒在水化反应时则是完全解体；水玻璃既作为激发剂又作为反应物，水玻璃中的Na₂O使粉煤灰和矿渣中的Si-O键和Al-O键断裂，使Si和Al等元素溶出，水玻璃中的硅质成分作为反应物与矿渣中溶出的Ca²⁺发生反应，生成水化硅酸钙凝胶，粉煤灰和矿渣中溶出的Al³⁺和Si⁴⁺深入水玻璃胶核附近，在脱水的条件下与胶核中的SiO₂发生聚合反应，相邻胶核的聚合反应产物互相搭接形成整体，是地聚合物强度网状结构建立的根本原因。
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  机场复合式道面力学响应敏感性分析

  游庆龙, 赵胜前, 罗志刚, 袁捷

  2021, 38(1): 50-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.007

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  为了研究不同边界条件对飞机轮载作用下机场复合式道面力学响应的影响，基于三维有限元模型，考虑临界荷位到水泥混凝土板接缝的传荷能力，获取了不同起落架构型的3种飞机（B737-300，B767-300ER和B777-300ER）轮载作用下复合式道面各层的力学响应，并对不同层间结合系数、不同沥青加铺层厚度、不同水泥板厚度及有无制动力下复合式道面的力学响应做了对比分析。结果表明：多轴起落架荷载下的力学响应呈多应力峰值，力学响应随轮轴数增加显著增大且呈现出叠加效应；随着层间结合系数的减小，沥青加铺层表面应力峰值和沥青加铺层层底应力峰值均增大，水泥板底拉应力峰值减小，机型越大，力学响应对层间结合系数的敏感性就越强；随着沥青加铺层厚度的增加，沥青加铺层层底拉应力峰值逐渐增大，板底部拉应力峰值均匀减小；沥青加铺层层底应力峰值随着水泥板厚度的增加而减小；水泥板厚度在25~35 cm时，水泥板底应力峰值随厚度增加而减小，厚度在35~40 cm时，板底应力峰值随厚度增加反而增大；飞机制动过程中，沥青加铺层表面的纵向压应力增加显著，解释了跑道两端车辙比较严重的现象；沥青加铺层层底，在起落架前方表现为压应力，在起落架后方表现为拉应力，拉应力峰值沿着飞机运动方向呈阶梯形减小，除单轴双轮的B777-300外，其他机型作用下沥青加铺层层底拉应力增加显著，很好地解释了跑道两端滑移裂缝、疲劳裂缝严重的现象。
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  预制节段RPC梁干接缝直剪性能试验研究

  姜海波, 黄承旺, 冯家辉, 王添龙, 李培森

  2021, 38(1): 59-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.008

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  为了探索预制节段RPC梁干接缝在荷载作用下的直剪性能，制作了20个RPC推出试件，采用了直剪试验的方法进行研究，分析了钢纤维类型（type-2000，type-2850）、键齿数量（整体式、单键齿、三键齿）、水平正应力（1 MPa，2 MPa）和混凝土强度这4种因素对RPC梁干接缝直剪强度的影响，记录了RPC梁干接缝在直剪荷载作用下的开裂荷载、极限荷载、残余荷载、接缝的竖向相对位移和横向位移等数据，并根据试验数据绘制了荷载-位移曲线，观测了RPC梁干接缝的裂缝开裂形态和破坏模式。此外，测试了RPC材料的弹性模量、泊松比等力学性能。试验结果表明：预制节段RPC梁干接缝的开裂荷载约为极限荷载的42.6%~70.6%。水平正应力对各种类型接缝的直剪承载力均有明显的提高，其中，对三键齿接缝的提高最大。随着混凝土强度的增大，预制节段梁干接缝的直剪强度呈显著提高的趋势，在水平正应力为2 MPa的情况下，RPC单键齿干接缝的直剪强度是普通混凝土单键齿干接缝的直剪强度的2.38倍；RPC三键齿干接缝的直剪强度是普通混凝土三键齿干接缝直剪强度的3.17倍。RPC三键齿干接缝不会同时发生破坏，而是具有明显的顺序破坏现象。钢纤维对预制节段梁干接缝的抗开裂能力和极限承载力有较大的提升作用，但钢纤维类型对RPC干接缝的直剪强度的提升不大。
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  扁平钢箱梁颤振气动措施试验研究

  李加武, 潘辉, 高广中, 邢松, 郑晓东

  2021, 38(1): 69-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.009

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  为了研究不同颤振气动措施对扁平钢箱梁的颤振稳定性的影响，通过一大跨悬索桥扁平钢箱梁节段模型风洞试验，分别研究了设置上中央稳定板、封隔不同位置护栏、改变检修道护栏透风率3种措施对主梁颤振临界风速的影响，并利用静三分力与颤振导数的关系对颤振控制特性进行了研究。结果表明：单独设置合适高度的上中央稳定板可以有效提高断面的颤振临界风速；单独对检修道护栏进行一定的封隔（非全封），即适当降低一定的透风率对于提高颤振临界风速是有利的，但受风攻角影响；单独封隔检修道时，0°攻角下主梁断面颤振临界风速随透风率的增加近乎线性降低，而+3°攻角下颤振临界风速随着透风率的增加呈现"先增加后降低"的变化趋势；不受上中央稳定板高度影响，检修道护栏透风率对颤振临界风速的影响存在一个"过渡区间"，即50%~75%透风率区间内，颤振临界风速随透风率的变化很小，而此区间外的更高或更低的透风率的改变都会对颤振临界风速产生显著地影响；在设置上中央稳定板的基础上，全封不同位置的护栏对于颤振临界风速的影响各不相同，在全封最外侧检修道护栏时颤振临界风速提高了约13.3%，而在全封外侧防撞护栏时却降低了约18%。在各风攻角下，上中央稳定板间隔设置时的主梁颤振临界风速要普遍低于通长设置时。
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  PBL和PZ组合销剪力连接件承载力试验研究

  孔凡磊, 黄平明, 陆由付, 夏建平, 梅葵花

  2021, 38(1): 79-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.010

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  为了研究剪力连接件在波形钢组合桥面板中的抗剪承载力性能，给钢混组合结构的设计提够参考，采用了推出试验方法，考虑了贯穿钢筋、椭圆孔、黏结摩擦力等影响因素，设计并制作了8组试件，得出了荷载-滑移曲线，分析了两类剪力连接件的承载力、滑移量、抗剪刚度、延性系数等静力性能指标。考虑组合销本身及椭圆孔的作用，提出了应用在波形钢组合桥面板中带椭圆开孔的PZ剪力连接件承载力计算公式。结果表明：两类剪力连接件均为混凝土剪切破坏，破坏时出现贯通裂缝，PZ连接件钢销及椭圆孔和PBL（开孔板）连接件圆孔均未发生明显变形，但贯穿钢筋变形明显。两类剪力连接件有着相同趋势的荷载-滑移曲线，相同条件下PZ剪力连接件的极限承载力高于PBL剪力连接件，而且开椭圆孔会明显提高PZ剪力连接件的极限承载力。钢板与混凝土之间的黏结摩擦力对剪力连接件的抗剪性能发挥着重要的作用。PZ剪力连接件的抗剪刚度高于PBL剪力连接件，贯穿钢筋会提高抗剪刚度，但开椭圆孔会使抗剪刚度降低。两类剪力连接件均为延性破坏，但PZ剪力连接件延性优于PBL剪力连接件。钢销下部应变幅变化较大，为PZ组合销剪力连接件应力集中区域。提出的带椭圆开孔的PZ剪力连接件承载力公式与试验结果吻合度较好。
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  基于应变比的桥梁损伤识别与评估方法

  杨书仁, 丁松

  2021, 38(1): 87-96,111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.011

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  为了研究如何应用桥梁健康监测数据对桥梁关键部位损伤进行识别，从而对桥梁健康状况进行有效评价，解决桥梁结构监测数据分析利用方面存在的实用性不强的问题，通过在结构的测试断面和基准断面分别布设一定数量的应变传感器，采用桥梁应变影响线理论，建立了一种基于应变比的桥梁损伤识别与评估方法。分析了大量车辆荷载作用下桥梁应变响应监测数据，利用测试断面与基准断面对应部位的应变比推演出结构刚度退化矩阵，再利用封闭交通情况下测试车辆产生的荷载效应准确获得应变比矩阵和刚度退化矩阵。为分析对于开放交通条件下难以获得准确应变比矩阵的问题，利用随机信号分析理论及统计技术分析应变比的概率分布规律，发现在交通荷载作用下，一定监测周期内测试断面自身不发生损伤时其应变比众值基本保持不变，证明可根据应变比分布规律的变化对测试断面进行损伤识别。提出了封闭交通情况下测试断面快速损伤识别及开放交通条件下的损伤识别方法。将这一方法推广应用到桥梁健康监测系统中，以青银线济南黄河大桥为例，对该方法的有效性进行了验证。结果表明，该方法效率高，精度好，通用性强，能够实现封闭交通下桥梁损伤快速精准识别与评估和开放交通状态下桥梁损伤定期在线识别。
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  城市交通隧道运营安全风险评估模型及管理系统研究

  周兵, 王传生, 刘芳亮, 王尔觉, 张鑫鑫

  2021, 38(1): 97-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.012

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  为科学、合理、动态地进行城市交通隧道运营期安全风险评估，依托马峦山隧道工程，提出了基于总体评判和专项评估相结合的城市交通隧道运营期安全风险评估体系。首先进行总体风险评估，建立隧道运营期的指标体系，给出评估等级，然后在确定风险评估范围的基础上，进行单一风险事件的专项评估，最后逐一确定对应风险控制措施。在该安全风险评估体系中，针对所有风险影响因子识别、发生几率、后续潜在损失估计和风险评价等因素，设置了目标层、准则层和指标层三级指标体系及对应算法。依据该指标体系和算法，同步开发了隧道运营期风险动态评估及管理系统，取得了较为准确的应用。根据马峦山隧道运营期初始状态的各项参数，计算出其总体运营安全风险系数为25.977，按评估标准划分为低度风险。结果表明：用该风险评估体系准确获得隧道在某段时间的风险指标后，通过模糊综合评判模型获取风险评判状态，为全面分析隧道的运行状态和管理养护提供建议。信息系统可普遍应用于公路隧道运营期，提供运营期风险管理所需要的各项服务，为城市隧道运营期安全管理、决策分析提供技术支持，对城市轨道运营期动态风险管控和安全管理的数字化、信息化有一定的借鉴意义。
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  围岩应力梯度对应变型岩爆特征荷载影响模型试验研究

  张航, 夏元友, 刘夕奇, 祝文化, 吝曼卿

  2021, 38(1): 104-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.013

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  应变型岩爆是在深地下开挖引起围岩应力集中后受梯度应力作用下产生的。为探明围岩应力梯度对应变型岩爆围岩破坏及特征荷载的影响，采用自主研发的真三轴气液复合加卸载岩爆模拟试验装置，在相同模型材料、围压与单面卸载条件下，进行了4种竖向梯度应力加载的岩爆模型试验。试验采用类岩石材料的大尺寸（1 000 mm×600 mm×400 mm）试件实现竖向梯度应力加载，模型材料选取具有强岩爆倾向的水膏比为0.7的石膏材料。基于岩爆模型试验的宏观破坏现象观察及加卸载过程的声发射能量与累计能量曲线，分析了竖向加载应力梯度系数对试件岩爆破坏特征的影响规律。基于试验过程的加载应力及声发射振铃总计数曲线的阶段性变化分析，获得了4种不同竖向梯度应力加载条件下试件的峰值荷载、起裂荷载与损伤荷载。结果表明：随着竖向加载应力梯度系数的增大，岩爆碎屑由大块板状为主逐渐过渡到以小块片状、块状与粉末状为主，岩爆碎屑的弹射最大距离逐步增大，岩爆的动力破坏现象越来越来越明显；试件在破坏过程中释放的累计能量逐渐减小，能量释放越来越趋于临近岩爆前集中释放；试件的起裂荷载趋向于增大，损伤荷载则变化不大，峰值荷载减小。
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  复掺矿料高寒隧道泵送混凝土优化设计与性能

  郭寅川, 郝宸伟, 郭昊田, 张敬, 王路生

  2021, 38(1): 112-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.014

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  针对高寒地区隧道所处的气候环境，结合二次衬砌结构要求，进行了掺复合矿料隧道机制砂泵送混凝土配合比的两阶段优化设计。第1阶段以和易性和力学性能为优化设计控制指标，采用正交试验方法，对9组含有不同水灰比、砂率、单位用水量的泵送混凝土坍落度和抗压强度进行了研究。第2阶段以耐久性为优化设计控制指标，利用单因素变量法，对10组不同粉煤灰（F）、矿渣微粉（S）和复掺F-S掺量的泵送混凝土抗冻性和抗渗性进行了测试和分析。对复掺F-S高寒区泵送混凝土界面区结构进行了扫描电镜观察，利用压汞试验对其孔结构参数进行了测试，进而分析了复掺F-S改善泵送混凝土耐久性的微观机理。结果表明：当水灰比、砂率、单位用水量分别为0.48，42%，198 kg/m³时，泵送混凝土的和易性和力学性能最佳；单掺适量粉煤灰、矿渣微粉和复掺F-S均可有效提升泵送混凝土的耐久性，当复掺F-S为30%时，泵送混凝土的抗冻性和抗渗性最优；复掺F-S改善机制砂泵送混凝土的界面区结构和孔结构的原理分别为：矿渣微粉和粉煤灰分别在早期和后期参与了水化反应，生成较为致密C-S-H凝胶和C-A-H晶体等水化产物，增强了界面区强度；矿渣微粉和粉煤灰的微集料填充效应和致密的水化产物细化了泵送混凝土的孔结构，减少了水分和有害离子的渗入。
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  基于多车道加权融合的短时交通流预测研究

  杨春霞, 秦家鹏, 王庆, 李欣栩

  2021, 38(1): 121-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.015

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  短时交通流预测是改善交通规划与管理效率的一个重要因素，为了提高交通运输管理和调度能力，从路段多车道交通流隐含的交互关系，引入一种基于多车道加权融合的短时交通流预测方法。用该方法分析了加州高速公路某五车道单检测点各车道交通流与聚合交通流之间的相关性，发现每个车道交通流与聚合交通流都呈现高度关联性。基于此，构建一种能够学习交通流上下关联性的双向长短时记忆模型。基于3种时间间隔数据，选取某一间隔交通流进行归一化及预处理，将各车道交通流和聚合交通流数据分别构成相对应的一组，采用几十组同"星期几"相应数据分别输入双向长短时记忆模型进行训练，利用各部分模型分别预测同一天相应车道和聚合的交通流。最后对预测的各部分交通流采用岭回归算法计算融合权重。通过权重融合预测的各车道交通流和聚合交通流作为最终预测的交通流，进一步在三车道检测点的3个时间间隔交通流进行试验。结果表明：本预测方法相对于未考虑各车道交通流与聚合交通流相关性传统预测模型的MAE、RMSE值均有一定程度降低，具有更高的预测精度和鲁棒性，是一种有效的交通流预测方法。
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  基于语义分割模型的路面类型识别技术研究

  王志红, 王少博, 颜莉蓉, 袁雨

  2021, 38(1): 128-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.016

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  在极端恶劣天气条件下，车辆能够及时根据路况信息调整车速和车距，将有效地减少交通事故的发生。道路类型和路面附着系数是影响路况的主要因素，传统的路面附着系数识别方法具有成本高、可靠性低的特点。同时基于机器视觉的路面信息识别技术已经成为当前研究的热点，但是精度低和鲁棒性差一直是研究的难点。将机器视觉中较为流行的语义分割模型作为基础模型，同时改进模型输出网络，提出一种新的路面类型识别技术。根据现有文献将车辆行驶路面分为以下9类，包括湿沥青路面、干沥青路面、湿混凝土路面、干混凝土路面、湿土路面、干土路面、砾石路面、压实雪地路面和结冰路面。通过拍照、下载等多种途径收集路面图片制作标准数据集，使用预处理的数据集训练改进后的语义分割网络模型。通过多次试验，选取达到预期效果的训练参数进行模型参数固化，使用固化后的语义分割模型对摄像头获取的路面图片进行预测。根据模型预测结果得到当前行驶路面的类别。大量的道路图片测试结果表明，9种道路类型的平均分类精度为94%左右，有效的提升了目前道路类型的识别精度和鲁棒性；在特定试验平台中的单张图片预测时间约为0.028 6 s，满足实时性要求。
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  智能交通

  基于YOLO_V3的侧视视频交通流量统计方法与验证

  赖见辉, 王扬, 罗甜甜, 陈艳艳, 刘帅

  2021, 38(1): 135-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.017

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  为了研究因受限于观测点位的临时性和不确定性而导致自动化技术手段无法在临时交通观测中实用的难题，提出了一种适用于侧视角度拍摄视频、可快速识别车辆并实现交通流量统计的方法，该方法克服了传统视频识别技术无法满足侧视视角交通视频识别的困难。采用基于深度学习的YOLO_V3方法，以临时观测的路侧采集视频为对象进行车辆检测，提出基于车辆检测区域和流量计数区域的二级目标物检测框架，建立卡尔曼滤波+匈牙利分配+透视投影变换的交通流量计数模式，实现车辆的快速和高精度追踪。采集多组实际视频数据，从拍摄相机与道路相交角度、相机架设高度、道路车流密度3个指标，分析了不同条件下方法的有效性，结果表明：在相机高度为3 m，与路侧夹角为30°的环境中，车流计数精度在95%左右，但当公交、货车等大型车辆占比较高时，精度降为90%左右。在windows10 x64操作系统，2080Ti显卡，64 G内存，i7-7820XCPU的环境下，利用1080P视频流进行执行效率测试，显示相机架设角度和高度均对程序运行效率无显著影响，而车流密度则影响较大，在低密度流量下，FPS值约为44，而高密度流量下，FPS值降为33左右，表明该方法仍然具有较高的执行效率，可用于实时视频流量计数。
物流工程
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  物流工程

  不确定条件下的多式联运路径优化

  陈汨梨, 赵孝进, 邓夕贵, 郑长江, 杜牧青

  2021, 38(1): 143-150,158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.018

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  多式联运实施过程中，自然因素与人为因素的干预会导致货物运输速度值、准时送达概率阈值和转运时间值不确定。针对这一问题，开展了不确定条件下的多式联运路径优化研究。首先，采用随机规划理论估计不确定值；其次，设置最小运输总成本为模型的优化目标，包括运输费用、转运费用以及货物未准时送达产生的延误惩罚费用；设置货物准时送达概率为模型的机会约束。然后，采用K短路算法求解多式联运路径优化模型。该方法在输出最优运输方案的同时，能获得该方案在符合机会约束路径集合中的时间优势度。最后，基于西非区域内的无水港节点和综合运输网络开展实例研究，对模型和算法的合理性进行验证，并进行灵敏度分析。结果表明，与单一的公路运输方式相比，在西非区域内发展以铁路为主导，公路、水路为辅的货物多式联运模式能够有效缓解物流服务压力，降低区域综合物流成本，并进一步提升沿海港口的辐射能力和衔接转换水平。另外，灵敏度分析结果表明，准时送达概率阈值的变化对路径方案选择的影响能力最强，不确定运输速度的变化次之，不确定转运时间最弱。
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  物流工程

  需求导向的智能快件箱格口数量优化

  蔡鉴明, 李国栋, 李孝康

  2021, 38(1): 151-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.01.019

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  为了研究智能快件箱格口数量优化配置问题，采用多目标建模方法，考虑智能快件箱的固定成本、变动成本及因格口不足或闲置造成的机会成本，建立了智能快件箱布置总成本与用户满意度的多目标格口数量优化模型。分析了智能快件箱现有格口规格种类，发现其与实际需求不完全匹配，因而提出格口规格改进策略，在原有标准组规格的基础上增设短组格口，每组又分为3种不同大小规格，共两组6种规格。在针对性设计编码的基础上采用带收敛速度控制的粒子群算法对模型进行求解，并以500次求解结果的均值作为输出来减少随机变量对结果的影响。通过引入算例对模型的有效性进行了验证，并在需求导向下对快递量、配送快递中各种规格的比例及用户取件习惯3种影响因素进行了灵敏度分析。结果表明：与经验布置方案相比总成本降低了24%，整体闲置率下降了20%；灵敏度分析结果显示快递量的增加相较于其减少会导致格口需求数量更为明显的变化，并且不同规格的格口对需求量变化的敏感程度也不相同；标准组大格口、短组大格口和小格口的需求数量对各种尺寸快递的比例值变化敏感程度不高，另外3种随着比例的变化会有明显的波动；用户延迟取件比例的增加会带来格口需求数量显著的变化。