公路交通科技

2021年, 第38卷, 第10期　刊出日期：2021-10-05
  

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    道路工程
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    基于正交分析的高速公路沥青路面状况影响因素研究
    林翔
    2021, 38(10): 1-6,15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.001
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    路面状况指数（PCI）是表征路面病害严重程度的重要指标，也是进行养护决策及养护设计的关键参数。基于我国北方某省高速公路网路面技术状况开展的12年跟踪观测数据开展深入挖掘工作，针对交通量、路龄、沥青层厚度3个影响路面使用性能的主要因素，结合全省数据样本特征，分别划分出了3个代表性的数据区间，从而组成了27种不同的影响因素组合。但受限于本区域路网的建养方式特点，很难凑齐同时满足这27种因素组合的观测路段，故利用正交分析表来安排与分析多因素条件下路面使用性能的变化规律。在全部27种水平组合中，挑选有代表性的水平组合，建立了9种组合矩阵。通过分析各组合类型路面使用性能的差异，可定量化比较3个因素对PCI指标的影响程度，并拟合PCI指标随着各影响因素指标的变化而衰变的规律。通过计算分析发现，交通量与沥青层厚度两个因素对PCI指标值的影响较为显著，其中沥青层厚度的影响最大；而在对PCI指标衰变速度的影响方面，3个因素均呈现出显著的影响效果，其中交通量的影响最为显著。在路面建设及养护的过程中，建议在条件许可的范围内，采用沥青层厚度大于22 cm的结构组合形式，以实现更为优越的路面使用性能要求。
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    就地热再生混合料性能影响关键因素的试验研究
    仰建岗, 张伟, 姚玉权, 郭泽文, 陆春霖
    2021, 38(10): 7-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.002
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    研究就地热再生施工碾压温度、材料组成与再生沥青混合料性能之间的关系，是合理确定不同施工碾压温度下再生沥青混合料材料组成，保障混合料性能的重要依据。为解决就地热再生施工过程中碾压温度的动态变化引起的再生沥青混合料耐久性不足问题，引入正交试验，分别研究了碾压温度、再生剂用量、温拌剂用量与再生沥青混合料空隙率、水稳定性指标之间的关系，分析了3种因素对指标的影响程度，构建了3种因素与指标之间的二次回归模型。通过灰色关联法分析了空隙率与水稳定性的相关性，确定了就地热再生施工过程中的关键控制指标。在此基础上，提出就地热再生施工过程质量控制工艺。结果表明：碾压温度、再生剂用量分别对空隙率、冻融劈裂抗拉强度比指标的极差最大，影响程度最高；再生沥青混合料空隙率随碾压温度的增加而降低，冻融劈裂抗拉强度比则反之；相同碾压温度情况下，再生剂、温拌剂用量与空隙率指标呈负相关，而再生剂与冻融劈裂抗拉强度比呈正相关，温拌剂则反之；就地热再生施工过程中可采用空隙率指标作为现场施工关键控制指标，保障再生沥青混合料水稳定性；再生剂、温拌剂用量变化会引起再生沥青混合料空隙率的变化，可采用动态调整再生剂以及温拌剂用量的方式来解决不同碾压温度条件下的就地热再生现场质量控制以及施工均匀性控制问题。
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    基于随机森林算法的路面状况指数预测
    余婷, 裴莉莉, 李伟, 户媛姣, 杨明
    2021, 38(10): 16-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.003
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    近些年随着道路三维检测技术的兴起，越来越多的路段开始使用三维道路检测车对道路状况进行检测。以表征路面使用性能优劣的重要指标——路面状况指数为研究目标，利用ARAN9000三维多功能道路检测车采集的实际路面数据，对路面状况指数进行了预测。首先，考虑路面病害、环境、路面结构等影响因素，运用数据挖掘技术对加拿大安大略省某公路路面状况指数的相关数据进行了数据清洗、特征筛选等处理分析工作。然后，构建了路面状况指数的机器学习预测模型，得到多元线性回归模型、神经网络模型与随机森林模型的复相关系数R2分别为0.562，0.711，0.895。随机森林模型预测的路面状况指数精度较神经网络模型提高了0.184，误差降低了1.599，训练速度提升了33 s。最后，选择精度较高的随机森林模型进行了优化。由于输入变量较多，无法通过简单的统计分析确定应修正或删除的异常数据，因此选择在构建模型并预测后，通过预测值与真实值的拟合效果确定异常值，再使用修正后的数据重新对模型进行循环训练，使之达到当前模型训练最优。结果表明：改进后的随机森林模型预测效率和预测精度更高，R2达到0.898。提出的路面状况指数预测模型是准确而有效的。
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    山区斜坡软基路堤稳定性研究
    金鑫
    2021, 38(10): 24-29,38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.004
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    为研究山区高速公路斜坡软基路堤在填筑过程和运营期间路基易发生整体滑移工程病害的失稳机理和防治措施，达到快速有效处治路基工程病害、确保路基在建设和运营期工程安全的目的，以我国某高速公路一处典型的山区斜坡软基路堤段落的整体失稳为工程案例，进行了工程调查、地质勘察、Geo slope简化Bishop计算、FLAC3D数值模拟、现场沉降与位移实测，发现该路堤段落地基土体的抗剪强度低、稳定性差，致使坡脚处抗滑桩桩顶上部的路基填土发生了越顶变形。在准确认识失稳机理的基础上，提出了相应的工程处治技术措施。通过Geo slope软件分别对处治前、处治后的路基边坡稳定性安全系数进行了对比计算，预评了处治措施的效果。运用FLAC3D软件对处治前、处治后地基、路基的水位位移、沉降进行了模拟计算对比分析。结果表明：安全系数由处治前的0.831增长为处治后的1.452，达到规范要求；相比处治前，处治后地基、路基的水平位移和沉降均明显减小，稳定性得到了大幅度改善；数值模拟结果与现场工程实测结果基本吻合，验证了处治措施的可靠性；针对具体的斜坡软基路堤工程问题，准确认识了失稳机理，才能采用有效的处治措施。
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    基于预处理的钢渣膨胀性抑制措施及其机理研究
    支鹏飞, 马红梅, 何政文
    2021, 38(10): 30-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.005
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    为了研究浸水、掺加粉煤灰和表面改性3种预处理措施对钢渣膨胀性的抑制机理和抑制效果，采用浸水膨胀率来表征预处理后钢渣的体积变化，通过扫描电子显微镜试验（SEM）研究钢渣预处理后的微观结构变化。结果表明：浸水预处理措施下随着水温的升高，膨胀组分被消解的速率也变快，并在钢渣表面形成水化硅酸钙（C-S-H）保护层。常温下浸水预处理措施消解时间较长，当温度升至60℃时，消解效率能够增长1倍，90℃时消解最快。当在钢渣中逐渐掺入粉煤灰后，其膨胀性逐渐减小，在消解过程中表面也逐渐被火山灰反应的产物包裹，当粉煤灰掺量大于18%时膨胀率降低效果减弱；在水和粉煤灰同时作用的条件下，其膨胀性的抑制效果比单一条件时效果更为优异，掺入12%的粉煤灰，并在60℃条件下浸水15 d，其抑制膨胀性效果最好。表面改性方式处理后的钢渣在表面形成了一层新的界面，增强了钢渣的抗水渗透能力，保证了钢渣的体积安定性，又提高了其力学性能。不同的预处理技术措施对应的处理效果各不相同，但均可以降低钢渣的膨胀性，为钢渣安全应用于道路工程提供技术支持。
  • 道路工程
    水库淹没区复建公路总体设计技术思考
    汤秀英
    2021, 38(10): 39-43,63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.006
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    为了解决在水库淹没地区复建公路的综合选线问题，通过对某建设中水库复建公路总体设计过程进行实例研究，总结了在水库淹没区修建公路应引起重视的公路等级标准、地质、工程、水土保持、环境保护等相关问题，探讨了在高山峡谷水库地区修建安全环保、经济便捷的公路的基本原则和关键技术，以期为水库复建公路的设计提供参考。得出结论：提出了基于水库淹没线及复建三原则的公路等级确定方法，即以"原场址、原宽度、原标准"的原则为基础，综合考虑水库淹没线和库岸坍塌宽度确定复建公路平面线位和标高。路线平纵面指标宜贴合地形，选取规范低限指标，采用螺旋展线方式克服高差，尽量减少大填大挖现象。路线纵断面设计原则为坡脚线平面宜尽量远离淹没线，且不低于水库淹没线控制水位高程；研究了库岸坍塌宽度、不良地质、跨水库桥梁的桥位等因素对路线方案的影响，提出了库区塌岸风险的预测和评估方法；总结了水库淹没地区复建公路水土保持情况，并着重探讨了水库淹没区弃土场生态恢复的措施方案；提出将环境保护设计思路贯穿于复建公路总体设计中，强调道路的使用功能与环境相互适应，相互融合，以满足库区基础设施建设和经济发展的需要。
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  • 桥梁工程
    黏土中不同桩径与桩长的拔桩试验研究
    孙亭亭, 杨吉新, 张志华, 马旭超
    2021, 38(10): 44-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.007
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    在桥梁施工时需要打设钢管桩作为临时支撑体系，待桥梁施工完成后，需要拆除临时支撑体系，这就涉及到了钢管桩的拔桩问题。为了研究钢管桩拔桩时桩、土的力学性能，根据相似比设计了室内拔桩试验，对12根钢管桩分为4组在不同上拔荷载下进行了试验研究。以不同上拔荷载和不同直径、桩长和埋深的待拔桩为变量，讨论了待拔桩的荷载-位移曲线和桩侧土体受力情况以及其发展规律。结果表明：（1）根据不同上拔荷载下拔桩时的荷载-位移曲线变化，拔桩时所需最大上拔力随待拔桩桩径变化明显。桩径每增加20 mm时，DBZ1~DBZ6上拔力增幅在20%~25%之间，DBZ7~DBZ12增幅在20%~30%之间。（2）上拔力与待拔桩埋置深度有关，埋置深度每增加20 cm，DBZ1~DBZ6的最大上拔力增大20%左右，DBZ7~DBZ12增加30%左右。（3）拔桩位移小于8 mm时，土压力增长迅速，而后增长速度有所减缓。待拔桩继续上拔，当桩体位移在12 mm时，桩侧土体发生完全剪切破坏，同时这种破坏形式逐渐向四周传递扩散。（4）桩侧土体受力大小与桩体埋置深度、桩径密切相关。在1倍桩径处的桩侧土压力，桩长每增加20 cm，土压力增幅在35%~145%之间，并随桩长增加明显。在实际拔桩项目中，为了保证待拔桩的顺利拔出，通过试验发现的规律可以为工程实践提供相应参考。
  • 桥梁工程
    考虑失效准则模糊性的近海V腿连续梁桥时变地震易损性研究
    马明菊, 任乐平
    2021, 38(10): 54-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.008
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    为了研究在氯离子侵蚀作用下桥梁结构地震易损性，既往的研究方法大多是在考虑了氯离子腐蚀引起的材料退化后，明确定义了结构在服役过程中不同时间点的损伤状态准则，而忽略了结构损伤边界的模糊性。鉴于此，提出了一种考虑失效准则模糊性的桥梁结构时变地震易损性分析方法。以某近海V腿连续梁桥为例，首先分析了近海环境中氯离子对钢筋混凝土结构侵蚀过程，利用菲克第二定律，同时结合Monte Carlo法，得到了钢筋和混凝土材料性能时变退化规律；然后采用OpenSees程序建立算例桥梁弹塑性动力分析模型，通过非线性时程分析，得到桥梁构件在不同年份的概率地震需求模型；最后引入模糊数学理论，建立了基于隶属函数的桥梁时变地震易损性分析方法，得到了考虑桥梁构件损伤模糊性的时变地震易损性曲线。研究结果表明：应用菲克第二定律，可以得到钢筋混凝土结构材料在氯离子腐蚀下的性能随着服役时间的延长而明显退化规律；在时变地震易损性分析中，通过引入模糊数学理论，可以更加准确地反映近海桥梁的损伤过程；模糊区间范围的大小对于结构在地震作用下的失效概率的影响显著，在应用中，应根据实际工程需求来确定模糊区间大小，以确保桥梁结构安全。
  • 桥梁工程
    考虑结构损伤的在役混凝土桥梁有限元模型修正方法
    侯宁, 王修山
    2021, 38(10): 64-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.009
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    混凝土桥梁结构及材料参数在服役期间处于动态变化过程（如材料劣化），在桥梁完工投入运营之后再测定桥梁的材料或者结构参数较为困难，且采用基于桥梁初始设计参数建立的有限元模型来对其进行模拟的精度有限。为建立考虑结构损伤的在役混凝土斜拉桥的高精度有限元模型，提出了一种基于桥梁荷载试验的混凝土斜拉桥有限元模型修正方法。首先以一座混凝土斜拉桥为依托工程，建立了桥梁初始Midas有限元模型。在考虑混凝土斜拉桥结构特点、施工误差以及可能出现的结构损伤部位的基础上，选取4个结构参数及1个试验参数作为待修正参数。根据依托工程桥梁荷载试验特点及常规试验内容，选择了4个覆盖了结构静、动力特性的指标作为目标函数，根据有限元计算结果建立了待修正参数与目标函数之间的响应面方程。最后根据依托工程荷载试验的结果，结合响应面方程对初始有限元模型进行了修正。结果表明：采用修正后参数的计算结果与实际桥梁施工情况相符，修正后的桥梁有限元模型具有较高精度，可较好地反映出实际桥梁工程在弹性阶段的静、动力力学状态；所提出方法可通过桥梁荷载试验来反推桥梁当前状况下的参数状态，实现对桥梁结构的精确模拟，该方法不仅适用于新建桥梁也可对长期运营的桥梁的结构状态进行反推和模拟。
  • 桥梁工程
    典型桥墩局部冲刷深度公式在不同水文地质区的适用性
    王志华, 陈猇, 王振, 李文虎, 张汁
    2021, 38(10): 72-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.010
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    由于现有桥墩局部冲刷深度计算公式的准确性和普适性不足，对代表性公式进行对比是指导不同地区桥墩基础埋深设计的有效措施。广泛收集了国内外公开的桥墩局部冲刷原型观测数据，对中国规范65-1修正式和65-2式、俄罗斯规范公式及美国规范HEC-18式和S/M式在不同水流、泥沙及桥墩参数条件下的适用性进行分析。结果表明：现有公式在清水冲刷和过渡墩条件下的预测性能较差；中俄规范公式在清水冲刷及床沙相对粒径小于25时，以及中国65-2式及俄罗斯公式在水深小于1 m时应用均不安全；美国规范公式应用于砾石及卵石河床、水深1~5 m、相对粒径小于400、相对水深小于1.4 m等工况将不经济和存在较大不确定性。将所有公式用于柴达木盆地典型桥墩的局部冲刷深度计算并与实测值进行了对比分析，将所有公式用于柴达木盆地典型桥墩的局部冲刷深度的计算并与实测值进行对比分析，发现该地区桥墩的局部冲刷深度小于其他相似水沙条件下的桥梁，最合适依据中国65-2式进行桥墩局部冲刷深度的设计。上述结果可为不同水文地质地区桥墩局部冲刷深度的合理预测提供依据。
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    无黏结预应力桥墩桥梁结构耐震时程分析
    杜晓雷, 葛华
    2021, 38(10): 82-91,99. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.011
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    为了研究耐震时程法对于预应力钢管混凝土自复位桥墩桥梁地震响应捕捉的可行性，拓展其在结构领域的研究范围，进行了此方法在配有无黏结预应力桥墩桥梁的地震适用性分析。以一座采用预应力钢管混凝土桥墩的典型四跨连续梁为研究对象，在OpneSees软件中建立其三维有限元模型，并采用通过与增量动力分析（IDA）结果对比的方法，验证了ETM预测自复位桥梁地震响应的可行性；在可行性验证基础上，进一步采用耐震时程法分析了桥墩中引入预应力对自复位桥梁体系地震响应的影响。结果表明：耐震时程法可用于进行预应力自复位桥墩桥梁结构抗震性能评估，其能较好地预测出自复位桥梁结构的预应力大小和残余位移等地震响应。墩柱中的预应力对桥梁地震响应的影响与支座形式和地震动强度有关，对于上部结构，预应力能够减小主梁位移，但会增大固定支座的剪力；对于下部结构，顶部为滑动支座的墩柱受预应力影响较小，而顶部为固定支座的墩柱会因施加预应力而显著增大地震内力。因此，在进行此类桥梁抗震设计时，需综合考虑结构体系布置和桥址处地震基本烈度。
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    基于流固耦合的高水压隧道支护结构研究
    周元辅, 王智, 索晓庆, 张学富, 丁燕平
    2021, 38(10): 92-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.012
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    高水压是山岭隧道建设的重要难题之一，抗水压衬砌是隧道穿越这些区段的常用措施，其衬砌结构断面厚度远大于标准断面。衬砌厚度过大施工相对不便，施工质量不能保证，且不能及时分担水压。针对广西某隧道高水压段，采用双层初期支护和二次衬砌组成的支护结构承受高水压，减小二次衬砌厚度。为了分析双层初期支护的效果与获得基于双层初期支护的支护结构参数，利用有限差分法研究了不同防渗等级的单层与双层初期支护、不同注浆范围及不同二次衬砌厚度对围岩的变形影响和对支护结构的力学状态影响。结果表明：在相同支护体系中，喷射混凝土的不同防渗等级对围岩变形、支护应力影响不大；初期支护的防渗等级相同时，相比于单层初期支护，双层初期支护体系使围岩变形、喷射混凝土应力、二次衬砌的轴力与弯矩均减小40%以上；当拱顶以上水头为90 m且采用防渗等级为P8的双层初期支护时，径向注浆能够有效减小支护应力。当径向注浆范围超过4 m后，注浆对减小支护结构受力的效果不明显；采用双层初期支护体系，注浆范围为4 m时，二次衬砌的厚度设计为40 cm就能保障支护结构处于安全状态；径向注浆条件下，采用双层初期支护+二次衬砌的支护体系能够有效保障隧道高水压段的安全。
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    考虑时间效应的深埋小净距隧道围岩压力分析
    卢晓颖
    2021, 38(10): 100-106,143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.013
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    囿于地形地貌、地质条件、选线要求等条件的限制，公路工程中常采用小净距形式的隧道，小净距隧道围岩压力是其复合式衬砌结构设计中的关键问题，但目前关于小净距隧道初支与二衬围岩压力分布及其随时间变化规律的相关研究仍较为稀缺。以龙兴岭隧道为背景，在FLAC3D平台上对4洞小净距隧道的开挖支护过程展开了细致的数值模拟，重点关注了作用在初支与二衬上的围岩压力分布。进一步考虑围岩蠕变效应，探讨了小净距隧道复合式衬砌支护结构的围岩压力及其初支/二衬荷载分担比随时间的变化规律，并与现场监测结果相互验证。结果表明：复合式衬砌支护结构围岩压力总体上关于设计中线近似呈对称分布，小净距隧道主洞（后行洞）开挖扰动引起辅洞（先行洞）二衬上围岩压力略微增大；围岩蠕变作用下，初支围岩压力随时间呈下降趋势，二衬围岩压力随时间呈上升趋势，但二者之和基本保持不变；蠕变稳定后，主洞上台阶部分（拱顶至拱腰）的二衬荷载分担比约为25%~45%，主洞下台阶部分（仰拱至边墙）的二衬荷载分担比约为20%~35%。研究成果可为小净距隧道复合式衬砌结构的设计施工及后期运维提供参考依据。
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    基于MNL模型的车车碰撞事故严重程度影响因素辨识方法
    王健宇, 陆化普, 孙智源, 王天实
    2021, 38(10): 107-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.014
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    为了研究两车之间事故严重程度的影响因素及其机理，探索在不同严重程度的交通事故中影响因素存在的差异性，采用多项logistic回归（MNL）模型对影响因素进行了分析。基于道路交通事故数据的特征形成了涵盖人员因素、车辆因素、时间因素、环境因素的影响因素集合。构建了适用于分析车车碰撞事故的模型，分析了事故严重程度的各类影响因素，并对不同严重程度的事故进行分类讨论，分析导致其存在差异性的原因。结果表明，在降低车辆间事故的安全风险时，需要重点考虑过失方车辆类型、过失方年龄、碰撞类型、受害方车辆类型、城市分区5项因素。对仅财产损失事故和有受伤但无死亡事故，需关注不同的影响因素组合存在的差异性，其中对仅财产损失事故，正面碰撞、受害方车辆类型为小客车、主城区、近郊区是可能的显著影响因素；对有受伤但无死亡事故，过失方年龄为19~45岁、侧面碰撞是可能的显著影响因素。持续提高对驾驶员的教育警示，使用新技术监督驾驶员的行车状态，提升车辆防御侧面碰撞的能力是可能降低车车碰撞事故严重程度的手段，从而提升城市道路交通的安全水平。
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    高速公路路径标识站选址优化模型与算法研究
    王依兰, 陈新, 徐永能
    2021, 38(10): 114-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.015
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    为了解决车辆多义性路径问题，高速公路路网中常设置标识站来精确获取车辆路径信息。在实际高速公路网中，要么在路网中所有环路段上布设标识站，造成资源浪费现象，或者布设的标识站不足，直接采用最短路的方式拆分通行费用，造成费用拆分不合理现象。因此对高速公路路网中多义性路径标识站的选址优化问题开展研究，在解决多义性路径基础上，实现标识站建设费用最小。为了研究高速公路标识站选址优化问题，以高速公路路网为基础，采用基于生成树-蚁群算法对标识站选址布局问题进行优化分析。首先，根据图论中生成树理论，确定出标识站的最少布设数量与多种选址布局方案。其次，建立了以高速公路标识站所在路段车流量最小且该路段里程最长的多目标多义性路径标识站选址优化模型，并设计了基于蚁群算法的大型高速公路路网多义性路径标识站选址优化算法的求解步骤。最后，通过算例分析，以3组不同权重值分析对比验证该模型的适用性。结果表明该模型可以用来解决高速公路标识站选址优化问题，并且能有效实现高速公路多义性路径标识站的最优选址布局。
  • 交通工程
    基于SVM的危险交通流状态实时识别模型
    孙然然, 张静萱, 朱广宇
    2021, 38(10): 120-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.016
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    交通事故风险与交通流状态存在显著关系，危险的交通流状态易诱发交通事故。为降低交通事故的发生率，保障交通系统的运营安全，通过实时监测道路交通流参数的变化情况，构建支持向量机模型（Support Vector Machine，SVM）对易引发交通事故的危险交通流状态进行识别，及时预判潜在的交通事故。首先选用实际交通事故发生前的交通流状态作为危险交通流状态的判别标准，分析交通流特性，提取24个交通事故前兆特征变量。为提高模型性能，降低其计算复杂度，设计相关性选择算法（Relevance Selection Algorithm，RSA）对24个特征变量进行降维，该算法充分考虑各前兆特征变量与交通流状态类别的相关性以及各前兆特征变量之间的相关性，最终保留4个交通事故前兆特征变量。接着采用改进的网格搜索算法优化支持向量机模型的惩罚参数C和核函数参数γ，参数寻优效率比传统的网格搜索算法提高了98.3%，极大地节省了搜索时间。最后根据所构建的危险交通流状态实时识别模型，以某城市快速路的事故数据为例进行数值计算。结果表明：该模型具有较快的危险交通流状态识别能力和潜在交通事故的预警能力，且识别正确率比经典的K近邻算法提高5%、比BP神经网络算法提高22.3%。该方法能有效地对危险交通流状态进行实时识别，可为交通管理部门制订城市快速路交通事故风险管控方案提供理论依据。
    • 城市交通
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    无信号交叉口仿真模型参数标定优化与验证
    刘博, 周晨静, 林建新
    2021, 38(10): 129-136. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.017
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    为优化与验证微观交通仿真模型的微观参数标定方法，结合已有研究针对仿真模型全局参数与局部参数的讨论及对标定结果不同取值方式进行交叉组合，形成4种新的微观仿真模型参数标定方法，并选取等权无信号交叉口作为仿真场景进行分析验证。基于VISSIM仿真平台建立微观仿真模型，以通行能力作为校核指标，敏感性分析选取6个对校核指标影响较大的微观仿真模型参数作为局部参数标定对象，并通过遗传算法进行优化迭代。选取偏差在4%以内的参数组合方案作为标定结果取值分析对象，针对标定结果聚类递归取值选取分散度作为描述参数集中程度的指标。实测交叉口交通数据进行交叉验证试验，对比了4种参数标定方法模拟校核指标的精度，分析了不同全局参数标定方法以及标定结果不同取值方式对微观参数最终标定结果的影响。结果表明：工程实测获取全局参数标定的仿真模型更符合城市车辆实际运行特性，标定结果聚类递归取值能有效提升模型参数标定结果的可移植性；实测全局参数结合聚类递归获取局部参数的方法最为有效，可作为微观交通仿真模型参数标定方法优化研究方向，且为无信号交叉口微观交通仿真模型构建提供基础标定参数。
  • 城市交通
    基于泰森多边形的地铁换乘量生成模型及影响因素分析
    王文静, 陈艳艳, 汪一泓
    2021, 38(10): 137-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.018
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    在多式联运的公共交通网络中，换乘是不可避免的。与门到门服务相比，换乘的便捷程度会影响公共交通出行吸引力。因此，规划和管理有效的换乘衔接非常重要，这需要了解影响换乘的因素。以地铁站为研究对象，分析了在以公交、地铁和自行车组成的城市公共交通最后一公里出行中，哪些因素会影响地铁站周边的自行车和公交车换乘出行量。通过研究公交、地铁和自行车联合网络中出行量与地铁周边区域的公共交通网络特征之间的关系，并以泰森多边形的不同圈层来表征不同区域的交通生成的影响力，建立了基于泰森多边形的地铁换乘量生成模型，以此来解释由自行车和公交到达地铁站的换乘量及相关影响因素。首先，生成基于地铁站网络的泰森多边形。其次，通过计算泰森多边形不同圈层的POI数量及自行车出行量得到泰森多边形的影响系数。再次，得到了公交站点数、公交到地铁换乘时间、不同类别的POI数量等多个变量，并建立了换乘量生成模型。利用北京市的智能卡数据、公共交通网络数据和POI数据，模型表现良好。该模型可预测规划中的地铁站点的周边区域（泰森多边形中）的慢行交通出行量，为新建地铁站点的公共自行车投放量及最后一公里公共交通规划提供依据。
    • 汽车工程
  • 汽车工程
    基于T-S模糊方法的车辆主动悬架多目标控制研究
    周辰雨, 周猛, 余强, 赵轩, 张硕
    2021, 38(10): 144-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.019
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    为了研究因曲线运动引起的车辆侧翻及防测翻控制方法，提升车辆在不平整道路上的平顺性及紧急避障转向操纵下侧倾稳定性，采用Takagi-Sugeno（T-S）模糊建模方法，设计了主动悬架自适应多目标鲁棒控制策略。分析了基于车辆运动状态的模糊隶属度函数选择方法，当车辆直线行驶或动挠度较小时，保证车辆的行驶平顺性，当车辆发生极限转向或动挠度较大时，限制悬架相对运动量，增强对车身的垂向支撑。以优化加速度H∞性能及悬架动挠度为控制目标，通过使用并行分布补偿方法将结果优化问题转换为线性矩阵不等式求解问题，确定反馈控制增益。采用自适应鲁棒控制（Aaptive Robust Control-ARC）保证系统在非线性、不确定性下，控制力跟踪的鲁棒性。通过SIMULINK®；及CARSIM®；联合仿真对主动悬架平顺性及侧倾稳定性控制效果进行验证，结果表明：该控制方法可以有效提升在良好路面正常行驶工况下车辆的平顺性，和被动悬架相比，小激励工况下，其加速度峰值降低了70%以上，在大激励下动挠度峰值相比被动悬架降低了15%以上。在随机路面输入下，车辆质心加速度均方根值相较被动悬架降低了4%以上，后轴悬架动挠度峰值降低近20%。当车辆发生侧翻危险工况时，基于T-S Fuzzy的主动悬架可以有效地增加车辆悬架支持力，减小车辆侧倾角，避免车辆发生侧翻。
  • 汽车工程
    城市道路安全转向特性分析
    高鲜萍, 卞学良, 李祥峰, 武文佳
    2021, 38(10): 153-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.10.020
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    为了进一步预防道路交通事故的发生，对车辆在城市道路弯道行车中的转向特性开展了分析。以中型家用轿车为平台，驾驶员佩带头戴式眼动仪（Dikablis）对城市典型U-turn路况进行了转向试验，分别完成了路口前的换道和U-turn转向，得到了不同转向阶段的驾驶员转向持续时间、注视时间等特点，并进行了显著性检验。结果表明：换道前注视时间集中在0.5~2.0 s之间，平均值为1.02 s；U-turn转向入弯阶段平均注视时间为0.2~0.9 s，弯道保持阶段平均注视时间为0.3~1.2 s，出弯阶段平均注视时间为0.2~0.5 s，这表明驾驶人在信息感知阶段进行粗粒度信息处理，需要较小的认知努力，表现为较短的注视时间，而执行阶段进行细粒度信息处理，视觉认知负荷大，表现为较长的注视时间；驾驶员操作方向盘的运动过程可以看作手部速度和位移的变化过程。基于试验中的方向盘转速数据，选用正态基元函数对方向盘转向过程的转速曲线进行了拟合分析，发现多峰拟合曲线与实践波形相吻合，结论符合趋向行为理论。研究结论在辅助驾驶、无人驾驶转向控制及道路安全预警方面具有一定的实用价值。