2022年, 第39卷, 第1期　刊出日期：2022-01-05

  

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  基于原生参数的沥青混合料抗剪强度预估

  吴帮伟, 刘黎萍, 肖鹏, 孙立军

  2022, 39(1): 1-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.001

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  抗剪强度是沥青混合料重要的力学性能指标之一，受沥青、级配、油石比等多种参数的综合影响，这导致往往需要大量试验才得到较满意的沥青混合料设计结果。基于此，提出了一种考虑多种因素影响的沥青混合料抗剪强度预估模型以指导沥青混合料设计。首先在分析混合料抗剪强度影响因素的基础上，选取原生参数作为建模所需的输入参数，并比选了原生参数的代表性指标（矿料合成毛体积密度、集料表面能、沥青不可恢复蠕变柔量J_nr3.2、级配指数、矿料比表面积、油石比和旋转成型次数）；其次，通过分析建模参数对沥青混合料抗剪强度的影响，构建了合适的模型形式，并采用Origin软件拟合了101组（3种集料类型、7种级配类型、2种沥青类型、4种油石比、4种压实功）不同参数组合的沥青混合料数据，初步建立了抗剪强度预估模型；最后，采用18组其他数据对预估模型的预估精准性进行了验证。结果表明：不同参数对沥青混合料抗剪强度影响较为复杂，不同参数之间存在着复杂的交互作用，仅依靠单一参数无法精确调控抗剪强度；基于预估模型的预测值和实测值的相关系数达到0.8以上，具有较好的预测精度，可用于预估沥青混合料的抗剪强度。这对于认识不同因素对沥青混合料抗剪强度的综合影响规律具有理论意义。
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  温湿度环境对沥青混合料中低温力学性能的影响

  郭庆林, 李懿明, 胡俊兴, 李晓旭, 高颖

  2022, 39(1): 10-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.002

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  为明确温湿度环境对沥青混合料中低温性能的影响，对国内不同地区温湿度分布特点进行统计分析，确定了绝对湿度与温度的经验关系。基于此关系选定了3种典型水汽作用工况，利用饱和氯化钾溶液控制环境湿度，对沥青混合料试样进行水汽环境浸润处理。30 d后对试样开展动态间接拉伸劲度模量试验和低温劈裂试验，测定水汽工况处理前后沥青混合料的模量、强度和变形性能，进而评价不同水汽环境对混合料中低温力学性能的影响。结果表明：我国大部分地区月平均绝对湿度均在25 g/m³以下，沥青混合料在低温时更易吸收水汽，温度升高促使水分子运动速度加快，从而导致沥青混合料吸湿率下降。高温高湿环境不仅会导致沥青混合料低温杨氏模量和中温动态劲度模量的显著降低，还会引起混合料抗拉强度下降。水分子扩散引起沥青分子链间距增大，宏观表现为混合料低温破坏应变增大。而中低温水汽环境对沥青混合料模量和抗拉强度以及应变无明显影响。沥青混合料断裂能、耗散蠕变应变能及弹性应变能均随着水汽浓度升高而降低，高温高湿环境导致混合料断裂能显著降低。与其他指标相比，杨氏模量对水汽作用引起的损伤更敏感。因此，杨氏模量可以较好地表征不同温湿度环境对沥青混合料力学性能的影响程度。
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  聚酯纤维对生活垃圾焚烧飞灰/沥青混合料TSR的改善效果

  李菁若, 刘瑞全, 唐伯明, 蒋立新, 赵战伟

  2022, 39(1): 17-23,39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.003

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  为了缓解焚烧飞灰对沥青混合料冻融劈裂强度的影响，利用聚酯纤维桥连加筋、增韧阻裂的效应，将其作为添加剂添加到焚烧飞灰/沥青混合料中。试验对比分析了单掺聚酯纤维、聚酯纤维与水泥造粒共作用两种方法对焚烧飞灰/沥青混合料冻融劈裂强度的改善效果，并研究了不同纤维种类、沥青种类的叠加效应。结果表明：焚烧飞灰因含可溶盐（如氯盐、硫酸盐等）、遇水反应膨胀物（如CaO，Ca（OH）₂等）、低价阳离子（如Na⁺，K⁺等）等物质，分别能够在低温下产生结晶膨胀作用、水化时固相体积增加以及与沥青膜接触产生乳化与侵蚀作用等，严重损害了沥青混合料的TSR；单掺聚酯纤维时，对焚烧飞灰/沥青混合料的冻融劈裂强度提高程度有限且难以弥补焚烧飞灰对TSR造成的影响，单独采用水泥封装焚烧飞灰时，对可溶盐溢出引起的TSR性能恶化的缓解效果亦有限，而在两者的共作用下TSR改善效果显著且满足规范要求；对于质量比分别为1：0.25，1：0.5，1：1，1：1.5的焚烧飞灰/水泥颗粒，在聚酯纤维的叠加作用下，TSR满足规范要求的焚烧飞灰最大容许掺量依次为0.71%，1.82%，2.24%，3.36%；在对焚烧飞灰/沥青混合料的TSR改善效果上，聚酯纤维因桥连加筋效果显著而优于木质素纤维，改性沥青因物理力学性能优势而优于普通沥青。
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  碳纤维改性道面混凝土微波除冰效率研究

  任彪, 许金余, 黄河, 王志航

  2022, 39(1): 24-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.004

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  基于混凝土吸波发热特性的微波加热道面除冰是一种环保、经济的道面除冰方法，但普通混凝土受微波加热效率较低，这限制了微波除冰的效果。为解决混凝土吸波发热效率低的问题，通过在混凝土中掺入不同长度及掺量碳纤维材料的方法提高道面混凝土吸波发热效率，试验研究了不同碳纤维长度及掺量对吸波发热效率的耦合影响，采用自主研发的开放式微波除冰车和光纤温度传感器对试验技术进行改进，并对试验结果进行了理论推导和机理分析。结果表明：将一定量的碳纤维掺入混凝土中能够提升其吸波发热效率，提升幅度随碳纤维的掺量及长度的变化而变化，合理运用碳纤维对混凝土进行改性可以达到对路面进行微波除冰的目的；试件吸波发热的前期热量需要向下传导，温度上升较慢，热量传导平衡后，温升速率逐渐趋于一个定值，温度稳定上升；碳纤维改性混凝土有一定的温敏性，其电磁参数和导热参数随着温度变化而变化，相关参数的求解方程为超越方程；在一定范围内，试件的温升速率随掺入碳纤维长度及掺量的增大而升高，但当碳纤维掺量过大时，反而会抑制其吸波发热效率，碳纤维长度与掺量对混凝土吸波发热效率的影响具有复合作用，碳纤维掺量为2‰，长度为0.6 mm时，温升速率最高，可达0.68℃/s，较普通混凝土提高4.8倍。
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  延安新区非饱和重塑Q₂黄土力学特性研究

  张渭军, 商丽

  2022, 39(1): 30-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.005

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  为了解决填方工程中沉降变形准确计算的问题，采用室内试验与理论推导相结合的方法，实现定量描述不同压实度和吸力对重塑黄土力学特性影响规律的目的。首先，以延安新区重塑离石黄土为研究对象，根据不同功能区的压实情况，设计了3种干密度试样；然后，采用非饱和土三轴剪切仪，通过控制不同基质吸力和净围压，设计了一系列三轴剪切试验，研究了基质吸力对不同压实度黄土力学特性的影响规律；最后，在试验规律的基础上，将基质吸力和干密度引入到邓肯-张非线性模型中。结果表明：在实际工况条件下，重塑离石黄土的破坏形态仅表现为应变硬化和理想弹塑性两种形态，采用双曲线能较好地描述其应力应变关系；干密度对非饱和重塑离石黄土的有效黏聚力、有效内摩擦角和吸力摩擦角均有影响，基质吸力对土体强度的影响主要体现在土体的有效黏聚力上，对有效内摩擦角影响不大；吸力摩擦角在研究范围内总是小于有效内摩擦角。根据试验规律分别拟合了基质吸力和初始干密度与非线性模型参数之间的关系曲线，量化分析了两者对模型参数的影响，并将拟合的结果引入到切线弹性模量中，得到了非饱和离石黄土切线弹性模量的计算公式。该研究内容可为黄土地区填方工程的沉降计算提供参考。
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  冻融循环对碱激发高炉矿渣微粉加固软土强度的影响

  邵俐, 李佩青, 王彬杰

  2022, 39(1): 40-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.006

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  GGBS（高炉矿渣微粉）在适宜的碱激发剂的催化作用下能够生成良好的胶凝产物，可作为一种可持续发展材料替代水泥进行软土固化处理。为了研究冻融养护条件对其加固软土强度的影响，针对上海地区软土，以GGBS为原料、石灰为碱激发剂、石膏和硫酸钠为外掺剂进行加固处理，采用无侧限抗压强度试验、X射线衍射（XRD）试验和扫描电镜（SEM）试验对固化土的强度进行研究，并与标准养护条件下的试验结果进行对比，从宏观和微观两方面分析了冻融循环作用的影响。结果表明：两种养护条件下，固化土无侧限抗压强度均随龄期的增长而增大，但冻融养护条件下固化土的无侧限抗压强度均低于标准养护条件下的无侧限抗压强度，其原因为冻融循环抑制了水化反应，破坏了固化土的骨架结构，减弱了固化土抵抗变形的能力；标准养护条件下，石膏和硫酸钠的加入均能加快高炉矿渣的水化反应，且石膏能起到强度增强剂的作用，加入石膏和硫酸钠能降低冻融循环对固化土的影响，使其强度相对较大且硫酸钠的抵抗性更强；微观上，SEM和XRD试验表明冻融循环不改变固化土中物相种类，仅降低水化反应速率，导致未参与反应的高炉矿渣微粉量较大，水化产物的生成量减少，土颗粒间存在较多孔隙，相互之间黏结性减弱，无侧限抗压强度降低。
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  不同初始条件下察尔汗地区盐渍土强度试验研究

  唐雄宇, 张吾渝, 何蓓, 童国庆, 常立君

  2022, 39(1): 48-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.007

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  为探究不同初始条件对氯盐渍土的影响，通过对察尔汗地区盐渍土现场调研取样，基于三轴不排水剪切试验，研究了不同含水率、压实度和周围压力对氯盐渍土强度特性的影响，通过SEM试验从微观层面对宏观试验结果进行验证。试验结果表明：含水率、围压和压实度是影响氯盐渍土强度指标的主要参数，察尔汗地区氯盐渍土的水稳性较差，含水率的变化对其抗剪强度指标的影响较大；围压越大，峰值强度越大，且围压对峰值强度的影响大于压实度对峰值强度的影响；含水率为7%时的应力-应变曲线最先达到峰值点，试样破坏时的峰值强度最大，而试样的最优含水率为6.82%，故试样在最优含水率附近的应力应变特性最佳。抗剪强度指标随着含水率的增大而不断增大，在塑限附近出现拐点，试样含水率低于最优含水率时，随着含水率的增大，抗剪强度指标增大，并逐渐达到峰值；当试样含水率超过最优含水率后，试样的抗剪强度指标逐渐减小。随着压实度的增大，黏聚力和内摩擦角均不断增大。微观分析表明：随着压实度的增加，颗粒之间的间隙和颗粒直径逐渐变小；颗粒之间孔隙的填充度越高，表现出土的强度越大，印证了试验结果。采用应力-应变模型对试验结果进行模拟验证，效果理想。
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  基于改进的AHP-SPA的边坡稳定性评价及工程应用

  李志强, 徐斌, 王升, 文桃

  2022, 39(1): 56-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.008

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  滑坡灾害是山岭地区影响建筑物、交通线及居民安全的最常见地质灾害之一，研究边坡稳定性的准确判识方法对于有效规避灾害具有重要作用。然而，边坡的失稳问题是一个多因素耦合作用的复杂动力系统，具有明显的确定性与不确定性共存的特征。基于模糊层次分析法（FAHP）与集对分析法（SPA）建立了边坡稳定性评价模型。集对分析法在处理确定性与不确定性问题具有了较强的优势，但该方法只是将系统简单划分为同一、对立、差异，无法全面表征影响因素与危险等级的关联关系，为此将同异反进一步细分为同一、优异、劣异、优反、劣反。为准确量化各个评价指标对边坡稳定性的贡献程度，引入三角模糊数对层次分析法进行改进，采用1~9标度法构造三角模糊数判断矩阵，进而计算出评价指标集的权重向量。统计分析边坡失稳的影响因素，提出了边坡稳定性多层次评价指标体系，选取了坡体形态、岩土体特征、水文状况、诱发因素4个一级指标和15个二级指标。最后，该方法应用于重庆市某岸坡，其评价结果与属性评价模型结果及现场情况相一致，证明了本方法的科学性与合理性，为滑坡灾害的风险辨识提供了一种有效的方法。
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  道路工程

  基于遗传算法的临水加筋土挡墙拟静力内部稳定分析

  侯超群, 檀奕, 阮晓波, 陈欢

  2022, 39(1): 65-71,113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.009

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  地震荷载作用下挡土墙的稳定性分析是岩土工程领域研究的热点，临水挡土墙因外部水位变化引起墙后土体发生失稳破坏逐渐引起研究人员的关注。针对地震条件下临水加筋土挡墙的内部稳定分析开展研究，在假定墙后土体破裂面为对数螺旋线的基础上，考虑地震力、静水压力和动水压力等影响因素，基于极限平衡理论建立地震荷载作用下临水加筋土挡墙内部稳定的平衡方程，采用遗传算法确定临水加筋土挡墙的最危险滑裂面，并求得满足其内部稳定设计所需的筋材拉力。通过案例计算并与已有文献进行对比，探讨了文章所提出计算方法的可行性以及遗传算法在临水加筋土挡墙的内部稳定分析中的适用性。针对不同的布筋模式、墙背倾斜角度及地震惯性力下对水位高度、超静孔压以及填土内摩擦角进行参数分析。结果表明：在其他条件相同时，墙外水位高度、超静孔压的增大对筋材拉力有增大作用，而填土内摩擦角的增大对筋材拉力有减小作用；墙后填土采用线性布筋模式下的筋材拉力比均匀布筋小，均匀布筋模式存较大的设计冗余；工程中可采用墙背倾斜的结构设计，较之墙背垂直的挡墙形式，不仅可以增大支挡结构的稳定性，更好地发挥筋材拉力，其经济性也较为合理。
桥梁工程
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  基于主成分-逐步回归的大跨弯连续刚构桥冲击系数计算

  韩智强, 左新黛, 周勇军, 刘世忠, 晋民杰

  2022, 39(1): 72-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.010

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  为确定大跨弯连续刚构桥冲击系数的计算公式，基于结构动力学和车桥耦合相关机理，组建了车辆与桥梁的振动方程。通过轮桥位移协调关系，确定车桥相互作用，采用MATLAB软件编译大跨弯连续刚构桥车桥耦合分析模块。通过采用主成分分析法，对多指标参数进行降维处理。综合考虑特征值大于1和方差累计贡献率大于90%的目标参数，确定了桥面不平整度、曲率半径和墩高为主要敏感参数，通过逐步回归法拟合回归桥梁挠度、弯矩和扭矩冲击系数计算公式。结果表明：桥梁挠度冲击系数受桥面不平整度、墩高的影响性较为显著，而曲率半径对其影响相对较小；桥梁弯矩冲击系数受桥面不平整度的影响较为显著，墩高和曲率半径对其影响相对较小；桥梁扭矩冲击系数受桥面不平整度和曲率半径的影响较大，而墩高影响较小。拟合回归的桥梁冲击系数计算公式相关系数均大于0.94，相关性较好，且所有冲击系数计算公式中桥面不平整度的标准化相关系数均在0.9以上，表明该因素对大跨弯连续刚构桥冲击系数的整体影响很大，建议后续规范修订中考虑该因素的影响。
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  桥梁工程

  自适应粒子群算法在成桥索力优化中的应用

  蔡儆, 张宇航, 王林柯, 杨雅勋, 高宏伟

  2022, 39(1): 81-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.011

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  系杆拱桥合理成桥状态的确定对指导其施工具有重要的意义，在众多影响系杆拱桥结构状态的因素中，吊杆的索力值对其合理成桥状态影响最为直接。为确定系杆拱桥合理成桥状态下的索力，使其在该索力值下拱桥的线形平顺、受力合理，以系梁的弯矩和轴力做为索力约束条件，通过影响矩阵原理对系梁的弯矩和轴力加以约束从而得到索力的目标函数，再对该目标函数进行求解从而得到对应吊杆的索力值。由于系杆拱桥的吊杆较多，目标函数过于复杂不易求解。为了对索力的目标函数进行快速准确的求解，将粒子群优化算法加以改进使其能够根据索力值的好坏来自适应调节算法惯性权重的大小，从而改善算法的收敛能力，达到对算法性能优化的目的。再将优化后的粒子群算法做为求解目标函数的工具，同时利用有限元软件和数值分析软件将优化后的粒子群算法与目标函数结合从而实现吊杆索力的自动求解。结果表明：在系梁弯矩和轴力构造的目标函数下求解的吊杆索力能够使拱桥成桥状态达到受力合理、线形均匀的目的，且在结合自适应权重的粒子群算法后，能够使系杆拱桥的索力求解中达到收敛速度快、索力合理，并使误差落在允许范围内的效果，为实际施工控制中索力计算提供了一种高效的求解思路。
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  软土地基的大跨高深框架桥受力性能研究

  刘伟, 黄福云, 罗英, 李孝龙, 俞登敏

  2022, 39(1): 88-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.012

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  软土具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、渗透性弱、抗剪强度和承载能力低等特点，在软土地基上修建框架桥会引起地基沉降、结构产生附加应力及不均匀变形。依托沿海软土地基某大跨高深框架桥，采用ABAQUS建立计算模型，分析覆土厚度、框架桥高宽比等参数对软基地表的沉降曲线和框架桥结构受力性能的影响。结果表明：该框架桥地表沉降主要发生在以中隔墙为对称轴两侧的一定范围内；地基产生的最大竖向变形随框架桥结构覆土厚度的增加而增大；随着框架桥高宽比的减小，框架桥底部的沉降形状由"平底形"变为"凹字形"，即沉降槽底部变得不平坦；高宽比越小，中隔墙处软土地基地表沉降量随覆土厚度增长越快；相同高宽比时覆土厚度对软土地基沉降曲线变化规律几乎没有影响，只对软土地基的初始沉降有影响。框架桥最大应力出现在两侧腹板与顶板交界处的内侧，并随着覆土厚度的增加而增大，且高宽比越小，最大应力增加的趋势越明显；框架桥顶板最大竖向变形及侧墙最大横向变形均随着顶板覆土厚度的增加而增大，并且高宽比越小，结构变形增加的趋势越快，说明高宽比对框架桥的影响较大，建议该工程框架桥中的高宽比不宜小于0.33；为防止实际工程中框架桥出现向内凹的侧向失稳破坏，应该对高宽比进行一定的限制，建议该值不超过1.0。
城市交通
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  交叉路口公交等待时长分布及影响因素分析

  肖梅, 王海明, 边浩毅, 颜建强

  2022, 39(1): 96-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.013

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  为探寻影响公交在交叉路口等待时长的因素，以西安市公交车辆GPS数据为研究对象，使用混合高斯分布对车辆等待时长数据进行了拟合分析。首先，根据公交运行状态变化过程，确定了计算等待时长的关键时间点。结合GPS数据特点，提出了一种基于GPS数据的交叉路口公交等待时长的计算方法。其次，采用误差平方和（SSE值）作为评价指标，对比了几种常见分布及混合高斯分布对等待时长数据的拟合效果。再次，使用多元高斯分布对不同影响因素作用下的等待时长数据进行拟合，使用最小二乘法对分布参数进行估计，通过分析各元高斯分布的参数值及图像特征得出了等待时长的波动性。最后，使用Mann-Whitney U非参数检验方法对数据进行假设检验，得出了不同影响因素作用下等待时长差异的显著性，并使用r²值及CV_R值分析了影响因素的作用程度。结果表明：三元高斯分布对等待时长数据的拟合效果最佳，其SSE值为9.658×10^-6，优于正态分布、泊松分布等常规分布模型；对交叉路口公交等待时长具有影响作用的因素按照影响程度由大到小排序为：红灯时长>客流高峰>车道数>天气>节假日，而工作日及公交专用道不是影响等待时长的关键因素。
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  建成环境与高收入群体出行模式关系研究

  黄勇, 赵航, 许旺土, 段梅花, 魏薇

  2022, 39(1): 106-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.014

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  针对是否能够通过改变建成环境改善高收入群体对小汽车出行模式的依赖，利用厦门市2015年居民出行调查数据，基于多项Logit模型，探究了建成环境对有车/无车高收入群体出行模式影响的差异性，探究了个人社会经济属性和建成环境对出行模式的影响强度，并分析了对高收入群体出行模式影响显著的关键因子及其影响机制。结果表明：在控制其他变量后，交通小区人口密度与土地利用混合度的提高抑制了高收入群体对小汽车的使用，但是抑制作用较弱；就业密度和公交站点密度与有车高收入群体的出行模式无显著关联；交通小区路网密度、停车位密度、绿化率的提高促进了拥有小汽车的高收入群体使用小汽车；交通小区购物店密度和休闲娱乐场所密度的提高促进了高收入群体的步行水平；交通小区容积率与高收入群体的出行模式无显著关联；厦门岛内高收入群体在出行时更多选择步行与公共交通，岛外高收入群体则更多倾向选择小汽车；建成环境对有车/无车的高收入群体出行模式的影响呈现出显著差异性，其作用程度小于个人社会经济属性对出行模式的影响。以上结论可为通过优化不同类群居民居住区域的土地利用规划用以改善居民出行模式和城市规划提供参考。
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  基于数据的交叉口车辆排队状态感知方法研究

  施康, 杨晓光, 王一喆

  2022, 39(1): 114-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.015

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  信号控制交叉口排队状态数据是交叉口交通优化设计与管理及控制的重要指标之一，也是非常直观和重要的交通特征数据，以往多采用模型或断面检测数据加以估计和计算，也有基于视频、红外、浮动车及多源数据的感知方法，受限于过强的理论模型假定，样本量分布随机不均，多源数据精度不够且分析困难，以及能见度等外界天气环境干扰影响，关于信号控制交叉口排队长度的科学感知方法仍有待进一步深入的研究。提出了一种基于微波雷达数据的信号交叉口排队状态感知方法。由于微波雷达传感器不受外界环境干扰且性能稳定，能够非常准确地检测车辆目标的时空参数数据且精度高、实时性强。该方法是在微波雷达传感器提供高质量参数数据基础上开展的交通排队状态感知方法，包括：微波雷达检测目标原理的研究、感知装置的布设和调校、现场静态数据的标定和测量、多元数据获取与计算分析、排队状态计算方法与模型，以及实际交叉口进行实地检验等。结果表明：该方法不仅可以有效地克服外界天气环境干扰影响，而且感知方法性能稳定，能够很好地适应多种不同应用场景；在不同应用场景下，感知的排队状态数据具备精度和准确率高等优点。因此，基于微波雷达数据的信号交叉口排队状态感知方法具有非常重要的推广应用价值。
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  基于PELT的交通流状态检测与短期预测研究

  陈王勇, 胡尧

  2022, 39(1): 120-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.016

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  为了更加精准实时地发布道路交通状态以及交通流趋势预警，基于动态规划和剪枝技术的PELT变点检测方法，针对卡口数据进行交通流状态检测与短期预测研究。首先，对于交通流近平稳状态的检测，结合时间序列的ADF检验构建了交通流近平稳状态检测方法。该方法能够快速准确地将断面交通流序列划分为多个可能接近平稳状态的候选间隔，接着对每个候选间隔进行ADF检验，在给定显著性水平下判别候选间隔是否平稳，进而检测出交通流序列中的近平稳状态。其次，对于交通流的短期预测，在PELT变点检测基础上将局部多项式回归与Sigma原则结合，得到短期断面交通流趋势预测区间。再次，为了探究局部多项式回归方法的预测效果，在模拟研究中，将其与LOESS和k近邻回归方法进行比较。最后，以贵阳市每2 min交通卡口车流量数据为例，运用所提方法检测近平稳状态并进行短期交通流趋势预测。结果表明：局部多项式回归方法在可决系数和均方根误差两个评价指标下均表现较优；所提方法对于交通流近平稳状态的检测具有有效性；对于短期断面交通流趋势的预测，预测区间趋势与观测时序基本吻合，且交通流趋势预测区间覆盖率高达80%，进一步说明所提预测方法具有一定的时效性和有效性。
汽车工程
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  汽车工程

  湿度循环下PEMFC催化层裂纹生成与扩展规律研究

  贺文杰, 郭定域, 王建超, 王青, 秦彦周

  2022, 39(1): 130-135,145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.017

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  质子交换膜燃料电池具有效率高、能量密度高、启动速度快和零污染物排放等优点，是有前途的道路车辆动力源。成本和寿命是制约燃料电池技术大规模商业化应用的重要影响因素。车辆在频繁启停和燃料电池动态工况中的湿度变化会引起催化层和质子交换膜因湿胀而造成的机械破坏，会显著降低该燃料电池的寿命。通过ANSYS Workbench软件Static Structure模块、CZM模型和PEIRCE模型对质子交换膜燃料电池催化层微观结构进行了仿真模拟，研究了动态工况中不同相对湿度变化幅度（60%，50%，40%和30%）对催化层裂纹生成与扩展的影响。结果表明：相对湿度变化幅度越大，燃料电池催化层中离聚物与Pt/C接触面之间裂纹生成的时间越早，在相对湿度变化幅度分别为60%，50%和40%时的裂纹产生初始时间分别为348，380，789 s，在相对湿度变化幅度为30%时，离聚物与Pt/C接触面之间则不会产生裂纹；裂纹的扩展程度随相对湿度幅度的增加而变得更加严重；大幅度长时间的湿度循环还会导致聚合物内部塑性应变累积至强度极限，从而造成离聚物的机械破坏。
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  汽车工程

  侧风环境下减阻装置对重型货车气动特性的影响

  许建民, 莫靖宇, 龚晓岩, 郑庆杰

  2022, 39(1): 136-145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.018

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  为了获得侧风环境下减阻装置对重型货车气动特性的影响，采用计算流体动力学方法研究了货车原始模型和加装封闭式仿生导流罩、尾部减阻装置、仿生非光滑表面3种新型气动减阻装置货车模型分别在无侧风和有侧风的11种工况下行驶的气动特性。结果表明：在无侧风和有侧风环境下，受海狮头部形状启发设计的封闭式仿生导流罩对货车具有显著的减阻效果，当横摆角为6°时导流罩模型相对于货车原始模型的减阻率为27.9%，但同时会增大货车的侧向力系数。尾部减阻装置在无侧风和有侧风环境下均具有较好的气动减阻效果，这是因为尾部减阻装置可以改善货车的尾部气流状态，而且该尾部减阻装置还能减少货车所受的侧向力，进而可以增加货车在侧风环境下的行驶稳定性和安全性；在有侧风环境下，非光滑表面结构的减阻效果有限，而且会增大货车所受侧向力。复合减阻装置在所有侧风工况下均具有显著的减阻效果，当横摆角为12°时，复合减阻装置具有最佳的减阻效果，其减阻率为68.8%；在横摆角位于0°~30°之间时，复合减阻装置的平均减阻率达到了37.3%。在侧风工况下，复合减阻装置会增大货车所受的侧向力，且横摆角增大，侧向力系数也急剧增大。
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  汽车工程

  桥头跳车现象对车辆乘员舒适性的影响

  张科超, 王博, 刘海强

  2022, 39(1): 146-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.019

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  为了研究桥头跳车现象对车辆乘员舒适性的影响，综合考虑了桥头落差、行驶速度、道路平纵线形等因素，利用Carsim行车动力学仿真软件，建立了试验道路及车辆模型。在此基础上，结合各影响因素设计试验，对4种工况进行了仿真。提出将纵向加速度干扰作为评价指标，分析了各因素对桥头跳车路段车辆乘员舒适性的影响，并在此基础上对比了以最大纵向加速度和纵向加速度干扰车辆乘员舒适性的评估效果。结果表明：桥头落差、车速、纵坡对乘员舒适性影响明显，而曲线半径对乘员舒适性无明显影响；纵向加速度随桥头落差和车速的增大而增大，上坡路段纵坡越陡，纵向加速度越低，下坡路段纵坡越陡，纵向加速度越高；当桥头落差大于20 mm、车速大于100 km/h时舒适性相对较差；桥头位于上坡路段时较下坡路段对舒适性影响小；最大纵向加速度和纵向加速度干扰均能对乘员舒适性进行有效评估，而纵向加速度干扰能够更加有效指导实际工作。因此，在防治桥头跳车对乘员舒适性影响时，设计阶段可以采用控制纵坡大小，将桥头设置于上坡路段等方法，运营阶段可以采用路段限速等方法提高路段行车舒适性。
物流工程
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  物流工程

  基于CNN-PSO的跨境供应链风险预警研究

  杨扬, 徐新扬

  2022, 39(1): 152-159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.020

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  为了准确识别跨境供应链内的多源风险，在全球化经济背景下获取更大的利益与竞争力，对跨境供应链风险与预警模型进行了研究。首先考虑跨境供应链结构特性，结合文献总结与专家调查法构建了跨境供应链风险指标体系表，对跨境供应链风险进行了识别，并将风险指标体系相关数据进行了归一化处理。为了更好地对跨境供应链所识别出的风险进行预警，建立了一个基于粒子群优化算法（PSO）优化卷积神经网络（CNN）的跨境供应链风险预警模型（CNN-PSO），参考LetNet-5网络结构对CNN-PSO网络结构进行了设定。通过对比分析CNN-PSO、支持向量机、高斯过程回归、Elman神经网络4种跨境供应链风险预警模型，得到如下结论：当跨境供应链风险训练数据为45组时，CNN-PSO的风险预警值拟合效果最好且误差最小，达到-5%~5%，风险预警准确率最高，达到96.9%；当训练数据为63组时，CNN-PSO的风险预警值拟合效果依旧最好且误差最小，达到-4%~5%，风险预警准确率最高，达到100%。CNN-PSO跨境供应链风险预警模型训练速度快、效率高，对于跨境供应链风险预警具有稳定性与准确性，可为我国跨境供应链建设与稳定发展提供理论依据。
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  物流工程

  区域物流与新型城镇化发展互动关系测度

  吴彪, 尹静, 柏寒茁, 刘拓, 邵明晖

  2022, 39(1): 160-166,182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.021

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  为分析区域物流与新型城镇化发展之间的关系，探索区域物流与新型城镇化协调发展路径，利用计量经济学方法对区域物流与新型城镇化发展的互动关系进行了实证研究，建立了协整方程和误差修正模型。从物流能力、发展规模和需求状况3方面选取8个指标，构建了区域物流发展水平测度指标体系。从经济城镇化、人口城镇化、社会城镇化和生态城镇化4个维度选取9个指标，构建了新型城镇化发展水平测度指标体系。基于2006-2017年黑龙江省区域物流与新型城镇化发展数据，利用熵值-加权综合评价模型测度了区域物流与新型城镇化发展水平。利用ADF单位根检验法检验了区域物流与新型城镇化发展水平时间序列数据的平稳性。利用恩格尔-格兰杰检验法检验了区域物流和新型城镇化发展之间的长期均衡关系。利用误差修正模型分析了区域物流与新型城镇化发展之间的短期相互影响。利用VAR模型分析了区域物流滞后期对新型城镇化发展的影响。结果表明：黑龙江省区域物流与新型城镇化发展水平在2006-2017年稳步提升，但二者发展速度不完全同步；黑龙江省区域物流与新型城镇化发展为二阶单整序列，存在长期均衡的协整关系；新型城镇化的滞后期对区域物流发展有很大影响。
运输经济
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  运输经济

  危险化学品公路运输事故致因分析及安全管理对策

  王旭磊, 孙春薇

  2022, 39(1): 167-174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.022

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  危险化学品公路运输事故致因分析能够发现运输过程中的安全薄弱环节，降低事故发生率。从系统安全的角度出发，基于复杂网络理论，运用决策试验、评价实验室方法及解释结构模型分析法建立了危险化学品公路运输事故致因复杂网络模型，分析其网络特征，确定了危险化学品公路运输事故致因因素之间的相互关系与重要性。结果表明：操作失误、安全意识不足、危险化学品包装及装卸失误、企业管理及政府部门监管是危险化学品公路运输事故中的重要致因；危险化学品公路运输事故致因模型具有小世界网络特性，事故影响因素间相互作用广泛，传播速度极快；危险化学品公路运输事故影响因素可分为直接影响因素、间接影响因素和深层影响因素3个层次。基于上述发现给出降低危化品公路运输事故发生率的具体建议措施：危化品运输企业和监管部门应加强对操作失误、安全意识不足、危险化学品包装及装卸失误、企业管理及政府部门监管这些影响因素的监管和控制；注重对事故影响因素的平时检查和日常监督，尽早发现处理事故隐患；对于事故直接影响因素应全面重点关注，强调运输过程中的全面实时监管；对于中间层和深层影响因素要注重平时的监督和整改，尽量避免其故障影响的存在和传播。
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  运输经济

  基于文本挖掘技术的四好农村路量化评价

  巫诚诚, 单飞, 蒋雨波, 陈大伟, 莫方旭

  2022, 39(1): 175-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.023

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  为了解决既有评估模型反馈时间长、人力物力耗用大及群众支持情况难以反映等问题，考虑从大数据角度建立统一化的四好农村路建设效果数据采集与评估方法。基于微博平台的文本挖掘数据，构建了四好农村路建设工作社会化反响的定量化评估模型，并以河南省、江苏省为例进行了分析。结果表明：该模型更为便捷、客观地反映了评估对象在四好农村路建管护运工作的工作重点、建设特征及公众响应情况；江苏省四好农村路的社会化效果更佳，具有更良性的"开展工作-媒体曝光-社会反馈"循环，河南省四好农村路建设度更优，实际建设工作媒体曝光更为稳定、持续；河南省、江苏省四好农村路建设阶段不同，其社会宣传、反馈具有差异化特征：河南省的工作重点在于农村路建设（自然村硬化农村路建设及改造升级），其宣传更侧重于实际政绩，以提升偏僻村落通达度、促进城乡一体化格局基本形成为工作目标，江苏省的工作重点在于农路养管运，核心思路在于依托更为便捷的交通服务拉动相关村镇的产业化发展、提升村镇的小康化水平。本模型既可为目标年（2020年）各省市的工作成果评估提供定量化参考，也有助于各省市四好农村路工作推进的评估，实时反馈社会群众反响，从而提升四好农村路工作水平。
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  运输经济

  汉宜高速公路分路段差异化收费费率研究

  王林, 冯国帅, 吴双, 李宇涵

  2022, 39(1): 183-190. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2022.01.024

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  为进一步探索高速公路差异化收费的模式，提升费率标准的灵活性，以湖北省汉宜高速公路为例，根据汉宜高速公路各路段的交通流特征，提出了一种基于湖北省现行分车型收费的费率标准，同时进行分路段差异化收费的收费模式。基于湖北省高速公路各收费站的交通量数据，统计计算出汉宜高速公路各主要节点间的交通量，并根据交通流特征将汉宜高速公路分为6段。考虑高速公路运营者与道路使用者之间的博弈关系，引用双层规划理论构建了最优费率计算模型，其中，上层以高速公路运营者营运利润最大化为目标，下层以道路通行阻抗最小化为目标。采用模拟退火算法求解得出各车型的最优收费费率，以Logit模型对各路段、各车型的费率进行优化调整，得到不同路段、不同车型的费率标准。通过定量分析，对比了现行费率方案、各车型最优费率方案、分路段分车型收费方案。结果表明：相比于现行收费方案，各车型最优费率方案、分路段分车型收费方案均可实现道路运营者效益增加，同时均可改善各路段通行状况，但各车型最优费率方案是以增加平均每辆车的出行成本实现效益最大化，而分路段分车型收费不仅可使每辆车的出行成本平均降低6元，还可使道路运营者每月收益提升约1 800万元，证明了分路段分车型收费方案的优越性。