2025年, 第42卷, 第10期　刊出日期：2025-10-05

  

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智慧公路发展与研究大综述(2025)
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  智慧公路发展与研究大综述(2025)

  智慧公路发展与研究大综述(2025): 序言

  王笑京

  2025, 42(10): 2-3.

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  智慧公路发展与研究大综述(2025)

  智慧公路发展与研究大综述(2025): 系统与关键技术发展历程

  汪林, 高剑, 赵朔, 牛树云, 尹升, 郭宇奇, 黄烨然, 朱杰锐

  2025, 42(10): 4-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.001

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  智慧公路是指充分运用新一代信息技术和智能技术对公路基础设施进行数字化、网络化和智能化升级,以显著提升交通运输效率、安全性和可持续性的公路系统。尽管其战略意义日益凸显,但当前研究多集中于特定技术或区域发展分析,缺乏对全球智慧公路演进脉络的系统性梳理与对比。本研究通过结合中国、美国、日本、欧洲等代表性国家和地区的发展状态、工程案例与技术体系,将智慧公路的发展划分为萌芽与探索阶段、智能交通系统兴起阶段、车路协同阶段和数字化智能化发展阶段4个阶段,并对各阶段概念特征与技术内涵进行分析。通过对各国智慧公路基本体系架构的演进过程进行分析,揭示了智慧公路以"云-边-端"为核心的物理层级和以"感知-通信-计算-应用"为核心的逻辑层级的发展趋势,并在此基础上从感知、控制、安全、车路协同方面对智慧公路发展关键技术进行总结。研究成果有助于全面理解智慧公路的概念、架构与技术的演进逻辑,并为智慧公路的技术路线规划、标准体系建设与规模化建设提供理论依据与决策参考。
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  智慧公路发展与研究大综述(2025)

  智慧公路发展与研究大综述(2025): 交通信息监测

  杜博文, 于海洋, 刘志远, 何兆成, 吴建清, 杨峰, 叶俊辰, 任毅龙

  2025, 42(10): 23-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.002

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  随着中国公路网络规模的持续扩大与交通需求的快速增长,传统交通监测手段已难以应对复杂路网环境下的动态感知与管理需求。智慧公路作为交通强国战略的重要载体,在物联网、人工智能、大数据等新一代信息技术驱动下,其发展亟需构建覆盖"感知-分析-服务"全链条的交通信息监测体系,为此,开展了围绕智慧公路交通信息监测的核心技术与应用场景的系统性研究。(1)从路侧感知、车载感知与协同感知3个维度剖析多模态感知技术的发展现状,重点探讨多传感器融合算法优化、设备布设策略创新及复杂环境适应性提升等关键问题;(2)基于云边端协同的深度分析框架,综合研究了面向多源异构数据的分层处理机制,结合人工智能算法实现交通状态智能识别与预测,并针对隐私保护与数据安全挑战探讨了加密技术与联邦学习的融合解决方案;(3)结合城市与高速公路场景特性,分别阐述交通流监测、事件响应、停车管理等服务系统的技术路径与实践成效,揭示个体感知、新能源监测等技术在新型交通形态中的应用价值;(4)通过对比分析城市与公路在信息采集、数据处理与服务模式等方面的差异,提出标准规范协同、数据平台整合、服务功能优化的一体化发展策略。研究结果可为智慧公路建设提供理论支撑与技术参考,助力交通系统向智能化、集约化方向转型升级。
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  智慧公路发展与研究大综述(2025): 交通控制关键技术

  苏子诚, 王庞伟, 谢东繁, 俞灏, 陈希, 李宏海

  2025, 42(10): 55-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.003

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  随着智能交通系统的迅速发展,传统公路系统正在加速向数字化、网络化和智能化方向演进,由此催生出"智慧公路"这一概念。智慧公路通过运用新一代信息与智能技术,对公路基础设施进行全方位升级,以显著提升交通运输效率、安全性与可持续性。作为智慧公路系统的重要组成部分,交通控制技术的发展已成为当前研究和工程实践的核心热点之一。本研究系统梳理了智慧公路的匝道、主线、特殊路段及协同控制技术研究进展,包括定时、感应、自适应的匝道控制方法,可变限速、动态路肩与合乘车道等主线控制策略,施工区与隧道等特殊场景下的控制技术,以及涵盖匝道-主线、快速路-地面道路的协同控制方法。对现有研究的梳理表明,当前研究在控制算法适应性、控制对向协同性和微观行为建模方面仍存在不足,智能化控制的实时性与可部署性也有待提升。本研究从网联化环境、智能化算法、多场景协同等角度展望了智慧公路交通控制的未来发展方向,强调网联化、智能化与协同化的演变趋势,为构建高效、安全、可持续的智慧公路交通控制技术体系提供理论支持与研究参考。
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  智慧公路发展与研究大综述(2025)

  智慧公路发展与研究大综述(2025): 交通安全理论方法及技术应用

  刘唐志, 刘通, 鲁光泉, 徐铖铖, 赵晓华, 董春娇, 郑来, 傅挺, 徐进, 郑展骥, 王嵩, 贾硕

  2025, 42(10): 71-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.004

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  智慧公路是指通过融合大数据、云计算、物联网、人工智能等新一代信息技术构建的全域感知、自主决策智慧化公路系统。中国公路通车里程位居世界第一,但交通安全形势依然严峻,智慧公路建设已成为提升交通安全、效率和管理能力的必然选择。本研究从人、车、路、环境及数智管理等多维度系统梳理智慧公路与交通安全领域的理论方法及技术应用研究进展,重点探讨道路基础设施与交通安全、车路协同与交通安全、数智管理与交通安全研究主题,综合国内外研究发展与应用实践表明,智慧公路可有效降低事故风险,但人机交互复杂性、数据安全性和技术标准化等问题亟需突破。通过系统总结现有理论方法与技术应用瓶颈,提出未来需深化混合交通流理论、数字孪生安全管理体系及自主防控技术研究,为智慧公路交通安全可持续发展提供理论支撑与实践参考。
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  智慧公路发展与研究大综述(2025): 车路协同自动驾驶

  李永福, 黄鑫, 张健, 李深, 余贵珍, 王章宇, 王庞伟, 胡笳, 王江锋, 段续庭, 龚思远, 田野

  2025, 42(10): 112-144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.005

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  随着感知、通信、计算等技术的持续演进,以及智能交通基础设施的加快布局,协同式自动驾驶正逐步成为智能网联交通系统的关键发展方向。本研究旨在系统梳理智慧公路与协同自动驾驶融合背景下的核心技术体系,并总结该方向的现状及发展趋势。首先,介绍智慧公路的概念演进、分级体系及其在支撑自动驾驶中的作用,梳理典型国家与地区的技术路径与建设经验;其次,分析单车自动驾驶核心技术的发展现状与局限性,强调其在复杂环境下的瓶颈问题;然后,聚焦协同式自动驾驶关键支撑技术,包括车路云一体化架构、协同通信、感知融合与决策控制等,并对多源数据融合难题与混合交通流管控挑战进行探讨;最后,总结协同自动驾驶系统的测试验证方法及其工程化应用推进中的主要问题,并对智慧公路与协同自动驾驶的发展趋势进行分析。
智能交通
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  智能交通

  基于机器学习的交通流预测研究综述

  肖光年, 王逸群, 蔡兆运

  2025, 42(10): 145-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.006

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  【目标】为全面了解交通流预测在智能交通领域的发展趋势和研究现状,收集了2003至2023年在Web of Science核心数据库中发表的551篇文献作为研究数据源。【方法】采用文献计量分析方法,运用VOSviewer文献计量工具从多维度对基于机器学习的交通流预测进行全面综述分析。基于期刊和协作网络图分析,确定最具影响力的期刊、国家、机构和作者。同时,利用参考文献共引和关键词共现分析,探讨了交通流预测的核心研究议题和演变趋势。利用关键词共现分析来识别该领域的主要研究集群,从统计学、传统机器学习和深度学习3个研究热点作为切入口,探讨了交通流预测技术在智能交通领域的发展现状。【结果】IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems期刊的文献数量远超其他期刊,中国文献发表数量位居首位,然而,跨团队和跨国合作仍需加强。由近年来的核心文献中发现,深度学习、神经网络等技术已成为交通流预测的主要研究议题。【结论】交通流预测技术面临数据质量、计算复杂度和模型泛化能力3大挑战。未来研究应聚焦提高数据质量、优化模型结构、探索轻量化模型及提高模型泛化能力,并借助大数据、大模型等技术推动智能交通领域的持续发展和跨学科合作。
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  智能交通

  网联公交编队停靠站引导方法

  尹永一, 张生瑞, 周备

  2025, 42(10): 161-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.007

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  【目标】为了解决公交车站附近的公共交通拥堵问题,提高公交车运营效率,节约能源和减少污染物排放,提出了一种基于网联车及车路协同技术的公交车引导方法。【方法】将车辆跟驰模型、Sigmoid函数和基于三角函数的车速引导模型相结合,在设定公交专用道的前提下,通过对多辆公交车车速的协同引导,实现对公交车运行速度的统一调整。通过对引导车与传统公交车在不同交通情境下的表现进行比较,评估方法的可行性与效果,采用仿真验证该方法的有效性,试验选取西安市某交叉口及其南侧公交站作为仿真场景。【结果】引导方法在时空、车速控制和能源消耗等方面,均显著优于传统公交车。在仿真过程中,引导车通过统一的车速引导策略,降低了公交车在站点附近的启停频次,显著提高了公交车进站效率,减少了燃料消耗和污染物排放。【结论】提出的车速引导方法对公交车在公交站附近的启停行为具有显著优化效果,通过统一车速引导减少了启停次数,节约能源并减少排放。同时,车速的稳定性提高了公交车的路面行驶效率,有效缓解了交通拥堵,提升了公交车的整体运营效率。该方法对公交系统的可持续发展具有重要的应用价值,能够为城市的公共交通优化提供理论支持和实践参考。
道路工程
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  道路工程

  基于黏弹塑性本构模型刚性基层上沥青面层永久变形特性

  刘靖宇, 黄优, 刘朝晖, 颜东煌

  2025, 42(10): 171-181,257. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.008

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  【目标】分析刚性基层上沥青面层在黏-弹-塑性力学响应行为下的永久变形特性,提出适用于刚性基层上沥青面层的车辙预估模型及其沥青层合理厚度。【方法】推导沥青混合料黏-弹-塑性损伤本构模型,采用DLOAD子程序模拟循环移动荷载对建立的复合式路面三维有限元模型进行加载。【结果】沥青面层在荷载重复作用下发生了明显的剪切流变,竖向累积变形随加载次数不断增加,但是增加的速率逐渐变缓;在"竖向+水平"荷载的"搓揉"作用下,沥青面层产生明显的推移效应,累积变形在加载区域末端达到最大且在加载末端区域外围形成隆起; 沥青面层车辙深度受应力状态和厚度的双重影响,累积变形随着沥青面层厚度呈先减小后增大的趋势。【结论】推导了沥青混合料黏-弹-塑性损伤本构模型,确定了沥青混合料黏-弹-塑性本构模型参数;刚性基层沥青路面的变形主要集中在沥青面层,应加强刚性基层上沥青面层的抗变形设计和车辙维养;推荐刚性基层上沥青面层厚度为10~14 cm;对MEPDG-2015沥青路面车辙模型进行了深度修正,提出了适用于刚性基层上沥青面层永久变形的车辙模型。
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  道路工程

  机场道面多次加铺转弯区轮辙及层间应力研究

  蔡靖, 杜妮治, 孙盼峰, 李岳, 陈红燕

  2025, 42(10): 182-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.009

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  【目标】针对多次加铺后机场道面因其层间接触复杂而易出现轮辙病害与层间剪切破坏的问题,研究道面转弯区在飞机荷载作用下的轮辙变形规律与层间应力分布特性。【方法】基于上海虹桥机场跑道结构,建立多次加铺的道面转弯区三维有限元模型,并设计室内轮辙试验进行模型层间接触比选和验证。利用验证后的有限元模型分析层间接触、旧道面状态和加铺次数对道面轮辙发展和层间应力的影响规律。【结果】随着层间摩擦系数由0.7增至0.9,轮辙变形量减小,最大轮辙变形量由1.53 mm减小至0.99 mm,综合轮辙深度值逐渐降低,层间最大剪切应力减小了33.34%;旧道面老化程度由0发展至180%,虽然对轮辙发展抑制有利,但是综合轮辙深度值略有提升,而且层间水平剪切应力消散变慢,层间力学性能降低;随着加铺次数由1次增至4次,右侧轮辙变形量明显增大,综合轮辙深度值大幅度增加,但层间水平剪切应力降低了22.32%。进一步根据道面轮辙变形和层间应力发展情况,提出基于综合轮辙深度值的道面转弯区轮辙变形评价指标和层间应力评价指标,得出设计容许剪切应力值为1.9 MPa。【结论】库伦摩擦模型可有效模拟层间接触状态;加强层间接触、旧道面适度老化及合理控制加铺次数有助于抑制轮辙发展并降低层间剪切应力。所提出的评价指标为多次加铺道面的设计与维护提供了理论依据。
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  道路工程

  荷载-温湿耦合下寒区水泥路面寿命评估及尺寸优化

  董连成, 金圣豪, 庄武平, 王志

  2025, 42(10): 194-204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.010

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  【目标】为解决波特兰水泥协会推荐方法(PCA法)在寒区水泥混凝土路面寿命评估上的不足,提出一种综合了室内盐冻试验与FEM分析的寿命评估方法,并采用此方法对黑龙江省通乡公路水泥混凝土路面开展尺寸优化以减小路面板厚达到降本增效的目的。【方法】首先建立弹性半空间地基上的板模型,考虑轴载-温湿度的耦合作用以此确定不利荷载位置。其次分析该作用下板顶及板底的应力分布,从而确定该工况下的路面结构破坏模式,并结合室内盐冻试验结果建立适用于寒区水泥混凝土路面的寿命评估方式。最后采用该评估法确定水泥混凝土路面的临界强度,继而开展板尺寸及板厚的优化研究。【结果】 不利轴载-环境荷载耦合作用下,随着长宽比趋于1,路面最大拉应力不断降低; 耦合作用下的水泥混凝土路面出现板顶受拉,板底受压的不利受力状态; 由本研究提出的评估方法对常规尺寸板寿命进行计算获得的结果均小于路面设计基准期;考虑盐冻损伤的常规尺寸板与小尺寸板在轴载-温湿度耦合作用下的临界板厚分别是27 cm与14 cm。【结论】正方形板能较好地协调纵向与横向的最大拉应力; 轴载-温湿度耦合作用是寒区水泥混凝土路面出现拉裂破坏的主要原因; 考虑盐冻损伤的寿命评估方法能较好地评估黑龙江省通乡公路的路用寿命;相较于常规尺寸板,小尺寸板能够有效地达到降本增效的目标。
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  道路工程

  土石混合体地聚物固化试验与机理研究

  张永杰, 谭长江, 邓沛宇, 李嘉兵, 罗志敏

  2025, 42(10): 205-215. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.011

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  【目标】为改良土石混合体的抗压性能,研究水胶比、砂胶比、碱激发剂模数与掺量、矿渣取代率等因素对土石混合体固化效果的影响规律,得到不同固化方案的最优固化剂配比。【方法】通过对偏高岭土-矿渣(MS),粉煤灰-矿渣(FS),偏高岭土-矿渣-水泥(MSC)与粉煤灰-矿渣-水泥(FSC)固化土石混合体进行无侧限抗压强度(UCS)试验、含水率测定试验、SEM试验、XRD试验,从力学性能、微观结构等方面确定不同固化方案的最优固化剂配比。【结果】水胶比和MSC固化土UCS值呈正相关,但与其他3种固化土呈反相关;砂胶比与矿渣取代率和4种固化土UCS值呈正相关;碱激发剂模数与掺量对固化土UCS值的影响存在随机性;矿渣取代率对固化土UCS值影响程度最大。固化土水化程度由外到内逐渐降低,水化速率与龄期成反比;充填在土颗粒孔隙中的水化硅酸钙和水化硅铝酸钠为固化土的主要胶结物。【结论】综合固化性能与经济型,采用水胶比0.4,砂胶比0.3,碱激发剂模数1.8,碱激发剂掺量25%和矿渣取代率60%的FSC固化方案,固化效果最好,14 d固化土UCS值可达2 493.41 kPa。
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  道路工程

  考虑动荷载诱发路基土水分迁移特性的Green-Ampt模型改进

  许国俊, 高峰, 肖林, 王夏青, 孙润东

  2025, 42(10): 216-225. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.012

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  【目标】围绕典型行车动荷载下路基填料水分迁移致灾问题,对传统Green-Ampt模型进行改进,以更准确地评估行车动荷载下路基非饱和土中水分迁移规律。【方法】构建改进Green-Ampt模型,增强模型处理动荷载下土中水分迁移问题的适用性;利用自主研制的路基动力加载试验系统,开展非饱和粉砂土水分迁移试验;基于室内试验和模型计算结果,对比分析加载频率对水分迁移量及迁移速率的影响规律,揭示振动荷载下土中湿度场时空演变特性。【结果】通过将振动加速度对湿润锋水势作用等效转化为土体渗透系数变化,构建的改进Green-Ampt模型为动荷载条件下非饱和土水分迁移特征的模拟提供了有效工具,尤其适用于浅层路基土工况;循环动荷载对孔隙水迁移行为具有显著影响,随着加载频率的提高,浅层土体体积含水量增长更为明显,这表明更多孔隙水以更快速度向上迁移,其惯性势在动力加载作用下提高,迁移能力增强;水分迁移速率随时间呈先快速衰减而后逐渐稳定的变化趋势,荷载频率的增加显著提高了初始阶段的迁移速率,这表明动荷载在水分重分布初期作用尤为突出。【结论】改进的Green-Ampt模型的预测精度受土体性质、水分状态及荷载参数等多因素共同制约,后续研究中应重点考虑湿润锋处含水率与基质水头动态变化特性,以进一步提升模型在路基岩土水分迁移评价中的可靠性与适用性。
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  道路工程

  融合重参数化与多尺度特征增强的道路病害实时检测方法

  任剑, 付渊, 王浩仰, 王强, 韩颖异

  2025, 42(10): 226-237. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.013

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  【目标】为解决传统路面病害检测中人工巡检效率低下、移动端部署时模型计算复杂度高及特征表征能力不足等问题,设计了一种融合RT-DETR与YOLOv11优势的混合架构检测方法RC-YOLO。【方法】 该方法采用结构重参数化技术,将RepConv结构嵌入HG Block形成RC-HG Block模块,训练时启用多分支异构架构,推理时融合为单一卷积核,兼顾检测精度与计算效率;基于RC-HG Block构建RC-HGNetV2特征网络,通过四阶段渐进式特征金字塔与跨层特征增强策略,强化多尺度特征表达以提升细微病害识别能力;提出空间边缘感知增强注意力机制(SEAM),利用边缘提取与标准卷积的双路径互补框架,增强模型对道路病害线性结构及纹理特征的敏感度;将SEAM集成至C3K2模块并插入特征金字塔高层语义层,提升了模型对局部边缘细节与全局语义信息的交互能力。【结果】混合架构模型RC-YOLO在自建数据集与公共数据集上均取得最优性能,自建数据集mAP50达81.3%,较YOLOv11和RT-DETR分别提升5.4%和8.3%。在计算效率方面,模型参数量较YOLOv11减少19.4%,计算量降低9.5%。【结论】该混合架构通过协同优化计算效率与检测精度,在保持轻量化特性的同时,显著提升复杂场景下道路病害检测的精度与鲁棒性,为公路养护模式的智能化转型提供了可行的技术方案。
桥梁工程
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  桥梁工程

  混合连续梁桥钢-混结合段传力机理及构造参数

  熊云芳, 刘林芽

  2025, 42(10): 238-247. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.014

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  【目标】以某大跨混合连续梁桥为依托背景,研究混合连续梁桥钢-混结合段传力机理及构造参数,为提升桥梁结构安全性和实现精细化设计提供理论依据。【方法】利用有限元软件Abaqus,建立实桥钢-混结合段精细化有限元模型进行静力分析,探索荷载沿顺桥向传递的基本特征和规律;通过应力积分的方式,得出混凝土以及各钢构件的轴力分担比例,以揭示此类混合连续梁桥钢-混结合段传力机理,并探讨不同构造参数对结合段传力性能的影响;根据计算结果对比分析,给出各参数具体取值建议。【结果】钢-混结合段在承压板处以及结合段与混凝土梁过渡段相接处出现应力突变,产生原因在于荷载传递先由钢构件单独受力,再变为结合段钢格室与结合段混凝土协同受力,最后转变为混凝土梁过渡段单独受力;钢梁过渡段能有效将荷载均匀扩散至承压板上,承压板与其他钢构件相接处易出现应力集中,且承压板作为主要传力构件分担轴力占比为57.38%。【结论】综合考虑将此类大跨混合连续梁桥钢-混结合段承压板厚度控制在50~70 mm,钢格室顶、底板板厚控制在20~28 mm,混凝土强度等级为C50~C60较为合理。
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  桥梁工程

  温度对高密度聚乙烯波纹管受力性能的影响研究

  刘保东, 赵林政, 董寒林, 魏超, 哈吾儿

  2025, 42(10): 248-257. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.015

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  【目标】研究公路工程应用的两种不同类型的高密度聚乙烯(HDPE)波纹管双壁波纹管(HDPE-D)和钢带加强螺旋波纹管(HDPE-R))受力和变形性能随温度的变化规律。【方法】首先通过平行板加载试验对这两种直径0.6 m的HDPE波纹管进行了平行板加载试验,测量了不同环境温度下(0 ℃,30 ℃)两种管的变形和应变;然后通过环刚度的理论,分析了温度变化对两种管道力学性能的影响;最后根据两类HDPE管生产情况和公路常用管径,选择直径为1.0 m和1.5 m的HDPE-R管在不同环境温度下的情况进行数值模拟,分析了温度对公路工程中常用直径的HDPE-R管的影响。【结果】 由于HDPE材料具有黏弹性,两种类型HDPE波纹管的荷载-位移曲线的斜率随着竖向变形的增大逐渐减小。两种类型的HDPE波纹管受力性能差异显著,但均具有良好的延性。HDPE-R管的承载力和刚度明显大于HDPE-D管,且由于其以钢带为主要受力构件,其受力性能受温度影响有限。HDPE-D管受力性能受温度影响较为显著,30 ℃环境中HDPE-D管的承载力比0 ℃环境中的承载力降低46%,环刚度降低43%。【结论】HDPE-R管更适用于温差较大地区的涵洞;温度对1.0 m和1.5 m直径的HDPE-R管承载力和刚度的影响程度相近。不同类型的HDPE波纹管对温度的敏感性具有显著性的差异,温度对1 m和1.5 m直径的HDPE-R管承载力和刚度的影响程度相近,HDPE-R管更适用于温差较大地区的涵洞。
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  桥梁工程

  在役悬索桥主缆剩余承载力评估——以美国NCHRP534指南方法为例

  冯东明, 孙智韬, 赵一轩, 史函瑀, 邹易清

  2025, 42(10): 258-268. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.016

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  【目标】随着服役年限的增加,悬索桥主缆腐蚀病害是其服役性能降低的主要原因。借鉴美国《悬索桥平行钢丝主缆检查及强度评估指南》(NCHRP534),从理论和实践上为中国在役悬索桥主缆剩余承载力评估提供准确可靠的方法。【方法】首先,系统地介绍了NCHRP534指南方法的详细流程,包括主缆开缆检查时间和检查频率、开缆位置选取、内部腐蚀检查、钢丝取样与断丝修复、钢丝力学性能试验、检查与试验数据统计分析,以及主缆强度评估模型等。然后,以某在役悬索桥为例,利用NCHRP534指南中的3种评估模型,即简化强度模型、脆性钢丝模型、有限韧性模型,进行主缆剩余承载力评估。最后,对NCHRP534指南方法在中国悬索桥的适用性进行了初步探讨与建议。【结果】悬索桥主缆评估节段3级和4级腐蚀等级钢丝和含裂纹钢丝的占比较高;通过3种评估模型计算出的主缆剩余承载力相较于其设计值分别减小17.1%,13.9%,8.9%。【结论】研究结果可为中国悬索桥主缆强度评估提供参考和指导,科学合理地保障悬索桥的长寿命安全服役。
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  桥梁工程

  不等高索塔地锚式悬索桥成桥状态解析算法

  朱伟华, 黄练, 颜东煌, 姚延化

  2025, 42(10): 269-280. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.017

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  【目标】针对不等高索塔悬索桥成桥状态研究成果相对缺乏等情况,研究成桥状态力学模型与不等高索塔高度对主缆构件力学特征的影响规律。【方法】首先,以不等高索塔悬索桥中跨主缆斜率的最低点作为分界点,将中跨主缆、吊索及加劲梁等构件划分为2个隔离体进行力学分析;其次,将分界点是否作用于吊索划分为2种情况进行讨论,依次推导了2种力学条件下的加劲梁计算方程组;然后,构建主缆与吊索等构建计算方程组,根据力学平衡条件及几何闭合条件,建立了不等高索塔悬索桥成桥力学模型非线性方程组;最后,利用广义简约梯度法进行数值求解非线性方程组,以实现不等高索塔悬索桥成桥平衡态的求解。【结果】传统迭代算法与解析算法在主缆内力及斜率最低点计算位置等计算数据基本一致,而传统迭代算法吊索力的计算需要借助有限元模型,同时需要通过反复迭代计算来确定斜率最低点位置。与等高索塔悬索桥相比较,随着不等高高差的增加,不等高索塔悬索桥中跨主缆斜率最低点往较低索塔侧发生迁移,且索塔IP点处缆力数值及迁移距离呈现线性变化规律。【结论】本研究推导的解析算法可作为不等高索塔悬索桥成桥计算方法,索塔高差可作为影响不等高索塔悬索桥重要的设计力学参数。
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  桥梁工程

  基于PSR模型与贝叶斯网络的钢-混组合梁桥抗震韧性评价

  郝伟, 王德凯, 刘坤杰, 张然

  2025, 42(10): 281-290. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.018

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  【目标】为研究地震灾害下钢-混组合梁桥的抗震韧性水平,建立一种从指标选取到韧性评价全过程的韧性评价模型,以G312线泾河大桥为例对钢-混组合梁桥抗震韧性水平进行分析评价。【方法】首先,基于压力-状态-响应模型(PSR)从压力源、承灾状态和灾后响应3个属性构建出地震灾害下钢-混组合梁桥的18个韧性评价指标;然后,依据解释结构模型将筛选出的钢-混组合梁桥抗震韧性评价指标转换为具有因果层次关系的贝叶斯网络;最后,将该网络结构导入到Netica软件中进行分析计算。【结果】计算结果表明,G312线泾河大桥抗震韧性水平合格及以上概率为88.4%,良好及以上概率达到66.5%,由贝叶斯网络逆向推理得出组合梁材料强度和抗震措施较修复费用对泾河大桥的抗震韧性水平更加敏感,正向评价与逆向推理结果均与现场情况相符,其抗震韧性水平表现为良好。【结论】通过工程实例验证了使用压力-状态-响应模型筛选出的18个钢-混组合梁桥抗震韧性评价指标的适用性和合理性,PSR模型与贝叶斯网络可有效用于钢-混组合梁桥抗震韧性水平分析,应用该指标模型可为地震灾害下钢-混组合梁桥的韧性水平做出合理评价并能对维持钢-混组合梁桥的抗震韧性水平做出管理决策依据。
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  桥梁工程

  公路桥梁智能检测机械臂移动平台稳定性控制方法

  晋杰, 汪云峰, 张劲泉, 张禄, 任春晓

  2025, 42(10): 291-300. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.019

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  【目标】公路桥梁智能检测机械臂可有效解决公路桥梁下表面无人检测问题,但其现有移动平台仍在精细化控制、抗侧倾、桥面越障等方面存在不足。为了有效提升移动平台在作业过程中的稳定性控制,研究了一款基于分布式驱动底盘和动态配重单元的移动平台,并设计了包括多源感知、主动调整、悬架自适应调整的复合稳定控制系统。【方法】首先,基于双惯导系统和激光雷达同步定位及建图的协同感知算法,建立移动平台与环境相对位姿关系模型。然后,结合预瞄环境信息,采用力矩等效原理控制动态配重单元优化期望质心轨迹,并通过六轮六驱的自适应悬架底盘动态调整移动平台相对位置与姿态。最后,通过搭建的等比试验环境与试验样机,在多个场景中对该平台开展稳定性测试。【结果】全过程俯仰角的角加速度基本可以控制在±3 rad/s²范围以内,侧倾角的角加速度可以控制在±0.5 rad/s²以内,俯仰、侧倾后均可快速收敛至稳定状态。【结论】提出的稳定性控制方法可有效抑制移动平台俯仰与侧倾幅值,并使其快速收敛,提升了公路桥梁智能检测机械臂的作业安全性与稳定性。
隧道工程
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  隧道工程

  基于Transformer的隧道变形预测模型及二衬支护时机

  索晓庆, 李世春, 周子寒, 邓勇, 周元辅, 蒙伟

  2025, 42(10): 301-312,321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.020

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  【目标】二衬支护时机的合理性直接关系到隧道结构的长期稳定与施工安全,为提升隧道变形预测的精度与计算效率,确定二次衬砌支护的最佳时机,研究并构建高效、稳定且具有较强适应性的隧道变形预测模型,为隧道施工安全提供技术支撑。【方法】以Transformer算法为核心框架,在前馈神经网络结构中引入Adaptive Dropout层,根据神经元的重要性动态调整网络结构,有效抑制过拟合并提升模型的泛化能力,选取影响隧道变形的9个关键参数作为输入特征,包括强度应力比、埋深、隧道等效直径等,以保证预测过程对多维信息的综合利用,构建基于Transformer的隧道变形预测模型。根据极限位移准则,以围岩变形达到极限位移的90%所对应的时间作为二次衬砌的合理支护时机,实现对隧道二次衬砌支护时机的智能预测。【结果】基于某隧道工程案例的验证结果表明,Transformer预测模型结果的平均绝对误差较传统BP神经网络降低了6.5%,迭代次数减少了59.6%,模型拟合优度R²由0.72提升至0.99,准确地预测了隧道的二衬支护时机。【结论】该隧道变形预测模型在预测精度、计算效率及稳定性方面均优于传统方法。其快速收敛的特性与较强的适应性,使其能够有效应对不同地质条件与施工环境下的预测任务,从而为二次衬砌支护时机的科学决策提供可靠的数据支撑,在保障隧道施工安全和优化支护设计方案中具有应用价值。
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  隧道工程

  考虑地层非均质性的既有基础下方隧道开挖稳定支护力

  靳挺杰, 于潇, 任学木, 王洪涛, 孙法祥, 司英明

  2025, 42(10): 313-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.021

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  【目标】通过系统探究既有结构基础下方隧道开挖过程中的土体破坏机制与支护压力需求,完善考虑邻近结构影响的隧道支护设计理论,并为相关工程的安全设计与风险控制提供定量化依据。【方法】基于地层非均质特性,构建了既有基础影响下的隧道开挖二维与三维力学分析模型;通过综合应用极限平衡理论和虚功率原理,并结合线性Mohr-Coulomb强度准则,推导出二维和三维条件下隧道开挖所需支护压力以及既有基础临界基底压力的解析计算公式;通过开展系统的数值模拟对比分析,验证了理论模型的有效性与可靠性;基于参数敏感性分析,深入揭示了土体内摩擦角、非均质性系数、黏聚力、重度、基底压力,以及基础-隧道相对距离等多个关键参数对支护压力的影响规律。【结果】数值验证表明理论解与模拟结果误差仅为2.9%~4.2%,且扰动破坏区高度吻合。参数敏感性分析揭示支护压力与土体重度、基底压力呈现显著正相关;与内摩擦角、非均质系数、黏聚力及基础-隧道相对距离则表现出明显的负相关。【结论】研究成果显著拓展了隧道支护理论体系的完整性,增强了其在复杂工程环境中的适用性。基于严密的理论推导与数值模拟验证,研究提出了具有良好可操作性的支护设计建议,为盾构隧道工程提供了可靠的理论依据与有效的技术指导。
交通工程
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  交通工程

  公路施工便道纵坡设计指标推荐值及验证

  曾国东, 陈仁光, 李浩, 杨永红, 王选仓

  2025, 42(10): 322-334. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.022

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  【目标】为提升公路施工便道建设质量与通行安全,针对施工便道典型重型运输车辆的爬坡性能开展研究,系统研究了便道纵坡关键指标。【方法】调研国内9条高速公路及1条省道工程中的便道建设情况,梳理通行常用施工运输车辆类型,确定自卸车与半挂车作为代表车型,获取关键车辆设计参数。基于车辆动力特性理论,建立驱动平衡方程与动力因数模型,计算不同挡位、坡度下的车辆平衡速度,分析爬坡过程中速度衰减规律及驾驶员操作行为。通过实车试验测量典型纵坡路段的车辆行驶速度,与TruckSim仿真模拟车辆运动状态对比,验证理论计算结果的可靠性。【结果】通过车辆动力特性计算所得的纵坡符合实际便道使用要求;自卸车与半挂车的爬坡性能存在显著差异,半挂车在相同坡度下平衡速度更低且挡位切换更频繁。实车试验表明,驾驶员坡道驾驶行为与理论分析一致;仿真结果显示,纵坡越大,换挡时速度衰减越明显,理论计算值与仿真值误差小于0.5 km/h,验证了模型有效性。【结论】综合理论计算、试验验证及工程安全性考量,推荐出对应代表车型在不同设计速度下的便道纵坡坡度设计指标。研究成果为公路施工便道纵坡设计提供了可直接应用的量化指标,对保障施工车辆通行安全具有重要意义。
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  交通工程

  高速公路隧道弯道区域线型轮廓标适用性试验研究

  贝润钊, 杜志刚, 梅家林, 韩磊, 许富强

  2025, 42(10): 335-345. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.023

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  【目标】系统评估线型轮廓标在不同半径高速公路隧道弯道中的适用性,为优化隧道弯道视线诱导系统设置、提升行车安全性提供依据。【方法】构建了4种轮廓标类型(国标传统型、短条形、中条形和长条形)与3种弯道半径(500 m、1 500 m、2 500 m)组合的模拟驾驶场景,以30 Hz频率采集车辆在隧道弯道区域(接近段、弯道段、驶离段)的速度数据,并分析弯道段平均速度、速度曲线趋势、速度选择指标(开始减速位置、入弯速度、最低速度、出弯速度)以及速度控制指标(减速幅度和速差)。【结果】在3种半径的弯道,线型轮廓标的适用性均优于国标中规定的传统轮廓标;不同长度的线型轮廓标在接近段和弯道段的作用效果有显著性差异;在接近段,相较于短条形轮廓标,中条形和长条形轮廓标有助于驾驶人对前方弯道早发现、早决策、早行动,具有让驾驶人提前开始减速的效果。【结论】推荐在隧道弯道设置线型轮廓标;500 m小半径弯道应慎用长条形,以防安全隐患;1 500 m中半径弯道可根据控速需求灵活选择长度;2 500 m大半径弯道不同线型轮廓标差异不大,可选用短条形以控制成本。中条形轮廓标因在各半径下均能诱导驾驶人提前减速且速度曲线正常,被推荐为适用范围最广的方案。
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  交通工程

  面向小型客车安全的典型护栏防护性能研究

  张锋, 韦红亮, 韦勇克, 赵先鹏, 陈彬

  2025, 42(10): 346-354. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.024

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  【目标】评估不同形式护栏对小型客车碰撞行为的影响机制,揭示碰撞能量分配及损伤演化作用规律,为护栏结构优化与标准修订提供试验与理论依据。【方法】首先构建融合规范指标的多维评价体系,包括车辆动能损失率、接触长度、转向角度、侵入距离及加速度峰值等参数;其次集成车辆外部损伤与内部变形的量化方法,建立护栏安全性能与车辆损伤的协同评估框架;最后采用实车足尺碰撞试验,对比小型客车撞击波形梁护栏、梁柱式护栏及混凝土护栏的碰撞动态响应与损伤特征。【结果】波形梁护栏吸能性能最优,其车辆动能损失率达66.6%至83.1%,分别为混凝土护栏的3~6倍和梁柱式护栏的2倍;接触长度介于774.8~1 225.5 cm,较混凝土护栏和梁柱式护栏分别延长42%至63%和236%至431%;纵向加速度峰值较混凝土护栏降低63%至80%,较梁柱式护栏减少35%至54%,缓冲效果显著。当压实度降至81%时,波形梁护栏侵入距离增大9.5%;梁柱式护栏因刚性连接造成局部损伤加剧,最大变形深度674 mm。【结论】研究提出将动能损失率等纳入评价体系,并将内部变形作为新能源车电池防护关键指标。后续需扩展试验样本、统一车型参数并验证多工况适用性,以提升工程应用价值。
运输经济
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  运输经济

  中国西部地区公路运输业绿色效率及影响因素研究

  王春豪, 蒋兴红

  2025, 42(10): 355-366. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.025

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  【目标】研究提高中国西部地区公路运输业绿色效率,为促进西部地区公路运输业可持续发展提供参考。【方法】基于非期望产出Super-SBM模型和Malmquist-Luenberger指数模型方法,从静态和动态2个角度综合测度西部地区公路运输业绿色效率,采用面板Tobit模型识别新发展理念下影响公路运输业绿色效率的主要因素。【结果】2003—2020年,西部地区公路运输业绿色静态效率总体处于较高水平,但呈现显著的地区差异特征,广西、内蒙古、宁夏、陕西、贵州和四川等地区绿色静态效率相对较高。西部地区公路运输业绿色动态效率呈下降趋势,"十一五"至"十三五"时期效率值分别为1.146,0.985,0.905,各地区之间效率值的差距有所增大。在新发展理念下,西部地区公路运输业绿色效率的提升受到技术创新、人均GDP和运输资源共享程度等因素的正向影响,同时受到地区内部发展差异、对外开放水平等因素的制约。【结论】西部地区应坚持系统思维,深入贯彻创新、协调、绿色、开放和共享五大发展理念,不断完善和优化公路运输业绿色转型升级的政策措施。
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  运输经济

  基于演化博弈论的共享汽车服务供给行为分析

  王蔚, 程国华, 张艺, 乔睿

  2025, 42(10): 367-374. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.026

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  【目标】优化共享汽车服务供给体系,探究政府、企业与公众三方主体在有限理性与信息非对称条件下的决策互动机制,寻求实现社会福利最大化的供给路径,为提升服务供给效能提供理论支撑。【方法】基于演化博弈理论,构建了包含政府政策调控、企业经营行为和公众出行选择的三方效用函数模型,致力于求解社会福利最优化的演化稳定均衡解。【结果】政府在供给体系中发挥核心调控作用,其政策支持力度显著影响企业的市场供给决策和公众的出行模式选择,并最终决定社会福利能否趋近帕累托最优;企业作为市场化供给主体,其经营行为同时受到政府政策激励和市场需求弹性的双重约束;公众出行选择主要基于个体感知价值最大化。【结论】政府适度干预能够有效弥补市场主体的有限理性和信息缺口,促使共享汽车服务供给趋近社会最优水平。基于此,研究提出系统性政策建议:明确共享汽车服务属性定位,并通过制度设计、市场规制、运营管理及构建多元主体协同治理机制等方面,共同提升共享汽车服务供给效能。
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  运输经济

  考虑客户等级划分的多目标冷链配送路径研究

  王力锋, 姚源果, 周万洋

  2025, 42(10): 375-382. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.10.027

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  【目标】为解决多目标冷链配送中因客户等级影响导致配送时间延长的问题,提出一种新的多目标冷链配送路径模型。【方法】根据客户等级对用户进行划分,并依据客户等级的特征提取出相关的用户特征信息;结合分类预处理技术和数据融合特征提取法,通过计算配送路径的差异值和分类处理特征值的阈值,从中提取出多目标冷链配送路径的特征用于评估和优化配送路径的选择;采用计算机视觉模型(CV模型)并利用后验概率来采集带权重的配送路径信息;采用权重计算方法将结果传输到汇聚节点,对多目标冷链配送路径进行实时监测和调整;建立以均衡多目标冷链配送车辆的任务负载货物负载为目标的目标函数并以某冷链运输企业为例,设计一组仿真对比试验对其进行数据验证。【结果】试验结果表明,所提出的模型能够有效缩短多目标冷链配送的时间,并在确保配送安全的同时,降低了配送的成本。【结论】研究为多目标冷链配送路径的优化提供了一种新的方法和模型,对于相关行业的决策者具有重要的参考价值,并能够有效地改善配送效率和降低配送成本。