【目标】智能网联车辆(ICV)普及过程中将长期存在其与人工驾驶车辆(HDV)混行的交通流。由于不同HDV驾驶人对ICV的接受态度存在差异, 其跟驰行为也不同, 亟需制订考虑该差异的精细化车道管理策略。【方法】通过问卷调查获取308名HDV驾驶人跟驰ICV的行为与态度数据, 采用K-means聚类将其划分为积极型与消极型两类, 并分别标定跟驰模型参数; 在此基础上设计4种专用车道管理方案, 利用SUMO仿真平台搭建单向三车道高速公路基本路段场景, 以通行能力、区间平均车速和车辆碰撞时间为指标, 量化评价不同ICV渗透率与HDV行为构成下各方案的适用性。【结果】积极型与消极型的行为存在显著差异: 积极型HDV跟驰ICV与跟驰HDV表现一致, 消极型HDV则扩大车头间距并倾向紧急调整车速。混行交通流运行效率与安全性随ICV渗透率及积极型HDV占比的提升而增大。当ICV渗透率为0.3, ICV渗透率为0.6但积极型HDV占HDV比例低于0.6时, 宜设置1条ICV与积极型HDV混行车道; 当ICV渗透率为0.6且积极型HDV占HDV比例低于0.6时, 宜设置1条ICV专用车道; 当ICV渗透率为0.9但积极型HDV占HDV比例低于0.4时, 宜设置两条混行车道; 当ICV渗透率为0.9且积极型HDV占HDV比例高于0.4时, 宜设置2条ICV专用车道。【结论】混行交通流车道管理策略应综合考虑ICV渗透率与HDV驾驶人对ICV接受态度的构成特征, 动态调整专用车道数量及准入规则, 以兼顾通行效率与行车安全。
【目标】为准确预测信号交叉口区域内周围车辆的换道决策行为, 提出一种基于时空图卷积神经网络的换道决策预测方法, 以提升自动驾驶车辆的行车安全性与乘坐舒适性。【方法】首先利用图论对交叉口区域换道车辆与周边车辆间的空间交互关系进行建模, 通过GCN提取多车交互的空间特征; 进而采用LSTM神经网络挖掘空间关系在时间维度上的演化规律; 最后由全连接网络结合Softmax函数输出换道决策的分类结果。【结果】基于无人机轨迹数据提取2 875个有效样本进行模型训练与验证, 结果表明: 在特征提取时间窗口为4 s、预判时间为―2 s时模型预测性能最佳, 总体准确率相比LSTM, GCN, SVM和XGBoost这4种基线模型平均提升4.3%, 达到了91.3%;消融试验进一步证实, 时空信息融合建模在预测精度和不同换道类型间的均衡性上均优于单一维度特征建模。【结论】该研究为网联环境下多车交互建模与换道行为预测提供了一种有效的新方法, 有助于增强高级辅助驾驶及自动驾驶系统的安全决策能力。
【目标】针对现有模型预测精度不理想的问题, 为进一步提高预测的精度, 提出一种改进全连接神经网络模型用于交通流量预测。【方法】首先定义一自定义层, 在该层加入一权重矩阵和一偏置项, 输入经过乘以权重和加上偏置项的线性变换, 再通过激活函数进行非线性转换进行前向传播。自定义名为Explainer_model的模型函数, 该函数用于构建、训练和预测模型, 利用压平层将输入数据展开为一维数组。使用两个全连接层, 且在全连接层之间使用Dropout层来减少过拟合风险。全连接神经网络通过反向传播算法进行训练。在优化器选择上, 通过对比验证, 使用优化效果最好的Nadam优化器。最后添加一个具有1个输出单元的全连接层用于输出结果。【结果】为验证模型的有效性, 采用中国陕西境内某条高速公路4个采集点的每小时交通流量数据进行试验, 利用改进的神经网络对时间序列进行建模, 并与门控循环单元(GRU)、长短期记忆神经网络(LSTM)、CNN-LSTM和CNN-GRU这4种神经网络模型作对比。结果表明, 改进后的全连接神经网络预测模型较以上4种模型有更好的表现。【结论】所提出的预测模型可有效用于对具有季节性和趋势性的数据进行预测, 在公路交通流量预测场景中具备一定精度与稳定性, 可为交通管控与路网规划提供一定的决策依据与技术支撑。
【目标】为精准进行短时交通流预测, 挖掘交通流数据潜在价值, 同时为交通管理部门和出行者提供科学决策依据, 提出基于改进蜣螂优化算法(IDBO)优化支持向量机(SVM)的短时交通流预测模型(IDBO-SVM)。【方法】通过引入Bernoulli混沌映射解决传统DBO算法初始种群分布不均问题, 避免算法陷入局部最优; 加入自适应权重因子改进偷窃蜣螂位置更新公式, 平衡算法全局搜索与局部开发能力; 融入差分进化(DE)策略增强算法后期收敛能力, 提升模型精度; 选取8个基准测试函数对IDBO算法进行仿真验证, 再基于英国M6高速公路真实交通流数据, 将IDBO-SVM模型与PSO-SVM, DE-SVM, DBO-SVM模型进行预测性能对比, 以验证所提出模型的有效性。【结果】仿真结果表明, IDBO算法在单峰、多峰和固定维多峰测试函数上均具备出色的寻优性能, 寻优速度和精度较传统算法显著提升; 预测结果显示, IDBO-SVM模型MAE为23.14(改善0.11~3.53), RMSE值为30.79(改善0.21~4.57), MAPE值为3.77改善(0.005~0.87), 预测精度大幅优于对比模型, 能够实现短时交通流精准预测。【结论】该IDBO-SVM模型通过多维度改进蜣螂算法优化SVM参数, 有效克服了传统模型的性能缺陷, 可精准完成短时交通流预测, 具有一定应用前景。
【目标】针对智能交通系统中交通流数据具有高度非线性、动态时空相关性及显著周期性模式的特点, 现有预测方法往往难以充分挖掘节点间隐含的长时依赖规律与动态空间关联, 导致复杂路况下的预测精度受限。为了克服这一难题并全面提升预测性能, 本研究提出了一种融合近期感知特征与周期感知特征的双重感知时空图注意力(DPST-GAT)。【方法】该模型构建了双通道特征提取框架。近期感知模块设计了融合自注意力机制的时间卷积网络(TCN-SAM), 通过位置编码重构输入以捕捉时序依赖; 并结合改进的基于距离的图注意力网络, 利用空间距离阈值筛选邻居节点, 精准提取局部空间特征。周期感知模块引入时空相似性聚合算法, 应用深度嵌入聚类技术挖掘周期性模式, 识别物理位置非邻接但变化趋势相似的节点, 从而捕获全局长时依赖。【结果】基于PeMS03, PeMS04, PeMS07和PeMS08这4个真实数据集的对比试验显示, DPST-GAT在长短期预测中均表现优异。与SVR, LSTM, STFGNN等8种主流基线模型相比, 该模型在均方根误差指标上较性能最优的STFGNN分别降低了6.30%, 3.16%, 5.66%以及7.01%。【结论】引入的自注意力机制、空间距离约束及聚类挖掘策略有效强化了模型对动态时空异质性的建模能力, 显著提升了预测准确性与鲁棒性。
【目标】为了提高寒区高速公路路侧安全运行水平, 针对冰雪路面低附着系数的特殊工况, 开展了冰雪环境下高速公路路侧净区宽度研究。【方法】选取圆曲线半径、硬路肩宽度、纵坡坡度、边坡坡度、边坡高度、路面附着系数、车速和车型8个路侧事故风险因素, 基于PC-Crash低路面附着系数仿真试验, 收集2 808组数据。以减速至40 km/h的横向位置作为净区边界对仿真试验数据进行拟合, 构建了冰雪环境下路侧净区宽度计算基准模型, 采用贝叶斯网络构建了寒区高速公路路侧事故概率预测模型, 将路侧事故概率用于事故损失计算。【结果】本研究构建的贝叶斯网络模型对路侧事故的预测准确率可达91.27%, 能够很好地预测路段路侧事故的易发程度, 以仿真试验测得的净区宽度为基准, 修正模型计算结果的最大相对误差为4.6%, 平均相对误差为3.1%。【结论】综合考虑事故损失和工程成本对基准模型进行修正, 构建了寒区高速公路路侧净区宽度计算修正模型, 并结合案例进行了验证。结果显示, ROC曲线下面积达到0.921 9, 预测正确率约为91.27%, 证明了模型在预测路侧事故概率方面的有效性和准确性。研究为寒区高速公路路侧净区的设计、运营与管理提供理论支撑和实践指导。
【目标】针对传统道路裂缝分割方法分割精度低、模型参数量大的核心问题, 提出一种轻量且高效的裂缝分割网络, 以实现精度与轻量化的平衡。【方法】采用改进DeepLabV3+的编码器-解码器结构构建轻量级裂缝分割网络, 核心改进包括2方面: 一是将原始模型的特征提取网络Xception替换为轻量级MobileNetV3, 通过深度可分离卷积与通道注意力机制结合, 在高效提取裂缝特征的同时降低参数量; 二是在特征提取网络输出端嵌入高效通道注意力机制模块, 通过自适应分配各通道权重, 强化网络对裂缝像素特征的关注, 提升分割精度。整个网络以道路裂缝图像为研究载体, 通过特征提取、注意力增强、编码解码映射完成裂缝分割。在道路裂缝森林数据集上, 所提网络的平均交并比和F1得分较传统SegNet方法分别提升11.6%和5.4%;在CRACK500数据集上, 平均交并比较SegNet提升1.1%, F1得分较NestNet提升17.5%。CRACK500数据集上的消融试验显示, 与原始DeepLabV3+相比, 所提网络平均交并比提升0.7%、F1得分提升0.6%, 模型参数量减少89.5%, 训练时间缩短64.1%, 验证了网络轻量性与有效性。【结论】本研究的核心创新在于通过MobileNetV3替换与高效通道注意力机制嵌入, 实现了DeepLabV3+网络的轻量化改进, 解决了传统方法精度与参数量的矛盾。
【目标】路面内部力学传感器高频响应信号的处理和分析是当前路基路面野外科学观测工作的研究重点, 如何获取路面结构内部的真实力学响应信号特征是确定路面结构力学响应状态、研究路面结构服役性能演化规律的重要依据。【方法】本研究依托足尺路面试验环道, 针对实车荷载和落锤式弯沉仪(Falling Weight Deflectrometer, FWD)落锤荷载作用下路面结构内部的力学响应信号, 进行了2种荷载作用模式下路面结构动态响应的信号特征和时频特性分析, 介绍了基于时域、频域和小波域的3种常见滤波降噪方法, 对比了移动平均、低通滤波和小波变换对路面动态响应信号的处理效果, 并进行了不同滤波降噪方法的适用性分析。【结果】连续实车荷载和定点FWD落锤荷载作用下路面响应信号具有不同的作用特征, 定点FWD作用下的信号更具稳定性, 响应波形更加清晰简单; 由于FWD荷载相较于实车荷载作用更有瞬时性, 其对不同滤波方法更加敏感, 通过对比发现, 移动平均步数和低通滤波截止频率的选择对滤波效果的影响较大, 小波变换的滤波降噪方法还原度高, 更能反映原始信号的有效特征。【结论】研究成果可为路基路面野外科学观测中动态力学响应信号的数据处理和信号分析提供技术支撑。
【目标】针对目前沥青混合料骨架结构认识的不足以及骨架构成判断标准的不确定性等问题, 研究利用IPAS-2图像处理软件对开级配排水沥青混合料骨架进行分析。【方法】运用阈值分割把图像分成2个目标区域, 一类代表骨架(目标物体), 另一类代表孔隙。在此基础上通过像素识别出粒径大于2.36 mm的粗集料以及接触距离小于0.54 mm的接触点, 从而对沥青混合料的细观骨架结构及其参数(接触点数量、平均接触线长度、平均配位数、接触方向角以及内部结构指数)进行识别和统计。最终对统计结果与试验测得的沥青混合料宏观力学性能(马歇尔稳定度、劈裂强度、车辙动稳定度)进行皮尔逊相关性分析以及线性回归分析。【结果】马歇尔稳定度表征的沥青混合料抗变形能力分别与接触点数量和平均配位数的皮尔逊相关性系数为0.87和0.85, 劈裂强度表征的间接抗拉强度分别与接触点数量和平均配位数的皮尔逊相关性系数为0.94和0.94, 而内部结构指标与车辙动稳定度的线性回归方程相关系数为0.934 4。【结论】研究提出的细观骨架指标与试验测得沥青混合料宏观力学性能有良好的相关性, 可用来表征开级配排水路面沥青混合料宏观力学性能。
【目标】为了更准确地模拟岩土工程的剪切变形和揭示土石混合体的剪切力学性质, 研发了一台室内大型叠环单剪仪器。【方法】首先, 对含石率60%的土石混合体分别开展了叠环单剪和直剪试验, 详细对比了这2种试验方法测得的剪应力-剪切位移比关系特征、抗剪强度和强度参数。其次, 对不同含石率的土石混合体进行了叠环单剪试验, 探讨了含石率对剪应力-剪切位移曲线、抗剪强度和强度参数的影响。【结果】叠环单剪试验所得的最终抗剪强度比直剪试验的高, 其应力-应变曲线可以划分为剪密、近弹性和应变硬化三阶段。抗剪强度与含石率、法向压力呈正相关, 符合摩尔-库仑强度准则。不同含石率的土石混合体的剪应力-剪切位移曲线变化规律基本相同, 但抗剪强度指标变化较大, 表现为黏聚力随含石率增大而减小, 内摩擦角随含石率增大而增大, 且黏聚力对含石率的变化更为敏感。含石率与黏聚力、内摩擦角之间均满足幂函数关系。【结论】该仪器能更真实地反映土石混合体剪切特性。含石率是影响其力学性质的关键因素, 所得幂函数关系可为工程参数选取提供参考。
【目标】为提升黄土路基性能并促进工业固废资源化利用, 本研究以青海西宁黄土为对象, 开展矿渣改良黄土的宏微观特性研究。【方法】首先通过无侧限抗压强度试验确定矿渣最佳掺量; 在此基础上, 采用空心圆柱扭剪仪施加循环荷载, 设置不同动应力幅值及扭剪应力比, 模拟主应力轴旋转条件下路基土体的受力状态, 分析累积塑性应变与回弹模量的演化规律; 最后从孔隙结构和分形维数方面揭示矿渣改良黄土的微观机理。【结果】矿渣掺量为25%时改良效果最优, 可使黄土无侧限抗压强度提升50%~200%。循环荷载下, 矿渣掺入可使累积塑性应变降低40%~200%。在竖向循环应力比恒定条件下, 回弹模量衰减速率随扭剪应力比增大而加快。竖向循环应力比为0.3时, 相较于素黄土, 扭剪应力比为1/3和1/2的改良土回弹模量衰减减缓程度分别提升约84.6%和184.5%。SEM-CT联合观测显示, 改良后土体大孔(>100 μm)和中孔(30~100 μm)孔隙比分别下降15.3%和22.1%。【结论】交通循环荷载下主应力轴旋转会加速竖向塑性应变累积及回弹模量退化, 矿渣加入可显著抑制该效应。微观机理为矿渣中Ca2+通过离子交换促使黏土颗粒形成粒径80~150 μm团聚体, 填充孔隙并形成网状骨架, 改善力学性能。研究结果为矿渣再生利用提供理论依据。
【目标】针对钢管混凝土拱桥脱空缺陷检测中识别精度不足、参数依赖经验性强及抗噪性能较弱等问题, 本研究提出一种脱空智能检测方法。【方法】首先, 基于钢管混凝土拱桥脱空数值模型, 施加瞬态矩形脉冲荷载模拟敲击激励并获取加速度响应信号。然后, 采用蝗虫优化算法(GOA)优化变分模态分解(VMD)参数, 构建GOA-VMD自适应信号分解框架, 并结合Teager能量算子与同步挤压小波变换实现微弱脱空特征增强及时频表征。最后, 构建综合循环峰度熵(CKE)指标, 并结合多因素方差分析和梯度提升树模型实现脱空状态识别与评估。【结果】无损状态与脱空状态下的CKE值分布存在显著差异, 显著性概率为0.048, 这表明CKE指标对脱空损伤具有良好的识别能力。测量位置是影响CKE响应的最显著因素, 且厚度与测量位置交互作用达到显著水平。当脱空厚度为0.4 mm时, CKE标准差较0.2 mm工况和0.3 mm工况提高约15%。采用同位敲击-测量布置方案时, CKE标准差较其他方案降低约72%。【结论】所提方法可有效识别钢管混凝土拱桥不同位置及不同程度的脱空缺陷, 具有较好的稳定性、抗噪性和工程适用性, 可为桥梁健康监测系统中的脱空检测与状态评估提供技术支撑。
【目标】研究环境腐蚀和地震作用下低配筋RC桥墩在不同服役时间的抗震性能演化规律, 并评估不同服役年限桥墩的时变可持续性, 为在役低配筋桥墩的维护加固提供依据。【方法】首先, 建立低配筋RC桥墩的有限元模型, 考虑氯离子的侵蚀作用建立桥墩劣化概率模型。其次, 开展不同服役时间桥墩的Pushover分析和地震易损性分析, 以评估低配筋RC桥墩的时变地震损伤。最后, 基于考虑最大位移和残余位移的双参数抗震韧性评估框架, 评估近场地震作用下桥墩的时变可持续性。【结果】随服役时间的增大, 低配筋RC桥墩的承载和变形能力显著下降。不同服役时间桥墩的超越概率主要取决于严重损伤和完全损伤状态, 桥墩的抗震性能随服役时间的增大而严重退化。随着峰值地面加速度增大, 不同服役时间桥墩的功能恢复时间、震后经济损失和二氧化碳排放量明显增大。【结论】在服役过程中, 低配筋RC桥墩的社会可持续性、经济可持续性和环境可持续性显著降低。本研究为在役低配筋RC桥墩的抗震性能评估与时变可持续性评估提供一定的理论参考。
【目标】悬索桥几何非线性效应显著, 其成桥状态主缆找形迭代计算中受计算初始值及迭代增量影响, 存在计算发散、计算效率低等问题。为探究悬索桥施工期主缆与主索鞍间摩擦接触效应对主缆找形的影响, 本文开展主缆找形解析算法研究。【方法】首先, 根据缆索索端斜率与缆力斜率关系, 建立缆索高度递推计算公式; 其次, 根据力学平衡条件建立吊点力学关系式; 然后, 根据跨中点标高及末端标高闭合条件, 建立成桥状态主缆找形解析方程组; 最后, 通过求解构建的非线性方程组以实现成桥主缆找形。根据无应力长度守恒原则、主缆与索鞍间摩擦接触方程及相容条件, 构建施工期主缆解析方程式。【结果】成桥主缆找形解析算法计算结果与有限元值的线形及无应力长度计算差值控制在3.0 mm以内, 解析算法具有计算效率高、可参数化建模等优势。【结论】主缆与索鞍间的摩擦接触效应对中跨和边跨主缆的影响不同, 且随着吊梁施工的推进, 二者影响的差值呈现非线性, 其非线性效应越加显著。摩擦接触效应影响主缆线形计算结果的根本原因为缆索在主索鞍切点位置的变化, 悬索桥施工期主缆与索鞍摩擦接触问题宜引起重视。
【目标】为预测滑行道桥疲劳寿命并分析其影响因素, 基于疲劳累积损伤理论, 借助有限元软件Abaqus, 提出新的滑行道桥疲劳寿命预测方法。【方法】首先, 结合工程实例建立滑行道桥实体模型, 模拟结果与实测误差在合理范围之内, 模型有效性得到验证; 其次, 以雨流计数法计算疲劳应力; 最后, 基于S-N曲线计算损伤度, 使用Miner理论以预测滑行道桥疲劳寿命, 并分析飞机架次增长、钢筋锈蚀、刚度退化、桥面板开裂对滑行道桥疲劳寿命的影响。【结果】飞机荷载作用下滑行道桥的动响应模拟与实测结果一致; 飞机运行架次的增长对滑行道桥面板造成的损伤度影响显著, 体现在整体飞机运行架次的增长幅度达到50%时, 桥面板的疲劳寿命下降约1/3。钢筋锈蚀率的增加对滑行道桥疲劳寿命的影响较大, 当钢筋锈蚀率不大于3%时, 疲劳寿命的下降趋势呈线性, 当锈蚀率达到20%时, 桥面板疲劳寿命将降低约97%。滑行道桥在运营中出现的裂缝等病害会造成结构整体刚度降低, 以滑行道裂缝密度表征桥面板刚度折减, 随着桥面板开裂程度的加深, 滑行道桥的疲劳寿命下降速度较快, 达到重度开裂程度时, 滑行道桥的疲劳寿命降低63.57%。【结论】本研究明确了多因素对滑行道桥疲劳寿命的影响规律, 对机场滑行道桥的性能评估及安全运营具有重要意义。
【目标】明确混凝土实心板梁桥的温度梯度作用模式, 准确评估日照环境下的温度效应。【方法】首先采用有限元软件ABAQUS对混凝土板梁桥的温度场进行了分析, 对温度分布特征进行简化, 得到了竖向温度梯度模式; 其次, 采用桥位处气象站10 a的观测数据对混凝土板梁温度进行了长期模拟, 基于GP分布的超阈值极值模型得到了混凝土板梁桥百年一遇的温差代表值; 最后将提出的温度梯度模式与现有规范进行对比, 并探究了不同厚度沥青铺装对温度分布的影响规律。【结果】在日照辐射和环境温度作用下, 板梁外表面迅速升温, 而核心混凝土传热慢升温慢, 截面呈现出顶、底面温度高, 内部温度低的梯度模式。混凝土板梁沿高度方向的非线性分布可采用顶部直射辐射升温段和底部反射辐射升温段2个指数曲线进行描述。沥青铺装对混凝土板梁桥竖向温度梯度顶部温差影响显著, 随着从0增加至150 mm, 顶部温差从21.59 ℃降低至10.86 ℃, 且存在明显的线性规律, 决定系数达到0.989 5, 拟合效果良好, 可以为不同铺装厚度下混凝土板梁温度梯度的精确取值提供参考。【结论】研究提出的混凝土板梁桥竖向温度梯度模式不存在中国规范及欧洲规范中的等温段, 温度连续性更好, 且温差取值更符合极限状态设计法要求。
【目标】为了精确量化近断层地震动引起的剧烈轴力变化对圆端形实心桥墩抗震性能的影响机制, 本研究采用拟静力试验、精细化数值模拟与理论分析, 弥补当前规范与评估方法在此方面的不足, 并为性能化设计与震后评估提供理论依据。【方法】首先, 设计并制作了2个具有不同剪跨比与配筋率的圆端形桥墩缩尺试件, 构建了随水平位移变化而动态调整桥墩轴力的混合加载制度并开展试验, 旨在模拟地震下最不利荷载组合。其次, 基于OpenSees平台建立了近断层桥梁非线性时程分析模型, 采用纤维-分层壳复合单元准确模拟桥墩的弯剪变形, 并输入7组近断层脉冲型地震动记录进行分析。最后, 基于试验与数值分析结果, 对适用于圆端形实心桥墩的Park-Ang损伤指数进行修正, 提出了考虑变轴力的抗震性能指标计算方法。【结果】变轴力导致桥墩性能响应呈现高度不对称性, 试件在轴力增大方向(正向)的峰值强度均为轴力减小方向(负向)的150%, 且损伤发展、刚度退化及残余变形在正负方向差异显著。数值模拟进一步揭示了桥墩关键滞回环的单圈耗能占比高达40%~60%, 占全过程损伤的主导地位。考虑变轴力的抗震性能指标计算方法对桥墩性能水平的预估准确率达75.6%, 较忽略轴力变化的传统方法精度提升6%。【结论】轴力作用对圆端形实心桥墩具有一定影响, 建议在桥墩性能评价中纳入变轴力因素。
【目标】以某公路隧道连拱段为研究对象, 深入研究无中导洞法后行洞施工引起的先行洞初期支护与二次衬砌受力显著增大和衬砌开裂等问题。【方法】首先, 通过现场监测试验掌握先行洞施工过程中初期支护内力分布特征; 然后, 采用三维数值模拟的方法对后行洞不同施工工法引起的先行洞初期支护及二次衬砌内力变化进行对比, 并分析先行洞仰拱右侧二次衬砌拉应力过大的原因; 最后, 采取中墙基底注浆加固的方法有效改善先行洞二衬结构受力状态。【结果】随着后行洞开挖, 先行洞初期支护结构受力显著增大且明显处于偏压状态, 先行洞拱顶钢架外侧拉应力最大, 达到142.4 MPa; 右侧拱肩钢架外侧压应力最大, 达到201.4 MPa。后行洞开挖对先行洞初期支护受力影响较小, 而对先行洞二次衬砌受力影响较大。当后行洞采用CD法施工时先行洞仰拱二次衬砌最大拉应力相较三台阶法显著降低。在后行洞开挖后, 中墙上侧与基底围岩塑性区面积急剧增大, 先行洞基底承载力显著降低导致仰拱右侧二次衬砌拉应力集中。基底围岩加固能明显改善先行洞受力状态且能显著降低先行洞仰拱二衬最大主应力, 推荐在中墙基底左右对称宽12 m、深3 m的区域内注浆加固。【结论】本研究通过对后行洞施工工法进行优化显著减小了对先行洞的影响, 并通过中墙基底加固的方式有效改善了先行洞二次衬砌受力特征。研究结果可为类似连拱隧道工程设计与施工提供参考。
【目标】针对城市隧道扩建工程中横通道爆破施工引发相邻既有隧道衬砌性能劣化的问题, 对揭示初始爆破损伤与地震动力响应之间的内在关联机理开展研究, 分析不同劣化状态下衬砌的地震响应特征与薄弱部位。【方法】基于介质波动理论, 结合黏弹性人工边界与等效荷载输入方法, 通过FORTRAN语言二次开发, 在ABAQUS有限元平台上建立了三维平面SV波入射的时域分析模型, 并通过半空间算例验证了地震动输入方法的有效性; 进一步依托实际城市隧道联络通道动态开挖工程, 构建了考虑不同劣化系数的隧道结构三维动力耦合数值模型, 系统分析初始爆破损伤条件下隧道的地震动力响应特性。【结果】水平地震作用下, 主隧道拱底的加速度峰值大于拱顶, 加速度响应随劣化系数增大呈"先缓后急"的增大趋势。隧道连接处拱顶为受力集中区域, 主隧道竖向相对变形大于水平向相对变形, 呈现显著扁平化特征。既有衬砌的相对位移与劣化系数呈非线性正相关关系, 而应力则呈非线性负相关关系。爆破扰动引发的衬砌劣化对隧道地震响应影响显著, 劣化系数超过0.2后, 衬砌结构的相对位移和应力响应突变超过10%, 安全性明显下降。【结论】劣化系数0.2可作为衡量爆破扰动后既有隧道衬砌抗震性能退化的预警控制阈值, 研究结果可为类似城市隧道扩建条件下横向交联隧道的性能退化预警及预防性加固提供理论依据。
【目标】为提高网络货运平台运输资源配置效率、降低货运行业运输成本, 针对同城短途货运场景, 在综合考虑车货动态需求及匹配成功率的基础上提出一种提高装载率、资源利用率的车货匹配策略。【方法】为实现有效货物组合, 且满足货物先到先匹配的实时性需求, 采用拼货运输组织形式, 设计货物组合方案, 建立车辆与货物组合的双边匹配评价指标, 涉及匹配维度包括了车型装载、时间线路和运输成本, 并通过加权得到双边综合匹配度。在此基础上, 设计基于贪心思想的动态车货匹配算法, 建立滑动时间窗的动态车货匹配模型。并以北京市为例进行货运情景分析, 评估模型在优化资源配置方面的效果, 并分析不同时间窗宽度、车货资源比例下匹配结果的适用性。【结果】该策略下各运输场景的装载率、匹配成功率相比传统整车匹配模型提高20%, 10%左右, 节约将近一半的车辆资源, 同时车货双方的运费利润结果均具有明显优势。该策略在不同场景具有较强的灵活性和适应性, 不同车货资源比例下, 资源利用率和装载率均保持稳定。随时间窗灵活调整, 匹配成功率始终保持在95%以上, 动态需求响应良好。【结论】实际应用时可根据系统中不同车货资源比例情况, 确定合适的时间窗, 以实现系统最优化。
【目标】为了更准确地预测公路货运价格, 提高公路货运订单成交率, 解决公路货运价格定价标准模糊、托运人与实际承运人之间信息不对称的问题, 提出在公路货运订单层面采用灰色关联分析(GRA)结合改进粒子群算法(IPSO)、支持向量回归(SVR)的公路货运价格预测方法。【方法】首先, 采用顺丰货运订单数据集, 利用K近邻算法填补数据缺失值; 将货运订单数据集中的分类特征转换为数值型特征, 将数据进行归一化处理, 消除特征间不同量纲的影响, 完成数据的预处理。其次, 使用GRA计算不同特征对于公路货运价格的灰色关联度, 选择灰色关联度大于0.8的特征作为主要影响因子。然后, 考虑到标准粒子群算法容易过早陷入局部最优的问题, 引入非线性递减惯性权重和非对称学习因子, 以平衡粒子群算法的局部搜索与全局搜索能力, 实现对标准粒子群算法的改进。最后, 以决定系数作为目标函数, 采用IPSO对SVR中的惩罚因子、核函数系数、不敏感损失函数进行迭代寻优, 将公路货运价格的主要影响因子作为IPSO-SVR的输入, 最终得到公路货运价格的预测结果。【结果】IPSO-SVR相较于PSO-SVR, SVR, BPNN, 其平均绝对误差、均方根误差、平均绝对百分比误差最低, 决定系数最高, 分别为117.87, 332.20, 0.12, 0.98。【结论】GRA-IPSO-SVR公路货运价格预测模型具有良好的预测能力, 可为公路货运定价提供有效方法支撑。
【目标】装载稳定性是确保车辆行驶安全的关键因素。本研究以集装箱半挂车为对象, 旨在探讨兼顾装载稳定性和装载效率的车辆配载优化问题。【方法】首先, 提出了一个考虑装载稳定性的多车辆配载问题, 并将其分解为2个子模型: 以空间利用率最大化为目标的墙单元构建子模型和以使用车辆数及合重心偏移量最小化为目标的墙单元指派子模型。其次, 设计了一种基于筑墙法和改进遗传算法的混合启发式算法进行2阶段求解: 阶段1采用筑墙法将待装载货物组合成候选墙单元集合; 阶段2设计改进遗传算法将墙单元装车, 通过调整墙单元在车辆中的位置, 在满足装载稳定性要求的前提下最大限度地提升车辆装载效率。最后, 通过对文献算例和企业实例数据进行优化求解, 验证了模型与算法的有效性。【结果】与文献算法相比, 本研究算法使货物的合重心纵向偏移量减少了15.11%, 能够更好地实现装载稳定性; 与企业现实装载方案相比, 本研究算法使车辆平均多装载了1 067.5 kg货物, 货物的平均合重心纵向偏移量减少了38.58%, 车辆平均容积利用率提高了1.21%, 车辆平均载重量利用率提高了3.15%。【结论】该研究成果能够在实现装载稳定性的同时获得较高的车辆利用率, 为解决考虑装载稳定性的集装箱半挂车配载优化问题提供一定的方法参考。
