当期目录

2025年, 第44卷, 第12期
刊出日期：2025-12-22 上一期   
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现代交通装备
交通运输 + 人工智能
智慧交通基础设施


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现代交通装备

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基于IQGA算法的无人驾驶车辆LQR轨迹跟踪控制研究 刘刚1, 张泽1, 杨旭2, 王文竹1, 任宏斌3 2025, 44(12): 1-10.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.12.01 摘要 ( )   PDF(1480KB) ( )   为了提高无人驾驶车辆的轨迹跟踪精度，提出一种基于改进量子遗传算法的无人驾驶车辆LQR轨迹跟踪控制方法。首先，针对LQR控制器存在稳态误差较大以及预见性不足的问题，设计了前馈模块以及预测模块。其次，针对LQR控制器权重参数难以选取的问题，使用量子遗传算法对参数进行优化选取。然后，针对量子遗传算法中量子旋转门的旋转角度固定导致算法容易陷入局部最优值以及种群多样性不够丰富的问题，设计了自适应动态旋转角度调整策略以及离散系数判定机制。最后，改进后的LQR控制算法(IQGA-LQR算法)在Simulink-Carsim联合仿真平台上进行了双移线轨迹跟踪测试，仿真结果表明：相较于传统LQR、GA-LQR、QGA-LQR算法，IQGA-LQR算法的横向误差峰值分别降低了63.10%、 50.15%、 39.44%，均方根误差分别降低了50.68%、41.03%、34.86%。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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耦合动力学与热力学的直线增程器燃烧排放研究 唐 新 华 2025, 44(12): 11-17.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.12.02 摘要 ( )   PDF(1984KB) ( )   直线增程器是一种具有自由动力学特点的新型车载动力，为准确揭示其特殊的燃烧与排放特征，提出了动力学与热力学耦合迭代的仿真方法，构建了考虑动力学耦合行为、热电相互作用的多维燃烧反应与污染物生成模型，并对比常规增程器，研究了直线增程器独特运动特征对其燃烧排放性能的影响效应。结果发现：直线增程器具有更慢的有效压缩和更快的膨胀，导致燃料的喷入、雾化、与空气混合等过程均滞后于常规增程器，使得最高燃烧压力和温度不仅更小且持续期也更短，这削弱了CO的进一步燃烧反应活性，导致燃烧结束后存在更多CO污染物，但低的燃烧温度也抑制了NO和Soot的生成数量，带来了更清洁的燃烧产物，且由于缸内整体处于富氧状态，直线增程器的HC排放也略少。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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晶胞尺寸对Ti-6Al-4V点阵结构力学性能的影响研究 任毅1，2，蔡锶杨1，刘卓凡 1，赵宇成1，高浩泽1 2025, 44(12): 18-23.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.12.03 摘要 ( )   PDF(5964KB) ( )   以激光粉末床熔融技术（LPBF）成形的Ti-6Al-4V点阵结构为对象，研究不同晶胞尺寸对增材制造钛合金点阵结构力学性能的影响。首先，设计了不同尺寸的体心立方（BCC）和面心立方（FCC）晶胞组成的4种点阵结构，并采用LPBF对其进行了增材制造；其次，利用扫描电子显微镜（SEM）对增材制造Ti-6Al-4V点阵结构的表面形貌、几何特征和制造缺陷等进行了表征；再次，采用万能力学试验机对LPBF制备的4种点阵结构进行了准静态单轴压缩试验，比较了不同晶胞尺寸对点阵结构力学性能的影响；最后，结合断口形貌特征，分析了不同晶胞尺寸的点阵结构的变形模式。结果表明：与较大晶胞尺寸的点阵结构相比，RBCC点阵结构的比弹性模量和比抗压强度对比BCC分别提高了34%和32.7%，RFCC点阵结构的比弹性模量和比抗压强度对比FCC分别提高了45.6%和32%。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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氢燃料飞行器能量管理策略深度优化方法 鞠飞，顾治中，薛飞扬，王立昊，陈佳乐 2025, 44(12): 24-32.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.12.04 摘要 ( )   PDF(2057KB) ( )   为提高氢燃料飞行器续航性能，提出一种基于模拟退火-粒子群优化(SA-PSO)的在线能量管理优化策略。该策略通过优化模糊控制隶属度函数参数，构建以动力电池SOC和燃料电池需求功率为输入的模糊逻辑能量管理模型，实现动态工况下能量的高效分配。研究结果表明：与传统恒温器策略相比，所提出的策略在适应性与节能方面表现更优；采用融合型SA-PSO算法对模糊控制参数进行深度优化，该算法在大规模参数优化中收敛快、寻优能力强；优化后的能量管理策略有效降低了氢气消耗，提升了复杂动态工况下的能源利用效率，为长航时氢燃料飞行器的在线能量管理提供了理论依据。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

交通运输 + 人工智能

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基于改进YOLOv8模型的复杂交通场景目标检测算法 赵树恩，龚道元，田卓帅 2025, 44(12): 33-41.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.12.05 摘要 ( )   PDF(3787KB) ( )   对道路交通参与者中的行人、骑行者以及车辆进行检测是实现自动驾驶的核心任务之一。在光照不均、遮挡、密集目标和远距离小目标等复杂场景中往往会存在误检及漏检情况；基于此，提出了一种改进YOLOv8模型的复杂交通场景目标检测算法。基于GhostNet轻量化网络结构，对原始YOLOv8模型的主干和颈部网络进行改进，利用幻影卷积(ghost convolution, GhostConv)来替换标准卷积(convolution, Conv)，并将幻影瓶颈(ghost bottleneck, G-bneck)结合C3模块代替C2f模块，这样就有效抑制了冗余检测，提升了检测效率；应用混合局部通道注意力机制(mixed local channel attention, MLCA)对多元化信息进行整合，以增强模型的特征提取能力；添加小目标检测层，可保留更多细节特征信息，提高对远距离小目标的检测能力；采用WIoU(wise intersection over union loss)损失函数加速了网络收敛并增强了在复杂工况下的鲁棒性。研究结果表明：改进YOLOv8模型在所构建的复杂交通场景数据集RCCW-Dataset中的平均精度均值为0.872，较原始模型提高了2.1%；模型参数量和大小分别降低了41%和37%，能有效完成对实时复杂交通场景目标任务的检测。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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有限理性条件下私家车与低空出行的博弈选择 吴玲玲，李兴，任其亮 2025, 44(12): 42-52.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.12.06 摘要 ( )   PDF(2911KB) ( )   短途低空航班的出现为居民市内长距离出行提供新的选择，同时也打破了私家车作为常用交通工具的平衡；由于不同出行需求的出行者在交通工具选择上差异明显，这极大的增加了航空公司制定管理策略的复杂性。为了解居民出行方式选择过程，探究航空公司合理的管理策略，构建出行者与航空公司之间的演化博弈模型，通过引入前景理论模拟博弈主体主观心理感知行为；根据演化博弈的复制动态方程分析不同情景下博弈主体决策演化过程，利用MATLAB进行数值仿真，分析相关参数变化时系统的演化过程，并针对系统不稳定波动状态引入动态绩效支付模式对模型进行优化，得到稳定状态下出行者选择低空出行概率为0.39，航空公司积极管控的概率为0.82，并进行参数敏感性分析。仿真结果表明：前景理论中的敏感性参数虽然会影响博弈主体决策的演化速度，但是不影响演化的稳定性结果，不同出行需求的出行者决策时表现出的风险偏好不同，因素敏感性分析得出航空公司应主要从降低航班票价、优化航班飞行频率、减少乘客候机时间等优化管控措施，能显著提升低空出行的吸引力。研究成果能为航空公司管理控制提供理论依据。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于混合策略改进SSA-FCM的快速路交通流数据修复研究 何庆龄1,2，刘静3，王昌锋4，程瑞2 2025, 44(12): 53-61.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.12.07 摘要 ( )   PDF(1420KB) ( )   为解决快速路交通流数据聚类修复结果精度和适用性不足的缺陷，构建了基于混合策略改进SSA-FCM的快速路交通流数据修模型。使用Logistic-Tent组合映射、精英反向学习与柯西变异混合机制等混合策略对SSA算法进行改进，以提升其种群多样性和质量，克服SSA算法易陷入局部最优和过早收敛的问题；采用犹豫模糊理论和ISSA算法，确定FCM的模糊度指数、聚类中心和数目；以快速路车辆轨迹数据为基础，对比分析了该模型的修复效果。研究结果表明：ISSA算法在8个基准测试函数数值仿真结果中的平均值和标准差均更接近最佳优化值，ISSA-FCM模型对随机不同缺失率条件下数据修复结果的平均绝对误差(EMA)、均方根误差(ERMS)、平均绝对百分比误差(EMAP)分别为4.1 km/h、 4.3 km/h、 7.1%；相较于SSA-FCM、 PSO-FCM、 GA-FCM、 LSTM和ARIMA分别降低13.9%~58.3%、 40.3%~68.2%和12.4%~56.6%。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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分心驾驶对城市快速路交通流影响研究 牟振华，王永明，泮江珊，郑元玺 2025, 44(12): 62-71.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.12.08 摘要 ( )   PDF(2456KB) ( )   为了探求城市快速路中驾驶人分心行为对交通流的影响，招募26名驾驶志愿者开展驾驶模拟实验，模拟拥挤流状态下正常驾驶、文字输入、语音输入和免提通话的驾驶状态，分析分心车辆相较于正常驾驶的车辆运动状态变化。搭建仿真环境，以车辆运动状态特征为车辆运动参数，研究不同分心比例下分心驾驶行为对城市快速路交通流的影响。研究结果表明：随着分心比例车辆的增加，对快速路交通流影响随之增加，以超车次数为例，正常驾驶、5%分心、10%分心和15%分心场景下，超车次数分别增加11.7%、23.3%和28.0%；交通密度在一定程度上影响车流速度和交通流量，在不同交通密度条件下，分心驾驶对交通流的影响存在差异，低密度状态下，整体交通流稳定性较高，5%、10%、15%分心驾驶时车速分别降低12.8%、13.8%和17.9%，高密度状态下分心驾驶影响被削弱，速度波动维持在5.0%以内，而中等密度状态下，分心驾驶影响最为显著，分别表现为车速降低12.1%、21.5%和40.1%，增强车辆行驶的不稳定性。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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多跑道机场运行模式预测方法研究 李楠1，梁晨1，李兴宇2，柴江涛3 2025, 44(12): 72-79.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.12.09 摘要 ( )   PDF(934KB) ( )   为准确预测多跑道机场的跑道运行模式，提高机场与空管部门之间的协作效率，提出了一种基于集成模型的机器学习方法对跑道运行模式进行预测。首先，系统梳理了跑道运行模式的相关概念，从多维度分析了多跑道机场运行模式及其使用频率；然后，识别影响跑道运行模式的3大类因素及其10个子特征，利用Voting集成分类器构建了跑道运行模式预测模型；最后，以大兴机场为实证对象，选取了2023年9月及2024年3月的实际运行数据进行算例分析。实验结果表明，所构建的集成学习模型较传统预测方法在预测精度上实现显著提升，特别是在高频运行模式的识别准确率方面取得突破性进展，在提前1、3、6 h的预测任务中，预测准确率分别达到了90.63%、87.65%、 83.56%，可以为机场与空管部门之间的动态调度决策提供理论支撑，并提高协同决策效率。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

智慧交通基础设施

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限制水域双螺旋桨射流紊动能分布特征试验研究 钟亮1,2，梁伟坤1，古梦婷1，杨漩溆1 2025, 44(12): 80-88.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.12.10 摘要 ( )   PDF(4309KB) ( )   双螺旋桨射流紊动能的分布特性直接关系到水流能量耗散，对限制水域水工结构冲刷和水环境安全等具有重要影响。基于室内PIV水槽试验，研究了限制水域双螺旋桨射流的紊动能分布特性，探讨了断面系数、螺旋桨桨距及转速对射流作用区紊动能分布的影响规律。结果显示：限制水域中，紊动能在桨后约0.5倍螺旋桨直径Dp处达到峰值，随后衰减，螺旋桨外侧剖面紊动能最大值较桨所在剖面衰减50%，船体中心剖面衰减65%。垂向分布呈倒“J”型，且在衰减曲线上存在明显速率突降的“拐点”；断面系数的减小会限制双螺旋桨射流的垂向扩散范围，紊动能沿程衰减速率降低；桨距增大使射流紊动范围扩大，将导致船体中心剖面交汇区处的紊动能明显下降；螺旋桨转速提高将显著增强水体紊动，加大紊动能的扩散范围，螺旋桨中心及外侧射流的紊动能受转速影响最为明显。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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中梁山双隧道工程水文地质数值模拟应用 张永安1, 郑力2, 杨乐2, 3, 文桃3 2025, 44(12): 89-95.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.12.11 摘要 ( )   PDF(5828KB) ( )   应用Visual MODFLOW软件，对重庆中梁山水文地质单元——华岩、华福隧道在施工和运营过程中地下水位的变化进行了数值模拟，分析隧道施工及运营期地下水环境影响范围及自修复过程，揭示了隧道地下水环境时变规律。研究结果表明：地下水排放量越大，所需要的修复时间越长；华福隧道的地下水环境影响程度严重范围为400 m，降水漏斗降幅达20 m；华岩隧道的地下水环境影响程度严重范围为900 m，降水漏斗降幅达55 m；在隧道施工期间采用堵水技术，第一年水位下降约1/2，第二年水位下降约3/4；隧道施工和运营过程中地下水位可分为4个阶段：快速下降期、快速恢复期、缓慢恢复期和平衡期。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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内嵌CFRP增强混凝土梁断裂分析模型 李波1，韩浩哲2，张峰2，许硕2 2025, 44(12): 96-104.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.12.12 摘要 ( )   PDF(1338KB) ( )   为了描述内嵌CFRP(carbon fiber reinforced polymer)增强混凝土梁的受力性能，提出一种基于裂缝扩展的分析模型。该模型考虑了混凝土中的开裂后拉应力、CFRP和混凝土之间的黏结滑移行为，精确地描述裂纹的起始、扩展。考虑了7、14 d的加载龄期及素混凝土和CFRP网格增强混凝土梁差异的情况下，制作了12个样本；基于提出的分析模型分别对素混凝土和CFRP 网格增强混凝土梁开展力学分析，对比了试验和理论分析结果。研究结果表明：素混凝土梁的荷载-裂缝端部张开位移曲线呈现典型的单峰值曲线，第一个峰值点后，素混凝土梁失稳，裂缝快速张开；CFRP网格增强梁的荷载-裂缝端部张开位移曲线也因为局部断裂能的突然释放，表现出下降段，但由于CFRP网格和混凝土间的黏结力，网格开始重复发挥其抗拉强度，曲线出现第二个上升段，直到到达第二个峰值点。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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拱桥缆索系统中滑移索的索力计算方法 周水兴1，白冰锐1，周琳淇1,2，郑鹏鹏3 2025, 44(12): 105-110.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.12.13 摘要 ( )   PDF(1550KB) ( )   桥梁缆索吊装系统主索与拱桥斜拉扣挂系统中经转向滑轮的扣索均属于滑移索，其索力与变形计算较为复杂。将单个滑轮简化为刚性链杆，推导了滑移索静力平衡时链杆方向角的计算公式，证明链杆位于滑移索角平分线是保证索力相等的充要条件；提出了滑移索结构的求解流程，并通过两个算例与一个工程实例验证了该方法的正确性与高效性。研究结果表明：采用该方法所得理论扣索力与实际张拉力最大误差仅为3.9%，而反向延伸法和弹性模量折减法所得索力最大误差达12.8%，并进一步揭示了导致后两种方法误差偏大的内在原因。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于机器视觉和非线性调频信号分解的桥梁位移影响线识别 王佐才1,2，白翔1，段大猷3，辛宇1 2025, 44(12): 111-122.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.12.14 摘要 ( )   PDF(4310KB) ( )   桥梁位移影响线在桥梁状态评估中具有重要的作用。传统桥梁位移影响线识别方法大都需要安装接触式传感器，存在效率低、阻碍交通等问题。为实现便捷、智能的桥梁位移影响线识别，提出了基于机器视觉和非线性调频信号分解的桥梁位移影响线识别方法。该方法首先利用相位运动放大（PVMM）算法，选取视频感兴趣频率子带的相位变化并进行放大，采用一维行梯度域引导滤波器（Row GDGIF）对放大后该子带中的双边、伪影和其他噪声进行精细去除，合成运动放大后的视频；然后，利用亚像素边缘检测技术识别桥梁边缘，得到移动车辆荷载作用下的桥梁振动位移响应；最后，考虑桥梁振动位移响应频率的时变特性，引入非线性调频信号分解技术，分离出桥梁振动位移中的静态分量和动态分量，最终实现桥梁位移影响线识别。结合有限元数值模拟，验证了基于非线性调频信号分解的桥梁位移影响线识别方法的适用性和鲁棒性。进一步开展了梁桥位移影响线识别试验研究，基于机器视觉提取了不同车速情况下的桥梁振动位移，并利用非线性调频信号分解方法对桥梁位移影响线进行了识别，结果表明，方法可以有效识别桥梁位移影响线并具有较高精度。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标