重庆交通大学学报（自然科学版）

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基于改进YOLO11n的实时桥梁螺栓病害识别方法

张洪1,2，杨鸿2，龚燕峰3，蓝章礼2，周建庭1

2026, 45(6): 1-9. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.01

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现有基于深度学习的桥梁螺栓病害检测模型存在着计算复杂度高和推理速度慢的问题，难以满足边缘设备实时监测的需求。针对这一问题，提出了一种基于改进YOLO11n的轻量化桥梁螺栓病害检测模型，其改进部分主要为笔者设计的频域特征增强模块FEEM和跨尺度特征融合网络CFFN。FEEM结合小波卷积和注意力机制，使模型能够更加精确地提取螺栓的细节特征，并增强对全局信息的感知能力，提升螺栓病害的识别精度；CFFN优化了不同尺度的特征融合过程，提高了推理速度，并在主干网络中引入轻量化下采样模块ADown，在减少模型参数量的同时保留更多有用的特征信息，且采用考虑目标框形状和尺度的Shape-IoU作为边界框损失函数，提高螺栓边界框的回归精度。将模型在锈蚀、松动和脱落3类典型缺陷情况与正常情况的5 050张自制螺栓图像数据集上进行训练和测试，实验结果表明：与YOLO11n相比，改进后模型的参数量和FLOPs分别下降了47%和34%，精度和mAP50分别达到了94%和91.7%，较YOLO11n提升了1%和0.8%。该模型不仅实现了高精度，同时具备优秀的轻量化特性，适合部署在智能手机等边缘设备上。

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基于Fe-SMA的阵列式钢条疲劳裂纹加固性能分析及影响因素研究

袁周致远1，杨志彪1，吉伯海1，孙洪滨2

2026, 45(6): 10-17. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.02

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为实现钢桥面板U肋腹板疲劳裂纹的主动加固，基于阵列式钢条加固技术原理，提出一种具有主动加固特性的阵列式铁基形状记忆合金(Fe-SMA)钢条加固技术。该技术通过在损伤部位引入预应力实现主动加固。为验证该技术的有效性，基于ABAQUS建立了含损伤钢板加固的有限元模型。基于该模型，评估了钢条厚度、布置间距、Fe-SMA回复应力、螺栓孔与裂纹的间距及对称布置Fe-SMA材质钢条等关键参数对该技术加固性能的影响规律。研究结果表明：阵列式Fe-SMA钢条加固技术通过对含损伤钢板施加预应力，显著降低了裂尖的应力强度因子，相比使用阵列式钢条加固技术时降幅达16.0%~91.5%，有效减弱了裂尖应力集中；钢条厚度、布置间距和Fe-SMA回复应力通过影响加固系统的预应力水平，进而影响加固性能；而螺栓孔与裂纹的间距及对称布置Fe-SMA材质钢条对加固性能的影响具有明显的工况依赖性：在受拉工况和受弯工况下，减小螺栓孔与裂纹的间距会导致该技术的加固性能下降，受剪工况则相反；对称布置Fe-SMA材质钢条有利于抗拉和抗剪，但在受弯工况下表现欠佳。

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基于纽扣传感器的橡胶支座监测温度依赖性研究

邓年春，何梦龙，刘显晖

2026, 45(6): 18-26. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.03

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桥梁支座在力学行为上有显著的温度依赖性，但现有结构健康监测技术忽视了温度波动对力学性能的影响。通过6组独立温度梯度（-20～30 ℃，ΔT=10 ℃）试验，精准测量板式橡胶支座基底应变, 提出纽扣传感器基于温度-变形耦合感知的橡胶支座监测方法。研究表明：10 MPa压应力工况下，温度降低使橡胶支座抗压弹性模量等力学性能发生变化，每降低10 ℃支座竖向压缩量减小5.64%，导致橡胶支座力学行为发生变化；基于支座力学行为构建温度-应变-应力实时反演模型，读取传感器数据即可推算支座荷载，且误差小于5%。该技术为较大季节性温度波动区域有支座监测需求的转体桥梁等支座监测提供了免解构、高精度的在线监测方案。

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面向深度学习模型训练的RM-DCGAN路面病害图像增广方法

张联玖1，杨海建1，王冠2,3，祁翔4，赵宁雨2

2026, 45(6): 27-33. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.04

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针对因路面破损严重且训练样本匮乏导致深度学习模型特征学习与泛化性能不足，导致难以满足工程实际需求的问题，以尼日利亚路面病害（样本稀缺、破损程度大）为研究背景，提出一种改进型深度卷积生成对抗网络RM-DCGAN（residual and multi-attention DCGAN），用于生成高质量、多样化的路面病害图像以扩充训练数据集。该模型基于DCGAN的生成器与判别器基础结构，引入残差模块以缓解深层网络梯度消失问题，融合自注意力机制与通道注意力机制构建混合注意力模块以强化病害特征捕捉，采用含梯度惩罚项的Wasserstein距离作为损失函数，有效解决了传统DCGAN损失函数不稳定、生成图像质量欠佳的问题。基于尼日利亚道路自建数据集的实验验证表明：RM-DCGAN生成图像的IS值与FID值分别为5.44和183.68，较DCGAN分别提升110.9%、降低13.1%；利用该模型增广的数据集训练YOLOv5检测模型，对裂缝、坑槽等典型路面病害的平均检测精度（mAP）达92.31%，较传统数据增广方法提升了6.68%；RM-DCGAN数据增广方法可有效解决小样本路面病害检测中的训练数据不足问题，为小样本场景下路面病害检测提供了可靠的技术支撑。

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两种RAP预处理技术下的再生超薄罩面混合料性能对比

张恺1，樊向阳1，鄢春鹏1，周陈哲2，董夫强2

2026, 45(6): 34-41. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.05

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为了对比精细分离与常规破碎这两种RAP预处理技术对再生超薄罩面混合料性能影响，首先评价了这两种技术下再生超薄罩面混合料的路用性能；进而基于SEM扫描电镜及分子模拟，建立了混合料中新-旧沥青以及再生沥青-集料的界面模型，并对比评价其界面性能。研究结果表明：与常规破碎技术相比，精细分离技术下的超薄罩面混合料具有更好的水稳定性、低温抗裂性能(50%掺量下残留稳定度与弯曲抗拉应变分别提升5.7%与5.3%)和界面性能(新旧沥青界面与沥青-集料界面黏结性能分别提升21.0%和29.3%)，但高温性能稍差(50%掺量下动稳定度下降5.5%)；基于路用性能达标考虑，常规破碎技术下再生超薄罩面混合料的RAP掺量为30%，精细分离技术可达50%。

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基于光纤布拉格光栅的输水管道泄漏监测试验研究

汪魁1，付诗婷1，舒维余2，何苗1，甘浩治2

2026, 45(6): 42-48. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.06

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输水管道是城市供水系统的重要组成部分，其运行安全直接关系到水资源保障与社会正常运转，开展高效可靠的泄漏监测具有重要意义。基于光纤布拉格光栅（FBG）传感技术，搭建了大型输水管道泄漏试验平台，利用布设在管道表面的FBG应变传感器，对不同泄漏工况引起的管道环向应变响应进行监测。试验结果表明：泄漏引起的环向应变在空间上呈现明显的不对称衰减特征，上游侧传感器的响应幅值普遍大于下游侧；随着泄漏孔径增大与水压升高，应力集中与局部刚度削弱效应相互耦合，导致管道结构的环向应变响应及其波动特性显著增强。研究验证了FBG传感器在对输水管道泄漏监测中具有较高的灵敏度与响应效率，为构建基于FBG的智能管网泄漏预警系统提供了试验依据和技术支撑。

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基于多波束测深系统的水下抛石实时监测系统开发

甘进1，王宇飞1，连磊2，叶云凌1，宁尧尧3

2026, 45(6): 49-55. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.07

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水下抛石工程是保障航道整治工程稳定运行的关键措施，而目前的水下抛石工程存在难以精准定位、实时监测等问题。针对以上问题，笔者开展基于多波束测深系统的水下抛石实时监测技术研究，搭建了“湿端-干端”检测设备体系架构，开发了水下抛石实时监测系统，系统达到了±0.1 m定位精度、200 ms内数据处理延迟，实现了水下抛石工程实时定点动态采集以及可视化。通过长江码头及长江航道等多层次试验，验证了所构建系统的高精度监测及三维实景可视化能力。研究成果可显著提升水下抛石施工质量与效率，为航道整治工程提供可靠技术支撑。

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基于多模型融合与博弈赋权的长江绿色补能设施布局评价研究

张豫1,2，许乐华3，关苏敏1，欧阳帆3，华瑞1,2

2026, 45(6): 56-63. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.08

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为响应长江航运绿色转型，解决绿色补能设施规划布局中的决策难题，构建了一套融合多源信息与组合赋权的综合评价体系。通过改进CRITIC-熵权法与模糊“C”均值聚类，从初选指标中筛选并构建了包含政策支持度、经济可行性、技术设施基础与运营保障能力4个准则层共20项核心指标的评价体系；采用博弈论组合赋权模型，融合AHP主观权重与熵权客观权重，形成均衡的综合权重；在此基础上，提出改进TOPSIS-灰色关联投影法，综合考量方案与理想解的位置接近度与分布形态相似性，提升评价可靠性。以长江流域12个主要港口为对象的实证研究表明：模型可有效实现港口分级，武汉港、南京港为优先发展层级；多数港口处于初级协调阶段，经济-技术子系统协调性弱；障碍度分析识别出差异化障碍因子，如岳阳港的投资回收期、武汉港的能源转换效率。研究为长江绿色补能设施布局提供了可靠的决策工具，对同类基础设施规划具有借鉴意义。

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基于改进深度极限学习机的多热点区域出租车需求预测

车畅畅，李浩

2026, 45(6): 64-75. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.09

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针对城市出租车的时空需求分布不均衡、多热点区域时变性强的问题，提出基于改进深度极限学习机的多热点区域出租车需求预测方法。首先，通过变分模态分解方法将原始需求序列分解为多组具有明确物理意义的模态分量，有效分离不同时间尺度的需求波动特征；然后，在构建深度极限学习机模型的基础上利用基于种群的元启发式优化算法优化深度极限学习机的权重与偏差参数；最后，通过纽约曼哈顿6个热点区域的出租车需求数据验证该方法的有效性。结果表明：改进深度极限学习机能够在不同热点区域均实现精准的出租车需求预测；与其他基线模型和单一模型相比，改进深度极限学习机订单量平均绝对误差EMA、均方根误差ERMS和平均绝对百分比误差EMAP分别降低了2.43~8.54个/h、3.01~11.77个/h、0.54%~2.91%。

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随机场景下高速公路应急医疗服务系统选址和救护车辆配置研究

张慧1,2,3，翟梦博1,3，乔岩1,3，翟运开1,3

2026, 45(6): 76-86. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.10

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针对高速公路服务区应急医疗设施优化问题，构建了一个同时考虑高速公路随机需求、随机行驶时间、道路状况及伤员分级特征的两阶段随机规划选址模型。为了验证模型性能，首先基于蒙特卡洛模拟构建了包含多种随机因素的场景，并使用K-均值聚类算法（K-means）选择了具有代表性的场景簇作为最终的场景集；其次基于贪婪策略、模拟退火和自适应大邻域搜索算法提出了一个混合元启发式算法（hybrid-greedy simulated annealing-adaptive large neighborhood search, H-GSA-ALNS）并求解。在数值分析中，对比证明了混合元启发式算法的有效性，并分析了不同需求水平下的选址和救护车车辆配置情况。研究结果表明：所提出的混合元启发式算法在解的质量与收敛稳定性方面均优于单一模拟退火和传统ALNS算法。敏感性分析进一步揭示了不同需求水平、行驶时间不确定性及最大服务距离对选址结果和车辆配置策略的影响。在多种随机场景下，模型均能够实现较高的需求覆盖率和合理的响应时间分布，整体表现出良好的鲁棒性和适应性。该模型及求解方法能够有效支撑高速公路应急医疗服务系统的选址与车辆配置决策，为提升高速公路应急医疗服务能力提供了定量决策依据和管理启示。

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基于动态图深度时空融合的多模态车辆轨迹预测研究

张建华，张晓威

2026, 45(6): 87-96. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.11

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车辆轨迹预测是智能交通系统与自动驾驶中的关键技术之一。针对现有车辆轨迹预测模型在复杂车辆交互场景中存在的注意力分配精度不足与时空特征融合不充分问题，提出了一种融合动态感知掩码与交叉注意力的多模态轨迹预测模型。首先，构建基于图注意力网络(GAT)的空间交互特征提取模块，并引入一种新颖的动态感知掩码机制，该机制依据车辆自身速度与周围对象的相对距离动态调整注意力权重，从而实现对关键交互对象的自适应聚焦；其次，为促进时空特征的深度耦合，设计了基于双向交叉注意力的时空特征融合模块，其通过时间与空间特征流的双向查询与增强，有效捕捉两者间深层的非线性依赖关系；最后，意图感知的轨迹解码器利用门控循环单元(GRU)生成描述轨迹的双变量高斯分布参数，进而实现多模态轨迹预测。在公开数据集NGSIM和HighD上的试验结果表明：相较于基线模型，所提模型在各项评价指标上均表现出优越性能，5 s预测时域的均方根误差(ERMS)在NGSIM和HighD数据集上分别降低了11.7%和15.8%，验证了所提模型的有效性与鲁棒性。

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基于SSA-CNN-Attention-LSTM模型的龙头山船闸农产品货运量预测

彭军1,2,3,4，胡乐林2,3,4，周强强3,5，邹慧仪1

2026, 45(6): 97-106. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.12

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农产品运输具有显著的时效性特征，船闸调度部门需提前掌握未来农产品货运规模，以制定合理的过闸调度计划，因此农产品货运量的精准预测对于提升过闸效率具有重要意义。赣江农产品货运量具有波动剧烈、模式复杂的特点，当前预测方法难以捕捉其深层的非线性与复杂时序规律。因此，提出了一种融合注意力机制、麻雀搜索算法（SSA）、卷积神经网络（CNN）和长短期记忆网络（LSTM）的混合模型——SSA-CNN-Attention-LSTM。首先，利用CNN捕捉数据中的局部空间特征，并结合LSTM提取时序依赖关系，并引入了注意力机制对LSTM隐藏状态进行加权处理，进而提升模型在复杂波动情境下的关键信息捕捉能力。此外，采用了SSA对模型中的超参数进行自适应优化，以提高算法在复杂预测场景中的适应性与收敛效率。在性能评估中，对比了CNN、RNN、MLP及Transformer为架构的多种代表性方法。结果表明：提出的模型在EMA、EMAP、ERMS三项指标分别为471.26 t、0.114 30、628.81 t，均优于其他模型。预测结果显示，该组合模型能有效提高水路农产品货运量预测的准确性，有利于船闸提前做好调度计划，为赣江流域港航管理和发展决策提供可靠数据支持。

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“双碳”目标下考虑公平感知的旅客航空碳抵消参与意愿研究

吴正泓1，艾艳博2，穆怡凝1

2026, 45(6): 107-116. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.13

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随着航空碳排放量持续增长，引导旅客参与航空碳抵消已成为实现航空业净零排放的重要途径。基于计划行为理论，构建了纳入公平感知的旅客航空碳抵消参与意愿理论模型；通过对502名航空旅客的问卷调查，结合偏最小二乘结构方程模型与必要条件分析方法，探讨了碳抵消参与意愿的形成机制及其必要条件。研究结果表明：①除收益可见性对公平感知、信息透明度对参与意愿的影响不显著外，其余假设均成立；②公平感知在认证可信度、信息透明度、环境效能感、价格接受度与参与意愿之间均具有中介作用；③信息透明度是公平感知的中等效应必要条件。研究结论有助于深化对旅客碳抵消参与意愿影响因素的理解，并为碳抵消项目设计与参与促进策略提供理论参考与实践依据。

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纯电动轻卡集成加热系统设计与控制策略研究

姚胜华1,2，徐泮卿1，李涛1

2026, 45(6): 117-125. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.14

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针对纯电动汽车低温环境下因电池性能衰减、乘员舱供暖能耗激增致续航里程缩短问题，提出基于柴油液体加热器的集成化热管理加热系统。以柴油液体加热器为独立热源，通过电子三通阀耦合乘员舱与电池回路，实现热能集中供给与动态分配；针对双制热模式下，对电子三通阀和电池水泵设计一种多级模糊控制策略架构，根据乘员舱、电池回路的加热需求和电池温度变化，动态调节电子三通阀开度与电池水泵转速。利用AMEsim与MATLAB/Simulink搭建系统模型并进行联合仿真，结果表明：与传统独立回路系统相比，所提集成化系统在-15 ℃环境下可节省约8%的电池电量，续航里程提升约27%；多级模糊控制策略在电子三通阀与电池水泵的协同控制中表现出更优的动态响应与能效性能，电池水泵能耗降低约52%。

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基于PNA空间编码与时空特征SE-MoE融合的车辆轨迹预测模型

辛琪，杨景浩，王智龙，牛世峰，付锐

2026, 45(6): 126-134. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.06.15

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针对现有轨迹预测模型缺乏基于度的全局缩放降低了空间特征表达的有效性，且时空特征直接拼接解码存在对主特征关注度不足的问题。为此，提出了一种基于PNA空间编码与时空特征SE-MoE融合的车辆轨迹预测模型。通过基于残差的门控循环单元提取时间特征，再基于空间编码器提取空间特征，最后采用改进的混合专家策略对时空特征进行融合解码，实现对车辆的轨迹预测。其中，基于PNAConv和GATv2Conv的车辆轨迹空间特征提取，采用基于度的全局缩放增强空间特征表达的一致性，通过动态注意力机制提升关键信息的关注度；基于SE-MoE进行时空交互特征的融合，将输入特征空间划分为不同表达模式的3个区域，通过路由和共享专家网络共同进行主特征提取，与传统拼接解码相比，增强了轨迹运动趋势的表达。NGSIM数据集测试表明，文中模型与Transformer-GAT、S-LSTM、ST-LSTM等模型相比，在长时预测任务表现最佳，5 s均方根误差分别降低23.8%、62.8%、56.5%，且短时预测任务中表现良好。在西安市绕城高速灞河西的测试表明，文中模型在实际场景中具有良好的泛化性，直行样本的1、5 s均方根误差分别为0.78、6.92 m，换道样本的1、5 s均方根误差分别为0.85、3.29 m。

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