重庆交通大学学报（自然科学版）

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面向无人机巡检的改进YOLOv8n轻量化路产检测模型

彭妙娟1, 陈松1, 李莉1, 庄恺琳2

2026, 45(3): 1-10. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.01

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公路路产作为交通基础设施的重要组成部分，涵盖公路结构、公路用地及各类附属设施。针对现有轻量化模型在多类路产设施多尺度检测中难以兼顾精度与效率的问题，基于YOLOv8n提出一种改进轻量化多尺度检测模型。选取路灯、交通标志牌和路面标线3类典型路产设施作为检测目标，通过融合无人机实测数据与VisDrone2019数据构建UAV-HIA数据集，增强数据多样性和模型稳定性。模型改进包括：采用MobileNetV3-Small替换主干网络，降低模型参数量和计算复杂度；在骨干网络中嵌入CBAM注意力机制，增强小目标特征提取能力；基于C2f与iAFF设计C2iAF特征融合模块，提升多尺度特征表达能力。实验表明：改进模型在计算量和参数量显著降低的同时，仍保持精度提升，尤其对小目标的检测效果更优。相较于现有其他主流模型和最新发布的YOLO模型，改进模型在效率、精度和适应性上更具综合优势，适用于实际路产智能巡检任务。

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寒区碎石夹层对粉质黏土水热变形影响研究

张小兵1，路建国2，邓菲2，李华东3，罗诗浩2

2026, 45(3): 11-19. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.02

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在寒区工程的建设和运维过程中，冻融循环对工程的稳定性和安全性有显著影响。为探究冻融循环作用对碎石夹层结构的水-热-变形相互作用过程的影响，选用粉质黏土和碎石构建碎石夹层结构，通过监测冻融循环过程中试样的土体温度、体积未冻水、土压力和位移的变化，揭示冻融循环作用对碎石夹层结构的影响规律，并采用3种机器学习算法分别建立碎石夹层结构的竖向位移预测模型。试验结果表明：冻融循环过程中，碎石夹层部分温度波动明显，碎石夹层对下部土体有一定的隔热保温作用；冻融循环作用下粉质黏土试样和碎石夹层试样内部的水分均发生了迁移和重分布，其中碎石夹层结构的体积未冻水含量变化较为稳定；碎石夹层结构在冻融循环过程中不易发生大幅度的变形，粉质黏土试样的位移变形、冻胀/融沉率均高于碎石夹层试样；单次冻融循环过程中粉质黏土试样的土压力先减小后增大，碎石夹层的土压力变化出现了两次较为明显的波峰；XGBoost模型可有效预测碎石夹层结构的竖向位移，预测值与实测值的相关系数R2大于0.93。

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干湿循环下木质素改良黄土拉压力学特性及微观结构分析

张威1，姬云平1，李守刚1，赵录学1，严松宏2，贾乐琪2

2026, 45(3): 20-29. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.03

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黄土具有大孔隙、弱胶结和结构疏松等特性，在干湿循环作用下易发生劣化，会引发黄土地基与工程结构病害。通过单轴压缩、轴向压裂、电镜扫描及核磁共振试验，系统研究了干湿循环条件下木质素改良黄土的拉-压力学特性与微观结构。结果表明：随木质素掺量增加，改良黄土的粉粒含量先增后减，黏粒含量先减后增；抗压与抗拉强度均随掺量增加呈先增强后减弱趋势，最佳掺量为1.0%，此时脆性最低；改良土体结构以点面接触和嵌固排列为主，干湿循环促使接触方式逐渐向点接触和架空排列转变；试样孔隙体积比随掺量增加先降后升，在1.0%掺量时达到最小。

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活化接枝预处理橡塑合金改性沥青流变性能及微观机理研究

何超1，兰敬杰2，李茂荣2，张露1，任迅甫3，何兆益2

2026, 45(3): 30-38. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.04

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为实现废旧橡胶粉和塑料的固废资源化利用，提升橡塑合金改性沥青路面的路用性能，提出了采用复合废食用油与微波辐照对橡胶粉进行脱硫活化、塑料接枝马来酸酐的橡塑合金改性剂预处理技术。采用沥青常规性能试验、动态剪切流变仪（DSR）、多应力蠕变恢复试验（MSCR）、弯曲梁流变试验（BBR）剖析了不同预处理方式对橡塑合金改性沥青流变行为的影响规律；采用红外光谱仪（FTIR）与荧光显微镜（FM）对其微观构造及改性机理进行分析。研究表明：橡塑合金改性剂最佳掺量为32%，活化接枝预处理后的橡塑合金改性沥青软化点差值减小；车辙因子增大；弯曲蠕变劲度变小，蠕变速率增加；预处理有效的改善了橡塑合金改性沥青的相容性，提高了改性沥青的高温抗永久变形能力和低温抗裂性能。预处理后的橡塑合金改性剂在沥青中分散更加均匀，团聚现象减弱，且改性过程为物理改性。胶粉经微波辐照活化、塑料接枝马来酸酐预处理的橡塑合金改性沥青综合性能更优。

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基于电化学测试技术的输水管道腐蚀行为研究

汪魁1，杨靖1，石一超1，熊勇1, 2

2026, 45(3): 39-47. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.05

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长距离输水管道腐蚀不仅影响工程正常运行，更直接威胁结构安全。以某输水管材为研究对象，采用电加速腐蚀方法制备不同理论腐蚀率的试件，并通过开路电位(OCP)、动电位极化曲线(PDP)、电化学阻抗谱(EIS)及扫描电镜(SEM)，对比分析了试件在淡水与3%NaCl溶液中的电化学行为。研究结果表明：淡水环境中腐蚀电流密度与腐蚀程度呈非线性关系，在NaCl环境中，Cl-的强侵蚀性削弱了腐蚀产物的保护作用，使总阻抗与腐蚀电流密度随腐蚀程度呈近似线性变化；在相同腐蚀率下，钢片试件在盐水中的腐蚀速率明显高于淡水；SEM观察进一步表明：腐蚀产物的微观结构变化与腐蚀电流密度、总阻抗值等电化学特征具有良好一致性。

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基于特征工程-XGBoost的铁路隧道衬砌施工碳排放预测及影响因素研究

鲍学英1，孙航1，闻克宇2，冉墨文2，熊红辉3

2026, 45(3): 48-56. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.06

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铁路隧道衬砌施工作为隧道施工的关键环节，其碳排放量不可忽视。为解决因铁路隧道衬砌施工关键碳排放源及影响因素不清晰导致的碳排放预测结果不准确、泛化能力较差的问题，提出了基于特征工程与极限梯度提升算法(XGBoost)的铁路隧道衬砌施工碳排放影响因素筛选方法及其预测模型。首先，界定铁路隧道衬砌施工阶段的计算边界，构建基于工序单元的模块化衬砌施工碳排放计算模型；其次，运用随机森林中的袋外估计和互信息两种算法，对初始特征集进行去冗余，以袋外误差(OOB)错误率为评价指标筛选出最优影响因素集；最后，运用XGBoost进行碳排放预测，并引入部分依赖图（PDP）揭示特征变量与碳排放量之间的边际影响效应。以西南某铁路隧道为案例进行验算，结果显示：在案例隧道中，喷射混凝土、钢架与连接钢筋、锚杆支护的碳排放占比最高，合计超过70%；在能源材料消耗中，混凝土和钢材产生的碳排放最多，合计超过80%；对特征工程-XGBoost模型进行验证，各项评估指标的数值表明模型具有良好的效果，最终确定最优子集C={围岩等级、施工工法、埋深、钢架类型、预留变形量}为最优影响因素集，并可视化分析了不同特征的影响机理。

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基于NuNER的桥梁检测报告信息抽取方法

刘宁1，戴新军2，王瑜晨3，朱彦洁3

2026, 45(3): 57-64. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.07

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桥梁检测报告通常以电子文档形式存储，所包含的病害描述、损伤原因及技术指标等信息的利用率往往不高。现有方法多依赖BERT等通用预训练语言模型，因训练语料缺乏桥梁领域专业性，极易导致专业术语识别不全或错误。为此，提出了一种基于NuNER模型的信息抽取方法。该方法借助大语言模型自动标注数据，融合多层次语义特征与概念编码器，增强对专业实体及长距离依赖关系的建模能力；构建了包含9类信息、1 624个样本、共11 450个关键信息的桥检语料库，并基于该语料库对NuNER进行领域微调。研究结果表明：该方法在领域实体识别上显著优于基线模型，F1值提升至0.920 6，在病害数量与分布等关键信息抽取中准确率与召回率表现优异，验证了其在桥检专业信息抽取中的有效性。该方法能有效提高桥梁管养信息的提取效率，并为后续知识图谱、决策支持系统及智能问答平台的建立奠定坚实基础，具有广阔的应用前景。

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基于轻量化大语言模型的交通信号控制系统

王海涌，王孟琳，张丹

2026, 45(3): 65-72. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.08

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针对传统交通信号控制系统难以适应动态交通流量的固有缺陷，且现有强化学习方法存在的模型泛化能力不足、大语言模型部署复杂度高等问题，提出了基于轻量化大语言模型(LLM)的交通信号控制系统(L3M-TCS)。首先构建面向交通信号控制的指令微调数据集；其次采用微调与参数量化技术，将大语言模型压缩为适用于路侧设备的轻量化架构；最后设计具有实时反馈机制的验证系统架构，验证其在真实交通环境中的有效性和可靠性。研究表明：相较传统固定配时方案L3M-TCS降低了60.6%的交通延误与50.2%的排队长度；相比强化学习方法，L3M-TCS在未训练交叉口的延误降低了64.7%，同时可提供基于自然语言的决策依据解释；模型在路侧设备端的推理速度达到11.41 tokens/s，内存占用压缩至原模型的81.7%，且控制决策延迟在2 500 ms以内。

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基于交通流参数和图像潜在特征的短时交通状态预测

张萌萌，王浩楠，蔺庆海，于雷

2026, 45(3): 73-80. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.09

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准确的交通状态预测对缓解交通拥堵和推动智能化交通管理具有重要意义。现有方法主要依赖地面传感器获取的断面交通流参数，没有考虑多车道间的状态差异以及区域内整体交通状态的动态变化，导致在交织区等复杂交通环境下的预测精度受限。对此，提出一种无人机视角下基于交通流参数与图像潜在特征的短时交通状态预测模型（TraP-VisNet）。首先，通过分析视频中的车辆轨迹，提取空间平均速度与空间占有率，用于表征区域内的交通状态；同时，采用引入时序建模与语义引导机制的改进变分自编码器对图像帧序列进行编码，提取能够反映交通流演化的潜在特征。然后，为实现多模态特征融合，分别在时间和特征两个维度引入注意力机制，并通过时间对齐与Z-score归一化处理统一数据尺度。最后，将融合的特征向量输入多层感知机（MLP）进行交通状态回归预测，并基于随机森林（RF）实现状态等级分类。实验结果表明：所提出的模型在多个场景下都具备更强的预测能力与稳定性。与仅基于交通流参数、仅依赖图像潜在特征的模型以及Transformer等主流基线方法相比，所提出的模型在准确率、F1分数和马修斯相关系数（MCC）方面分别实现了19.96%、15.15%、17.70%的平均提升，充分验证了其在复杂交通环境下的鲁棒性和实际应用潜力。

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基于合适空隙数量的智能网联车队高速公路出匝换道时机决策

陈华伟1，邵毅明1,2，徐进1,2，敖谷昌1,2，张惠玲1,2

2026, 45(3): 81-89. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.10

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为迎合高速公路高度自动驾驶的发展需要，以高速公路出匝换道为研究场景，针对车队在驶入出口匝道前何时换道的问题，提出一种基于合适空隙数量的智能网联车队高速公路出匝换道时机决策模型。首先，建立空隙数量与长度的概率分布，在此基础上，估计合适空隙数量，通过不断拓展搜索空间的方式积累其中包含的合适空隙数量，根据合适空隙数量的水平估计最短搜索距离；其次，建立换道距离的概率分布，以一个合适分位数对应的换道距离定义合理换道距离；然后，在最短搜索距离与合理换道距离基础上，建立最短预留距离的最优化模型，以此实现车队换道时机决策；最后，通过设置对比实验，验证模型的可操作性与可行性。仿真分析结果显示：相较于车队进入道路就开始搜索空隙并换道的方式，当车队车辆数为2时，2个模型的车队换道成功率持平；当车队车辆数为4时，2个模型的车队换道成功率均升高了82%；相较于车队邻近允许换道终止位置才开始搜索空隙并换道的方式，当车队车辆数为2时，2个模型的车队换道位置至允许换道终止位置的距离分别缩短了61%与43%；当车队车辆数为4时，2个模型的车队换道位置至允许换道终止位置的距离分别缩短了19%与增加了37%。综上，相较于无车队换道时机决策下的车队换道，车队换道时机决策下的车队换道能有效兼顾换道成功率与换道位置至允许换道终止位置的距离。

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基于极端随机树的成渝地区公路货运量预测及影响因素分析

任晓红1，吴未1，牛丽2，任其亮3，李元铭1

2026, 45(3): 90-96. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.11

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成渝地区双城经济圈作为国家战略腹地核心区，其公路货运量的精准预测对区域经济发展与国家安全具有重要意义。基于2010—2023年成渝地区16个地级市的面板数据，构建了公路货运量预测模型并识别关键影响因素。从社会经济活动等维度初选出16个解释变量，通过Spearman秩相关分析、显著性检验与城市固定效应模型，筛选出就业人员数量、旅游总人数、区域异质性系数等7个核心变量；采用超参数优化方法系统比较了极端随机树、梯度提升决策树等8种机器学习模型的性能，选出适用于成渝地区公路货运的预测模型；基于SHAP值进行了特征重要性分析。研究结果显示：极端随机树和梯度提升决策树模型表现最优，其决定系数(R2)均高于0.95，误差低于10%，且未出现欠拟合或过拟合情况，表明极端随机树模型在成渝地区公路货运量预测中具有最优适用性；就业人员数量、旅游总人数与区域异质性系数为关键影响因素，其中就业人员数量与公路货运量近似呈线性正相关，旅游总人数通过需求侧拉动货运量增长，区域异质性系数则因城市资源与产业结构差异呈现复杂非线性效应。

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基于自动机器学习的骑行者碾压致因及损伤严重程度研究

赵云飞1，谢世婷1，王长帅2，王鹏3，朱彤1

2026, 45(3): 98-110. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.12

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为挖掘机动车-二轮车事故特征，揭示碾压事故的形成原因与骑行者损伤致因路径，以中国道路交通事故深度调查数据库的2 281起机动车-二轮车事故为数据基础，将驾驶人、骑行者、二轮车、机动车、道路、环境方面的相关因素作为背景变量，引入AutoGluon自动机器学习方法进行路径分析，提取背景因素、是否被碾压、损伤严重程度之间的影响关系。首先使用AutoGluon建立碾压事故模型与损伤严重程度模型，量化背景因素对碾压和损伤严重程度的边际效应；然后，采用路径分析方法识别背景因素通过是否被碾压影响损伤严重程度的关键路径。结果发现：骑行者被碾压导致死亡概率提升16.75%，重伤概率提升4.38%，其损伤分布与未碾压事故存在显著差异；驾驶人年龄、骑行者年龄、载货车辆、碰撞类型、机动车长度均是导致碾压事故概率增加的主要原因；损伤致因存在3类路径：间接效应主导型（施工区通过增加碾压风险间接提升损伤）、直接效应主导型（儿童骑行者直接效应增加1.25%）、复合作用型（老年骑行者同时存在直接与间接效应）。为了更细致地刻画出背景因素、是否被碾压与损伤严重程度之间的关系，进一步揭示了碾压事故的形成机理，证实碾压事故需独立分析，为实现差异化交通安全治理提供了理论依据。

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动静态奖惩下新能源汽车动力电池回收研究

刘云龙1，王微1，牛丽2，王礼刚3

2026, 45(3): 111-119. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.13

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针对动力电池回收领域回收率低及非正规回收导致环境污染风险等问题，构建了关于新能源汽车制造商、消费者和政府的三方演化博弈模型。基于决策主体有限理性假设，运用复制动态方程、雅可比矩阵稳定性分析和MATLAB数值仿真技术，探究动静态奖惩机制下的策略演化规律。研究发现：决策主体策略转变受政府奖惩力度、制造商回收技术水平、消费者环境偏好系数等多参数综合影响；静态奖惩机制下，系统演化存在明显波动且演化速率慢；而动态奖惩机制通过联动监管率和回收率自适应调整，演化进程平稳且速率显著加快。基于这些结果，研究提出建立动态奖惩算法、实行技术达标认证制度、压缩非正规渠道利润空间等建议，旨在为动力电池回收政策的精准制定和不断优化提供理论支持和决策依据。

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CNN-LSTM在侧倾试验台法整车质心高度预测中的应用

肖志权，庞国强，蔡展文，汪佩

2026, 45(3): 120-127. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.14

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车辆质心高度z是评估车辆性能及安全性的关键参数之一。侧倾试验台法测量车辆质心高度z时，在车辆悬架不锁死的情况下，由于侧倾过程中悬架变形导致质心横向位置y、质心高度z耦合变化，难以独立测量；用车辆左、右侧倾6°~12°质心高度z的算术平均值作为最终车辆0°质心高度z的测量结果，误差较大。为解决上述问题，笔者提出了一种引入物理混合损失函数的卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)和长短期记忆网络(long short-term memory networks, LSTM)组合模型，即CNN-LSTM模型。结果表明：与Transformer、CNN和LSTM模型对比，CNN-LSTM模型的收敛速度快，预测精度高；CNN-LSTM模型预测出的0°质心高度z与左、右算术平均得到的0°质心高度z相比也更准确，体现了CNN-LSTM模型在侧倾试验台法不锁死悬架场景下预测0°质心高度z的优越性。

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电磁效应对电推进系统动力学特性的影响研究

贾涵杰1,2，胡光鸿1，徐向阳1，梁栋1

2026, 45(3): 128-134. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.03.15

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针对电动直升机电推进系统（electric propulsion system, EPS）机电耦合振动现象，建立了考虑永磁同步电机电磁转矩特性、逆变器死区效应和管压降特性、齿轮时变啮合刚度特性的EPS机电耦合动力学模型。通过对比是否考虑电机电磁效应的EPS的固有特性及动态响应结果，揭示了电磁效应对EPS动力学特性的影响规律。研究表明：电机的电磁刚度对EPS低阶模态影响较大，而对高阶模态影响较小；电磁效应对EPS瞬态响应影响较大，对稳态响应值影响较小；电磁效应对EPS稳态响应的影响主要见于频域特征，而时域峰值差异较小；当齿轮副的转动惯量减小或与电机直接相连时，电磁效应对其动态啮合力的影响程度增大。研究可为EPS在故障诊断、强度校核、动力学优化等不同分析目的下的建模方法选择提供参考借鉴。

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