重庆交通大学学报(自然科学版)
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2020年 39卷 11期
刊出日期:2020-11-19

桥梁与隧道工程
载运工具与机电工程
交通运输工程
交通+大数据人工智能
道路与铁道工程
港口航道·水利水电·资源环境
 
 
       交通+大数据人工智能
1 基于虚拟仿真开发平台的PHEV动态协调控制研究
马超1,杨坤1,金士伟1,任立鹏2,高松1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.01
针对一种双轴耦合四轮驱动插电式混合动力汽车,笔者利用虚拟仿真开发平台对其控制策略与整车性能进行研究。介绍了虚拟仿真开发平台的组成和功能,通过仿真数据与实车试验的对比分析与验证,保证了平台建模分析的有效性与准确性。利用能量流与杠杆分析法,进行目标系统的动力学特性分析,获得各驾驶模式下的扭矩、速度传递公式;依据目标系统构型,利用平台完成整车动力学系统的建模。开发各驱动模式下核心部件驱动策略及模式切换控制策略,提出一种基于效率最优的动态协调控制算法。研究结果表明:整车驱动策略具有有效性,通过分析双电机动态协调控制前后特性曲线发现,此算法实现了电机的优化控制,实现了4.26%的效率提升。
2020 Vol. 39 (11): 1-10 [摘要] ( 4 ) PDF (8155 KB)  ( 26 )
11 基于RS-IPSOSVM的公交客流量预测方法
黄益绍1,2,韩磊2,3
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.02
为了提高公交客流预测的准确性,基于公交IC卡数据,挖掘公交客流的变化规律和影响因素,提出了一种基于粗糙集(RS)和改进粒子群(IPSO)优化支持向量机(SVM)的公交客流量预测方法。首先,通过对客流数据的深度挖掘,确定公交客流的影响因子;其次,利用粗糙集对13个初始影响因子进行属性约简,剔除冗余信息,得到8个核心影响因子;再次,引入自适应调整的惯性权重和异步变化的学习因子对PSO算法进行优化,利用IPSO算法来寻找SVM全局最优参数,通过核函数将公交客流核心影响因子映射到高维空间,拟合核心影响因子与公交客流量间的非线性映射关系,实现客流的预测;最后,以广州市公交线路客流数据进行了方法验证。结果表明:所用方法预测精度在90%以上,简化了训练样本,克服了SVM参数选择的盲目性,实用性和可靠性均得到有效提高。
2020 Vol. 39 (11): 11-19 [摘要] ( 8 ) PDF (1719 KB)  ( 9 )
20 基于LSTM引入客车占比特征的短时交通流预测
翁小雄,郝翊
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.03
近年来,交通数据呈爆炸式增长,准确、及时的交通流预测信息对于智能交通系统至关重要。基于LSTM神经网络提出了一种考虑客车占比特征的短时交通流预测方法;提取车流数据中的客车占比特征并利用快速傅里叶算法(FFT)绘制其功率频谱图,验证了高速公路客车占比特征的周期性特点;针对该特点,提出了基于LSTM引入客车占比特征的短时交通流预测模型,并以广州北环高速某收费站为例进行分析。结果表明:引入客车占比特征的LSTM预测模型,有效降低了短时交通流预测的误差,提高了预测的正确率。
2020 Vol. 39 (11): 20-25 [摘要] ( 4 ) PDF (2588 KB)  ( 20 )
       交通运输工程
26 基于窄马路理念的车道缩减设计方法
邬岚,王彤伟,李鹏举,翟伟
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.04
为了研究车道缩减后的路权分配、加强非机动车道和行人道的系统功能、优化机非出行的道路空间,将双向四车道缩减设计成带双向左转的三车道。计算分析了单条机动车道、非机动车道和行人道的通行能力;对三车道及四车道的道路路段进行了交通仿真模拟,根据适宜缩减车道的最佳左转车辆比例rL,opt和交通量Q研究了道路缩减前后的延误及交通流特性。结果表明:车道进行“四改三”缩减设计后,路段基于人出行的总通行能力提高了15%;不同方向的左转车辆提前进入双向左转车道,减少了同方向车辆变道的干扰,提高了平均车速,增加了单车道通行能力;当Q < 750 pcu/h,rL<30%时,适宜进行车道缩减设计;当Q=750~1 125 pcu/h时,需谨慎操作。
2020 Vol. 39 (11): 26-32 [摘要] ( 6 ) PDF (3801 KB)  ( 4 )
33 ACC车辆跟驰建模及模型特性分析
秦严严1,王昊2,何兆益1,冉斌3
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.05
针对自适应巡航控制(adaptive cruise control, ACC)车辆跟驰模型存在的不足,提出基于非线性动态车头间距的ACC跟驰模型,并分析模型特性。应用随速度非线性动态变化的车头间距策略,建立基于非线性动态车头间距策略的ACC跟驰模型,从交通流均衡态与非均衡态两个层面,分析所提模型在通行能力提升与跟驰模型稳定性两个方面的特性,并与以往模型进行对比分析。研究结果表明:所提ACC跟驰模型能够有效提升道路通行能力,同时具备良好的模型稳定性,可为ACC建模研究提供模型参考。
2020 Vol. 39 (11): 33-37 [摘要] ( 5 ) PDF (594 KB)  ( 7 )
38 整车充电模式下的纯电动公交行车计划优化
熊杰1,白宸宇1,李向楠2,陈艳艳1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.06
考虑车次时间衔接、车辆续驶里程及充电时间等约束条件,建立了以最小化车辆数和空驶成本为优化目标的纯电动公交调度模型,对区域内多条纯电动公交线路的行车计划进行优化编制,利用遗传算法对模型求解得出最优的行车安排。以北京鲁谷场站及廖公庄场站的472路、473路和79路3条公交线路为例,对车辆实施区域跨线优化调度。结果表明:经模型优化后,有效减少了纯电动公交车辆数和空驶费用,达到了最小化车队成本的目的。
2020 Vol. 39 (11): 38-44 [摘要] ( 6 ) PDF (433 KB)  ( 3 )
45 引入逻辑斯蒂增长模型的集装箱吞吐量长期预测
杨波1,刘昱1,杨政龙2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.07
正确预测港口集装箱吞吐量对于港口规划设计及国家经济科学发展具有重要意义。为降低预测误差、提高预测精度,笔者构建了引入逻辑斯蒂增长模型的多因素动态生成系数法,充分发挥该模型处理复杂系统行为能力强的优势。结合天津港、上海港及青岛港的历史数据,对2005至2018年的港口集装箱吞吐量进行了预测研究。研究结果表明:逻辑斯蒂增长模型可提高中长期预测精度,预测结果较为理想;利用修正后的模型方法对未来十年天津港集装箱吞吐量进行了再次预测,研究结果对区域港口规划布局具有一定的参考价值;此外,逻辑斯蒂增长模型应用范围不仅限于集装港口的预测,对于与GDP相关的城市总体规划的人口规模、环境承载力、产业增长等多方面的预测均有较高的利用空间。
2020 Vol. 39 (11): 45-50 [摘要] ( 5 ) PDF (510 KB)  ( 0 )
       桥梁与隧道工程
51 正交异性钢桥面板新型双面焊肋-板接头残余应力研究
钱骥1,2,许振波1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.08
以钢桥面板U肋接头新型双面焊为研究对象,通过有限元方法模拟了U肋的焊接过程,并采用间接耦合法得到了U肋焊缝及周围母材的焊后温度场及残余应力场。比较了单面焊与双面焊残余应力分布的差异;探讨了双面焊2种不同工艺造成残余应力峰值及分布的差异;并进一步通过控制内、外侧角焊缝的施焊时间间隔以获得最佳的层间温差,实现对焊缝接头残余应力的降低。结果表明:双面焊内焊缝焊趾处纵向残余应力接近母材屈服强度,将会成为新的疲劳热点;双面焊内外侧角焊缝同时施焊将会产生更大的残余应力,建议仍保持先内焊后外焊的焊接工艺;在一定的温差范围内,焊接接头及其周围热影响区残余应力分布范围及峰值应力与层间温差成正相关,在保证U肋制作进度不变的情况下,控制层间温差为100 ℃时得到的顶板残余应力较小。
2020 Vol. 39 (11): 51-58 [摘要] ( 6 ) PDF (4041 KB)  ( 20 )
59 折线板型正交异性钢桥面板受力性能的参数分析
吴丽丽1,安丽佩1,2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.09
针对闭口肋正交异性钢桥面板中纵肋-盖板连接处及盖板-纵肋-横梁三者汇聚处的疲劳问题,以一种折线板型正交异性钢桥面板为研究对象,通过在钢桥面板的最不利位置点施加车轮荷载进行数值模拟试验,分析了顶板厚度dt、底板厚度db及折线板厚度df、高度hf、间距lf等5个截面参数对折线板型钢桥面板力学性能的影响;基于某公路桥正交异性钢桥面板的中间一梁段构件,进行了整体模型分析。根据数值模拟推荐折线板型钢桥面板5个截面参数的设计取值:dt=11 mm、db=7 mm、df=4 mm、hf=200 mm、lf=200 mm;整体模型分析进一步证实了折线板型钢桥面板不仅从结构上避开了疲劳最常见的部位,而且在一定程度上显著改善了桥面板横桥向的力学性能,且对纵桥向无影响。
2020 Vol. 39 (11): 59-65 [摘要] ( 3 ) PDF (4625 KB)  ( 15 )
66 基于损伤塑性本构模型的上承式梁拱组合刚构梁拱交汇节点极限承载力研究
丁艳超1,向中富1,李亚勇2,张雪松1,周银1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.10
针对大跨径上承式梁拱组合刚构梁拱交汇节点受力复杂的问题,笔者利用基于Abaqus损伤塑性本构模型展开预应力钢筋混凝土材料非线性分析的方法,对上承式梁拱组合刚构进行了梁拱交汇节点极限承载能力的研究。研究结果表明:18个不利荷载工况中梁拱交汇节点处,上弦梁最大正弯矩组合是最不利且起控制作用的荷载工况,最不利荷载工况下梁拱组合节点极限承载因子为2.012,极限承载因子大于1.4,并有一定的安全储备;梁拱交汇节点的破坏路径为:从上弦梁底板混凝土受拉破坏开始,随着荷载的增大破坏面逐渐扩展至上弦腹板,最终上弦梁结构被拉溃;提出一种基于Von-Mises应力相似追踪的方法,可以有效的模拟实体单元力学边界条件;给出了判断节点内力平衡的计算公式,提出内力平衡影响因子η,并通过数据对比给出了影响因子相应的阈值范围,定量的解释了局部杆系模型与整体模型的内力状态无法相同的原因。
2020 Vol. 39 (11): 66-75 [摘要] ( 1 ) PDF (8723 KB)  ( 8 )
76 城市隧道照明优化设计研究
李英帅1,王卫杰1,王茂盛2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.11
城市隧道半封闭的空间结构决定了其只能靠照明系统提供光亮。城市隧道内外亮度的差异会使驾驶人在进出隧道时产生“黑白洞效应”,影响驾驶人对视觉信息的获取与处理,具有一定的事故风险。以南京长江隧道与扬子江隧道为例,通过驾驶人在隧道内行驶时的视觉特性实验,对比分析两条隧道照明对驾驶人注视、扫视、眨眼等视觉特性的影响。研究结果表明:光亮强度的变化会影响驾驶人注视点分布、扫视幅度与速度、眨眼频率与持续时间。最后,从亮度设计、照明灯具布设两个方面提出优化建议。
2020 Vol. 39 (11): 76-80 [摘要] ( 4 ) PDF (1231 KB)  ( 12 )
       道路与铁道工程
81 羧基对两性沥青乳化剂及乳化沥青性能影响研究
高莉宁,符小红,贾秦龙,何锐,陈华鑫
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.12
为研究羧基对两性沥青乳化剂及其制备的乳化沥青的性能影响,笔者利用油酸、不同摩尔比的二乙烯三胺和氯乙酸合成了三种沥青乳化剂,采用红外光谱、表面活性和亲水亲油平衡值表征其性能,对不同乳化剂制备的乳化沥青性能进行了测试。研究结果表明:随着分子结构中羧基的增加,乳化剂在临界胶束浓度下的表面张力由37.42增加到40.24和43.98 mN/m;亲水亲油平衡值由8.1增大到11.1和13.9,水溶性变好;乳化沥青的破乳速度从中裂变为快裂再到慢裂;乳化沥青蒸发残留物的25 ℃针入度由8.0减小为7.9和7.6 mm,软化点由47.0升高为47.5和48.5 ℃,沥青的硬度增大。
2020 Vol. 39 (11): 81-85 [摘要] ( 5 ) PDF (702 KB)  ( 10 )
86 HSI空间在低照度沥青混合料图像处理中的应用
曾晟1,梁乃兴1,杨遂中2,田晓峰2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.13
针对低照度条件下摊铺混合料图像预处理中集料颗粒分割不准确的问题,笔者利用数字图像HSI颜色空间Retinnex亮度增强的方法,通过对两种光照条件下采集到的摊铺沥青混合料数字图像,分别采用传统RGB色彩空间和HSI色彩空间图像亮度增强方法进行预处理。对比传统RGB颜色空间处理方法和笔者HSI颜色空间图像处理方法,对图像预处理后图像的灰度共生矩阵与二值图像中9.5 mm以上集料面积占比的分割准确性,进行了适用于低照度条件下,摊铺沥青混合料图像图像处理技术的研究。研究结果表明:通过笔者HSI颜色空间图像亮度增强预处理算法,低照度工况下图像灰度共生矩阵熵和能量与光线充足工况下下图像结果接近,集料面积比与抽提筛分试验结果误差较小;HSI颜色空间摊铺沥青混合料数字图像预处理方法在低照度条件下对图像还原度较高,集料分割识别准确,适用于实际工程中光照条件较暗条件下沥青混合料图像的预处理的应用。
2020 Vol. 39 (11): 86-91 [摘要] ( 2 ) PDF (7325 KB)  ( 5 )
92 FWD荷载下沥青路面弯沉盆几何特性分析
宋金华,辛鹏飞
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.14
为研究FWD载荷作用下半刚性基层沥青路面的弯沉盆曲线特性,建立了动力有限元模型,通过改变结构层的模量和厚度,分析了弯沉盆几何参数指标以及各结构层强度变化对弯沉盆曲线的影响。研究表明:面积指标A3能够更好的评价路面整体强度;当模量比E1/E2>0.5时,d0/d1仅与面层模量值大小有关;三次多项式拟合弯沉盆曲线,距离荷载中心0.15 m处的曲率半径与面层和基层模量存在高度线性相关关系;面层模量作用效果主要表现在C1~C2范围内,土基模量作用效果主要表现在d8处;控制单一变量(模量)变化,路面结构强度对土基模量变化最为敏感,控制单一变量(厚度)变化,路面结构强度对基层厚度变化最为敏感。
2020 Vol. 39 (11): 92-98 [摘要] ( 5 ) PDF (1970 KB)  ( 5 )
99 IGM-FM串联模型在高铁路基沉降预测中的应用
张献州1,2,夏晨翕1,陈霄1,蒋英豪1,陈建营1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.15
高速铁路路基沉降素有“变形量级小、数据波动大”的特点。针对现有对指数曲线法、三点法、灰色系统等单项预测模型不能恰当地反映高速铁路路基建设周期内沉降变形规律的问题。笔者利用改进灰色预测傅里叶-马尔科夫残差式组合预测模型,对路基沉降变形数据存在串联式叠加的规律进行预测研究,以期提高预测的整体精度和稳健性。应用该模型于经过线性插值补全的某高速铁路路基沉降实测数据中,研究结果表明:该组合预测模型构造有效,利用傅里叶级数和Markov状态转移矩阵对一次残差进行二次组合预测,更好地拟合高速铁路路基沉降监测数据的变化趋势,预测精度得到明显提高。
2020 Vol. 39 (11): 99-108 [摘要] ( 5 ) PDF (584 KB)  ( 2 )
       港口航道·水利水电·资源环境
109 基于径向基函数逼近的波浪折射问题求解
许锡宾1,束仲祎1,徐绩青1,2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.16
波浪具有三维性、随机性和非线性等特征,其边界条件复杂,波浪折射方程难以求解。考虑到径向基函数具有形式简单,各向同性,与空间维数无关等优点。将径向基函数逼近的思想与波浪折射方程相结合,且考虑其导数边界条件,构造了一种求解波浪折射问题的计算方法。在实际工程中,为求解波浪折射的数值解提供了一种新思路。
2020 Vol. 39 (11): 109-113 [摘要] ( 4 ) PDF (3850 KB)  ( 0 )
114 基于RF-RUSLE模型的水土流失性公路自然灾害风险评估——以重庆市巴南区为例
牟凤云1,杨猛1,余情2,刘振涛3
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.17
选择降雨量、土壤类型、植被覆盖度、坡度、坡位和整治力度等6个指标建立风险指标体系,构建RF-RUSLE模型,分析重庆市巴南区水土流失程度及公路灾害与水土流失之间的关系;结合区域路网格局,对重庆市巴南区水土流失性公路自然灾害风险进行了评估与预测,对研究区水土流失性公路自然灾害风险等级进行了划分,探讨了研究区公路自然灾害致灾因素。结果表明:重庆市巴南区水土保持较好,但降雨量侵蚀严重,水土流失程度介于轻度~中度;巴南区水土流失性公路自然灾害风险等级总体为中度风险,南部、西南部为公路灾害高风险区域;在各乡镇交界处,公路灾害防治薄弱,水土流失性公路自然灾害发生概率极高,降雨量和坡度为主要致灾因素,需要重点监测与防治。
2020 Vol. 39 (11): 114-121 [摘要] ( 4 ) PDF (16165 KB)  ( 2 )
122 重庆主城区河流底泥中重金属污染现状及生态风险分析
张占梅1,2,黄大俊1,石瑞琦1,徐源1,龚雨晨1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.18
为了评估重庆市主城区河流底泥重金属污染及其潜在环境风险,以重庆市主城区花溪河、苦溪河、桃花溪、清水溪、盘溪河等5条河流为研究对象,检测了河流底泥中6种重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的浓度;采用内梅罗综合指数法和地累积指数法分析了河流底泥重金属污染程度,采用Hakanson潜在生态风险评价法对重金属生态风险进行了评价。结果表明:重庆市主城区5条河流中6种重金属均达到了轻度污染及以上的等级,桃花溪和清水溪取样点的内梅罗综合指数Pcom>3,属于重污染;6种重金属中,Cu污染最严重;重庆市主城区河流底泥中重金属的潜在生态风险较低,除了花溪河一个采样点的重金属潜在生态风险指数RI=212.04,属于中等风险等级,其余RI<150,属于轻微风险等级。
2020 Vol. 39 (11): 122-127 [摘要] ( 6 ) PDF (1194 KB)  ( 1 )
       载运工具与机电工程
128 基于卡尔曼滤波的车辆液压主动横向稳定杆最优控制研究
赵强,孙柱
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.19
通过建立整车动力学模型和电液伺服阀控制液压缸主动稳定杆作动器模型,推导得出系统状态的空间模型;采用卡尔曼滤波算法对质心侧偏角、横摆角速度、簧上质量侧倾角、簧上质量侧倾角速度等进行最优估计;并基于最优估计值,采用黎卡提方程设计了一个最优反馈阵,实现了LQG的最优控制。并在MATLAB/Simulink中进行仿真验证,并与被动横向稳定杆进行比较。结果表明:所设计的LQG最优控制算法在抑制车身侧倾效果明显,能有效提高车辆侧倾稳定性。
2020 Vol. 39 (11): 128-135 [摘要] ( 6 ) PDF (2714 KB)  ( 5 )
136 有轨电车防撞的共轭梯度检测方法
王华,刘亚辉,闫晓茹
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.20
针对有轨电车防撞雷达常用直接矩阵求逆法进行信号检测,复杂度高,运算量大的问题,通过分析有轨电车防撞雷达系统运行过程中周围杂波、干扰和噪声的特征,将共轭梯度法匹配滤波器应用于有轨电车的防撞雷达信号检测,不仅获得CFAR最优检测器,还比直接矩阵求逆法运算复杂度更低,运算量更小,有助于提高效率,降低成本。
2020 Vol. 39 (11): 136-140 [摘要] ( 4 ) PDF (476 KB)  ( 2 )
141 某乘用车车道偏离预警系统测试与评价
Ayalew Mesfin Mitiku,邵毅明,张磊,王蓉,彭金栓
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.11.21
汽车工业的创新升级促进了高级辅助驾驶系统的广泛应用,尤其以车道偏离预警系统(LDWS)为代表的新技术正在进一步减少因车辆偏离车道造成的交通事故。为探究适合我国道路交通特性的LDWS的测试与评价技术,对某乘用车LDWS的客观性能进行实车试验,分析了直道与弯曲路段条件下,偏离方向、光照条件、车道线类型、横向偏离速度等因素对报警点横向距离DW分布的影响。结果表明:在直道路段,光照、车速对DW的影响较小,而横向偏离速度与DW之间存在负相关性;在弯曲路段,车辆向弯道内侧偏离时DW分布与直线路段相似,但是发生弯道外侧偏离时,报警时刻较晚。研究结果丰富了目前对LDWS测试工况与评价技术的应用。
2020 Vol. 39 (11): 141-146 [摘要] ( 5 ) PDF (925 KB)  ( 2 )
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