重庆交通大学学报（自然科学版）

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日韩货物中欧班列海铁联运路径选择研究

吕靖1，张丹阳2，季嘉慧1

2021, 40(11): 1-8. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.01

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构建了中欧班列海铁联运网络以满足日韩货物跨国运输的市场需求；从货主角度出发，根据运输流程和基础设施建设情况构建了费用和可靠性函数，以总费用最小、总可靠性最高为双目标进行0-1整数规划；根据货主对时间、费用及可靠性等3个要素的不同侧重要求，确定不同目标函数的权重，加权求和将双目标转化为单目标函数问题，采用遗传算法求解；以釜山港至汉堡的计算机电脑和快消服装2类货物运输为例，得到不同权重下的最优运输方案，并与现有海运路线进行时间、费用和可靠性对比。结果表明：选出的海铁联运最优路径在时间、可靠性和总费用上均优于现有海运路线，并能够满足货主的不同需求；中欧班列海铁联运网络的整体可靠性强。

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零担物流线路组合选择策略研究

闫芳，郭俊，陈凯

2021, 40(11): 9-17. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.02

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市场需求的不确定性使得企业经常产生临时性物流需求，物流现货市场采购的补充作用能够有效解决上述问题。为最大程度地利用运力及物流网络，降低运输成本，提高企业收益，承运人往往通过运输服务组合拍卖的形式选择运输线路组合。针对如何在运输服务组合拍卖中选择合适的运输线路组合这一关键问题，基于零担物流承运人的视角，建立了以收益最大化为目标的数学模型，提出了一种基于托运任务间协同效应的求解策略，并采用粒子群算法通过两个不同规模的算例对所提模型及协同效应策略进行验证。在小规模算例1中协同效应策略与反向精英粒子群算法求解方案相同，但协同效应策略运算时间仅需120.6 s，较反向精英粒子群算法减少1 775.1 s，求解时间缩短93.64%；算例2中协同效应策略得到最优方案仅耗时148.6 s，反向精英粒子群算法求得相同最优方案则需4125.9 s，运算时间增加96.4%。研究结果表明：使用协同效应的求解策略在两个算例中均能够得到较为满意的决策结果，且计算复杂度较小，在求解质量相同的情况下，协同效应求解策略运算时间更短。

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基于SVM的高原川道型城市通勤者出行方式选择研究

彭辉，王剑坡，张娜

2021, 40(11): 18-23. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.03

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为探究典型高原川道型城市（西宁市）的出行者对交通出行方式选择的行为，以大规模的居民出行调查数据为基础，提取个人、家庭社会经济属性及出行特征指标，将包含小汽车出行和出租车出行的私人交通方式与公共交通方式这2项通勤方式选择作为目标变量，并通过显著性检验得出影响出行方式选择的8项决策变量。针对29 960次有效出行样本，合理划分出训练样本集和测试样本集。基于此，分别构建支持向量机(SVM)和传统的二项Binary logistic (BL)模型以识别通勤者的出行方式选择，选取3项定量指标分方式的分类预测精度、总体分类预测精度和平均绝对百分比误差以对比不同模型的分类结果。研究结果表明：相比BL模型，SVM对分类数据具有更好的拟合效果，对出行方式选择的预测适用性良好，具体来说，对私人交通方式的预测，SVM的预测准确率比BL模型的预测准确率高出8.08%，公共交通则高出了2.76%；SVM的总体分类准确率比BL模型的预测准确率高出4.82%。

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考虑碳税和易腐品的班轮加油策略与航速优化

刘翠莲，张群淑，魏巍

2021, 40(11): 24-31. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.04

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在碳税机制下，考虑到易腐品特殊性质，航运企业优化班轮航速并制定加油策略是项重要决策。从航运企业角度出发，以实现包括船舶固定成本、加油成本、易腐品腐坏成本、冷藏成本及碳税在内的班轮总运营成本最小为目标，建立起混合整数非线性规划模型。针对模型特点，运用分段线性逼近法对油耗函数及易腐品腐坏函数进行线性化处理并求解。以实际班轮航线为例，依次分析港口燃油价格、到港时间窗和碳税率对航运企业决策的影响。研究结果可为运输易腐品的集装箱班轮公司选择加油港、确定加油量以及优化航速等提供科学依据。

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基于改进樽海鞘群算法的卸车调度优化

李长安1,3,4，赵德隆2，王国勇2，吴忠强2，张立杰1,3

2021, 40(11): 32-39. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.05

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针对港口载煤列车的卸车调度流程主要依靠工人经验进行调度作业，存在决策时间长、作业冲突和列车在港时间过长等问题。以列车在港时间最少为总优化目标，在已知列车到港时间及堆垛与煤种对应关系的前提下，考虑工作机械可用性、作业流程可达性及其相互约束关系等因素，构建了卸车调度数学模型。提出了一种基于改进樽海鞘优化算法的优化调度方法。引入自适应惯性权重，可有效地提高算法收敛速度；引入随机柯西变异策略，可有效地提高算法寻优能力。5个测试函数的测试结果表明：相比于樽海鞘优化算法、自适应樽海鞘优化算法、粒子群算法与鲸鱼优化算法，改进樽海鞘优化算法收敛速度更快，精度更高。港口堆场作业实际数据的仿真实验表明：改进樽海鞘优化算法可优化出满意的卸车调度任务，减少了火车总在港时间，提高了港口总体的工作效率。

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基于结构方程模型的城乡公交一体化满意度研究

朱兴林，姚亮，李建立，刘泓君

2021, 40(11): 40-46. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.06

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为了深入分析城乡公交一体化发展中存在的问题，有针对性地改善城乡公交服务质量，提升乘客满意度。以新疆某县域为实例进行问卷调查，选取公交环境感知、公交便利度感知和公交运营感知为影响乘客满意度的潜在变量，采用探索性因子分析法检验所选测量变量对相关问题的解释能力，基于结构方程模型（SEM）提出假设，构建了城乡公交一体化满意度评价模型。在模型适配度良好的基础上，分析了模型运算结果并提出相应优化措施，结果表明：公交环境感知、公交便利度感知、公交运营感知对满意度均为直接正向相关；公交便利度感知对满意度的影响程度最大；缺少城乡公交信息平台是影响便利度的主要因素；依次提升乘车舒适度和司乘服务质量可有效提高乘客满意度和提升城乡公交服务质量。

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基于数据包络分析的交叉口信号控制效率评价方法

徐建闽，柳坤

2021, 40(11): 47-52. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.07

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随着城市汽车保有量不断增加，很多城市交叉口运行效率不高，频繁出现拥堵现象，信号控制效率难以匹配实际的交通情况，我国缺乏针对交叉口信号控制方案效率评价的统一标准。为了评价信号交叉口控制方案效率的优劣性，为给相关部门选择交叉口信号方案提供参考，采用数据包络分析(DEA)方法，选取交叉口车辆排队长度、平均行车延误、停车次数作为评价输入指标，绿灯利用率、交通量作为评价输出指标。最后选取实例进行验证，仿真结果表明：所提出的交叉口信号控制效率评价方法是可行的。

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车路协同环境高速公路瓶颈车辆换道引导方法

焦朋朋,云旭,安玉

2021, 40(11): 53-59. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.08

摘要 ( )

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高速公路由于交通事件的发生，常产生瓶颈区域致使车辆频繁换道。为提高高速公路瓶颈区车辆通行效率与安全性能，讨论车路协同环境的优越性，提出了车路协同环境下高速公路瓶颈车辆换道引导方法，通过建立离散选择模型的形式定义传统车辆与智能车辆的换道考虑因素，根据车辆所处位置定义自由换道与强制换道的效用函数，考虑宏观交通流不同渗透率下的速度密度关系，求解期望换道概率并将其引入考虑横向交通流的元胞传输模型以模拟宏观交通流换道行为，从而对瓶颈上游的智能车辆进行引导。利用车辆换道引导方法对宏观交通流进行数值仿真，并设置5组不同渗透率下的交通流。研究结果表明：车路协同环境下不同渗透率的交通流经过瓶颈区的总行程时间均有所减少，渗透率为1时对应的总行程时间最小，为296.21 s，渗透率为0.4变为0.6时总行程时间减小幅度最显著，为8.3%；渗透率为0.8变为1时总行程时间减小幅度最小，为2.7%，因此利用该引导方法对渗透率为0.6的交通流进行引导，其效果最显著。在使用引导方法后，各车道密度趋于均衡，能有效缓解瓶颈区向上游传播的堵塞波。

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综合小波分解和BP神经网络的交通小区生成交通短时预测

赵顗，沈玲宏，马健霄，邱烜利

2021, 40(11): 60-66. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.09

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针对交通小区生成交通的短时预测需求，提出了综合小波分析和BP神经网络的短时预测方法。预测方法主要利用dbN小波函数对交通小区生成交通进行小波分解，利用BP神经网络对分解后的多频段波形进行短时预测，最后通过波形重构获得交通小区生成交通的短时预测结果。在构建综合小波分析和BP神经网络短时预测模型基础上，采集交通小区的实际交通生成数据，并构建短时预测的对比模型，检验构建模型的预测精度。检验结果表明：在交通小区的生成交通短时预测方面，综合小波分析和BP神经网络的组合预测模型比单独采用BP神经网络进行预测的精度更高。

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足尺隧道5MW火灾下大巴车疏散时间试验研究

安文娟1,2,方磊3，谢耀华2，李远哲2

2021, 40(11): 67-73. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.10

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为研究大巴车人员在隧道突发火灾情况下的的疏散时间，提高隧道运营安全性，在1∶1全尺寸试验隧道内，构建了油盆火燃烧场景，开展了不同人数、不同路径等4组工况下的大巴车人员疏散试验。试验记录了不同工况下的车内疏散时间与车外疏散时间，并将疏散时间的试验结果与经验公式计算结果进行了对比研究。试验结果表明：在视觉良好且障碍物干扰较少的试验环境中，大巴车车内疏散时间大于车外疏散时间，且疏散人数越多，两者差距越大，可见车内疏散是整个疏散过程的一个瓶颈点，有必要加强突发事件下大巴车驾乘人员的车内逃生教育培训等工作，以提高车内疏散效率；在有多个可用出口的情况下，99%的参与者选择从远离火源点最近的出口逃生，并导致该出口出现了排队现象，因此有必要加强隧道内疏散路径和紧急出口的指引，以避免群体疏散时的盲从性，并提高疏散效率。对比结果还表明：采用经验公式计算疏散时间时，应结合实际情况充分考虑疏散人数规模对通道人流平均通过速度的影响，火灾规模与疏散环境对车外疏散速度的影响，以及实际使用出口数与可用出口数之间的差别，从而合理设定参数值，提高计算结果的准确性。

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基于地理探测器的重庆市城镇建设用地变化及驱动因素研究 DOI：10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.11

牟凤云1,李秋彦2,马英3,陈林4,龙秋月5,杨猛6

2021, 40(11): 74-81. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.11

摘要 ( )

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随着我国城镇化进程加快，城镇建设用地无序扩张致使耕地流失、土地利用低效、城市空间结构紊乱等问题日益突出。以重庆市为例，在分析2000—2015年城镇建设用地时空演变的基础上，利用熵权法、地理探测器探讨城镇建设用地面积变化的驱动因素。研究结果表明：①从时间上看，近15年来，重庆市城镇建设用地增长率先波动式增长，后趋于平缓，面积呈上升趋势，相比2000年增加了259.09%；从空间上看，全局Morans I显示城镇建设用地分布具有空间集聚性，主城九区城镇建设用地增长明显，而巫山、奉节等经济发展较慢的地区面积变化不明显；②利用熵权法、地理探测器分析显示影响城镇建设用地变化的主要因素为产业规模与人口规模，区位条件影响偏小；城镇化率、地区生产总值、第二产业产值、第三产业产值等因素以增强型交互作用共同影响城镇建设用地变化，但交互作用的影响程度存在差异。研究结果对识别重庆市城镇建设用地变化及驱动因素，为引导其城镇建设用地合理配置提供科学依据。

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基于正态云理论的软弱隧道围岩分级

梁辉如1，王永东2，彭浩2，刘俊锋1，燕新2

2021, 40(11): 82-87. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.12

摘要 ( )

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选取针对软弱隧道围岩的4个指标——单轴抗压强度Rc、完整性系数Kv、黏聚力c及软化系数Kf，构建了基于正态云理论的软弱隧道围岩分级体系；用隧道工程实例对软弱隧道围岩分级体系进行了验证计算，并以实际开挖围岩等级作为参照标准，对比分析了分别用正态云法与BQ法得到的围岩分级结果。结果表明：与BQ法相比，正态云法得到的围岩等级与实际开挖围岩等级的一致性更高；验证了基于正态云理论的软弱隧道围岩分级体系的可行性；正态云法围岩分级体系可作为一种新的软弱围岩分级判定方法。

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基于BIM技术的框架桥下穿既有铁路智慧监测平台研究

郑明新1,2,3，杜子真1,3，康蒙1,3，徐朋威1,3

2021, 40(11): 88-93. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.13

摘要 ( )

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在总结大量框架桥监测工程及BIM技术应用的基础上，探索和研发了基于BIM技术的框架桥下穿既有铁路智慧监测平台。以福建龙岩市永定区凤城街道下坑一路框架桥下穿漳龙线铁路工程实践，融合自动监测系统、视频安全监控系统、云端数据存储和综合预警系统，通过发挥BIM技术的实时可视化、信息共享等特性，将框架桥顶进施工监测信息通过BIM模型快速准确的传递给参建单位，将监测数据采集、存储、分析、处理的自动化技术和预警系统结合，对监测数据实时分析拟合预测变形趋势，保证了框架桥下穿既有铁路的安全施工。

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钢管混凝土拱桥拱铰斜腹杆合理夹角分析

王维民1，高何杰2，周水兴3，解瑶3

2021, 40(11): 94-100. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.14

摘要 ( )

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钢管混凝土拱桥钢管拱通常采用缆索吊装悬臂拼装法施工，为便于调整拱肋安装线形，多在拱脚处设置临时拱铰。将拱铰结构分别简化为理想桁架和刚架结构，根据力系平衡原理推导出理想桁架的斜腹杆轴向力一致表达式，将欧拉临界荷载与轴向力之比定义为腹杆的稳定系数，建立起稳定系数与腹杆夹角的关系，得到了腹杆最大稳定系数对应的夹角值；运用力法原理，推导了三角刚架端弯矩和轴向力计算表达式，通过算例验证了计算公式的正确性，在此基础上进一步研究了拱铰刚架内力与斜腹杆夹角的变化规律。结合JTG/T-D65-06—2015《公路钢管混凝土拱桥设计规范》对主、支管夹角不宜小于30°的构造要求，得到拱铰斜腹杆夹角在60°~100°间较为合理结论，验证了国内部分已建钢管混凝土拱桥拱铰构造设计的合理性。

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复合圆曲线散索鞍设计位置的改进算法

邓小康，邓恒耀

2021, 40(11): 101-105. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.15

摘要 ( )

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基于对悬索桥主缆线形和主缆与索鞍的力学、几何关系的分析，提出了一种复合圆曲线散索鞍设计位置的改进算法。算法利用主缆和索鞍几何条件建立方程，仅需采用二分法求解一元非线性方程即可得到复合圆曲线散索鞍的位置。算法给出了二分法求解非线性方程的求解区间，计算过程无需任何初值均能保证求解收敛。算例表明，改进算法精确度较高。

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新规范下采用旧车辆类型的路面轴载谱分析

赵曜1，张中亚2，朱宇杰3

2021, 40(11): 106-113. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.16

摘要 ( )

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随着2017版《公路沥青路面设计规范》的实施，沥青路面设计中面临着新旧车辆分类标准转换的问题。采用2015年河南省高速公路收费管理系统采集的车辆数据，提出了一种车辆类型转换方法，将原6类车型转换为《新规范》下的11类车型；经计算得到河南省轴载谱参数的代表值；根据轴载谱参数，按照《新规范》要求计算了在沥青路面设计中各种车型的当量设计轴载换算系数，确定了河南省当量设计轴载换算系数的代表值。结果表明：所提出的车辆类型转换方法可行。但在车辆超载超限严重的情况下，采用规范方法计算出的当量设计轴载换算系数仍不能准确反映实际情况。

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基于红外图像增强算法的混凝土内部缺陷检测研究

郑丹，谭帅帅

2021, 40(11): 114-117. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.17

摘要 ( )

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由于混凝土的不良导热性能，传统红外检测方法分辨率低、缺陷特征不明显。针对上述问题，研究了结合红外热像和增强图像算法的混凝土内部缺陷检测方法；开展了混凝土中不同深度、大小的缺陷的红外检测试验，并采用时域拟合与限制对比度直方图均衡算法相结合的方式对红外检测图像进行处理；对比了处理前后的热像图缺陷识别效果。试验结果表明：算法应用后缺陷识别所需温差从0.3 ℃降至0.1 ℃，边缘细节得到优化，提高了红外图像混凝土内部缺陷检测的精度和实用范围。该方法拓展了红外热像在混凝土无损检测中的应用范围。

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纳米ZnO改性沥青分子动力学模拟研究

苏曼曼1, 司春棣2, 张洪亮3

2021, 40(11): 118-127. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.18

摘要 ( )

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为揭示纳米ZnO改性剂对沥青物理性能改善的机理，采用分子动力学模拟技术对纳米ZnO改性沥青进行模拟研究。借助沥青四组分代表性化合物，结合沥青的元素含量、四组分相对含量试验结果构建了沥青分子模型。根据纳米ZnO形貌特点，构建了不同粒径的纳米ZnO簇团模型及纳米ZnO/沥青共混体系模型。采用分子动力学方法计算了纳米ZnO与沥青分子间的相互作用，分析了纳米ZnO在沥青中的扩散性能，研究了纳米ZnO对沥青物理模量及沥青分子结构的影响，根据分子动力学模拟结果揭示了纳米ZnO改性沥青的改性机理。研究结果表明：模拟温度为150 ℃左右时，纳米ZnO/沥青共混体系的范德华相互作用和非键接相互作用达到最大值，体系结构最稳定；纳米ZnO颗粒增大了沥青体系的体积模量、剪切模量和弹性模量，改善了沥青的高温性能，从而提高了沥青的抗剪切能力；同时，纳米ZnO增大了沥青质与胶质体系分子间的芳环质心距离，减缓了强极性组分的堆积，加强了支链在分子间的延展性，增加了沥青结构的致密性，从而促使沥青具有更稳定的胶体结构、更好的物理性能。

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纯电动汽车轻量化机舱支架总成优化与验证

丁明德1，张鹏2，刘波3

2021, 40(11): 128-134. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.19

摘要 ( )

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为了满足纯电动汽车轻量化的需求，针对长安某纯电动汽车结构功能件机舱支架总成进行了复合材料轻量化开发，基于性能及成本因素选用了片状模塑料（sheet molding compound, SMC），对该SMC机舱支架总成进行了CAE分析及台架疲劳振动试验，根据试验分析结果进行了分析模型及结构优化，并对优化后的SMC机舱支架总成进行了试验验证。研究结果表明，悬挂重量对复合材料机舱支架总成的性能有较大影响，CAE建模应体现悬挂重量，分析模型及结构改进后的SMC机舱支架总成可以满足强度及疲劳耐久要求；相对于金属机舱支架总成，SMC部件可以实现2 kg，减重率为31.3%，轻量化效果明显，SMC部件成本相对于金属部件成本只增加20元，每公斤减重的成本为10元，成本增加可以接受，具有大批量应用前景；应用SMC复合材料，可以大量减少生产工序，取消焊接流程，能够明显降低能源消耗，同时降低了排放和资源消耗，符合国家节能环保政策，为纯电动车及汽车结构功能件轻量化开发提供了一个很好的方向。

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带储能弹簧自由活塞发动机运行特性研究

李延骁，杨君，徐传燕

2021, 40(11): 135-141. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.20

摘要 ( )

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为进一步提高自由活塞发动机(FPE)运行频率、指示效率及稳定性等性能指标，提出了一种带有储能弹簧的FPE内燃发电系统设计方案。对其工作原理进行了分析，建立了系统动力学-缸内热力学耦合计算模型，并试验验证了模型有效性。通过数值仿真研究了储能弹簧对FPE系统运行特性的影响，结果表明：随储能弹簧刚度增大，FPE活塞位移与速度趋于正弦变化曲线，进气口与排气口打开时刻推后；储能弹簧刚度越大，缸内峰值压力与机械效率越低，活塞速度峰值、系统运行频率及输出功率越高，储能弹簧刚度在100~200 kN/m时指示效率较高；此外，设置储能弹簧可降低FPE缸内峰值压力与压缩比波动幅度，有效抑制燃烧循环波动与偶发性失火对系统运行稳定性影响。

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液压减振器失效对跨座式单轨车辆动力学性能的影响分析

杜子学，马加兵

2021, 40(11): 142-148. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2021.11.21

摘要 ( )

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以某国产跨座式单轨车辆为研究对象，采用动力学仿真软件建立跨座式单轨系统动力学仿真模型，分析液压减振器不同失效工况对车辆动力学性能的影响。重点考察了倾覆系数、水平轮径向力、车体侧滚角和运行平稳性指数。分析结果表明：车辆在曲线轨道运行过程中，液压减振器不同位置失效工况下车辆的倾覆稳定性、抗脱轨稳定性与运行安全性均会变差，且发生工况五或工况六时，动力学性能最差，此时会严重影响到车辆的稳定运行，应减速停车疏散乘客；而车辆在直线轨道以最高运行车速75 km/h运行时，液压减振器不同的失效工况下车辆的横向和垂向平稳性与正常工况运行相比，横向平稳性影响较小，但对车辆的垂向平稳性影响较大。

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