重庆交通大学学报（自然科学版）

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基于NGSIM微观轨迹数据的车辆跟驰行为安全评价

陈景旭1，程文昱1，万剑2，汪怡然1

2022, 41(01): 1-6. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.01

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跟驰行为是微观交通流中最基本的交通行为之一，选用NGSIM轨迹数据对车辆跟驰行为的微观特性进行研究，分析跟驰行为由安全状态变为危险状态的影响因素及原因。选取碰撞时间（time to collision, TTC）为安全指标，将TTC处于不同状态下的帧数作为因变量，将速度、加速度、加速度差分等微观特性变量作为自变量，并设定4种阈值回归分析。结果表明：对跟驰行为由安全状态变为危险状态，影响最大的因素为前后车速度差，前后车平均车头间距次之，但当存在大量跟驰行为时，前后车平均车头间距的影响更大，后车的微观特征对此产生的影响多于前车；为使跟驰行为保持在安全状态，应增加前车的速度、加速度、加速度差分和前后车平均车头间距，同时应减小后车的加速度、加速度差分和前后车速度差值；考虑到车流连续性，整体而言应使前后车保持相近的速度，避免突然加速或减速，且应保持适当的车头间距，并加强后车的管控。

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基于复回归分析的电动自行车风险驾驶行为研究

周旦，常梦莹，顾国斌，李文勇

2022, 41(01): 7-12. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.02

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为明确电动自行车驾驶员风险驾驶行为对驾驶安全性的影响，结合桂林市问卷调查，采用复回归分析法建立模型，基于安全知识、安全态度和风险感知这3个尺度，对风险驾驶行为的影响程度进行了研究。通过建模分析发现：“责任态度”“群体行为态度”“担忧与关心尺度”可解释侵略行为60.1%的变异；疏忽行为48.5%的变异是由“年龄”“安全知识”和“责任态度”引起的；违规行为55%的变异是由“年龄”“违规态度”“群体行为态度”和“担忧与关心尺度”引起的。结果表明：明显的“群体行为态度”显著影响着侵略行为发生；安全知识对于非蓄意疏忽行为呈显著负向影响，但对于蓄意性的违规行为及侵略行为没有显著影响。

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基于自然驾驶数据的典型风险场景致因分析

冯树民，吴迪，孙雅丽

2022, 41(01): 13-21. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.03

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为探究城市交通中驾驶风险工况的主要影响因素以及因素之间的相互作用关系，在哈尔滨城市道路上开展了驾驶试验，采集自然驾驶数据并提取了20个危险工况的影响因素，构建了改进的DEMATEL-ISM模型，对各个致因的相关关系和重要程度进行量化处理；针对行人和非机动车横向冲突、前车变道冲突两个典型风险场景，结合模型输出的层次结构图进行复杂网络度值分析。根据获取的深层诱导因素、直接影响因素和核心影响因素归纳了两个风险场景的形成链路。研究表明：两类风险场景的深层诱导因素主要为道路状态和交通管制的交叉作用；直接影响因素、核心影响因素和场景形成链路存在显著差异。

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基于知识图谱推理的风险车辆识别方法研究

俞山川，谢耀华，陈晨，周健

2022, 41(01): 22-28. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.04

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为了快速识别高速公路风险车辆，采用知识图谱推理的识别方法，研究了高速公路运行车辆多元历史信息与安全风险之间的潜在联系。首先，确定了风险车辆类型和文本数据的来源，建立了考虑一对多、多对一和多对多关系的表示学习模型；然后，以最小化对数损失为目标，基于开放世界假设进行了样本训练；最后，采用随机游走推理模型进行知识推理，构建了高速公路风险车辆知识图谱。结果表明：建立的模型能兼顾准确度和计算效率，有效识别高速公路运行的潜在风险；语义关系识别领域的知识图谱技术可应用于高速公路运行风险预警管控。

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基于优先权的铁路多事故点应急资源调度多目标优化研究

汤兆平1,余时钧1,宫素萍2,孙剑萍1

2022, 41(01): 29-37. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.05

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当铁路区域路网同时发生多起突发事件时，应急资源储备量可能存在不充足的情形。通过改进层次分析法与灰色聚类分析法相结合，提出多事故点的救援优先权问题。构建总调度时间最短、总调度成本最少和总惩罚成本（某种类的应急资源未能得到满足时而引起的进一步损失）最小的铁路应急资源调度多目标规划模型，把救援优先权参数引入到模型中，获得多事故点的应急调度方案，解决了救援初期多事故点间应急资源的竞争与冲突问题。以某铁路局辖区内路网为算例进行实证分析，采用遗传算法对构建的多目标规划数学模型进行求解，可获得各应急救援基地到各事故点之间的最优调度方案，该方法具有有效性和科学性。

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基于PSO-X算法的交通信号区域协调控制模型

徐建闽1，周传1，首艳芳2

2022, 41(01): 38-43. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.06

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为了提高城市交通区域的通行效率，防止路段上车辆排队过长，以区域输出车流量、交叉口路段排队长度和总延误3个性能指标为目标，考虑各交叉口相位绿灯时间、相对相位差约束关系，建立了交通区域交叉口协调控制模型。先通过上下游关系计算得出相邻交叉口之间的相对相位差，再采用改进粒子群算法对模型进行求解，得到最佳周期。仿真实验结果显示：应用笔者提出来的协调控制模型，能有效降低交通区域延误，减少排队长度，增加交通量的输出。

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车路协同下基于间隙理论的交叉口智能控制策略

潘福全，张游，张丽霞，杨金顺，杨晓霞

2022, 41(01): 44-52. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.07

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为实现车路协同环境下智能化交通通行管控，提高道路交叉口通行效率，基于间隙理论提出了一种交叉口智能控制策略；针对交叉口不同类型冲突点建立了冲突区域范围计算模型；开发了车辆行车间隙控制与车辆状态调整数学模型；运用Vissim和MATLAB联合仿真对模型合理性与有效性进行了验证。结果表明：所建模型能实现交叉口智能控制，使相冲突的车辆交替穿插通过冲突点，实现安全地不停车通过交叉口；相较于传统信号控制，该智能控制策略能够使车辆通过交叉口的行程时间和延误时间显著降低，有效降低车辆污染物排放与油耗。

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基于点包容性检测的工程船越界检测算法

潘伟，谢新连，李猛

2022, 41(01): 53-58. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.08

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在交通流密集的航道上，航行船舶与施工工程船间存在较高的碰撞风险，通航水域管理部门会限制工程船在通航船舶高峰时期进入航道进行作业。为及时发现交通管制时段航道内可能存在的施工工程船，检测工程船船位与交通管制区域的关系是合理有效的途径之一。在系统监控的过程中，系统每次更新均需要进行实时数据获取、解码、载入等操作，耗费相对较为固定的时间，提升检验算法的运行效率是优化监控系统性能的有效方式，通过旋转区域模型获得最佳检验角度，并优化射线法判定条件，提升射线法的运行效率。研究结果表明：优化后的射线法具有较高的运算效率和稳定性，比传统射线法运行效率提高约35.51%；与垂直设置射线的射线法相比，运行效率提升约25.68%且更加稳定；在无法降低获取船位报文与解码时间的情况下，改进后算法的高效性和稳定性可以帮助监控系统在规定时间内完成船位越界检测任务。

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钢桥面横隔板弧形切口残余应力分布特性研究

杜柏松，许振波，周文静，钟志权

2022, 41(01): 59-66. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.09

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为研究正交异性钢桥面横隔板过焊孔及弧形切口处残余应力分布特性，建立了顶板、纵肋、横隔板焊缝连接的三维有限元模型，基于热弹塑性有限元方法对焊接动态过程进行数值模拟，分析了温度场和应力场的动态变化过程，并通过实测数据验证了有限元计算的正确性。研究结果表明：纵肋-横隔板焊缝距起弧端20 mm范围内，横向残余应力受顶板-纵肋焊缝初始残余应力影响显著，与初始角焊缝距离越远初始应力对残余应力影响越小；纵肋-横隔板焊缝采取间接焊法产生的残余应力振幅小；弧形切口0~180°测点的切向应力分布趋势符合余弦函数在一个周期内变化规律，其中法向与纵肋平行测点的切向应力值最大；横隔板厚度变化对过焊孔位置残余应力变化不明显；顶板下表面过焊孔处残余应力极值点、应力梯度极值点分别位于横隔板起弧端焊趾、焊根部位；在不影响钢桥面板构造完整性的基础上，可以增大过焊孔半径以降低开口残余应力。

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基于最有价值球员算法的结构损伤识别方法

缪炳荣，彭齐明，杨树旺，雒耀祥，裘杨喆

2022, 41(01): 67-75. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.10

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将损伤识别逆问题看作是一个优化问题，提出了最有价值球员优化算法，对结构损伤进行识别研究；利用均方根数据统计分析法将结构固有频率和振型定义为一个新目标函数，引入罚函数以减少误识别信息，由最有价值球员算法识别出结构损伤位置和损伤程度。考虑不确定性因素和噪声的影响，对一简支梁和桁架结构进行数值分析，对比不同目标函数下识别效果进行识别。研究结果表明：提出的新目标函数能提供更加准确可靠的损伤识别结果。

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拉索-惯质阻尼器体系减振分析

刘菁1,梁栋1,2

2022, 41(01): 76-83. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.11

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提出了一种利用齿轮齿条、惯质元件和黏滞阻尼元件组合的拉索用新型惯质阻尼器，给出了阻尼器的理论设计方法，并给出了其耗能机理。建立了拉索-惯质阻尼器体系的平面内运动方程，使用复模态分析法对拉索-惯质阻尼器体系进行了单阶减振性能分析及多阶广谱减振性能分析。结果表明：惯质阻尼器对拉索的单阶振动有很好的减振效果，其一阶振动的模态阻尼可达6.14，二阶振动的模态阻尼为5.17，三阶振动的模态阻尼为3.66，其单阶减振能力比普通黏滞阻尼器提高了一个数量级；在广谱减振方面，如考虑前四阶振动模态，在质量比μ为0.1、0.2时，惯质阻尼器的减振效果相比普通黏滞阻尼器有大幅提高，当阻尼器安装位置为3%索长时前四阶广谱减振效果增幅达14.6%；但惯质阻尼器对高阶振动存在“嵌固效应”，在质量比μ为0.5、0.8时，惯质阻尼器对高阶的模态阻尼产生了抑制效果，在此种情况下无法进行前八阶的广谱减振设计；对惯质、黏滞阻尼系数及安装位置进行多参数调谐后，为某实际工程中的拉索设计了相应的惯质阻尼器，其广谱特性优于现有黏滞阻尼器，验证了实桥应用的可行性。

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基于改进的Otsu法的地铁隧道裂缝识别方法研究

张振海，贾争满，季坤

2022, 41(01): 84-90. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.12

摘要 ( )

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针对地铁隧道环境内采集的裂缝图像光照不均且噪声复杂等问题，采用Mask匀光和自适应灰度拉伸结合方法提高裂缝图像的对比度。通过对像素点进行噪声点检测，并且只对滤波窗口内有效像素点操作，能够在保护裂缝边缘细节的同时滤除大量噪声。将Canny边缘检测和Otsu法结合，对滤波后图像进行分割，去除孤立点噪声并进行形态学连接，得到裂缝区域完整的二值图像。结合裂缝骨架图，计算裂缝长度，宽度和面积。研究结果表明：所提出的算法与常用的方法相比，能够有效的增强图像对比度和滤除噪声，并且能准确地识别出裂缝区域。

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软弱岩土体中预应力锚索弯曲锚固段剪应力分析

叶红1,2，李艳1,2

2022, 41(01): 91-95. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.13

摘要 ( )

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为了更加精确地研究软弱岩土体中预应力锚索的锚固机理，基于锚索预应力与软弱岩土体蠕变之间的耦合效应关系，结合Boussinesq-Flamant问题解和任意点的平面应力状态分析，推导了锚索弯曲锚固段内、外曲线上任意点切向剪应力的理论解；进行了算例分析。结果表明：锚索弯曲锚固段内、外曲线上切向剪应力分布曲线及剪应力峰值均与预应力初始值F0成正相关关系，与锚索孔道弯曲半径R成负相关关系；锚索弯曲锚固段内曲线的切向剪应力峰值比外曲线的大，且主要集中在锚固段0.5 m范围内。研究结果补充完善了软弱岩土体中预应力锚索的锚固机理。

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考虑位移影响的有限土体基坑土压力研究

方焘1，冉井念1，刘春2，张婷1，徐翔1

2022, 41(01): 96-102. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.14

摘要 ( )

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经典土压力理论假定墙后为半无限土体，对于有限土体情况下的土压力问题不再适用。利用研制的土压力试验模型装置进行不同开挖深度的室内模型试验，采用微型土压力盒测量从静止到开挖稳定后的非极限状态的土压力分布变化，并在此基础上与理论计算方法进行对比，进一步分析有限土体情况下位移对土压力的影响规律。研究结果表明：有限土体情况下不考虑位移时，基坑有限土体侧桩后土压力曲线变化规律与半无限土体侧一致（处于非极限状态），桩后整体土压力比半无限土体侧大；有限土体侧桩体水平位移曲线变化特性与半无限土体相吻合，但桩体整体水平位移量比半无限土体侧小，其中有限土体侧最大位移量比半无限土体侧小45.16%；桩后有限土体土压力随着桩体水平位移增大而减小，这满足非极限状态下的土压力计算模型；考虑位移时，基坑两侧的土压力随着支护桩位移增大而减小，且有限土体侧的减小幅度小于半无限土体侧。

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管道沟槽回填泡沫轻质土变形协调试验研究

魏丽敏1，李宏泉2，何群1，廖鹏庆1，鞠家佳1

2022, 41(01): 103-110. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.15

摘要 ( )

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为了研究管道沟槽回填区与道路结构的变形协调性，开展了雨水管道沟槽回填泡沫轻质土变形协调现场试验；研究了回填泡沫轻质土分别与HDPE管道及沟槽周土体的变形协调特性；分析了沟槽回填及路基填筑过程中，垫层与基层、泡沫轻质土与管道及管槽界面的相对位移发展趋势。结果表明：回填泡沫轻质土与沟槽结合紧密，但回填区与HDPE管顶、基层与垫层之间可能发生脱空；管顶实测最大脱空量不超过4.00 mm，后续设计可选用较大刚度的管道环予以防范；为避免垫层与基层之间出现脱空，建议采用厚度不小于25 cm的优质黏土垫层。

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基于LCA的磷石膏石灰稳定土环境影响评价

彭波1，张晶1，杨征文2，何娟3，赵宏伟4

2022, 41(01): 111-115. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.16

摘要 ( )

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使用生命周期评估（life cycle assessment，LCA）方法评估磷石膏石灰稳定土路基对环境的影响，在确定其对环境的影响范围的前提下，分析材料在生命周期中对环境的影响并列出清单，划分为6类环境影响类型，对各环境影响类型进行量化分析，基于层次分析法确定各种环境影响的权重，完成磷石膏石灰稳定土路基环境总负荷计算。计算结果证实：影响环境总负荷的核心环节主要在于结合料生产环节，生命周期环境总负荷中这一环节的影响占比高达90.32%。并提出相应的解决措施，如使用清洁能源、优化配比、加强施工质量监管等，可有效减轻磷石膏石灰稳定土路基实际使用过程中对环境的影响，对于环境协调性具有重大意义。

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基于二维红外光谱的聚氨酯微相分离研究

曹雪娟1,2，苗成成2，伍燕2

2022, 41(01): 116-121. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.17

摘要 ( )

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以聚醚二元醇(PPG)为软段，通过控制异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)比例，合成了不同软硬段比例的聚氨酯。采用X射线衍射仪(XRD)研究了聚氨酯微晶区的结晶度；采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、二维红外光谱(2D-IR)分析了聚氨酯NH基峰和CO峰处的氢键作用；并对聚氨酯进行了邵氏硬度实验。结果表明：随着硬段含量从33%增至67%后，硬段微晶区结晶度从0.49%增至8.95%，硬段区氢键作用增长明显；聚氨酯硬段形成的氢键作用主要有软硬段间的无序相氢键作用和硬段之间的有序相氢键作用；在CO峰的2D-IR异步光谱中，随着硬段含量增加，有序相氢键作用增强，有利于先形成硬段微晶区，再在软硬段界面处形成无序相氢键；随着硬段含量的增加，PU胶膜中硬段聚集微区增多，胶膜硬度增大。

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浇注式沥青混合料GA和GMA性能对比研究

闫东波1,3，林路宇2，张俊波2，刘艳3，杨庆国1

2022, 41(01): 122-126. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.18

摘要 ( )

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浇注式沥青混合料GA和GMA各有一套技术性能评价体系，将这两套技术性能评价体系合并，并分别完成GA和GMA的配合比设计和合并技术指标体系的性能验证。结果表明：在刘埃尔流动性相当情况下，GA的60 ℃贯入度试验结果、-10 ℃极限弯曲应变、60 ℃车辙动稳定度和15 ℃冲击韧性均显著优于GMA的；GA的60 ℃马歇尔稳定度和35 ℃硬度比GMA的差。综合比较认为：GA的整体性能优于GMA。

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水平轮胎结构形式对跨座式单轨车辆运行平稳性的影响

杜子学1,常聪1,杨震1,汪林峰2

2022, 41(01): 127-132. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.19

摘要 ( )

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为改善跨座式单轨车辆运行平稳性，研究水平轮胎结构形式对单轨车辆运行平稳性的影响。建立跨座式单轨车辆多刚体动力学模型，采用Sperling指标作为运行平稳性的评价标准，分别分析了配置子午线轮胎和斜交轮胎的单轨车辆在不同载荷和运行速度下的运行平稳性。结果表明：在不同速度和载荷状态下，配置子午线轮胎水平轮的车辆横向平稳性优于配置斜交轮胎水平轮的车辆横向平稳性；配置子午线轮胎的车辆垂向平稳性在常用运行速度区间内优于配置斜交轮胎的车辆垂向平稳性；换装子午线轮胎水平轮可以改善车辆运行平稳性。

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ATS算法在四轮独立转向的时间同步研究

肖广兵1，季淦1，孙宁1，张涌1，陈勇2

2022, 41(01): 133-142. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.20

摘要 ( )

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以四轮独立转向时车载CAN网络时间同步过程为背景，运用平均时间同步(average timeSynch, ATS)算法对分布式轮毂电机时间同步性能进行收敛推演；证明了在车载CAN网络中使用ATS算法会使分布式转向轮毂电机时间同步失效；为抑制四轮独立转向过程中时间同步的发散性，对ATS算法进行修正改进，并进行了仿真试验。研究结果证明：改进后的ATS算法在四轮独立转向过程中会有效抑制四轮独立转向时间同步的发散性。

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基于响应曲面法风电齿轮箱行星架拓扑优化设计

雷林1，丁明泽1，胡洪伟2，张敏1，侯怡鑫2

2022, 41(01): 143-148. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.01.21

摘要 ( )

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行星架是行星齿轮传动的关键性零件，行星架的自重、应力分布及形变量对行星齿轮啮合具有较大影响。为提高某型号风电齿轮箱行星架综合性能，基于响应曲面法进行拓扑优化，开展有限元分析，并以结构轻量化、减小最大Von Mises应力值及降低最大形变量作为优化目标，获得该型号行星架结构的最佳方案。最终拓扑优化结果表明，该型号行星架自重可降低2.35%，最大Von Mises应力值降低20.58%，形变量降低7.87%，行星架综合性能得到了改善。

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