重庆交通大学学报（自然科学版）

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常征，范瀚文，张聆晔

2022, 41(08): 1-7. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.01

摘要 ( )

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为满足应急救援需求，减少不必要的重复建设，研究了多重能力等级下应急物资储备库的选址问题。引入反应不同建设等级下应急物资储备库对应急需求点服务水平以及空间距离特征的引力模型，构建了全覆盖理论下的多目标选址模型，并针对模型设计改进蝙蝠算法进行求解。运用改进的算法和模型对算例进行计算，获得符合问题要求的Pareto解集，再采用逼近理想解排序法（TOPSIS）取得问题的最优解。为了验证模型的有效性，与固定能力等级下的选址模型的最优解进行比较。研究表明：在满足应急需求的前提下，多重能力等级选址模型相较于固定能力等级选址模型可以有效的节省大量经济成本、提升应急救援的效率。

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基于灰色-广义回归神经网络模型的城市群交通运输能力预测

王亦虹1，李雅萱1，田平野1，罗久刚2

2022, 41(08): 8-16. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.02

摘要 ( )

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城市群交通运输能力是构建国家综合立体交通网的战略基石。鉴于传统预测方法难以适应城市群交通运输能力影响因素众多且存在时变、耦合、不确定性强等特征，提出了一种灰色-广义回归神经网络的复合模型，以预测未来城市群交通运输能力。首先，选用LASSO算法筛选主要影响变量来降低数据复杂度，运用GM(1,1)模型弱化数据序列的随机性，预测影响变量时间序列的变化趋势，并填补数据缺失。然后，以2000—2019年京津冀城市群的数据集训练GRNN模型，根据GM(1,1)模型预测出的2020—2025年城市群交通运输能力影响因素，得出未来年份交通运输能力动态趋势。结果表明，复合预测模型精度优于传统方法，有效减少了小样本预测的不确定性。最后，结合预测结果分析了京津冀城市群核心区位城市的发展方向，为助力构建以城市群为重要抓手的新发展格局进行了前瞻性探讨。

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基于XGBoost的短时交通流预测研究

焦朋朋1，安玉1,2，白紫秀1，林坤1,3

2022, 41(08): 17-23. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.03

摘要 ( )

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针对短时交通流预测模型复杂度与预测精度的矛盾，提出基于集成学习的XGBoost（eXtreme gradient boosting）模型预测交通流，充分利用其对高维特征数据预测精度高以及计算速度快的优势。首先对原始数据的异常值进行中值滤波处理；然后基于XGBoost模型建立预测模型，利用交叉验证的方法确定最优的超参数取值，对测试集进行预测得到各个特征的重要度；最终将模型预测结果与其他短时交通流预测方法的预测结果进行比较。结果表明：中值滤波降噪处理和充分利用相邻断面的交通流数据均对模型预测精度有显著提升，XGBoost模型的预测精度高达96.6%，相比其他短时交通流预测模型更能充分利用交通流的时间特性和空间相关性。

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基于深度强化学习的自适应交通信号控制研究

徐建闽1，周湘鹏1，首艳芳2

2022, 41(08): 24-29. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.04

摘要 ( )

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为了提高交通控制算法的适应性和鲁棒性，缓解城市交通拥堵，提出了一种改进的D3QN(dueling double deep Q-network, D3QN)自适应信号控制方法。首先对几种强化学习自适应控制模式进行分析，然后在固定步长动作模式的基础上提出了不定步长动作模式，并构造了一种基于空间占有率的奖励函数；最后使用Sumo软件，对中山市东区街道某交叉口分别在稳定流和随机流场景下进行仿真。仿真结果表明：该方法具有良好的收敛性，有效地降低了延误时间和排队长度。

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城市建成区路侧停车规划模型及算法

杨圣文1，李特1，刘庆华2，习文辉1，杨敏3

2022, 41(08): 30-36. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.05

摘要 ( )

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为缓解城市交通拥堵，合理规划城市道路路侧停车泊位。在求解区域内路侧停车需求的同时，提出泊位设置方案，使路网通行能力达到最大。首先对研究区域停车现状进行调查，测算出路侧停车需求量；然后基于道路条件、交通量与基本通行能力之比v/c和道路距周边居民区距离3个条件，确定区域内符合设置路侧泊位的道路优先级；最后基于设置路侧停车泊位后道路通行能力和道路优先级，以路网通行能力最大为目标函数，以道路可容纳最大路侧停车泊位为约束条件，构建路网通行能力模型，使用序列二次规划法计算出各条道路应规划的停车泊位数量。采用VISSIM在平峰交通量和高峰交通量条件下对研究区域路网进行仿真，选取总停车延误、停车次数、车均延误、总延误时间和总行程时间5个指标，对路侧停车泊位设置方法的延误进行比较。研究结果表明，与传统路侧泊位设置方法对比，路网通行能力模型延误低于常规设置方案，有效降低了设置路侧停车泊位对道路通行能力的影响。

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环境温度与车速对驾驶员认知的影响机理研究

金涛，吴正新，何家敏，王文睿，顾浩然

2022, 41(08): 37-42. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.06

摘要 ( )

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组合效应实验采用了知觉感知范式，分析了环境温度与车速对驾驶员认知的影响，基于不同环境温度下的最优车速，进一步揭示了低温-低速、中温-高速和高温-低速的组合效应的认知机理。脑电实验采用了与驾驶任务无关的听觉刺激范式诱发ERP，其结果表明：3种组合效应中参与者额叶区域的N100波形及P200波形的平均振幅两两间均存在显著差异，从脑认知神经机制角度解释了3种组合效应的认知机理。研究结果表明：环境温度和车速的组合效应对认知绩效产生了显著影响，通过脑电生理技术监测了驾驶员的脑区活动差异，为车内环境温度的智能调控提供指南。

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细水雾和纵向通风耦合作用对隧道火灾影响的数值模拟

王亚琼1,2，李培军1,2，任锐1,2，李勇1,2，宋晓1,2

2022, 41(08): 43-52. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.07

摘要 ( )

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针对公路隧道细水雾自动消防系统，使用FDS软件建立了全尺寸模型；设置火源功率为20 MW，在细水雾和不同纵向通风耦合作用下对隧道火灾的排烟降温效果进行了研究。研究结果表明：无细水雾时，随着风速加快，火源上方和下游10 m处温度降低，但火源下游5 m处温度升高；无纵向风时，细水雾降低温度效果有限，且开启细水雾后温度波动较大；在细水雾和纵向通风共同作用下，火源上方和下游10 m处的温度可得到较好控制，但火源下游5 m处稍低位置的温度呈升高趋势(风速为2 m/s)；当纵向风速为2 m/s时，细水雾使烟气下沉到火源下游5 m附近。

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大跨度连拱隧道下穿古建筑物的安全评估

郭佳嘉1,2，张国浩1,2，褚存1,2,3,4

2022, 41(08): 53-57. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.08

摘要 ( )

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依托下穿古炮台遗址的大跨度连拱隧道工程，基于精细化三维地质建模技术，使用FLAC3D仿真软件对隧道下穿古建筑时所引起的地表变形进行了分析，并对古建筑物变形破坏情况进行了评估。研究结果表明：当中导洞开挖时，地表变形较小，对古建筑物几无影响；当正洞开挖贯通时，对古炮台的沉降变形影响较大、水平变形影响较小。开挖时所引起的地表沉降变形为中部区域最大、并向周围递减，地表水平变形为中部最小、周围区域较大；古炮台最大沉降量值为2.1 cm，最大水平位移值为0.3 cm。古炮台整体处于弹性变形状态，说明隧道设计的支护参数及施工方案合理可行，不会对古建筑物产生严重的损坏。

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机器学习在磁记忆无损检测领域的应用及展望

杨茂1,2，张洪1，周建庭1，刘人铭1，陈军1

2022, 41(08): 58-66. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.09

摘要 ( )

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磁记忆检测作为一种新兴的无损检测技术，具有快速、便捷地检测应力集中和微观缺陷的优点，而机器学习具有强大的学习能力和自适应能力，适用于磁记忆检测产生的大量非线性数据的处理。主要综述了机器学习算法在磁记忆无损检测领域的应用现状，考虑将机器学习应用于桥梁内部钢筋损伤的磁记忆检测当中，最终展望了机器学习在此领域的发展趋势。结果表明：以支持向量机、神经网络、聚类算法为代表的各种机器学习算法目前在磁记忆检测中得到了广泛应用，主要用于各类钢试件缺陷的损伤等级评估和缺陷尺寸反演，在桥梁钢筋损伤的磁记忆检测中尚无相关应用；单一算法具有较大的局限性，多种算法结合可以提高预测准确率；要实现磁记忆在桥梁结构内部钢筋损伤检测中的突破发展，需进一步考虑复杂结构和检测环境，结合机器学习算法建立各类影响因素与磁信号之间的关系模型，机器学习中的回归算法也可进一步应用到缺陷程度的评估当中。

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基于弹性波映像识别法的钢管隧洞缺陷检测

武鹏，袁刚烈，车爱兰

2022, 41(08): 67-72. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.10

摘要 ( )

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针对钢管隧洞的结构特征及缺陷的模式化特性，基于弹性波在层状介质中的传播特性，以弹性波响应能量E作为评价指标，利用模式识别中的聚类分析方法，对弹性波响应能量进行了k-means聚类分析，以聚类分析的结果为阈值对缺陷模式进行了评价；以某钢管隧洞出现明显变形的22 m长区域为研究对象，布设测点，采用3D扫描测量及弹性波测试，对测得的缺陷处弹性波信号进行了聚类分析，划分响应能量阈值对脱空区域进行识别，评价了钢管内壁的变形特性。研究表明：钢管隧洞缺陷随机分布，部分缺陷联通形成大片病害区；缺陷区域的弹性波响应明显放大；弹性波信号响应能量聚类分析评价结果与3D扫描结果一致性较好，验证了弹性波映像识别法的有效性。

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钢-UHPC组合梁高强螺栓剪力键抗剪性能试验研究

黄海新1,张登科1,程寿山2

2022, 41(08): 73-78. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.11

摘要 ( )

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为提升钢-混组合梁桥的轻质全装配化和后期更换的便利性，易拆卸螺栓剪力键与UHPC（超高性能混凝土）桥面板的组合方式及其协同工作性能值得探究。设计并制作了两组不同开孔构造的推出试件，研究钢-UHPC组合梁高强螺栓剪力键在竖向剪切荷载作用下的抗剪性能。试验结果表明：钢-UHPC推出试件表现为钢-混界面螺杆的剪断破坏，与钢-普通混凝土推出试件不同的是，破坏时嵌入螺母前方的承压混凝土未出现压碎脱落现象；相比于楔形开孔推出试件，阶梯形开孔构造对UHPC板相对于钢梁接触面的掀起行为具有更好的限制作用，其掀起位移终值比前者降低近14.5%；钢-UHPC比钢-普通混凝土推出试件滑移刚度提升约32.5%。

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大跨径梁拱组合刚构桥下弦拱梁悬浇施工力学行为分析

李亚勇1,2，杨培诚3，周学勇1,2，陈胜凯1,2，丁艳超4,5

2022, 41(08): 79-87. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.12

摘要 ( )

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以重庆市快速路二横线西段项目礼嘉嘉陵江特大桥下弦拱梁为研究对象，基于MIDAS-FEA软件建立有限元分析模型，建立了4种计算工况，对比分析了有无支撑体系时下弦拱梁的力学状态；在墩拱结合部位、拱梁腹板、支撑体系等关键部位布设应力、应变和变形监测元件，掌握了应力、应变随施工过程变化的规律。研究结果表明：在不采取支撑体系的情况下，墩拱结合部位轴向主拉应力达2.8 MPa，超出C60混凝土抗拉强度设计值(1.96 MPa)的43%，存在拉裂风险；在采取支撑体系主动顶升后，轴向拉应力由1.18 MPa降低至0.26 MPa，主动顶升对拱梁受力状态改善较为显著；悬臂浇筑2#节段时，拱梁塑性区较无支撑体系时有大范围减小。监测数据表明：顶升过程中支撑体系(钢管、托架)应力和位移均随着顶升力呈线性变化规律；顶升完成后钢管轴向应力约为98 MPa，托架剪应力约为89 MPa，托架最大沉降量约6 mm；在挂篮堆载预压阶段，支撑体系应力与位移增长幅度远小于拱梁根部和腹板拉应力，预压阶段荷载主要由下弦拱梁自身承担。

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基于SEA的混凝土桥墩力学性能研究

杜青，罗亚林，卿龙邦

2022, 41(08): 88-94. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.13

摘要 ( )

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超弹性合金(super-elastic alloys,SEA)因其独特的超弹性性质，在土木工程结构中有着广泛的应用前景。为研究内置SEA杆的混凝土桥墩在循环荷载作用下的力学性能，利用有限元分析软件ABAQUS建立桥墩的有限元模型。通过ABAQUS内置的超弹性模型和混凝土损伤塑性模型分别定义SEA杆和混凝土的材料本构，在建模过程中引入了普通钢筋的滞回模型，对桥墩的滞回曲线、结构刚度、屈服应力、耗能能力等力学参数进行数值分析。数值分析结果表明：有限元分析可以准确地模拟高性能材料在地震作用下的受力状态，该成果可应用于高性能材料的地震分析以及相应结构的设计和改进。

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双层高架桥框架式桥墩地震易损性分析

许成祥1,2，罗恒1，王粘锦1

2022, 41(08): 95-101. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.14

摘要 ( )

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为研究双层高架桥框架式桥墩在地震作用下的易损性，基于双层框架式桥墩在低周往复荷载作用下的破坏性试验，采用OpenSees开放平台建立了非线性有限元模型；选择100条实际地震动记录作为输入，对结构模型进行概率地震需求分析；通过对定义的4种损伤极限状态进行易损性分析，得出框架式桥墩地震易损性曲线；通过改变结构参数，分析了立柱配筋率(ρ)和配箍率(ρsv)对框架式桥墩地震易损性的影响。研究结果表明：双层框架式桥墩发生轻微损伤、中等损伤、严重损伤和完全破坏时的位移延性比分别为1.0、2.0、3.5、5.0；谱加速度中位值分别为0.46g、0.66g、0.88g、1.06g；从安全与经济角度出发，立柱合理的配筋率和配箍率范围分别为1.6%~2.2%、1.0%~1.5%。

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含有冷管的混凝土承台瞬态温度场及精细化分析模型研究

黄海东1，徐名遥1，李鸣2，罗超1

2022, 41(08): 102-111. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.15

摘要 ( )

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设置冷却水管是降低大体积混凝土承台水化热的常用方法，计算分析中一般采用等效算法，忽略了冷却水的沿程升温作用，一定程度上夸大了冷却水管的降温效果。为精确分析冷却水管沿程温度变化对承台混凝土水化热的降温作用，提出了一种考虑冷管温度沿程变化的混凝土承台精细化分析模型。利用ANSYS中APDL程序语言，采用Gnielinski公式确定对流系数，建立了参数化模型，实现了矩形承台的自动化建模，分析了不同算法、水流流速、水管长度与水管材料对混凝土瞬态温度场的影响，研究了多因素影响下混凝土温度变化的规律，探讨了水管直径与水管间距的最优组合。研究表明：考虑冷管沿程温度变化后能更精确的模拟承台混凝土温度场分布，合理的流速、管长及管材可以取得更为理想的降温效果；此外，在水管材料用量不变的情况下，管径、管间距越小，混凝土最高温度越低。

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细集料特性对GAC-16沥青混合料技术性能的影响

杨军1，唐胜刚1，许新权1,2

2022, 41(08): 112-119. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.16

摘要 ( )

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为了研究细集料特性对GAC-16沥青混合料技术性能的影响，对石灰岩和辉绿岩两种细集料进行了扫描电镜(SEM)、吸柱试验和水煮试验来分析两种细集料的特性。对两种细集料在3种配制方案下成型的GAC-16沥青混合料试件进行了高低温性能、水稳定性和疲劳性能评价；分析了3种GAC-16沥青混合料动态模量在不同加载频率下的变化规律，并依据时-温等效原理和非线性最小二乘法拟合得到3种GAC-16混合料动态模量主曲线；从而全面分析了不同细集料特性对GAC-16混合料技术性能的影响。研究结果表明：辉绿岩细集料具有比石灰岩更高的表面粗糙度和表面自由能，但抗水煮剥落性较差；相较于石灰岩，采用辉绿岩细集料的GAC-16混合料的高温抗车辙性能较好，但同时疲劳寿命和低温抗裂性也较差；这两种细集料对GAC-16混合料的水稳定性能几乎无影响；细集料对GAC-16混合料动态模量具有一定影响，在低频(高温)条件下，辉绿岩细集料制备的GAC-16沥青混合料抗变形能力出现明显的衰减。综合水煮试验、车辙试验以及动态模量试验结果来看，初步认为辉绿岩细集料制备的GAC-16混合料在高温条件下有较高的温度变化敏感性。

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千枚岩土-红黏土混合土抗剪强度试验研究

赵秀绍，付智涛，耿大新，石钰锋，王梓尧

2022, 41(08): 120-126. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.17

摘要 ( )

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江西省中北部地区分布着大量千枚岩土和红黏土，其中千枚岩土由于强度低不能满足强度要求常作弃方处理。研究首次提出了用红黏土胶结千枚岩土来提高强度的方法，并开展了千枚岩土-红黏土混合土浸水与未浸水抗剪强度试验。试验结果表明：浸水与未浸水状态下, 当红黏土掺和比λ≤60%时，混合土样黏聚力c和内摩擦角φ均随掺合比的增大而显著增大；当λ>60%时，抗剪强度指标增长不明显甚至发生了降低；混合土浸水后，黏聚力和内摩擦角都有一定程度的下降。采用折减系数来描述抗剪强度降低幅度，含水量为14%时，黏聚力折减系数随红黏土掺和比的增长而增长，黏聚力折减系数最大为4.63；含水率为18%和22%时，变化规律不明显，可以取2.7作为保守黏聚力折减系数；混合土样内摩擦角折减系数变化范围为1.04~1.72，当红黏土掺合比为40% 和60%时变化范围较小，可取最大值1.44作为掺和比40%~60%时的保守折减系数；基于强度与液塑限试验，提出红黏土掺合比的优选范围为40%~50%。

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钢纤维混凝土管片顶推工况下的力学响应试验

邓一三，李德明，陈代秉

2022, 41(08): 127-133. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.18

摘要 ( )

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以开口梁三点弯曲试验结果为基础，建立钢纤维混凝土材料本构模型，得到其塑性轴拉强度。选用不同钢纤维掺量和钢筋配置的全尺寸钢纤维混凝土管片进行顶推试验，得到管片在顶推力作用下的破坏过程曲线，对无筋和少筋钢纤维混凝土管片的破坏形式、开裂荷载、初裂位置以及裂缝展开路径进行了研究。采用数值仿真模拟了顶推试验所展现的力学响应规律，建立了顶推荷载和管片应力的对应关系，进而以应力达到塑性轴拉强度为开裂判据，对试验得到的顶推控制荷载进行了验证。研究结果表明：无筋和少筋钢纤维混凝土管片均可满足常用施工顶推力往复作用下的承载力要求；在顶推荷载作用下，管片的初始破坏位置均在加载点对侧的拉应力区；钢筋配置方式对顶推荷载作用下的钢纤维混凝土管片抗裂韧性影响显著；无筋钢纤维混凝土管片控制裂缝展开能力较差，应以开裂荷载为其顶推工况的控制荷载。

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基于DBSCAN和CNN算法的重型车辆NOx排放预测模型

余舒1,2，杨志刚2

2022, 41(08): 134-141. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.19

摘要 ( )

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重型车辆的排放后处理系统，包含复杂的尾气处理单元和配套传感器。为精简后处理系统，基于改进的密度聚类算法和神经网络模型，构建氮氧化物NOx的排放预测模型，此预测模型可部署于重型车辆后处理系统的控制器中以精简系统的传感器，实现NOx的浓度预测功能，保证后处理系统的正常运转，并针对不同应用场景，通过评价指标：NOx排放浓度、Urea喷射量、NOx比排放值，来分析模型的预测精度。研究结果表明：精简后的NOx排放预测浓度与传感器测量浓度误差低于3%，精简后的后处理系统的尿素（Urea）喷射量的变化小于2.08%； NOx的比排放变化保持在0.75%以内，精简后的车辆原机比排放值为7.53 g/kWh（未精简为7.59 g/kWh）；嵌入算法模型的后处理系统的预测满足精度要求。

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基于模型预测控制的路径跟踪技术研究

赵奉奎，成海飞，朱少华，张涌

2022, 41(08): 142-148. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.20

摘要 ( )

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路径跟踪控制是汽车智能驾驶的关键内容之一，其目的是减小理论参考路径和车辆实际通过的路径之间的偏差。以建立的三自由度车辆动力学模型为基础，并对动力学模型进行了简易化处理，之后设计了相应的模型预测控制算法，对车辆模型进行路径跟踪控制，通过添加多种约束，将路径跟踪问题转化为多种约束条件下求解最优值的问题。在不同的路面附着系数条件下设定不同的车速，通过Simulink和CarSim联合仿真对所提算法进行验证分析。仿真结果表明:所设计的控制器跟踪参考路径的效果比较好，大大增加了车辆行驶路径与理论规划路径的重合度，同时也提高了车辆在行驶过程中的操纵稳定性。

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AlSi10Mg合金选区激光熔化大层厚成型及热处理工艺参数研究

张继祥，刘嘉源，李欢，何广川

2022, 41(08): 149-156. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.08.21

摘要 ( )

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通过选择性激光熔化(selective laser melting,SLM)技术成型大层厚(60 μm)AlSi10Mg合金，以致密度为指标设计正交实验确定最优打印参数，对不同退火温度(200、300、400、500 ℃)的AlSi10Mg成型件进行微观组织、物相分析和力学性能研究。结果表明：当激光功率310 W、扫描速度1 450 mm/s、扫描间距95 μm时，AlSi10Mg成型件的致密度最高，达到99.92%；随着退火温度的升高，AlSi10Mg成型件纵截面的熔池边界逐渐变得模糊，熔池边界共晶组织逐渐均匀化，X射线衍射谱中AlSi10Mg原始粉末与成型件及退火后成型件对应的衍射峰有明显偏移现象；当退火温度为500 ℃时，退火后成型件抗拉强度伴随Si网络的断裂从355 MPa降至102 MPa，延伸率随着韧窝的增多从1.65%升高至13.25%。

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