重庆交通大学学报（自然科学版）

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基于TOPSIS-Vague集的轮机模拟器智能评估方法

曹辉1，梁世源1，赵辉2，申恒龙1，贾志伟1

2022, 41(11): 1-6. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.01

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针对现有轮机模拟器评估方法无法客观准确地反映待考核人员实际操作水平的问题，提出了一种基于操作数据的智能评估方法。基于C-OWA算子赋权法，邀请专家来确定指标的主观权重；根据操作数据，利用变异系数法计算其客观权重；选择最小鉴别信息原理用来计算组合权重；结合TOPSIS-Vague集方案对某一典型的轮机模拟器评估项目进行排序。计算结果表明：基于组合赋权的TOPSIS-Vague集方法能较好地进行轮机模拟器智能评估。

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集装箱码头绿色作业调度优化研究综述

董明望，黄麟富，辜勇

2022, 41(11): 7-14. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.02

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集装箱码头是推进建设绿色港口的关键，开展绿色作业调度研究尤为重要。针对传统集装箱码头和自动化集装箱码头的绿色作业调度优化，进行了研究文献综述。从单个作业环节和多个作业环节，对传统集装箱码头、自动化集装箱码头的绿色作业调度问题进行了分析比较，提出了未来研究方向的建议，涉及研究对象、研究目标、求解算法等。随着港口装备新能源驱动技术的研发应用，应在考虑新能源供给使用的基础上研究能量管理与运营管理融合的作业调度问题。

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水面比降对船舶航行阻力影响的数值研究

冀楠，杨光，舒麟棹，钱志鹏，杨春

2022, 41(11): 15-24. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.03

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水面比降是影响船舶水动力性能的重要因素之一。为了揭示船舶航行遭遇有比降水面时的水动力特性，采用计算流体力学（CFD）方法，以某集装箱船为研究对象，基于RANS方程，利用VOF方法捕捉自由液面，放开船体升沉和纵倾两个自由度，分析了水面比降对船舶航行阻力与浮态的影响。首先进行船舶在不同纵倾角时的阻力计算，并与试验对比，验证仿真方法计算船舶浮态和阻力关系的准确性。然后通过改变河道断面纵向收缩角和入口流速，获得了水面比降变化引起的船舶阻力、浮态、伴流等参数的变化规律。结果表明：计算流体力学（CFD）方法可以用来模拟船舶遭遇比降水面时的阻力变化和航行特性，评估船舶航行能力；船舶的总阻力随着比降的增大而增大；比降对摩擦阻力的影响较小，在高流速下，摩擦阻力随着比降的增大还有一定程度的减小；总阻力增大的原因主要是压阻力在总阻力中的占比随着水面比降的增大而增大，这将增大船舶航行难度。研究结果可为船舶航行于带有比降水面时的安全决策提供一定的参考。

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高速公路事故瓶颈区域可变限速控制方法

徐建闽,廖冬梅,马莹莹

2022, 41(11): 25-33. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.04

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针对高速公路突发交通事故而导致交通态势恶化的问题，根据事故位置与上游入口匝道的距离分为三种场景，分析不同场景下瓶颈的通行能力，以反馈控制模型为基础，对车辆进行分级限速控制，并探讨了不同场景下可变限速控制低速段的设置位置，分别构建了三种场景下的可变限速控制方法。根据元胞传输模型原理对VISSIM进行二次开发仿真，验证每种场景在不同的流量条件下的控制性能。研究结果表明：提出的可变限速控制方法能够有效提高事故期间瓶颈路段的流出流量，使路段之间的密度均匀化，延迟拥堵的出现时间和减少拥堵持续时间，有效减少车辆延误和停车次数；场景二在输入流量为6 000 veh/h的条件下所减少的车辆延误和停车次数分别为46%、14%。

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考虑无差异阈值条件下基于TTB的出行方式选择模型

张新洁1，关宏志2，孙可朝3

2022, 41(11): 34-40. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.05

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无差异阈值是交通需求预测中重要的影响因素之一。针对出行者路径走行时间和车辆寻泊时间的不确定性，以出行时间预算(TTB)作为出行者时间的选择标准，建立了不确定条件下基于无差异阈值的出行方式选择模型；基于多类用户的情景，分析了不确定性对出行者选择行为的影响。研究结果表明：当无差异阈值一定时，随着期望准时到达概率增加，更多的出行者会选择出行时间可靠性高的方式出行；在考虑无差异阈值条件下，期望准时到达概率对方式选择行为影响变小，且无差异阈值越大其影响越小；在多类用户情形下，期望准时到达概率越大的出行者出行时间预算越大，更倾向于选择可靠性高的方式出行。

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需求响应式公交运行服务水平指标体系构建与测度研究

张汝华，赵冰

2022, 41(11): 41-51. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.06

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需求响应式公交是为了迎合部分出行者追求的快捷舒适的出行体验，越来越多的城市相继推出的新型公交之一。为科学合理地评价需求响应式公交运行服务水平，揭示需求响应式公交在运营过程中的优势和薄弱环节，从路段服务水平、站点服务水平及车上服务水平3个维度提取运行服务水平的影响因素，构建包括9个测度指标的运行服务水平指标体系。提出了基于集对分析法的需求响应式公交实际运行服务水平和基于结构方程模型的乘客满意度两个评价模型，并对两种方法得到的结论进行比较分析。结果表明：对于实际运行服务水平，评价等级为“较高”；对于基于乘客满意评价的运行服务水平，评价结果为“一般”。

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基于终端定位信息的公交客流采集技术

全威，王华，满永兴，庄叙毅

2022, 41(11): 52-57. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.07

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为准确获取公交乘客微观上下车数据，挖掘居民公交出行特征，优化公交规划和运营决策，基于公交车GNSS定位信息及乘客移动终端WiFi模块的MAC地址，研究公交客流信息的采集技术。重点针对车辆运行过程中的大量MAC地址冗余干扰问题，提出在线乘客识别算法。通过干扰情况分析，分别基于MAC地址出现次数、K均值聚类、线上时长、线上位移、最大采集时间间隔，五种特征层次分类计算，识别在线公交乘客MAC地址。整合车辆定位信息，结合开启率修正系数，计算公交OD，并获取部分乘客准确上下车地点。研究结果表明：通过人工跟车调查结果进行验证，该系统相较于公交IC卡调查法、图像（视频）识别等方法，可以更好地为公交运营管理者提供最及时、准确的公交出行数据。

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基于卷积神经网络的前方车辆检测系统研究

仇成群1，李沛润2，杨锋3，朱瑞1

2022, 41(11): 58-63. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.08

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针对车辆局部被绿化带、路障、其它车辆遮挡以及低照明等问题，给现场车辆图像检测带来困难，提出了基于卷积神经网络算法对车辆进行检测。基于计算机视觉系统构建了车辆的几何模型，包括车辆的形状，对称性以及和车辆阴影。采用深度学习中卷积神经网络算法的目标检测和数据处理技术，将卷积神经网络应用于检测车辆前方障碍物，对不同采样的卷积神经网络结构进行比较，设计了能够检测前方车辆的卷积神经网络算法。并通过系统试验测试，检测前方车辆的算法能够保证检测快速性和准确性。试验结果表明：采用重叠采样和池化层为Max+Ave+Ave结构的卷积神经网络具有较高的车辆检测准确率和较强的系统稳定性。

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单环盾构隧道破坏历程中的弯矩分离法

董新平1，陈小羊2，陈浩2

2022, 41(11): 64-71. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.09

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基于盾构隧道单环破坏历程增量法解析解，推导了管片接头效应弯矩分离法；分析了弯矩分离法的原理、功能和作用、实施方法、校验方法及应用效果。研究表明：弯矩分离法可以量化和追踪特定管片接头对管片内力（弯矩）的影响；低荷载水平阶段，弯矩分离法可以在管片弯矩与管片接头弹性转动刚度之间建立显式的函数关系；高荷载水平阶段，弯矩分离法的增量表达式可以追踪管片弯矩与管片接头非线性转动刚度之间的内在联系；单环盾构隧道破坏演变过程中，不同位置管片接头对管片内力（弯矩）的影响存在显著的不均衡特征，特定位置管片弯矩的增减及其变化幅度受少数关键的管片接头主导和控制；管片位置不同，对管片弯矩变化形态起主导和控制作用的管片接头不同。

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钢混组合梁多尺度BIM正向设计研究

曹炳勇，施新欣，陈莎莎，董冰，崔小建

2022, 41(11): 72-80. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.10

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首先，针对钢混组合梁正向设计的具体需求，引入多尺度BIM建模方法，提出了基于模型精细度（level of development, LOD）的钢混组合梁模型分级方案，并通过结构树框架和命名规则建立分级模型的衔接机制，实现不同精细度下模型数据的有效传递；其次，基于BIM平台提出了钢混组合梁多尺度BIM正向设计的基本流程，通过内嵌设计逻辑和构造原则的方式实现钢混组合梁立面、断面和平面半自动设计，并利用决策表解决了多逻辑条件组合下的理解偏差和工况遗漏问题；最后，按照不同模型精细度等级生成对应的BIM模型，并测试模型实例化效率。结果表明：多尺度BIM正向设计方法应用于钢混组合梁设计中，能够有效提高正向设计的工作效率和三维模型的复用性。

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钢板梁桥主梁腹板焊缝疲劳成因与构造优化分析

姚悦，吉伯海，杨良泽，傅中秋

2022, 41(11): 81-88. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.11

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针对钢板组合梁桥钢主梁腹板焊缝的疲劳开裂问题，建立四跨连续钢板组合梁桥全局模型与带小横梁的钢主梁节段模型。针对典型开裂部位腹板间隙，分析其面外变形特征，对比不同构造形式下腹板与竖向加劲肋焊缝的应力特征，明确疲劳开裂成因与面外变形作用机理。基于上述成因分析，提出一种提升抗疲劳性能的构造优化方法。结果表明：横向加劲肋对主梁腹板产生向主梁内侧、竖直向下的“拉拽”作用，其为导致腹板间隙出现面外变形的直接原因；切削横向加劲肋底部的方法可将局部应力峰值下降80%以上，有效缓解应力集中，降低外荷载导致的疲劳损伤。

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梁纵筋黏结状况对矿渣地聚物混凝土梁柱中节点抗震性能的影响

毛宇光1,2,3，刘钰中1,2,3，杜运兴1,2,3，苏捷1,2,3，胡翔1,2,3，史才军1,2,3

2022, 41(11): 89-98. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.12

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为了研究梁纵筋黏结状况对矿渣地聚物混凝土梁柱中节点抗震性能的影响，制备了1个普通混凝土梁柱中节点试件及3个不同黏结状况的矿渣地聚物混凝土梁柱中节点试件，开展了低周反复加载试验；分析了节点试件裂缝发展趋势、破坏模式、滞回曲线以及梁纵筋应变值的变化；讨论了节点试件的延性、强度、刚度、耗能能力及节点核心区剪切变形等抗震性能。结果表明：在低周反复荷载作用下，较低的梁纵筋黏结强度和较大的节点梁纵筋滑移量使得矿渣地聚物混凝土中节点抗震性能比普通混凝土中节点差；增大轴压比或增大节点梁纵筋贯穿段长度能改善矿渣地聚物混凝土中节点梁纵筋的黏结状况，从而改善其抗震性能；针对GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》关于矿渣地聚物混凝土中节点黏结状况限制条件的空白提出了建议值。

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基于粒子干涉理论的混凝土材料设计与性能研究

王瑞燕1,2，张营1，龙昊3，张兆辰1，王子仪1

2022, 41(11): 99-104. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.13

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根据重庆嘉陵江水土大桥桥面板现浇湿接缝混凝土材料设计要求，采用粒子干涉理论进行集料合成级配设计，并在此基础上研究拨开系数对混凝土性能影响。研究表明：采用粒子干涉理论进行集料合成级配设计，当粒径比为1∶8时集料达到最大堆积密度；改变拨开系数调整胶凝材料浆体体积来调整混凝土拌和物工作性，当拨开系数介于1.10～1.20时，混凝土拌和物工作性良好，且拌和物流动度随着拨开系数的增大而增大；拨开系数为1.18时工作性与强度综合性能最好。按推荐掺量掺入硫铝酸钙型和氧化钙型膨胀剂，混凝土性能均能满足工程对补偿收缩的要求。

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混凝土裂缝识别方法及程序开发

杨莎莎1,2，郝龙3，李瑛3，傅少君2,4，贺昌海5

2022, 41(11): 105-111. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.14

摘要 ( )

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利用MATLAB软件对采集到的混凝土表面裂缝RGB图像进行灰度化、滤波及分割处理后得到二值灰度图像，再进行裂缝判断和片段连接处理，计算混凝土结构表面裂缝的面积、长度及最大宽度等参数，研制了基于数字图像的混凝土结构表面裂缝识别程序——IPCW；以某混凝土坝工程浅表性裂缝识别实例对IPCW进行了验证。结果表明：IPCW识别的裂缝宽度值与实测值的相对误差总体在11%以内，识别精度满足工程要求；IPCW对大范围搜索裂缝具有较大优势，可应用于土木工程结构的裂缝初查。

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热再生沥青路面养护车RAP加热均匀性分析

曹源文1，黄兴生1，李成1，吴鹏2，仇晓骏2

2022, 41(11): 112-117. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.15

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针对热再生沥青路面养护车再生沥青混合料（RAP）的加热均匀性问题，分别建立了改进前后养护车搅拌加热机构的三维模型；根据离散单元法和传热学理论借助EDEM软件，对不同搅拌加热装置的RAP搅拌加热过程进行了仿真；并通过施工现场试验进行了对比分析，得到了改进前后沥青混合料的温度分布以及温度变化规律。结果表明：三叶片螺旋搅拌刀的增加能够降低混合料温度分布方差，搅拌加热均匀性更好；随着三叶片螺旋搅拌刀螺旋叶片外圆螺旋升角从30°增加到35°，混合料温度方差由8.62下降到8.37，加热效率提升由1.26%增加到4.70%；增加35°螺旋搅拌刀的搅拌加热装置加热效率比原始搅拌加热装置提升29.73%。

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基于三轴剪切强度的浇注式沥青混合料抗剪性能影响因素分析

王民1，汪昊1，肖丽2，杨心瑶1，王滔2

2022, 41(11): 118-122. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.16

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为研究材料组成、温度、加载速度等对浇注式沥青混合料抗剪性能的影响，采用三轴剪切试验，测试浇注式沥青混合料的最大破坏荷载及其对应的轴向变形，并基于库伦-摩尔理论，计算得到抗剪强度参数黏聚力c、内摩擦角φ及抗剪强度τ。研究结果表明：对三种复合改性沥青混合料，混合料抗剪强度大小为聚合物复合改性>湖沥青复合改性>硬质沥青复合改性，聚合物复合改性沥青混合料抗剪强度及参数最大，综合抗剪性能最优；随油石比增大，内摩擦角逐渐减小，抗剪强度和黏聚力先增大后减小，油石比7.8%时分别达到最大值（τ=1.15 MPa、c=0.82 MPa）；中级配下混合料抗剪性能最好，级配由细变粗时，黏聚力与抗剪强度先增大后减小，影响更为显著，可见悬浮密实型结构的浇注式沥青混合料抗剪性能更依赖于黏结作用；温度是影响混合料抗剪性能最显著的因素，抗剪强度和黏聚力随温度的升高逐渐减小，当温度从25 ℃升到60 ℃时，抗剪强度和黏聚力分别降低了33%和37%，内摩擦角随温度的升高虽也减小，但变化趋势不大；抗剪指标均随加载速率的增大逐渐变大，但趋势较缓慢，内摩擦角对加载速率几乎没有影响，最大差值仅为1.52°；相比分析的其他因素，加载速率对混合料的抗剪强度影响并不显著。

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滨海地区船闸引航道下覆管涵沉降及变形控制研究

潘国华1，邹坤壹2，阿比尔的2，刘明维2，孔增增1

2022, 41(11): 123-130. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.17

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滨海地区管涵与船闸引航道交叉，容易引起管涵的不均匀沉降、结构开裂、止水失效，会影响到管涵结构的稳定性。针对引航道下覆管涵结构的变形及控制问题，采用数值模拟方法建立管涵施工全过程仿真模型，结合现场实测数据，分析了不同施工荷载、地基加固方案下管涵沉降规律和变形控制效果。研究结果表明：小应变塑性硬化模型可用于滨海地区管涵施工全过程仿真模拟；算例管涵受上覆不均匀荷载作用，导致管涵的平均沉降超过允许值，采用的钻孔灌注桩管涵地基处理方案，增强了地基刚度可有效减小管涵的沉降；地基处理差异处箱体仍会出现不均匀沉降，造成箱体结构缝之间出现沉降差；受引航道开挖卸荷的影响，引航道下覆管涵产生向上位移，减小了箱体的不均匀沉降和结构缝处的沉降差，有利于管涵的稳定性，提出的管涵变形控制方案满足工程要求。

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岷江下游铜锣湾段航道三维水温分布特征研究

李文杰1，樊宇奇2，戴卓2，杨威1，杨胜发1

2022, 41(11): 131-136. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.18

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水温是影响鱼类及其栖息地的关键生态因子，其变化对鱼类的生理过程和行为方式有着显著影响。铜锣湾河段位于长江上游珍稀鱼类国家级自然保护区内，水温是岷江生态航道建设的重要考虑因素。利用MIKE 3软件的水动力模块，对岷江下游铜锣湾河段区域的水体进行最低设计水位工况下的三维水温结构模拟，取三点的模拟数值利用实测数据验证，模型具有较高可靠性。研究结果表明：铜锣湾河段水体两侧边滩区域存在水温分层特征，水温数值相较航道区域水温更高，对鱼类生存更为有利。边滩深坑处的水体温度更为恒定且水温也更接近岷江下游主要鱼类适宜水温，同时水体底部环境更利于底栖鱼类觅食产卵。建议尽量减少对铜锣湾河段边滩区域的炸礁、开挖等工程措施，以降低对鱼类生境的影响。

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基于高均温性锂离子电池液冷模组热管理研究

唐志国，赵仁陈，赵智健，王守成

2022, 41(11): 137-144. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.19

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为提高锂离子动力电池热管理模组的温度均匀性，提出了一种基于导热块接触面弧度角（简称接触角）梯度增加的液冷式动力电池热管理模组结构。采用数值计算方法，在对单体电池热模型进行实验验证的基础上，研究了接触角（αi）、接触角梯度（Δα）和冷却液入口速度（v）对模组内多个单体电池冷却性能的影响。研究结果表明：单纯增加αi可以降低模组内电池的最高温度（Tmax），但会导致其温度均匀性降低；采用梯度变化的αi则可以有效改善模组内电池的温度均匀性，该均匀性随着Δα值的增大而提高；且在αi梯度变化的情况下，存在一个可以进一步提升温度均匀性的v。当Δα取15°、v取0.01 m/s时，以3C倍率放电的模组内电池最大温度差（ΔTmax）可以降到4 ℃以下。

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双电机驱动纯电动汽车动力系统参数匹配设计及控制策略研究

李胜琴，丁雪梅，于博

2022, 41(11): 145-152. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.20

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如何确定电机工作模式，保证双电机均工作在效率最优的工作区间，是目前双电机驱动纯电动汽车动力传动系统研究的重点。针对双电机耦合驱动纯电动汽车，进行动力系统参数匹配设计，并基于效率最优原则提出动力传动系统控制策略。首先，根据目标车型动力性需求对动力系统的电机及电池进行参数匹配设计，并利用AVL CRUISE软件建立仿真模型，对车辆最高车速及爬坡性能进行仿真验证；然后，利用序列二次规划优化算法，依据动力传动系统驱动效率的原则，求解电机最优工作点，提出多模式切换双电机动力分配控制策略；最后，建立联合仿真模型，对所提出的效率最优控制策略进行试验验证。结果表明，在传动系统效率最优控制策略下，整车的动力性和经济性均得到了提高，能量利用率较好；在WLTC典型循环工况下，双电机耦合驱动系统的平均效率为85.9%，驱动系统效率大于85%的电机工作点占整个工作区间的55%，车辆动力性能得到了提升。研究结果可以为纯电动汽车动力传动系统设计及控制策略研究提供理论依据。

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基于改进人工势场法的智能汽车轨迹规划算法研究

赵奉奎，葛振，董锋威，张涌

2022, 41(11): 153-160. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2022.11.21

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轨迹规划作为行为决策和底层控制的关键模块，决定了智能汽车自动驾驶命令能否顺利执行。当前路径规划算法大多未考虑车辆实际的行驶特性，如未考虑不同车速下的前轮最大转角、车辆避障时轨迹是否平滑等。针对当前的轨迹规划算法存在的问题，设计了一种改进人工势场法，增加了基于车辆二自由度模型的运动学约束，使得路径规划算法能够规划出适应不同车速的路径；将车辆运动空间设定为二级公路，设定了具有车道保持功能的道路约束；为了使得避障时的曲线更加光滑，便于引导车辆进行避障，将传统的圆形障碍物模型改为基于安全距离的不规则椭圆障碍物模型。最后利用MATLAB进行仿真，通过对比实验说明改进的方案能较好的完成车辆在结构化道路中的超车路径规划，车辆做出避障变道行为时的路径更加光滑。

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