重庆交通大学学报（自然科学版）

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AR模型功率谱改进的频域模态自动识别方法

姚小俊，杨欣

2023, 42(2): 1-7. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.01

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针对频域分解法在模态自动识别上的不足，提出了一种基于AR模型功率谱改进的频域模态自动识别方法——AR-AFDD法。首先，通过AR模型功率谱估计确定所有可能是物理模态的频率点，并对相应功率谱矩阵进行奇异值分解，然后，利用时间振型相关性对所选取的峰值进行判别，实现物理模态与噪声模态的自动区分，最后，以自功率谱的最优拟合完成阻尼比估计；采用试验模型和实际桥梁对AR-AFDD法进行验证。研究表明：AR-AFDD法能够快速有效地实现结构模态参数的自动识别，识别结果能够区分物理模态与噪声模态，在实际结构的健康监测数据分析中具有良好的可靠性。

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空间缆索悬索桥倾斜母线鞍座设计位置计算的改进方法

邓小康，李小贝

2023, 42(2): 8-12. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.02

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在以缆索空间斜率作为缆索系统方程基本参数的基础上，讨论了空间缆索悬索桥倾斜母线鞍座设计位置的计算方法。从空间缆索悬索桥主缆与索鞍几何、力学关系出发，推导出以索鞍左、右切点空间斜率作为未知参数的二元非线形方程组，用二分法求解方程组即可得到倾斜母线鞍座设计位置，简化了传统方法因过多变量导致得复杂计算过程，且无需初值。通过算例表明：改进后的方法精度良好。

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重载并行对中小跨径梁桥可靠度的影响

刘浪, 杨洪,

2023, 42(2): 13-18. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.03

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为研究重载并行作用对中小跨径梁桥可靠度的影响，基于最不利效应提取实测重载数据，对比计算了所有车辆并行概率与重载并行概率，提出了基于随机车队流的重载并行实况模拟方法，分别建立了T梁桥、箱梁桥和空心板梁桥有限元模型，考虑材料性能及截面几何尺寸随机变异性对结构抗力的影响，采用JC法分别计算不同重载并行和主车道单车作用下各主梁的可靠度指标。研究结果表明：重载并行时主梁构件的可靠度指标显著降低，与单车作用相比，可靠度指标最大降低了40%，仅达到规范目标可靠度的50%左右；同时，重载并行对箱型梁桥可靠度的影响最大，各构件的计算可靠度指标为2.3~3.7，相对单车作用降低了23%~40%。

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考虑轨道不平顺降维模拟的车-轨-桥系统竖向随机振动研究

杨涛1，张新宇1，赵康祺1，王力东2，王磊2

2023, 42(2): 19-27. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.04

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基于概率密度演化理论（PDEM）开展了车-轨-桥系统竖向随机振动研究。结合正交随机函数思想和数论选点理论，提出了轨道不平顺代表样本的降维模拟方法，通过2个基本随机变量实现了概率密度层次上随机激励代表样本的模拟；基于PDEM建立了车-轨-桥系统竖向随机振动方程，并进行了算例验证；探讨了车速对简支梁桥和CRH3、CRH2和ICE3三种车辆随机振动响应的影响。结果表明：受车桥共振影响，桥梁中跨跨中竖向位移的均值和标准差在车速425 km/h时均出现了最大波峰；桥梁跨中竖向加速度均值和标准差基本呈现随车速的增大而增大变化趋势；当轨道不平顺激励主频接近车辆竖向一阶自振频率时，车体的竖向位移响应最为显著；车速越大，轨道随机不平顺对车体竖向加速度响应的贡献越大。

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基于切削加固的钢桁梁桥横梁节点翼缘组合维修效果研究

李传喜，吉伯海，姚悦，傅中秋

2023, 42(2): 28-36. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.05

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采用有限元法建立了简支钢桁梁桥全桥模型及节点子模型；通过对比关键截面竖向位移及杆件轴向应力的实桥测试值与有限元计算值，验证了有限元模型的正确性；分析了不同裂纹长度裂纹尖端的应力强度因子KⅠ、KⅡ、KⅢ的变化规律；针对横梁节点腹板间隙疲劳开裂，分析了上翼缘切削方法及角钢加固方法的维修效果；提出了横梁端部上翼缘切削与角钢加固的组合维修方法。结果表明：裂纹在整个扩展过程中，开裂模式从Ⅱ-Ⅲ型开裂先向Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型开裂转变，再向Ⅱ-Ⅲ型开裂转变；上翼缘切削方法、角钢加固方法对Ⅰ型裂纹、Ⅱ型裂纹均具有较好的维修效果，组合维修方法对复合型裂纹具有较好的抑制作用；模型中当裂纹扩展长度小于腹板间隙长度的60%时，裂纹尖端等效应力强度因子可降低60%～90%，抑制效果显著。

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明色化铺装材料的路用性能研究

李志勇, 朱尚书

2023, 42(2): 37-43. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.06

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采用浅色石料和废钢化碎玻璃2种明色材料，组成设计了10种明色化铺装材料，对其应用于隧道的路用性能和照明性能进行研究分析。结果表明：浅色石料明色化铺装材料的路用性能与AC-13沥青混合料相当；玻璃明色化铺装材料的路用性能随掺入量的增加而减小，其中15%~20%掺量时的路用性能下降显著；通过灰色关联分析发现，影响玻璃明色化铺装材料路用性能的主要原因是玻璃的加入使得集料表面沥青膜变薄，同时玻璃材料表面光滑、与沥青黏附性较差；此外通过自制的隧道模型进行照明试验，发现与普通AC-13相比，明色化铺装材料能显著提升路面平均亮度。

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中、日、美、加沥青路面技术状况评价标准比较与对接研究

董是1,2，徐琢1,2，王建伟1,2，林法力3，杨东涛4

2023, 42(2): 44-51. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.07

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对沥青路面技术状况指标的精准量化，是对路面服役状态精确评价及制定科学修复方案的重要依据。目前世界各国路面状况评价标准存在较大差异，导致结果之间难以比较和相互转换。通过详细分析中国、日本、美国和加拿大现行的沥青路面技术状况评价标准体系，从路面平整度、路面损坏状况、路面抗滑性能方面对路面技术状况评价指标进行了比较研究。并结合多路段样本实例，分别采用各国标准体系计算各评价指标结果，同时将不同计算标准所得结果进行转换分析。研究结果表明：路面性能评价统计指标在各国规范中具有一定的相似性，中国规范中涉及统计指标更全面；各国规范间存在相关性，且部分国家之间存在较强的线性相关，加拿大规范中指标数据统计理念对结果造成影响较大。研究可以为不同标准下路面状况评价指标值的转换提供参考依据，为我国路面性能评价标准的进一步完善提供可选择的方向，同时可以促进不同方法与标准的更新进步，也能够促进对路面评价方法、性能预测模型、修复决策算法等国际先进研究成果的应用。

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高铁路桥过渡段轨道板离缝引起的路基膨胀响应分析

郑明新1,2,3，熊浪1，3，任勇江1，3，李正阳1，3，吴乐勇1，3

2023, 42(2): 52-59. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.08

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以沪昆高速铁路某路桥过渡段轨道板离缝引起的降雨入渗为研究对象，依据该路段地形地貌、水文地质条件和室内试验所得数据，建立过渡段降雨-渗流有限元分析模型，对该路桥过渡段的变形特点及规律进行分析。研究结果表明：该路桥过渡段路基填料具有一定的膨胀性，在不同降雨入渗条件下该过渡段路基会出现相应的膨胀量，总体呈现出近桥台处膨胀量明显小于远桥台处膨胀量的现象；引起该过渡段病害的主要原因是地表水和雨水入渗使路基膨胀，过渡段材料差异使路基沿线路方向产生不均匀膨胀。

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烟囱效应对电缆隧道火灾蔓延影响研究

吴执1，张武超2，王琅1，彭璟1，李林杰2

2023, 42(2): 60-66. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.09

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为了研究电缆隧道火灾在山地地形中的发展过程及规律，为电缆隧道火灾的防治与隧道结构的设计提供基础依据，利用三维火灾动力学模拟软件FDS对含不同坡度段的电缆隧道火灾进行了模拟试验研究，分析了电缆隧道发生火灾时烟气蔓延情况、火焰蔓延速度以及温度分布情况等规律。研究结果表明：电缆隧道内的坡度段在火灾过程中会形成烟囱效应，进而影响电缆隧道火灾的发展；随着电缆隧道坡度段坡度的增加，隧道内的高温区域减小并向着有坡度段的一侧移动；隧道的坡度与隧道左端面的进风速度有正相关的关系。

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隧道振动台试验数值模拟及振动输入方法分析

梁波1,2，赵冯兵1，刘涛1，任兆丹3

2023, 42(2): 67-74. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.10

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针对隧道振动台试验中的“模型体-模型箱”体系数值模拟问题，通过总结动力有限元阻尼计算分析了模型泡沫边界层的阻尼实现方法。对数值模型底部振动输入的实现方式进行了讨论，分别推导了大质量法、位移时程输入法等计算过程，通过单自由度体系对比分析了大质量法和位移时程输入法的计算精度，分别讨论了两种实现方式的优缺点和在应用中的合理性；并以某隧道振动台试验模型的数值计算为例，分别采用大质量法和位移时程输入法对计算模型进行了对比分析，这两种方法在实际试验模型的地震作用数值分析中整体计算精度相近，但大质量法易产生位移累积误差。

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三峡库区水供给服务供需关系动态变化及演化趋势分析

官冬杰1，孙灵丽1，蒋赖寒1，周李磊2

2023, 42(2): 75-85. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.11

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水供给服务作为一项非常重要的生态系统服务，在水循环平衡调节和人类生产、生活、生态中发挥着重要作用。基于InVEST模型对三峡库区水源供给量评估，采用人口、工业、生态农业用水指标求取水需求量；然后计算水供给服务的供需比，揭示其供需关系的空间差异；最后分析三峡库区水供给服务供需不匹配影响因素，明确其空间自相关性及演化趋势。结果表明：2000—2015年，三峡库区水供给服务总量呈现先减少后缓慢增加的趋势，共缩减了1.13×1010 m3，下降了19.68%，中部地区产水深度大于东部地区;2000—2015年，三峡库区水供给服务的需求总量逐年增加，共增加了11.37×108 m3，增长率402.93%，需水量从西向东逐级递减;2000—2015年，三峡库区供需比例从20.69%降低到10.66%，供需关系逐年紧张; 三峡库区水供给服务的供需关系始终存在着显著的空间正相关，供需关系的集聚效应有所加强，受土地利用、经济结构、水资源条件、气候降水等因素影响。维持区域水资源平衡，需合理配置生产、生活、生态水，减少供需不匹配的影响。

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设置移位左转车道的不对称交通流信号交叉口设计及优化

刘晓佳1,2，李子木1,2

2023, 42(2): 86-92. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.12

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常规的交通组织与信号控制处理不对称车流的效果不理想，会造成时间、道路资源的浪费。针对不对称交通流的特性，提出设置移位左转车道的不对称交通流交叉口信号控制优化方案。以直行车辆与左转车辆车均延误最小为目标，建立移位左转交叉口时空资源优化模型与车辆延误计算模型。通过研究交通流不对称程度与移位左转车道长度对左转车辆延误的影响，分析不对称交通流移位左转车道的适应性，并运用VISSIM软件对优化方案进行仿真。仿真结果表明：与交叉口现状相比，方案2中车辆的平均延误降低27.2%，平均排队长度降低29.7%，说明移位左转车道信号控制方案能极大改善不对称交通流交叉口车辆的行驶情况，减少车均延误时间，使车流运行更加顺畅。

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基于改进Dijkstra算法的水平循环类立体车库存取车辆路径优化模型

曾超1,2，崔子豪1

2023, 42(2): 93-98. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.13

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为缩短水平循环类立体车库车辆存取运行时间和用户平均等待时间，设计了一种改进Dijkstra算法的存取车辆运行路径优化模型。基于水平循环类立体车库存取车辆工作逻辑，在构建存取车辆路径运行时间模型的基础上，建立了立体车库的排队模型；以车辆平均排队队长和车辆排队等候时间为评价指标，在搜索方向、搜索范围及动态节点变化方面引入双向扇形动态Dijkstra算法进行优化。研究结果表明：相比于传统Dijkstra算法，改进Dijkstra算法提升了目标节点的搜索效率，且能弥补其缺乏动态搜索能力的缺陷，输出源节点与目标节点之间的最短路径，有效缩短存取车辆运行时间和用户平均等待时间，提升水平循环类立体车库服务效率。

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城市道路信号交叉口施工区通行能力研究

邵长桥，王凤娇

2023, 42(2): 99-105. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.14

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为了提高交叉口施工区交通组织和管理效率，对施工区交通流特性及通行能力影响因素进行了研究。应用实测数据分析了交叉口施工区车头时距、速度、起动延误时间和饱和流率等参数特性。通过对比分析发现，在施工条件下，直行车道饱和流率下降约18.9%，起动延误时间约增加一倍；基于实测数据，给出了信号交叉口施工区直行车道饱和流率推荐值为1 400 ~1 500 pcu/h，左转车道饱和流率推荐值为1 300 ~1 400 pcu/h；基于实测与仿真的方法，给出了信号交叉口施工区大型车换算系数和大型车混入比对施工区通行能力影响修正系数，并分析了公交停靠站及车道标志标线等对通行能力的影响。

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基于改进Lotka-Volterra模型的城市轨道交通与常规公交竞合关系演变研究

韩宝睿, 濮海建, 朱震军

2023, 42(2): 106-112. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.15

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针对轨道交通与常规公交之间的竞合关系及其发展演变问题，结合2种交通方式发展过程中的生态学特征，以种间竞争Lotka-Volterra模型为基础，建立了具有自适应性的交通方式间竞争演变模型。通过对该模型平衡态的稳定性分析，探讨了2种交通方式演化的内在动力机制以及不同平衡态的演化路径。并以上海、南京和西安为例，验证改进模型的可行性和适用性。研究结果表明：与标准Lotka-Volterra模型相比，改进的模型更接近于轨道交通与常规公交的实际竞争演化，上海、南京和西安3个城市模拟数据的相对误差分别降低了2.96%、17.51%和29.39%；不同交通环境下，2种交通方式间具有不同的竞合效应，造成竞争系数等因素涨落，进而波及到2种交通方式的竞争演变，使得平衡态发生突变，跃迁到更为协调有序的新平衡态。

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考虑多身体部位的二轮车骑行者事故伤害严重程度研究

朱彤1，朱秭硕1，林淼2，景云超1

2023, 42(2): 113-120. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.16

摘要 ( )

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现有针对二轮车事故后果的研究主要侧重于讨论骑行者总体伤害，少有针对骑行者具体身体部位的受伤情况相关研究。为揭示各身体部位受伤之间的关联性及致因，基于中国深度事故数据（CIDAS）中2 799起二轮车事故，以二轮车骑行者头部、胸部、上下肢等7个主要部位伤害严重程度为因变量，选取44个主要自变量以表征碰撞前行为、碰撞位置等信息。采用带随机参数的多变量模型进行研究，以更好解释各受伤部位严重程度间的关系及数据中未能观测到的异质性。结果表明：二轮车骑行者性别及年龄、车辆属性、碰撞前二轮车驾驶行为及二轮车被撞位置均会对二轮车骑行者不同部位的伤害造成显著影响；头部、胸部及下肢在二轮车事故中是最脆弱的3个部位，值得进一步研究；中年二轮车骑行者在头部伤害模型服从正态分布的随机参数，即中年二轮车骑行者会对二轮车骑行者头部伤害严重程度存在异质性影响；加强汽车及二轮车的安全设计从而保护二轮车骑行者胸部和腹部极有必要；佩戴头盔不仅能够保护头部伤害，对于保护上肢伤害也有重要作用。

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基于自然驾驶试验的小半径弯坡路段大型载货汽车驾驶员视觉特性研究

黄平文1，夏号杰2，余彪1，刘星良3，刘唐志3

2023, 42(2): 121-127. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.17

摘要 ( )

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在贵州省G246公路小半径弯坡路段开展大型载货汽车和小汽车驾驶员自然驾驶试验，基于Begaze软件与统计学方法，分析了两类驾驶员注视点分布特征与小半径弯坡路段转弯方向、半径、坡度的关系；研究了左转、右转方向驾驶员瞳孔直径、信息获取能力与速度的关系。研究结果表明：大型载货汽车驾驶员在小半径弯坡路段中行驶时，主要关注车头前方15~25 m区域，对后方车辆关注度不足；小汽车驾驶员关注的区域更远，会关注对向来车和道路线形走向；转向和曲线半径是影响驾驶员关注点的主要因素，左、右转时驾驶员主要关注道路中央标线、右侧道路边线，且应着重加强半径小于30 m弯坡路段的视觉引导有效性；大型载货汽车驾驶员过弯时瞳孔直径和信息获取能力的峰值位置与弯道中央并不重合，现有将凸面镜等提示性施设设置在弯道中央的处理措施并不适宜大型载货汽车。

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基于自然驾驶数据的车辆自适应巡航系统控制方法

李文礼，钱洪，石晓辉，李超

2023, 42(2): 128-135. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.18

摘要 ( )

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在常规的基于模型预测控制自适应巡航系统的算法中，舒适性约束均是采用固定加速度的形式，没有深入考虑不同速度下的加速度极值范围问题，这会导致在追求安全性和速度跟随性情况下，系统加速度和冲击度变化过大，从而降低了驾乘的舒适性。根据NGSIM自然驾驶数据集所得到了车辆的速度-加速度关系，并以此作为加速度的约束目标，将常规模型预测控制的定约束改为随速度变化的变约束，从而达到根据自然驾驶数据提高跟车舒适性的目的，并通过仿真试验验证了该方法的合理性。研究结果表明：该方法可使ACC系统在保证安全跟车和速度跟随的同时，使得加速度和冲击度波动变小；最大冲击度相比定加速度约束的模型预测控制减小了14.96%，可有效改善ACC系统的舒适性。

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基于MPC的半挂汽车列车高速变道稳定性研究

徐晓美，王雨婷，蔡浩浩

2023, 42(2): 136-143. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.19

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针对半挂汽车列车高速变道侧向稳定性问题，基于五自由度车辆参考模型和Trucksim软件中的车辆模型，设计了模型预测控制器，制定了差动制动目标制动车轮的选择规则，并在高速单移线和双移线工况下，通过仿真测试验证了所设计的控制系统的有效性。研究结果表明：所设计的控制系统在高速单移线和双移线这两种工况下都能使半挂汽车列车具有较好的变道稳定性；在高速单移线工况下，经控制后的牵引车和挂车，其质心侧偏角、横摆角速度和侧倾角的峰值都有了不同程度的下降，各状态参量达到稳态的时间明显缩短，车辆在变道过程中的横向摆振运动得到了明显的抑制；在高速双移线工况下，经控制后的半挂汽车列车避免了控制前车辆的危险侧翻运动，安全顺利地完成了高速双移线变道运动，提高了半挂汽车列车的高速变道稳定性。

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基于CFD的游艇阻力预报及球鼻艏型线变形

杨敬东, 赵登, 彭伟, 黄云涛

2023, 42(2): 144-148. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.02.20

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针对游艇的球鼻艏型线优化问题，利用CAESES和SHIPFLOW软件组成的优化平台构建一种船型优化的方法。以船长为49 m的游艇为母船，建立主船体三维模型，有关水动力计算模块采用SHIPFLOW软件实现，通过对比计算得到阻力最优船型，球鼻艏变形模块则通过CAESES软件参数化变形技术实现船型的自动变换，以兴波阻力为优化目标，通过优化算法结合总阻力计算程序得出总阻力最佳船型。优化结果表明：对于该游艇，在满足工程约束的条件下，该方法可以得到阻力降低的新球鼻艏形状。

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