重庆交通大学学报（自然科学版）

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郭家沱长江大桥主缆状态影响参数敏感性分析

熊桂开1,2，王辉3，陈翰新2，何旭东4

2023, 42(3): 1-6. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.01

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主缆状态是悬索桥建设过程的重要控制指标，是影响桥梁线形精度的主要因素。以一座在建的公轨两用悬索桥为例，选取架设时主缆温度、桥塔预抬值、钢丝弹性模量、钢丝直径、钢桁梁重量误差等5个参数，分析以上参数对主缆状态的影响。研究结果表明：主缆架设时主缆温度、桥塔预抬值、钢丝弹性模量、钢桁梁重量误差对空缆线形影响较大，为高敏感性因素；钢丝弹性模量对主缆无应力长度影响较大，为高敏感性因素；钢丝直径对空缆线形有一定影响，为一般敏感性因素；钢桁梁重量误差对主缆成桥内力有一定影响，为一般敏感性因素。为提高悬索桥主缆架设精度，需准确获取相关影响参数并反馈到监控工作中。

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基于FDD法的模态参数连续自动识别及频率变异性分析

王晓光1,2，马明2，高林丽2，党李涛2

2023, 42(3): 7-16. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.02

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模态参数是分析桥梁运营状态变化的重要指标，可为桥梁状态评估提供数据基础。基于频域分解法(FDD)的模态参数连续自动识别方法，分析了模态参数与环境之间的关系。采用前、后向线性均值滤波方法对奇异值曲线进行滤波处理，剔除噪声干扰引起的虚假毛刺峰值；提出了Dvp指标，结合波峰波谷检测算法识别得到了真实模态参数对应的奇异值峰值；引入K-means聚类法实现了奇异值曲线真实峰值的自动选取。针对实际健康监测数据存储格式，设计了模态参数连续自动识别框架，并提出了融入模态参数的自动识别算法，实现了模态参数连续、自动识别。将所提出的方法运用于斜拉桥的实测数据中，通过连续自动识别得到一个月的模态参数，分析了环境对结构频率的影响程度。研究结果表明：所提出的基于FDD的模态参数自动识别方法能够实现模态参数的自动识别；所提出的融合自动识别算法的数据自动分析框架能够实现模态参数连续、自动识别，能解决桥梁健康监测数据的连续自动分析；桥梁结构频率受环境温度影响较大，随机环境因素所引起的结构频率随机性不可忽略。

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基于易损性曲线的斜拉桥横向抗震性能评估

徐略勤1,2，贺洪滔1，张超1，徐意宏1

2023, 42(3): 17-25. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.03

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针对斜拉桥在E1、E2 两水准设防地震作用下横向抗震性能的合理评估问题，采用增量动力分析方法（IDA）从构件和结构体系两个层面构建了背景工程的概率地震易损性曲线，研究了背景工程在两水准设防地震作用下出现轻微、中等、严重等3类损伤状态时的超越概率水平，以此评估斜拉桥的横向抗震性能。研究结果表明：在构件层面上，主塔、拉索、过渡墩和辅助墩在两水准设防地震下出现3类损伤状态的超越概率均低于40%，且大部分低于30%，而球型钢支座出现中等损伤的超越概率最大超过50%，是全桥横向抗震薄弱环节；在体系层面上，不论是一阶界限法还是二阶界限法，结构的损伤超越概率均明显高于各构件，且在两水准设防地震下发生中等损伤的概率最高（E2地震下一阶和二阶界限法最高分别达88.77%和85.22%），而严重损伤的发生概率低于40%。

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基于重叠网格的桥墩防撞浮箱流场特性数值研究

冀楠1，杨光1，舒麟棹1，钱志鹏1，万德成2

2023, 42(3): 26-35. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.04

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为了揭示桥墩加装防撞浮箱后的水动力性能及流场特性，基于重叠网格方法，以典型的圆形自浮式浮箱-桥墩系统为例，采用雷诺应力(RSM)湍流模型，利用VOF方法捕捉自由液面，同时考虑浮箱升沉位移，建立了三维数值计算模型。通过与实验数据对比，验证了数值仿真方法的合理性和结果精确度；以重叠网格技术实现浮箱的升沉垂荡运动，研究了水流流速和水深变化对防撞浮箱的升沉垂荡、动力响应和流场特性的影响。研究结果表明：水流流速主要影响防撞浮箱的升沉位移值，而水深主要影响防撞浮箱的垂荡历程；防撞浮箱在3个方向上的力系数基本都是随水深的增加而下降，但较低流速时，力系数随水深的增加下降趋势较为平缓，纵向力系数随水深的增加先略微上升后再下降；防撞浮箱的垂荡与垂向力有关，较低流速下浮箱垂向力的变化周期随水深的增加而增大，较高流速下，防撞浮箱产生强烈的垂荡，周期变化规律完全消失。

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艰险山区铁路桥隧技术接口悬挂威胁等级评估

鲍学英1，魏代磊1，班新林2,3，许见超2,3

2023, 42(3): 36-43. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.05

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艰险山区环境条件极端恶劣、地质灾害频发，铁路沿线桥隧工程占比大，为提高桥隧工程技术接口管理水平，构建贝叶斯反馈修正云模型对桥隧技术接口悬挂威胁等级进行评估。首先，以铁路桥隧工程技术接口为基础，考虑不同参建方之间的接口共性问题和艰险山区铁路建设面临的一系列技术难题对接口悬挂的影响作用，从业主方因素、勘察设计方因素、承包方因素、与项目关联的其他因素、外界因素5个方面出发，构建了桥隧工程技术接口悬挂威胁等级评价指标体系，并利用IFAHP法进行赋权。然后，运用贝叶斯反馈修正原理构建了艰险山区铁路桥隧工程技术接口悬挂威胁等级评估模型。最后，以贡多顶隧道和奔中车站双线大桥桥隧工程技术接口为例，对其悬挂威胁等级进行评估，并借助MATLAB进行可视化分析。通过工程实例表明，该技术接口悬挂威胁综合等级为严重，其中勘察设计因素对桥隧技术接口的悬挂威胁程度最高。

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花椒箐软岩隧道变形规律与支护对策研究

鲍先凯1，时睦涵1，雷彦宏2，张武1，王舒锐1

2023, 42(3): 44-51. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.06

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软岩隧道施工过程中经常出现围岩挤出变形、衬砌变形侵限、支护结构断裂失稳等情况。以花椒箐软岩隧道为背景，运用数值分析软件模拟隧道环状开挖双台阶预留核心土法施工过程，分析变形机理并改进支护措施，采用“关键部位强化支护+高强锁脚锚杆支护+断面锚杆整体强化”新支护对策；模拟分析改进后支护效果，达到要求后予以采用，并进行现场变形监测。研究结果表明：花椒箐隧道变形是由两帮和拱脚的围岩在高应力影响下发生剪切破坏，导致了拱部整体下沉变形；模拟变形结果超出预警值，支护效果不佳；通过增加锚杆长度，增设锁脚锚杆等措施进行针对性优化；改进后模拟的拱顶、拱底、水平方向变形量较优化前分别减少了20.3%、15.2%、20%，均未超出预警值，优化效果显著；经现场监控量测验证表明，改进支护措施后，拱顶、拱肩和拱腰最大变形量分别为17、 3.67、3.02 cm，优化效果符合预期。

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相关随机变量拉丁超立方抽样及隧道掌子面稳定性概率分析

章从旭1，蓝元盛2，李斌2

2023, 42(3): 52-58. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.07

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总结了4种不同类型的相关随机变量拉丁超立方抽样原理，通过Python语言实现各种情况的相关随机变量拉丁超立方抽样；基于拉丁超立方抽样的样本，采用FLAC3D软件，对隧道掌子面稳定性进行确定性分析，统计了失效概率。结果表明：采用拉丁超立方抽样可以在满足计算精度、提高计算效率的同时，大大减少不确定性分析所需的样本数量。

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STAC沥青储存稳定性影响因素研究

缑永涛1，许磊2，孔令云3

2023, 42(3): 59-64. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.08

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为研究阳离子乳化沥青储存稳定性的影响因素，并建立各因素与稳定性之间定量关系模型，选用十八烷基三甲基氯化铵(STAC)作为阳离子乳化剂制备阳离子乳化沥青，分析了不同因素对储存稳定性的影响。试验结果表明：当乳化剂用量为3.2%、沥青温度125 ℃、油水比5∶5、皂液温度55 ℃、皂液pH值=3时，制备的STAC沥青储存稳定性较好；采用灰色关联度分析，得到了各影响因素对系统的影响程度，发现在乳化剂用量优选条件下，沥青温度、油水比和皂液温度对乳化沥青储存稳定性影响较大；基于BP神经网络建立了影响STAC沥青储存稳定性因素与稳定性的关系模型，该模型具有较高的预测精度，可为该类型乳化沥青生产条件的确定提供指导。

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基于温拌技术的PVA纤维沥青配伍性及抗裂研究

赵阳1，2，梁乃兴1，贾晓东2

2023, 42(3): 65-70. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.09

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针对聚乙烯醇（PVA）纤维在常规热拌（160~170 ℃）温度下会发生卷曲、缩短、脱水醚化的缺陷，结合温拌技术，探索PVA纤维在130~170 ℃下的耐热性，研究PVA纤维与沥青配伍性问题。同时采用复合材料界面理论，通过测试接触角，计算PVA纤维、分散粉体表面能参数，确定最优分散粉体，提出PVA纤维与分散粉体的最佳配比，并采用质量变异系数法对其分散均匀性进行评价。研究表明：通过温拌降温技术处理后的PVA纤维与沥青具有配伍性，其沥青混合料其抗裂性能与常规热拌沥青混合料相比提升了54%，PVA纤维在沥青混合料中起到稳定、吸附、加筋等作用，填补了PVA纤维运用于沥青混合料的空白。

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基于神经网络算法的沥青路面使用性能组合预测模型研究

曹雪娟1，卢治琳2，吴博文2，黄莹2，王民3

2023, 42(3): 71-77. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.10

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为了准确预测沥青路面使用性能变化规律，提出了基于径向基神经网络算法的路面使用性能组合预测模型PCA-GA-RBF；针对神经网络收敛速度慢、模型参数容易陷入局部最优的问题，采用主成分分析算法对路面使用性能影响因素进行了降维处理，利用遗传算法对神经网络结构进行了优化；通过路面行驶质量的预测分析对组合预测模型进行了验证。研究表明：组合预测模型PCA-GA-RBF的拟合优度R2=0.820，均方根误差S=2.645，比单一RBF神经网络预测模型误差降低了11.4%，平均预测准确率为84.13%；组合预测模型计算速率快、预测精度高、预测效果好。

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基于ANSYS-AQWA的垫挡船码头靠泊特性分析

袁培银1，李渝锋1，赵宇2，张哲1

2023, 42(3): 78-83. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.11

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船舶逐步向标准化、大型化的方向发展，有效减少或避免大型船舶对码头碰撞是工程领域亟待解决的问题。采用ANASYS-AQWA仿真软件，基于三维势流理论与时域分析方法，结合山区河流水流湍急、流量变幅大的特点，采用数值分析的方法，研究了船舶在不同系泊方式下的系泊运动响应特性。研究结果表明：0°和180°的浪向角对纵荡幅值响应算子的影响最明显；90°的浪向角对横荡、垂荡和横摇响应较大，对纵荡、纵摇和艏摇影响较小； 2-7-2系泊方式对于船舶的横向运动限制更好；4-4-4系泊对于船舶的纵向运动限制更好。

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基于WOA-XGBoost的空闲停车位短期预测方法

宋瑞，程子龙，赵日鑫

2023, 42(3): 84-89. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.12

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为了提高空闲停车位短期预测的准确性，基于停车场空闲停车位数据特性，提出了一种基于鲸鱼优化算法（WOA）和极限梯度提升算法（XGBoost）的组合预测模型。首先对空闲停车位的随机性进行分析，同时采用奇异谱分析（SSA）对原始数据进行解构和重构，从而对实现原始数据主要成分的提取以及噪声的剔除；其次采用鲸鱼优化算法实现对XGBoost预测模型的主要参数进行寻优，找到全局最优参数；最后通过实例对提出的预测模型的准确性进行了验证。实验结果表明：实现参数优化的XGBoost预测模型具有较高的预测精度以及稳定性。

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基于改进Logistic-SSA-BP神经网络的地铁短时客流预测研究

胡明伟1,2,3，何国庆1，吴雯琳1，赵千1,2,3

2023, 42(3): 90-97. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.13

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地铁客流的变化规律存在着一定周期性和潮汐性，针对地铁客流的预测有助于提高城市轨道系统的运营效率，实现轨道交通智慧化运营。为提高地铁短时客流预测结果的准确度，提出了一种基于Logistic混沌映射麻雀算法(Logistic-SSA)优化BP神经网络的地铁客流短时预测模型。该模型通过Logistic混沌映射初始化麻雀算法种群，再利用改进后的麻雀算法优化BP神经网络，达到提高BP神经网络的全局搜索能力和收敛效率；以深圳地铁西乡站进、出站AFC刷卡数据为例，利用构建的预测模型开展客流预测实验，并通过3种准确性评价指标(MAE、RMSE、MAPE)，评价改进前后模型预测的准确性。研究结果表明：改进的Logistic-SSA-BP预测模型平均绝对百分误差分别为14.96%和13.73%；与传统BP预测模型相比，其客流预测结果具有更高的准确性。

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城市快速路互通立交交织区长度可靠性设计

张航，段和柱，储泽宇

2023, 42(3): 98-104. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.14

摘要 ( )

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城市快速路中互通立交交织区长度的合理设置将对整个城市快速路系统的服务水平、通行能力、行车安全的提高起到关键作用，有必要对互通立交交织区长度的取值进行科学合理的计算。基于《公路通行能力手册》交织区中的相关方法建立交织区长度的计算模型；以该模型为依托结合可靠度理论，建立最小交织区长度可靠度功能函数，对交织车辆区间平均速度、交织区基本路段的平均自由流车速等随机变量的随机性及其分布规律进行分析。利用蒙特卡罗法讨论现行规范中最小交织区长度设计取值的安全可靠性，用失效概率及可靠指标进行评价。参考《公路工程结构可靠度设计统一标准》中城市快速路对应安全等级的可靠度要求，计算不同设计速度下的交织区长度，并结合实例验证，其计算结果具有较高安全性。研究表明：以150 m作为互通立交交织区长度应用于快速路设计，其失效概率较大且安全性较低；通过以满足一级安全等级条件的目标可靠度反算，推荐在100、80、60 km/h共3种设计速度下，互通立交交织区长度分别取400、370、350 m，可提高整个城市快速路系统的高效性和安全可靠性。

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建成环境对城市交通事故严重程度影响研究

陈坚1，邱智宣1，彭涛1，刘柯良1，傅志妍2，庹永恒3

2023, 42(3): 105-111. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.15

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针对城市交通事故分析中缺少建成环境因素的系统考虑，以密度、多样性、交通设计、可达性及公共交通临近度等5个维度表征建成环境，同时考虑个体行为、道路情况、事故类型及自然环境4个方面，运用机器学习算法建立融入建成环境因素对城市道路交通事故严重程度影响分析模型；并以重庆市某区的事故数据进行实证分析。研究结果表明：建成环境变量对事故严重程度有较大影响；从变量重要度排序来看，土地利用混合度(14.29%)、快速路及主干路密度(12.43%)、次干路及支路密度(11.54%)、人口密度(11.35%)与可达性(10.96%)的影响程度较高，累计重要度达60.57%；同时各变量与事故严重程度呈现出非线性关系。

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考虑空间异质性的短距离出行方式选择研究

何明卫，肖明阳，何民，石庄彬，刘阳

2023, 42(3): 112-118. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.16

摘要 ( )

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促进城市居民短距离出行方式由机动车向慢行交通转移，对缓解机动化出行造成的交通拥堵和环境污染至关重要。基于昆明市居民出行调查数据和建成环境数据，利用地理加权逻辑回归模型探究了出行者社会经济-人口属性、出行属性与建成环境对短距离出行中小汽车和慢行交通方式选择的影响。研究表明：地理加权逻辑回归模型拟合结果优于全局回归逻辑模型。交叉口密度、道路网密度、人口密度、总POI密度、离退休人员和通勤出行在总体上对短距离出行中的小汽车使用起到负向影响，到CBD距离在总体上起到正向影响，但这些变量的影响具有显著的空间异质性，在不同区域表现出相反的作用。此外，男性、个体经营者、30岁以下、大专及以上、家庭收入越高的群体更倾向于在短距离出行中使用小汽车，而购物和娱乐出行更倾向采用慢行交通方式。

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老年人驾车出行转移行为影响因素分析

陈龙1，杨澄璐1，景鹏1，查奇芬2

2023, 42(3): 119-127. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.17

摘要 ( )

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我国老龄化进程不断加快，公安部于2020年发布取消小型汽车驾驶证申请70周岁上限，老年人群的驾车出行行为备受关注。提出结构方程模型与贝叶斯网络的综合分析方法：以结构方程模型验证老年人转向驾车出行意向的社会认知理论因素，结合机器学习领域的贝叶斯网络计算输出关键决定因素并量化因素间的关系强度。研究结果表明：约16%的老年人有高水平的驾车出行转移意向；态度、主观规范与自我效能感对驾车出行转移意向产生的影响力最大；当老年人的自我效能感和态度由低状态变为高状态时，转移意向的高状态发生概率呈现约185%和265%的增长幅度。这有助于了解老年人的驾车心理需求，为预测未来高龄驾驶群体规模提供思路。

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公交一票制乘客精细化分类研究

李军，区静怡，赵文婷

2023, 42(3): 128-134. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.18

摘要 ( )

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构建了一种可应用于公交一票制下的乘客精细化分类方法。针对公交一票制仅有上车信息的特点，从乘车强度、时间特性、空间特性及高峰特性构建分类指标，并利用相关性分析进行指标筛选；然后应用Two-Step聚类对乘客进行聚类，将乘客分为清晰簇和非清晰簇，并对清晰簇和非清晰簇再次选取特征指标进行2次聚类以实现乘客的精细化分类。根据广州市的算例表明，该方法可以对乘客进行有效分类，每类结果对乘客的出行特征进行了细致地刻画，分类方法有效且稳定。

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智能电动汽车自适应巡航分层控制研究

赵树恩1，张亮2，甘桦福3，陈文斌4

2023, 42(3): 135-142. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.19

摘要 ( )

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针对前车频繁变速而引起的电动车跟踪性差的问题，建立基于分层控制的自适应巡航控制系统。首先，考虑前车加减速变化的影响，采用可变时距策略作为期望安全车距，利用多项式拟合法分析不同车间时距对线性二次型最优控制算法的反馈增益矩阵的影响，建立基于改进线性二次型最优控制的上层控制器；然后，应用分数阶PID控制理论建立下层控制器，对期望驱动转矩和制动压力进行精确跟踪，并采用遗传优化算法寻优整定分数阶PID参数。研究表明：基于分层控制建立的自适应巡航控制器能保证车辆行驶安全性和舒适性，对前车频繁加减速工况具有较好的适应性，跟踪性能好。

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改进时间弹性带的动态避障轨迹规划系统研究

谢春丽，刘斐灏

2023, 42(3): 143-150. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.03.20

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在动态障碍物存在的机器人导航场景下，时间弹性带算法（timed elastic bands, TEB）无法区分障碍物类型，易将动态障碍物视为静态类型去处理，致使导航过程出现碰撞而无法完成导航任务。针对机器人运行真实动态环境，采用两个均值滤波器对激光点云进行滤波处理，实现动态障碍物的检测，而后增加动态障碍物代价地图层对检测到的障碍物进行聚类，利用卡尔曼滤波对动态障碍物的运动状态进行轨迹跟踪及状态预测，结合机器人当前运动状态作出动态避障的轨迹规划，采用阿克曼转向结构机器人进行仿真及真实动态环境下的重复实验。研究结果表明：改进TEB算法的动态避障轨迹规划系统能够在复杂动态环境中进行实时轨迹规划，生成安全平滑的局部轨迹，实现动态避障完成导航任务，能够满足移动机器人的动态避障要求。

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