重庆交通大学学报（自然科学版）

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浮泥特性及输移规律综

刘洁1，周鹏2，孟彩侠1

2023, 42(10): 1-11. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.01

摘要 ( )

浮泥广泛存在于河口、海岸、内河和水库中，是引起航道淤积、地形演变和环境污染的关键因素。针对浮泥的形成机制及观测方法，对固结机理、浮泥流变、触变特性和浮泥输运规律进行了总结和讨论；目前研究成果的表达形式和适用条件存在差异，难以在实际应用中普遍使用；在此基础上应重点关注浮泥内部结构和外部荷载及生物因素影响，及大型水库中浮泥特性和输运规律的系统研究。

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双丁坝流场及回流特性数值研究

范晓飚，曾倩，冀楠，钱志鹏，邓小兵

2023, 42(10): 12-21. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.02

摘要 ( )

双丁坝是常见的丁坝布置形式，不同的布置形式和丁坝长度会对河道流态、水位以及整流、护岸效果产生影响。以探究双丁坝对河道的影响为目的，利用RANS方程作为基础，同时结合Realizable k-ε湍流模型，对双丁坝流场及回流特性进行数值模拟。首先，数值模拟丁坝的水动力特性，并与试验数据相比较，以此证明数值模拟的合理性；然后，研究丁坝长度（河宽缩窄率）以及丁坝坝距对航道水位变化、流速变化、回流区变化的影响。研究结果表明：当坝距一定时，随着河宽缩窄率的增加，丁坝上游壅水高度及范围增大，挑流作用增强，主流收缩断面减小，流速增大，航道受到的保护范围增大；随着河宽缩窄率的增加，坝间回流长度及宽度与坝长的比值减小，其与坝后的比值增大。当坝长一定时，随着坝距增大，水位的凹陷区从丁坝下游收缩至两丁坝之间，当坝长为5 m、坝距为10 m时丁坝下游产生振荡现象，水面形成的波浪向下游传；随着坝距的增加，坝间回流长度及宽度与坝长的比值增大，坝后回流长度及宽度与坝长的比值减小，坝长为5 m、坝距为10 m时水流逆流回两坝间形成逆时针漩涡。研究结果可为航道护岸建设提供参考。

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桥墩防撞设施对紊流宽度影响的研究

张义军1，谭志荣2,3，刘敬贤2,3，栗晓晨2

2023, 42(10): 22-28. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.03

摘要 ( )

不同形式的桥梁防撞结构会造成不同的紊流宽度，进而影响船舶安全通航；故有必要对防撞设施引起的紊流宽度影响机制进行研究。运用计算流体力学方法对不同防撞设施下的三维流场进行模拟，测得各工况下的桥墩紊流宽度，分析了涡量场和速度场对紊流宽度的影响。研究结果表明：尖艏型防撞设施的紊流宽度最小，而圆艏型防撞设施的紊流宽度最大。原因在于尖艉具有隔离作用，能有效削弱防撞设施两侧剪切层与展向涡之间的相互作用，起到部分整流作用，特别是当大尺度的展向涡破碎成小尺度的小涡情况得到缓解，涡体位置相对集中，而圆艏型防撞设施放大了桥墩阻水特性，造成紊流宽度增大；为减小防撞设施对紊流流态影响，应采用尖艏型防撞结构形式。

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自锚式悬索桥主缆与索鞍间抗滑移特性理论分析

段瑞芳1，白云腾2，薛园园2，黄春杨2

2023, 42(10): 29-37. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.04

摘要 ( )

为准确评估主缆与索鞍间的抗滑移安全性，确保快速施工过程中自锚式悬索桥的结构安全，亟待研究主缆与索鞍间的抗滑移性能。通过探究既有侧向力计算公式的理论基础，评估了不同侧向力计算方法的精确性；基于离散体接触关系的侧向力分析理论，推导了主缆-索鞍抗滑移安全系数改进表达式，改进了施工状态与成桥状态下安全系数衡量指标，建立了不同状态下主缆的失效准则与失效模式。结果表明，索鞍与主缆间的摩擦系数和鞍座结构参数是索鞍处主缆抗滑移性能的主要影响因素，优化索鞍的结构参数及在索鞍内设置金属隔板等方式能够有效提高主缆的抗滑移安全性。

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基于粗糙集理论的混凝土拱桥加固或拆除方案综合判定

张胜林1，周水兴2，耿川雁2，叶航2，刘彬3

2023, 42(10): 38-44. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.05

摘要 ( )

20世纪60年代至90年代，国内建造了数量众多的双曲拱桥和桁式组合拱桥，使用过程中出现了较为严重的病害，不少拱桥进行了加固改造或拆除重建。然而，拱桥的加固或拆除涉及到技术、经济、社会、资源等多种因素，现有研究通常只考虑桥梁技术状况，难以做出科学合理的决策方案。针对决策因素单一性的不足，根据双曲拱桥和桁式组合拱桥的病害，从技术状况、社会发展、国家方针、政府行为、社会资源、寿命成本等方面构建了包含“技术类、社会类、经济类”的评判指标体系；运用粗糙集理论，建立计算逻辑严谨、指标定权简便、判定结果准确的混凝土拱桥加固或拆除方案综合判定模型，将其应用于贵州省花鱼洞大桥中。研究表明：建立的评判指标体系，能够客观地开展混凝土拱桥加固或拆除方案综合判定，验证了综合判定模型的可行性。

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半刚性基层开裂后沥青路面寿命预估方法研究

房娜仁1,5，胡士清2,4，吴朝玥3，孙耀宁5，韩金川1

2023, 42(10): 45-52. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.06

摘要 ( )

依据“半刚性基层沥青路面疲劳寿命由裂缝产生和裂缝扩展两阶段组成”这一路面疲劳寿命预估准则，提出以防治反射裂缝为目的的半刚性基层沥青路面疲劳寿命预估方程，该方程由起裂阶段寿命和裂缝扩展阶段寿命两部分组成，并以喀叶墨高速公路为例验证了该方程的准确性。结果表明：温度荷载作用下应力强度因子K1明显小于交通荷载作用时产生的剪切型应力强度因子K2；反射裂缝扩展过程中，裂缝扩展前期受温度和荷载共同影响，后期主要受交通荷载的影响；在半刚性基层出现贯穿裂缝的情况下，路面起裂寿命很小，几乎可以忽略不计，因此裂缝处对应的沥青层底很容易开裂；在裂缝扩展阶段，面层厚度对半刚性基层沥青路面反射裂缝扩展寿命影响最大，其次为面层模量，基层厚度和模量对其影响较小。因此可通过增大面层厚度或减小面层模量的方式，提高半刚性基层沥青路面使用寿命。

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填料对水性环氧乳化沥青胶浆疲劳特性的影响

黄维蓉1，姜涛2，李怀龙3，任海生4

2023, 42(10): 53-60. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.07

摘要 ( )

为研究不同填料种类和粉胶比对水性环氧乳化沥青(WEREA)胶浆疲劳特性的影响，通过动态剪切流变仪(DSR)中的应力-时间扫描模式测试了不同填料种类和不同掺量下的WEREA胶浆的疲劳特性。以Nf50、NG*为指标对抗疲劳性能进行评价，并结合线性拟合方法分析了填料掺量、填料类型、应力水平和乳化沥青自身电荷种类对WEREA胶浆疲劳特性的影响；使用扫描电镜(SEM)对典型WEREA胶浆的微观结构进行观察，对疲劳性能试验结果进行验证和进一步分析。研究结果表明：填料掺量与胶浆疲劳寿命呈线性高度正相关；水泥比矿粉对胶浆疲劳寿命提升效果更好，在0.10 MPa应力条件下是矿粉的4 倍以上，0.15 MPa应力条件下约为矿粉的1.9倍；电荷种类对WEREA胶浆的抗疲劳性能影响程度差异极小；微观结构下水泥-WEREA-胶浆褶皱较少，水泥水化产生的收缩应力是提高胶浆疲劳寿命的重要因素。

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硅藻土掺量与细度对沥青性能的影响研究

刘莉萍1,2，闫铁成1,2，杜婷1,2，郭建博1,2

2023, 42(10): 61-68. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.08

摘要 ( )

硅藻土作为沥青及沥青混合料改性剂的研究已历时较长，为进一步给硅藻土在改性沥青的应用提出合理建议，采用动态剪切流变试验（DSR）、弯曲蠕变劲度试验（BBR）以及多应力蠕变恢复试验（MSCR）对不同硅藻土掺量与细度沥青胶浆性能进行研究，采用傅立叶变换红外吸收光谱仪（FTIR）及扫描电镜试验（SEM）对硅藻土在沥青中的作用机理进行分析。试验结果表明：硅藻土掺量从10%增至20%、细度由200目增至800目范围内，硅藻土改性沥青胶浆高温抗永久变形能力随掺量和细度目数增加不断提升，但提升幅度逐渐降低；硅藻土对沥青低温性能起负面作用，在同一掺量条件下，硅藻土细度对低温性能的影响并不显著；硅藻土对沥青的改性效果主要取决于硅藻土的物理性质及二者之间的共混程度。研究结果表明，硅藻土可以有效改善沥青的高温性能，且对沥青的低温性能影响程度不大，综合考虑性能与经济性，建议硅藻土掺量为20%，细度选用500目。

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基于PFC集料模型构建研究

石含雍1，马瑞卿2，鲜江林3，陈戈雨4，郭鹏5

2023, 42(10): 69-74. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.09

摘要 ( )

在离散元程序PFC3D内，采用随机切割圆球颗粒的方法建立粗集料颗粒的离散元数字模型，利用clump簇模拟粗集料的形态，提取clump的surface表征集料的结构特性。其次，进行虚拟筛分试验，通过跟踪集料的通过率验证数字集料的可靠性，以此验证随机切割方法的准确性。结果表明：通过模拟振动筛分试验，可以验证采用随机切割生成的数字集料尺寸与真实集料的粒径在一定程度上具有一致性和准确性，采用振动筛分试验评价PFC3D随机生成数字集料的品质是可行的。

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石灰磷石膏稳定红黏土动力特性试验研究

陈开圣，罗国夫，周波，王磊

2023, 42(10): 75-82. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.10

摘要 ( )

采用室内SDT-20动三轴试验机对素红黏土和石灰磷石膏稳定红黏土进行了动力特性试验。研究了不同围压、固结比和振动频率下的素红黏土和石灰磷石膏稳定红黏土的动剪切模量和阻尼比变化规律；提出了动剪切模量和阻尼比的动本构关系。研究结果表明：素红黏土和石灰磷石膏稳定红黏土随围压、固结比、频率和石灰含量增大而增大；阻尼比随围压、固结比、频率和石灰含量的增大逐渐减小；在相同条件下，石灰磷石膏稳定土最大动剪切模量比素红黏土大得多，最大阻尼比比素红黏土小得多；素红黏土和石灰磷石膏稳定红黏土的动剪切模量、阻尼比与动剪切应变本构关系符合H-D模型；掺入石灰与磷石膏可显著提高红黏土动剪切模量，降低阻尼比。这说明石灰磷石膏稳定红黏土能提高土体强度，增加土体抵抗动剪切变形性能、降低能量损耗。

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掺加电气石粉沥青的抑烟效果及其沥青混合料产烟预估模型

李萍1，陈修乐1，王盟1，念腾飞1，丁攀2

2023, 42(10): 83-90. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.11

摘要 ( )

抑制热拌沥青及沥青混合料摊铺、碾压过程中烟气释放，对于减少环境污染和降低施工人员危害具有重要意义。采用自制沥青烟生成富集装置对沥青烟进行收集，以重量法得到的抑烟率为评价指标，对电气石粉加入沥青的抑烟效果进行评价；采用集料比表面积理论-面积折减法建立了沥青混合料产烟率模型，并对AC-13、OGFC-13、SMA-13级配类型混合料产烟率进行分析。研究结果表明：随着电气石粉粒径的减小及掺量的增加，沥青针入度减小，软化点增大，延度呈先增大后减小的趋势，黏度增大；掺入电气石粉的沥青具有较好的抑烟效果，其中10 μm的电气石粉，掺量为14%时沥青的技术性能及抑烟效果最好；建立的混合料产烟率模型，在预测松散状态下混合料的产烟较为有效，且SMA-13级配类型的混合料产烟率最小。

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摩托车交通事故严重程度多尺度空间异质性分析

潘义勇，缪炫烨，吴静婷

2023, 42(10): 91-99. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.12

摘要 ( )

为探究摩托车交通事故严重程度影响因素的空间异质性及程度，基于多尺度地理加权回归模型进行分析。以摩托车交通事故严重程度为因变量，从人、车、路、环境等方面选取影响因素，利用影响因素的不同带宽值来量化空间异质性程度。研究结果表明：多尺度地理加权回归模型可以定量反映不同影响因素的空间异质性程度；空间异质性程度较大的影响因素中，多云的空间异质性程度最大，疲劳的空间异质性程度最小，而车速的作用强度最强，疲劳的作用强度最弱；车速和T型交叉口均正向影响摩托车交通事故严重程度，多云、涉及车辆数、市区等其他影响因素的回归系数存在正负差异，对摩托车交通事故严重程度的正/负向影响与地理位置有关。

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基于随机森林算法的叉车驾驶员情景意识水平分析

陈伟炯1，冯祥1，李新2, 3，罗雅彬2，韩伟佳1

2023, 42(10): 100-108. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.13

摘要 ( )

研究叉车安全事故现状及叉车驾驶员情景意识水平欠缺引发的安全事故问题。基于随机森林算法对驾驶员眼动指标进行特征重要度预测，探究了叉车驾驶员情景意识水平与眼动指标、皮肤肌电指标的相关性规律；开展了基于生理特征指标与情景意识自测量表(SART)相结合的3种典型驾考场景下叉车驾驶员情景意识水平测量试验。研究结果表明：叉车驾驶员的情景意识水平与生理指标存在线性关系，构建生理指标可实现叉车驾驶安全的定量评估，试验结果可为叉车驾驶员提高驾驶安全水平提供数据支持，有助于完善叉车驾驶员培训和考试指标。

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高海拔隧道入口照度对驾驶人心理状态的影响

王兵，赵越，李鹏胜，张丽改

2023, 42(10): 109-114. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.14

摘要 ( )

为研究高海拔隧道入口段照度变化对驾驶人心理状态的影响，进行隧道实车试验。首先构建了低氧环境，然后利用照度计和生理仪采集照度、心率、呼吸频率等试验数据，依据照度对驾驶人生理的刺激程度将隧道入口段分为 5 个区段研究驾驶人的生理变化规律，通过生理变化来分析驾驶人的心理状态；应用单因素方差分析对不同区段生理指标数据作显著性检验，分别构建了照度与心率增长率和呼吸频率的关系模型。结果表明：隧道入口不同区段的心率增长率和呼吸频率具有显著差异，进入隧道洞口前100 m至洞口内100 m的范围内驾驶人心理紧张程度最强；心率增长率和呼吸频率随照度的增大出现先增加后减少的趋势，在隧道洞口附近两者均达到最大值；低氧环境下驾驶人的心理紧张感更为强烈；通过关系模型发现低氧环境下驾驶人心理紧张程度受照度的影响较大。

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最后进近阶段的速度特征与间隔追赶效应研究

谷润平，段麟波，魏志强

2023, 42(10): 115-121. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.15

摘要 ( )

为准确计算飞机在最后进近时的间隔追赶效应，减少不必要的间隔浪费，首先基于雷达记录数据和QAR数据，对飞机最后进近阶段的速度变化特征进行统计分析，建立最后进近速度模型；然后建立最后进近时的四维航迹预测模型，实现不同时刻飞机位置和高度计算；之后对不同机型组合、所需间隔、前后机初始位置下的间隔追赶效应进行计算分析和蒙特卡洛方法仿真实验，研究间隔追赶效应的统计规律。研究结果表明：当所需最小间隔不变时，前后两机的间隔追赶量随后机距跑道入口距离减小而减小，所需最小间隔为3海里，后机位于距跑道18海里处间隔追赶量达到最大（1.73海里），在追赶结束时间隔追赶量最小（0海里）；所需最小间隔与间隔追赶量呈正相关，当所需最小间隔为5海里时，后机从距跑道入口18海里追赶至前机到达跑道入口时，间隔追赶量最大（2.51海里）；所需最小间隔与相对间隔追赶量相关性较弱，所需最小间隔为3、4、5海里时，相对间隔追赶量均值均在50%左右。

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基于多元加权中心特征的高速公路网韧性研究

林培群1,刘子豪1, 闫明月2

2023, 42(10): 122-131. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.16

摘要 ( )

为量化交通封闭对高速公路网连通性的影响，充分评估网络韧性，基于P空间映射方法，融入客货车流量建立高速公路加权网络，结合多元特征引力模型设计了加权网络的中心性指标。考虑车辆通行流量，进而构建适用于加权网络的韧性评估指标。以广东省高速公路网为例，分析了不同封闭管控情景下高速公路网络韧性。研究结果表明：相比于传统无权中心指标，基于多元特征引力模型的多元加权中心指标能更有效识别高速路网中核心节点，不同领域半径对识别效果有一定影响；融合区域间车流量的韧性评估指标能有效量化核心运输网络对高速路网的重要性；广东省高速公路网以大湾区为核心，广、深、莞、佛4个城市高速公路流量聚集效应显著；东莞市、宝安区、白云区封闭后对高速公路网的连通性影响最大，以这3个区域为代表的前20%核心区域进行交通封闭管控后，高速公路网络最大连通子图比例与全局效率累积损失分别达93.31%和91.74%。因此，保证核心区域节点顺畅通行至关重要，也需进一步完善非发达及边缘地区的高速公路网规划，提升高速公路网整体韧性。

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基于内容感知重组特征的车辆行人检测算法

邓天民1，刘金凤1，王春霞1 ，李庆营2

2023, 42(10): 132-141. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.17

摘要 ( )

在自动驾驶场景中，针对复杂背景对车辆和行人检测目标影响大、小目标检测精度不高的问题，提出一种基于内容感知重组特征和自适应融合的YOLOv5（content-aware reassembly of feature and adaptive fusion YOLOv5， CRAF-YOLOv5）车辆及行人检测算法。通过引入通道注意力机制形成多通道特征提取网络，增强复杂背景下目标特征的提取性能；在特征融合前段，通过内容感知重组特征进行上采样，并添加基于跳跃连接结构，强化浅层网络对小目标特征的表征能力；在特征融合后段，采用自适应权重融合方式学习不同尺度特征，实现深层和浅层特征的动态学习和深度融合。实验结果表明，该算法在BDD100K和KITTI数据集上车辆行人目标检测平均均值精度分别达到84.40%和93.35%，较YOLOv5基准算法分别提高了3.90%和0.45%。

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考虑个体异质性的网约车使用行为建模及影响分析

冯飞宇1，李兴华2，郭赟韬2，晏康1

2023, 42(10): 142-148. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.18

摘要 ( )

为了研究出行行为改变的内在机理，在上海市开展了RP（revealed preference）调查，获取了通勤者的社会经济特征、通勤特征和心理感知特征等潜在的网约车使用频率影响因素；采用随机参数有序Probit模型评估了各潜在影响因素中相关变量对网约车使用频率及通勤者个体异质性的影响效果，对关键变量进行了分析。结果表明：年轻群体、中高收入群体、市区住户、中长距离通勤者、认可网约车实惠和安全的通勤者使用网约车较频繁；大部分频繁加班群体和认可网约车舒适便捷的群体网约车使用频率较高，但仍有部分群体较少使用网约车，个体之间存在异质性。研究结论可为城市交通管理政策的设计和网约车发展战略的制定提供参考。

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摩托车多连杆后悬架硬点的多目标优化

冉险生，李金波，刘兴君，余大江

2023, 42(10): 149-155. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.19

摘要 ( )

针对摩托车在行驶过程中的俯仰振动和垂向振动问题，提出了一种基于多连杆后悬架系统硬点坐标的优化方案，通过优化原型车上后悬架系统的关键硬点，提高摩托车的行驶平顺性；建立摩托车整车模型，通过路试试验验证了仿真模型的准确性；以车身质心俯仰振动角加速度均方根值和垂向振动加权加速度均方根值最小化为优化目标，以多连杆悬架系统硬点的坐标为设计变量，采用NSGA-Ⅱ遗传算法完成多连杆后悬架系统的多目标优化。结果表明，优化后整车俯仰振动角加速度均方根值降低了24.0%，垂向振动加权加速度均方根值降低了39.2%，提高了摩托车的行驶平顺性，具有重要的工程应用价值。

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垂直起降固定翼无人机混合电推进系统设计与仿真研究

邓涛1,3,4 ，谭溪2，熊志豪2 ，郑宇惟2

2023, 42(10): 156-162. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.10.20

摘要 ( )

垂直起降固定翼无人机综合了固定翼和多旋翼的优势，在未来航空工业拥有良好前景，针对其动力系统结构分布和动力需求的特点，提出增程式油电混合电推进系统方案，根据飞行动力学和功率需求，对动力系统的各部件进行参数匹配与选型，结合恒功率控制策略建立油电混合电推进系统模型进行仿真分析。结果表明：电池SOC值最终稳定在0.35~0.45范围内，旋翼电机和尾桨电机均运转在参数匹配结果范围内，该混合电推进系统方案设计和参数匹配具有合理性。

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