重庆交通大学学报（自然科学版）

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基于联合静动力修正模型的斜拉桥换索方案

齐东春1,2，王宇飞3，李琦1，赵志国3

2023, 42(11): 1-8. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.01

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采用梁格法建立了双主梁有限元模型，以联合静动力法实测结果构造了多目标优化函数，采用非支配排序遗传算法进行求解，对运营多年的某混凝土斜拉桥进行了模型修正。基于此，对该桥梁进行了换索的敏感性分析，并通过对多种换索方案进行比较，确立了最优的换索方案。研究结果表明：模型修正后的静力位移和自振频率计算值与实测值吻合较好，能更好地反映出结构实际工作状态；对平行钢丝斜拉索斜拉桥，混凝土主梁下缘拉应力超限是首要考虑的问题，换索存在较大风险，换索前需采用必要的加固措施。

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钢桥面浇注式沥青混合料施工过程温度场分析

王滔1，胡德勇1，汪昊2，常城1，王民1

2023, 42(11): 9-14. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.02

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摊铺工艺和环境对钢桥面浇注式沥青混合料施工温度场影响较大。为优化摊铺工艺，减小温度变形对钢桥面系结构的损伤，以武汉沌口长江大桥为依托，采用Abaqus软件建立了三维有限元模型，基于生死单元控制技术模拟了浇注式沥青混合料在不同风速和摊铺速度下的温度场；并基于实桥监测数据进行了对比分析。研究结果表明：浇注式沥青混合料在摊铺完成后，铺装层表面温度呈“三阶段”变化趋势，即急剧下降阶段、快速下降阶段和缓慢下降阶段；在浇注式沥青混合料摊铺完成30 min后，钢桥面顶板实测最高温度为103 ℃(比摊铺温度低138.6 ℃)，该温度持续时间较短，约为8 min；由于MMA防水黏结层的吸热及阻热效应，最高温度出现的时间比有限元模拟的时间滞后约13 min；为避免钢桥面系在摊铺过程中出现温度应力集中，浇注式沥青混合料摊铺速度宜控制在2.5~3.0 m/min之间；当风速大于3 m/s时，浇注式沥青混合料温度散失较为明显，为了降低温度散失对施工和易性的影响，混合料卸料点应尽可能地接近摊铺机，距离宜控制在0.5~1.5 m。

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配比对盾构施工惰性浆液性能影响研究

程雪松1,2，赵林嵩2，郑刚1,2，索晓明3，吴薪柳3

2023, 42(11): 15-20. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.03

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选择5因素（水胶比X1、胶砂比X2、粉灰比X3、膨水比X4、减胶比X5）、3水平开展惰性浆液正交试验，分析了各因素对的惰性浆液稠度（锥入度P）、凝结时间ts、固结收缩率ε、28天抗压强度f28及泌水率η等5个性能的影响规律；采用偏最小二乘回归（PLS）得到基于5个因素的惰性浆液各性能指标的回归公式，将各性能指标的PLS回归值与测试值进行对比以验证回归公式的合理性；在基准惰性浆液中分别掺入减水剂（减胶比X5=0、0.002、0.004、0.006、0.008）和CMC增稠剂（掺量0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%），测得所制备惰性浆液的锥入度P、泌水率η、黏度μ和流动度F，分析了减水剂及CMC增稠剂的改性效果；讨论了惰性浆液的工程地质适用性。结果表明：水胶比对各个指标影响均较大，胶砂比对凝结时间、固结收缩率影响较大，膨水比与减胶比对锥入度、泌水率影响较大，粉灰比总体影响较小；PLS回归公式可用于惰性浆液配比的优化；浆液配比时，在保证稠度要求的前提下可加入适量减水剂以减小水胶比，也可添加适量CMC增稠剂来改善浆液黏度。

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基于菲克第二定律的再生沥青中新旧沥青扩散融合研究

田小革1，姚世林1，卢雪蓉1，窦文利2，昶慧芹3

2023, 42(11): 21-27. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.04

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为了研究不同扩散时间、温度下新旧沥青扩散融合程度，制备了直径为25 mm，厚度为2 mm的老化沥青与新沥青双层沥青试样进行动态剪切流变试验；采用复数剪切模量G*作为双层沥青试样性能的表征参数，基于菲克第二定律理论计算了具有不同融合程度双层试样的G*理论值，从而采用迭代法并根据G*实测值计算出双层沥青试样中新旧沥青的融合程度；利用双因素方差分析评价了时间、温度对扩散融合程度的显著性。结果表明：复数剪切模量可以描述再生沥青中新旧沥青扩散融合且与新沥青掺量具有很好的线性关系，可作为性能变化的表征参数；70# 基质沥青与90# 基质沥青具有相同量级的扩散速率，均为10-7左右，两种再生沥青的扩散速率随温度变化均呈指数增长；由双因素方差分析看出，扩散时间及温度对新旧沥青扩散融合程度都具有显著影响。

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胎路耦合接触行为对沥青路面抗滑性能衰变的影响研究

余苗1，张正基1，罗延生2，赵晓宁1，刘世康1

2023, 42(11): 28-35. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.05

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为明确汽车行驶状态下胎路耦合接触行为与沥青路面抗滑性能的衰变过程，基于道路耐久性影响因素，对不同粗集料下AC-13、SMA-13和OGFC-13沥青路面面层设计正交试验，对比分析了胎路耦合接触行为与沥青路面抗滑性能的变化规律；探讨了不同类型沥青混合料的胎路耦合接触行为与沥青混合料抗滑性能衰变的关系；归纳了胎路耦合接触行为对沥青混合料抗滑性能的影响。分析结果表明：汽车行驶状态下，道路运营过程中交通荷载等级、重载交通出现时间和重载交通持续时间等道路耐久性因素对沥青路面胎路接触面积影响较小，而对各种沥青路面抗滑性能衰变的影响均显著；汽车行驶状态下的胎路耦合摩擦行为不同于汽车制动状态下的胎路耦合摩擦行为，与沥青路面抗滑性能的衰变不存在明显的相关性关系，因此在研究汽车行驶状态下的沥青路面抗滑衰变规律时，仅需考虑将路面摩擦系数作为评价抗滑性能的主要指标。

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深基坑土岩界面微型钢管桩受力特性试验研究

白晓宇1，苏杭1，张鹏飞2，韩健勇3，张立1

2023, 42(11): 36-42. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.06

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依托青岛地铁某基坑工程，在微型钢管桩外壁对称布置电阻式应变片，在桩身迎土面布置土压力盒，开展了微型钢管桩支护结构的现场试验，分别采集土层中、土岩分界面以及岩层中3个部位桩身弯矩与桩侧土压力数据；分析了基坑开挖过程中土岩界面桩侧土压力及桩身弯矩的演化特性；研究了第四系土层中、土岩分界面及岩层中内排微型钢管桩桩侧土压力与桩身弯矩随基坑开挖深度的变化规律。研究表明：随基坑开挖深度的增加，土层中、岩层中桩侧土压力值均呈现先减小后增大，再减小又增大，随后持续增大的变化趋势；土岩分界面处桩侧土压力呈波状递增变化，且增幅较大，属于岩土层受力的薄弱点；预应力锚杆(索)支护能够有效协调桩身内力并限制桩身产生大变形，避免了桩身弯矩的增长；位于土岩结合面附近微型钢管桩弯矩数值较小且增长较缓；桩侧土压力受基坑开挖的时空效应影响较大。

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含石量对土石回填体渗流特性影响的试验研究

黄锋1,2,杨正旭1,2,周启宏3,刘星辰1,2,张班1,2

2023, 42(11): 43-49. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.07

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西南山区城市浅表多为土石回填体地层，而土石回填体渗流特征的土石级配敏感性规律难以把握。降雨入渗条件下，浅埋隧道及深大基坑开挖多诱发地表沉降及边坡滑塌等灾害。基于现场土石回填体的颗粒级配，通过室内常水头试验对回填体渗透系数的含石量敏感性与细颗粒流失现象进行了研究。发现，土石回填体渗透系数随含石量的增加呈指数形式增长，并于含石量为60%时开始骤增。不良级配下，土石回填体中粗、细颗粒间黏聚性与附着性差是细颗粒流失的主要原因，而细颗粒的流失量随渗流时间的延长呈现由小变大再到平稳的变化过程。实际中可根据地层透水要求合理调整现场土石回填体的块石含量，同时应重点关注高含石量土石回填体的细颗粒土流失问题，以保证施工地层的稳定性。

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红黏土、石灰复合改良千枚岩土胀缩特性研究

赵秀绍1,2，陈子溪1,2，饶江龙1,2，程安1,2，赵林浩1,2

2023, 42(11): 50-56. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.08

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为降低千枚岩土的膨胀率和红黏土的收缩率，笔者提出了一种物理-化学联合改良千枚岩土的方法，设计红黏土质量掺和比为0、20%、40%、60%、80%和100%，石灰质量掺量为0、3%、5%和8%共计24种不同组合改良方案。通过全风化千枚岩复合改良土胀缩性试验，分析了复合改良土的胀缩特性，并从微观角度解释了红黏土、石灰复合改良千枚岩土胀缩特性的机理。试验发现自由膨胀率演化规律与无荷膨胀率相似，膨胀率随红黏土掺和比的增加而降低，随石灰掺量增加，膨胀率先快速下降后趋于稳定，得出石灰优化掺量为3%。掺入石灰后的膨胀力随红黏土掺和比先降低后增大，红黏土掺和比60%时达到最低。当石灰掺量＞3%时，改良效果较石灰掺量3%时提升不显著。土样线缩率随红黏土掺和比的降低、石灰掺量的增加而减小，且石灰掺量＞3%时降幅较小。综合收缩试验结果可知：千枚岩土降低红黏土收缩变形效果优于石灰；各石灰掺量下，缩限皆随红黏土掺和比的增加先降低后升高，在红黏土掺和比约40%时达到最低；综合胀缩试验结果，建议优化掺量为红黏土掺和比40%~60%、石灰掺量3%，此时自由膨胀率降低24%~26%，无荷膨胀率降低25.9%~27.0%，膨胀力降低639~593 kPa，线缩率降低0.7%~0.8%。

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纳米SiO2-CSH复合调节剂对水泥混凝土性能的影响

朱云升1,3，肖钰臻1,3，刁锡刚2，刘洋2，徐林2

2023, 42(11): 57-62. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.09

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提高水泥混凝土的早期强度可有效减少预应力预制构件的脱模与张拉等待时间，从而缩短工期，但采用传统早强剂提高水泥混凝土早期强度往往会影响其耐久性或工作性能。针对这一问题，笔者研究了采用纳米二氧化硅与纳米水化硅酸钙制备的复合调节剂对混凝土早期性能、体积稳定性、耐久性的影响，并通过SEM观测了复合调节剂对水泥混凝土微观形貌的影响。研究表明：采用复合调节剂可提高水泥混凝土的工作性能、早期抗压强度与耐久性，降低干燥收缩率。当复合调节剂的掺量为1.0%时，较基准组混凝土坍落度与扩展度提升了11.9%与17.6%，倒置坍落度筒排空时间减少了26.5%，3 d抗压强度提高了14.4%，56 d电通量降低了32.7%，56 d干燥收缩率降低了39.7%；通过SEM试验发现，采用复合调节剂能够使得水泥石界面更加密实，减少混凝土的界面过渡区的缺陷，并能进一步细化粉煤灰颗粒。

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三峡库区浅水域船舶应急系泊系统设计及水动力特性研究

袁培银，张哲，李渝锋

2023, 42(11): 63-71. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.10

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内河船舶标准化、大型化、专业化进程不断加快，三峡库区船舶在风、浪、流环境中航行时,往往会出现较剧烈的摇荡运动、降速、航向不稳定及操纵困难等问题。因此，三峡库区浅水域船舶应急系泊系统设计的可靠性成为船舶工程领域亟待解决的问题。以三峡库区典型船舶为研究对象，基于三维势流理论，运用 ANASYS-AQWA ，建立船舶应急系泊系统的数值模型，优化设计不同缆绳布置方案，对比分析不同系泊方案下船舶运动响应幅值及缆绳张力。研究表明：4-2-2系泊系统缆绳布置方案与4-4系泊系统缆绳布置方案相比而言，在均衡系泊缆张力方面更具有合理性、优越性。研究方法可为三峡库区浅水域船舶应急系泊系统方案的设计提供科学可靠的理论依据。

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基于投影寻踪的城市内涝灾害韧性评估研究

焦柳丹，唐莲，霍小森，张羽

2023, 42(11): 72-79. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.11

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全球气温变化导致与气候相关的城市自然灾害事件频发，严重影响到城市公共安全。目前针对城市内涝灾害韧性评价体系的构建多是从城市系统各个组成结构角度出发，且在评价模型构建方面均采用了主观性较强的评价方法。笔者从抵抗力、恢复力和适应力3个方面选取27个具体指标建立了城市内涝灾害韧性评价指标体系，基于投影寻踪模型构建了内涝灾害韧性评价模型，采用实码加速遗传算法进行优化求解；针对高维数据，此模型能直接从数据本身找出其结构和特征，避免了主观判断的局限性，使评价结果更加真实可靠；最后利用该模型对河南省18个地级市的城市内涝灾害韧性进行评估分析。研究结果表明：河南省18个地级市的城市内涝灾害韧性水平存在明显差异，郑州市的韧性评价值最高，其次是洛阳市和焦作市，濮阳市的韧性评价值最低；医疗条件、经济水平和基础设施建设对城市内涝灾害韧性水平影响较大。

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基于K-Means聚类模型的隧道施工安全风险评价方法及应用研究

吴波1，朱林萍1，李扬波1，刘聪1，夏承明2

2023, 42(11): 80-87. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.12

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隧道施工安全风险受到多方面因素影响，对于风险信息的深度挖掘是提高风险评价结果准确性的有效途径。将K-Means聚类算法引入到传统LEC法的综合计算中，建立了基于K-Means聚类的隧道施工安全风险评价模型。首先，通过WBS-RBS法识别隧道施工全过程中的风险，并构建风险事件集；然后，将事故发生可能性、人员暴露时间和事故后果严重程度作为隧道施工安全风险评价指标，利用语言型多属性决策法把风险评价信息转化为数据集，采用K-Means聚类算法对数据集进行处理，基于聚类结果确定事件风险等级；最后，将模型应用于文笔山1号隧道洞口工程施工风险分析中。结果表明：所建模型风险评价结果与现实相吻合，分析结果可为隧道施工风险控制提供决策参考。

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基于多源参数的高速工况驾驶行为模式识别方法

刘通，徐磊，张学连，彭金栓

2023, 42(11): 88-97. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.13

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准确识别车辆当前驾驶行为模式是自动驾驶领域亟待解决的技术问题。为实现驾驶行为模式精准解析，提高模型识别精度和可靠性，通过开展自然驾驶试验，采集高速工况下20名驾驶人的驾驶行为数据及视觉特性数据等多源参数信息，分析4类典型驾驶行为模式（自由行驶、跟车、左换道、右换道）运行规律及多源参数耦合特性。基于主成分分析法确定4类驾驶行为模式表征指标集，使用支持向量机、随机森林决策树算法建立驾驶行为模式识别模型，通过学习训练，分析比较模型识别结果，对识别效果较好的模型进一步优化，分析优化模型对4类驾驶行为模式识别精度的时序性变化特征。研究结果表明：支持向量机模型、随机森林决策树模型、基于多层感知器神经网络的随机森林优化模型总体识别精度分别为89.4%、90.5%、91.9%；4类驾驶行为模式的AUC (area under the curve) 值均高于0.93，可较好地识别车辆当前驾驶行为模式。此外，随机森林优化模型对4类驾驶行为模式的识别精度均随时间推移，呈现先增长后趋于稳定的变化态势，且同一时刻的自由行驶及跟车模式识别精度高于向左及向右换道模式。研究结果可为高级别自动驾驶系统决策及控制策略的制定提供理论基础和技术支持。

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基于系统动力学的危险货物运输事故应急演化研究

沈小燕1，蓝倩1，华珺2，隋新宇1

2023, 42(11): 98-107. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.14

摘要 ( )

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提高危险货物运输事故的应急能力能够有效降低事故严重程度。以危险货物道路运输事故应急处置系统为研究对象，将其划分为事故信息处理、救援物资调运、人员救援与疏散和车辆疏散等4个子系统的基础上，利用系统动力学原理建立应急处置过程因果关系机制和因果回路，并结合VENSIM软件构建应急处置过程系统流图，构建各变量关系方程。首先，选取运输车辆调运车次、仓储信息化程度、任务执行速度、信息反馈时间、交通管制延迟时间和救援机构距离这6个因素作为参数，对模型进行敏感性分析。然后，分析了现场物资需求缺口、安全区域人数、安全区域车辆数、现场信息量以及系统动态演化行为等因素对观测值的影响。结果表明：运输车辆调运车次增加一倍，现场物资库存量峰值将增加27%；任务执行速度提高8.9%，应急处置执行速度提高8.8%；交通管制延迟时间缩短360 s，待疏散车辆减少116辆；救援机构距离缩短60%，救援速率提前1 238 s达到峰值。

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枢纽机场中转衔接性的评估与优化

叶志坚，胡罗丹，高伟

2023, 42(11): 108-117. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.15

摘要 ( )

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为改善枢纽机场航班运行的准点率和衔接效率，在定义个别和总进港航班的中转衔接命中数基础上，构建了以中转衔接命中数最大化、时刻调整量最小化为目标，以无计划延误、跑道容量和走廊口容量为限制条件的双目标时刻规划调整模型。采用粒子群算法和线性规划两种算法进行求解，以大兴机场航班时刻表的调整实例来验证该模型和算法，并用数值模拟结合相关系数分析法分析了中转衔接命中数的影响因素。研究结果表明：该时刻调整方法能有效地消除因计划不合理而导致的延误，同时优化后的中转衔接命中数显著提高；为提高枢纽机场中转衔接性提供了理论基础，也为不同机场间的中转衔接性比较建立了基准。

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基于改进RRT的自动驾驶车辆路径规划算法研究

张涌，高峰，赵奉奎

2023, 42(11): 118-125. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.16

摘要 ( )

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在城市路况下道路约束较为复杂，RRT以及基于目标的Bg-RRT等算法的路径规划效果不佳，容易产生节点冗余、搜索的路径平滑度低等问题；针对这些问题，提出了一种基于势力场优化采样区域的改进RRT算法，该方法首先基于道路环境及车辆位置对采样区域动态优化，再基于势力场和车辆最大转角约束对采样区域进行实时调整，最后采取基于安全距离和270°碰撞检测的动态步长选择策略，并在此基础上结合贪心思想及曲率约束对路径进行后处理；将改进算法在进行仿真实验；研究结果表明：改进后的算法在节点数上减少了72.16%，路径搜索效率提高了83.57%，同时保证了路径的平滑度；验证了算法的有效性和适应性。

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一种结构优化的深度信任网络短时交通流预测

张阳1，廖晓烨1，杨书敏2，辛东嵘3

2023, 42(11): 126-133. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.17

摘要 ( )

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针对短时交通流预测中存在的训练数据过于依赖时间序列训练数据，对空间关联性考虑不足，且模型结构参数选取形式过于固定等问题，提出一种结构优化的深度信任网络短时交通流预测方法，该模型可同时训练3种与预测节点交通量相关的交通数据，增强预测的时空关联性，克服训练数据过于依赖时间序列的缺陷；同时，优化深度信任网络短时交通流预测模型结构，提出一种改进的花朵授粉算法对预测模型的隐层结构参数进行优化，避免因模型结构参数选取形式过于固定所导致的模型预测结果陷入局部最优解及实用性降低的问题。通过采集福州市两个交叉口的相关交通量数据，分别对预测模型的可行性进行评估。同时，将MFPA-DBN模型分别与不同隐层结构的深度信任网络模型及GA-LSTM、CNN-SVR、TGWO-BP 3种模型进行对比。实验结果表明：在相同训练数据的条件下，结构优化的深度信任网络(MFPA-DBN)短时交通流预测方法可行、有效，预测精度优于其他深度学习预测模型,实时性能也能满足实际要求。

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基于FIG-SVM的公交客流波动趋势与空间预测

何庆龄，裴玉龙，徐慧智，侯琳

2023, 42(11): 134-140. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.18

摘要 ( )

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根据公交客流时间序列的波动特征和影响因素的相关关系，将公交客流以7 d为长度划分时间窗口，通过模糊理论将时间窗口样本数据信息粒化，得到LOW、R、UP这3组模糊信息粒化后的时间序列，使用支持向量机模型对其进行预测，获得了公交客流波动趋势与空间范围。运用该模型对哈尔滨市1路公交245 d的IC卡数据进行实证研究。结果表明：该模型相较于ARMA和GA-BP模型具有较高精度，能有效预测公交客流的波动趋势与空间。

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基于PSO-RBF优化的船舶六相推进电机缺相故障新型自适应滑模容错控制研究

施伟锋，朱倍志，谢嘉令

2023, 42(11): 141-148. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.19

摘要 ( )

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为提升船舶永磁同步推进电机的容错能力与故障条件下的输出能力，针对船舶电力推进系统中推进电机缺相故障，提出一种基于PSO-RBF优化的新型自适应滑模容错控制方法，利用神经网络的学习能力对滑模控制器中的切换增益进行实时调节，并通过粒子群算法对神经网络参数进行寻优，随后采用容错控制策略对缺相后其余健康相电流的相位和幅值进行调节，实现船舶推进电机在正常运行和故障状态下系统的快速收敛和抖振削弱，提高推进电机的容错控制性能。仿真结果表明：笔者方法较传统滑模控制在缺相故障下，转速恢复时间缩短了1.7 s，转速稳态误差降低了0.17%，削减了7%的转矩稳态误差，船舶推进电机运行更稳定，故障后控制性能更优良。

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短轨枕区段钢轨吸振器对钢轨波磨抑制机理的研究

崔晓璐1，徐晓天1，文孝霞1，吕东1，汤金伟2

2023, 42(11): 149-156. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2023.11.20

摘要 ( )

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钢轨波磨是地铁轨道中最显著的损伤问题之一，迄今未能得到有效解决，其中钢轨吸振器对钢轨波磨具有良好的抑制作用，但其抑制机理尚不明确。根据重庆地铁1号线双碑—石井坡区间的现场调研结果，建立了短轨枕支撑小半径曲线的车辆-轨道系统动力学模型，分析了地铁车辆通过小半径曲线区段的动力学特性；结合现场测试和动力学分析结果，基于轮轨系统摩擦自激振动诱导钢轨波磨的观点，建立了轮对-钢轨-吸振器系统的有限元模型；采用复特征值法和瞬时动态法从频域和时域角度分析了钢轨吸振器对钢轨波磨的抑制机理，对比了轨底吸振器和轨腰吸振器的抑制作用，分析了钢轨吸振器关键参数对钢轨波磨的影响规律。研究结果显示：钢轨吸振器能有效抑制轮轨系统的摩擦自激振动，进而抑制钢轨波磨的产生与发展，轨底吸振器与轨腰吸振器对钢轨波磨的抑制效果相近；同时在一定范围内增加了钢轨吸振器的质量比和连接刚度能降低轮对-钢轨-吸振器系统发生摩擦自激振动的可能性。

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