重庆交通大学学报（自然科学版）

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翼缘尺寸对地聚物混凝土T形梁抗弯性能的影响

徐勇1, 2, 3，毛宇光1, 2, 3，刘翼玮1, 2, 3，苏捷1, 2, 3，杜运兴1, 2, 3，史才军1, 2, 3

2024, 43(2): 1-9. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.01

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通过对5根不同翼缘尺寸的地聚物混凝土T形梁和1根普通混凝土T形梁进行四点弯曲试验，研究了翼缘宽度和厚度对地聚物混凝土T形梁抗弯性能的影响，以及与普通混凝土T形梁的差异。研究结果表明：地聚物混凝土T形梁的抗弯极限荷载、屈服荷载、裂缝行为及失效模式与普通混凝土T形梁相似，且延性更优，但其跨中受拉纵筋应变较大，刚度、开裂荷载和最大裂缝宽度限值下的承载力较低。随着翼缘宽度从200 mm增大到500 mm，地聚物混凝土T形梁的刚度、屈服荷载、抗弯极限荷载、延性和在最大裂缝宽度限值下的承载力均增大，跨中受拉纵筋应变减小，开裂荷载无明显变化，但越宽的翼缘宽度能有效承担荷载的也只是靠近腹板的一部分宽度。增大翼缘厚度对地聚物混凝土T形梁抗弯性能的影响与增大翼缘宽度基本一致，但其对最大裂缝宽度限值下的承载力提高效果显著。规范GB 50010—2010和ACI 318—19的正截面受弯承载力设计公式适用地聚物混凝土T形梁，GB 50010—2010的预测更精确，ACI 318—19的安全储备更高。

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基于永磁效应的钢绞线应力检测方法研究

袁飞云1，3，闫红光3，杨跃东4，张奔牛2，蒋海飞2

2024, 43(2): 10-16. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.02

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基于永磁效应提出一种新的钢绞线无损应力检测方法，由永磁体的分子环流模型推导了矩形永磁体磁场强度分布，建立反映钢绞线应力与传感器内永磁体磁感应强度的力-磁关系理论模型。利用Ansys Maxwell电磁有限元软件对力-磁关系理论模型进行了数值分析。结果表明，钢绞线的受力状态与永磁磁感强度存在函数对应关系，以轴线中点为原点，原点起始磁强数值最高，此时钢绞线应变应力增大，磁感应强度数值沿两侧按一定规律逐渐减小。据此，提出一种新型的应力检测传感结构，并搭建了试验验证平台。试验数据分析表明，在多次加、卸载循环下，加载时磁通量随应力增大而减小，卸载时磁通量随应力减小而增加，线性函数和二次函数均能较好地描述磁感强度与应力应变值之间的相互关系，验证了笔者提出的检测理论和传感结构的可行性和有效性。

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基于截尾分布的永久路面结构可靠度分析

王国清1，张权2,3，何兆益3，秦禄生1，邱文利1

2024, 43(2): 17-23. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.03

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为建立基于实测参数变异范围的永久路面结构可靠度分析方法，首先基于概率等效原则和逆变换法建立参数“有界”性的双侧截尾分布随机数抽样方法；然后选取现行沥青路面设计规范中面层、基层和路基结构的验算指标建立极限状态方程并开发多指标可靠度计算程序，将分析结果与理论分布随机变量可靠度程序对比；最后结合实测参数变异性水平，使用建立的可靠度分析方法评估京德高速永久路面结构的工后可靠度。结果表明：截尾分布更符合工程参数的真实分布，计算的可靠度更准确；中等交通荷载等级下，京德高速的路面结构可靠度为95.2%~98.7%；在累计当量轴次失效点后，永久路面结构面层、基层和路基的可靠度值均随轴次的增大而减小，且荷载越大，可靠度值下降速率越快，可靠度也越低。

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测量路面三维纹理的激光约束双目鲁棒算法

王元元1，李仁杰2，刘燕燕3，张亨通2，刘德政2

2024, 43(2): 24-29. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.04

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为提升激光约束双目重构算法测量路面三维纹理的普适性，增强算法的抗光干扰能力，解决激光约束目标在变化光照下的鲁棒提取问题，基于Faster-RCNN(faster-region based convolutional neural network)构建激光约束识别模型，提取5~1 050 lux光照范围内人为构造的激光约束目标，对待测路面的约束目标开展子区域分割，进而实现子区域分割立体匹配下双目三维重构。结果表明：改进算法在1 050 lux光照强度下的平均构造深度测量值与铺砂法的拟合系数为0.987，优于原激光约束双目重构算法的0.887；在5~1 050 lux光照范围内，改进算法最大波动误差、平均波动误差分别为0.141、0.084 mm，较原激光约束双目重构算法分别降低70.20%和76.83%。

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城市蔓延对生态系统服务流的影响研究进展及对长江流域的启示

官冬杰1,2,和秀娟1,3, 周李磊1

2024, 43(2): 30-39. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.05

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全面梳理城市蔓延对生态系统服务流的影响研究现状，有利于促进区域社会经济可持续发展。综述了城市蔓延对生态系统服务流的影响研究，结果表明：城市蔓延对生态系统服务流的影响研究仍处于起步阶段。城市蔓延通过载体传递和流动路径两方面改变了生态系统服务流的流量、流速和流向，导致生态系统服务流总量的减少和空间异质性的增加；城市蔓延的单项指标变化、城市蔓延的尺度以及城市蔓延的多情景模拟是探索城市蔓延对生态系统服务流影响过程的主要切入点；城市蔓延过程中引起的生态系统服务流扩散效应主要源于土地利用类型的变化和人类居住模式的改变。已有研究在一定程度上解释了城市蔓延对生态系统服务流的影响，但在揭示影响机理、剖析影响过程、评估影响效应以及探索生态系统服务流合理分配以促进城市可持续发展等方面的研究还存在较大空白。在此前提下，未来应基于“机理揭示-影响模拟-效应评估”的研究思路，建立长江流域城市蔓延对生态系统服务流影响研究框架，探索长江流域城市可持续发展与生态系统服务流的合理分配方案，实现长江流域生态保护与社会发展的协同共进。

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基于结构方程模型的共享停车选择行为研究

宋睿1，秦婉嫕1，施雯1，薛行健2

2024, 43(2): 40-47. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.06

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共享停车对解决城市交通停车难题有重要意义。为分析城市共享停车用户选择行为的影响因素，构建了基于混合的多项选择模型。该模型上层通过引入感知风险、知识水平和服务质量这3个潜变量扩展了技术接受度模型；利用结构方程模型分析各潜变量间的结构关系和路径显著性，验证了模型提出的假设，将上层估计的潜变量和社会属性变量带入下层多项Logit模型并对模型参数进行标定。研究结果显示：停车用户潜变量、个人及家庭属性和停车特征均对用户选择共享停车具有显著性影响；相较路边停车，共享停车无论是服务质量还是安全性均对用户吸引力更大，但是跟专业化运营的公共停车场相比优势不够明显。

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基于尾灯灯语的混行交通流车辆驾驶意图识别模型研究

赵树恩，赵东宇

2024, 43(2): 48-56. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.07

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针对长期存在自动驾驶车辆(autonomous vehicle, AV)与人工驾驶车辆(human-driven vehicle, HV)混行的交通现状，结合深度学习和HSV颜色特征提取方法，提出了一种在混行交通环境下基于尾灯灯语的车辆驾驶意图识别模型。以Mask R-CNN(mask region proposal convolutional neural network)车辆模型检测出的感兴趣区域RoI(region of interest)为限制，将区域内的HV作为研究对象，根据尾灯位置相关性，在HV车尾区域添加纵横向约束来定位传递灯语信号的左右尾灯；在规定的灯语组合及转向灯闪烁频率基础上，提出了一种基于时间序列的灯语识别算法，运用多目标判别相关性滤波CSRT(channel and spatial relatability tracking)跟踪HV尾灯并统计尾灯时序状态；以动态灯语作为输入，构建基于尾灯灯语的驾驶意图识别模型；使用基于真实路况信息的Cityspaces数据集和交通流视频数据对模型进行训练、验证和测试。研究结果表明：基于尾灯灯语的驾驶意图识别模型对视频流车辆尾灯检测准确率和召回率分别为96.0%、 98.2%，对驾驶意图识别的平均准确率达到了95.9%，单帧识别耗时为20 ms，为高速混行环境下的AV决策规划提供了有效的理论依据。

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基于BiViTNet的轻量级驾驶员分心行为检测方法

高尚兵1,2，张莹莹1,2，王腾1,2，张秦涛1，刘宇1

2024, 43(2): 57-64. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.08

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针对基于卷积神经网络的驾驶员分心行为检测，模型比较复杂、检测效率低下且缺少全局视觉表征的问题，提出了一种双分支并行双向交互神经网络BiViTNet(bidirectional interaction neural network based on vision transformer)对驾驶员行为进行识别，将ViT（vision transformer）引入到网络中对全局信息进行编码，在一定程度上提高检测精度。该网络由两个并行分支组成，第1个分支基于轻量级的CNN结构，第2个分支基于ViT结构。通过双向特征交互模块BiFIM（bidirectional feature interaction module）解决CNN Branch和ViT Branch之间特征不对称的问题，最后将两个分支的特征融合并对驾驶员行为进行检测。实验在自建的多视角驾驶员数据集上展开，验证集准确率达到97.18%，参数量为38.22 MB，计算量为271.20×106。研究表明：轻量级BiViTNet提高了驾驶员分心行为识别的准确率，可以在一定程度上辅助驾驶员的行车安全。

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基于视觉信息加工的草原公路行车安全性分析

王海晓，丁旭，郭敏，吕贞

2024, 43(2): 65-74. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.09

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为探究草原公路各典型行车环境驾驶人视觉信息加工模式的差异性，从视觉层面解析草原公路行车安全，基于眼动仪开展草原公路实车实验，提取驾驶人在自由行驶、跟驰、对向来车、后车切入、路侧风险、交叉口6种真实行车环境下的眼动数据。首先，从视觉分配和视觉搜索两个维度构建评价指标体系，采用动态聚类法将驾驶人的视觉兴趣区域划分为5类，将信息熵与马尔可夫链平稳分布理论结合，构建视点分布信息熵量化驾驶人视觉注意分配的复杂度，并引入扫视幅度、扫视速度分析驾驶人对视觉信息的搜索过程。最后，构建基于CRITIC法的加权秩和比评价模型，对不同行车环境下驾驶人的视觉信息加工强度进行了综合评价。结果显示：驾驶人的视点分布在不同行车环境中存在差异，但当前车道始终是驾驶人获取视觉信息的主视区；各视觉评价指标随行车环境的变化呈显著的统计学差异；驾驶人遇到路侧风险时的视觉信息加工强度最大，行车安全性相对更低。

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考虑制动、荷载转移、纵坡的雨天小客车弯道安全车速模型

许金良1，曾卓1，穆明浩2，俄广迅2

2024, 43(2): 75-83. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.10

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为了确定降雨环境下小客车弯道安全车速，基于瞬时轴线，建立了考虑纵坡、制动加速度及轮胎荷载转移的小客车侧滑速度模型；通过实地采集不同水膜厚度下的摩擦系数，得到了这二者之间的回归方程；结合摩擦椭圆原理，得到了考虑制动、驾驶人行为特性的综合摩擦系数分配方法；提出确定弯道车速的计算流程图，得到了不同降雨强度下以横向侧滑和纵向停车为指标的弯道车速。研究结果表明：当水膜厚度为0时，得到的侧滑速度值比点质量模型低35%左右；当水膜厚度小于2 mm时，摩擦系数降低最快，对车速影响最大；当水膜厚度大于2 mm时，摩擦系数变化幅度小且规律不明显；降雨对小客车弯道安全车速影响显著，仅小雨时就会导致车速平均降低15%左右；取一般最小半径计算时，不同降雨强度下的纵向停车速度均小于横向侧滑速度。

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基于匝道合流数据的自动驾驶汽车安全性测试评价方法

李文礼1,2，李超1，李中峰1，易帆1，李安1

2024, 43(2): 84-91. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.11

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针对自动驾驶汽车测试场景不明确、评价模型主观性强等问题，研究了高速匝道汇入场景下的典型测试场景提取方法和自动驾驶汽车匝道汇入安全性客观评价方法。深入分析了匝道汇入功能场景下的逻辑场景要素，对自然驾驶数据中的自车速度、车间距离、前车车速等逻辑场景要素进行聚类，得到两类典型的匝道汇入测试场景用于自动驾驶汽车的仿真测试。构建多层次自动驾驶汽车评价体系，引入基于自然驾驶数据的核密度估计模型来获取指标最优阈值，建立以最优阈值为参考序列、以层次分析法（AHP）和客观赋权法（CRITIC）为权重输入的灰色关联理评价模型，对自动驾驶汽车在汇入过程中的安全性进行客观评价。评价结果表明：基于核密度估计的灰色关联理论模型评价结果与主观模糊综合分析模型的评价结果相似率达98.01%，验证了客观模型的有效性。

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基于组合深度学习的轨道交通短时进站客流预测模型

李淑庆，李伟，刘耀鸿，马波

2024, 43(2): 92-99. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.12

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针对轨道交通短时进站客流考虑不充分和特征学习不全面而导致预测精度不高的问题，选取客流特征、天气、空气质量和道路交通拥堵指数等多个因素，提出了一种基于组合深度学习的轨道交通短时进站客流预测模型(CNN-ResNet-BiLSTM)。基于卷积神经网络(CNN)对多因素客流时间序列进行自动提取，在CNN网络中插入多个残差神经网络(ResNet)来加深网络深度，利用双向长短时记忆神经网络(BiLSTM)捕捉前后两个方向的客流时间序列特征并得到预测结果；以杭州市全网80个站点工作日的进站客流为例，验证了该模型的有效性。研究结果表明：与常用的几种模型相比，多因素CNN-ResNet-BiLSTM组合模型的均方根误差(ERMS)至少降低了8.50%，平均绝对误差(EMA)至少降低了6.74%，平均绝对百分比误差(EMPA)至少降低了6.52%。

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基于客流中心性的出租车综合服务区布局研究

肖赟，李嘉鑫，程许志

2024, 43(2): 100-106. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.13

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出租车综合服务区是服务巡游和网络预约出租车驾驶员的综合性服务平台，客流中心性反映了区域的客流密度和重要性，是综合服务区选址的重要依据。以黄山市出租车北斗卫星定位数据为基础，分析了出租车载客行车轨迹；通过分层抽样调查，计算了不同时间段的载客系数，分析了不同时空条件下出租车客流规模和分布特征；研究了城市客运网络拓扑结构，结合度中心性、紧密中心性、介数中心性、客流强度4个指标，构建了基于变异系数优劣解距离算法的客流中心性识别模型，提出了出租车综合服务区布局方法，并根据客流最大覆盖原则对布局科学性进行了验证。

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腐蚀作用下城市轨道车辆齿轮磨损可靠性研究

徐向阳，陈庆科,王晗,任梓源

2024, 43(2): 107-114. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.14

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为解决城市轨道车辆齿轮在腐蚀性环境下的磨损可靠性预测问题，采用非齐次泊松过程和对数高斯分布表征齿面腐蚀坑的萌生和生长，并考虑磨损对腐蚀坑深度的改变，通过分析腐蚀坑对赫兹接触应力、齿面粗糙度的影响，基于Archard磨损理论，以齿面最大累积磨损深度为关键参数建立性能裕量退化模型，构建出一种腐蚀作用下的城市轨道车辆齿轮磨损可靠性分析模型，并对腐蚀过程涉及的参数进行可靠性灵敏度分析。结果表明：随着工作时间的增长，齿轮累积磨损量的不确定性增加，腐蚀对齿轮磨损可靠性的影响程度降低；腐蚀坑生长过程的比例参数、形状参数和最大腐蚀深度对可靠性的灵敏度依次增加，且均与齿轮磨损可靠寿命呈负相关关系。

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基于自适应A*算法的自动驾驶车辆路径规划方法研究

张涌，成海飞，赵奉奎

2024, 43(2): 115-121. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.15

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应用传统A*算法进行路径规划时，存在拐点过多、搜索效率较差、转折角度过大等问题，提出一种基于自适应A*算法的自动驾驶车辆路径规划算法。首先，针对传统A*算法运算时间较长的问题，采用指数增长法对启发式函数进行加权，从而提高搜索效率；然后，在启发函数中引入航向角影响因子，使自动驾驶车辆在工作时满足其转向特性；最后，通过三次B样条插值函数对路径中拐点处进行平滑处理，使拐点处尖角的局部路径更加平滑。MATLAB仿真结果表明：改进A*算法生成的路径在长度、总航向角和曲线平滑方面的性能指标优于传统A*算法，使自动驾驶车辆获得一条满足自身约束的优质路径，且在不同的地图环境下，提出的自适应A*算法能够适应不同的环境且可以有效地保持其可行性与优越性。

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基于速度特征的内河LNG船舶三维动态安全区建模方法

陈立家1,2，王冰1,2，吴小红1,2，李胜为1

2024, 43(2): 122-130. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.02.16

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为提高LNG船舶安全区设置的科学性，保障内河水域LNG船舶的通航安全，提出了一种基于速度特征的内河LNG船舶三维动态安全区建模方法。基于LNG船舶航行方向和速度变化的特点，将传统速度的线性分布模型改进为随机分布模型；利用区域分解法，将复杂的三维几何区域分解成若干个子区域，建立相应的边界方程；基于船舶间极限通过设定约束条件，根据其几何形状，运用停船视距理论、船舶漂移计算方法和富余水深计算方法对安全区内部结构不同方位的安全距离进行数值求解。针对某内河LNG船舶，通过设置不同速度条件进行仿真验证。研究结果表明：该模型能较真实反映船舶安全区在速度影响下的差异变化，为内河LNG船舶航路规划起到参考作用。

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