重庆交通大学学报（自然科学版）

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桥梁面相学及其研究进展

周志祥1，2，周丰力1，2，楚玺1

2024, 43(3): 1-9. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.01

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为了探索更加实效、经济、便捷、可信的桥梁安全状态检（监）测新方法，受中医望、闻、问、切诊断人体健康状态理念启迪，提出了依据桥梁外观形态变化来获知结构近期安全状态的桥梁面相学；总结了10多年来基于桥梁面相学的桥梁安全状态检（监）研究进展；介绍了基于定点相机平转+竖转拍摄的桥梁动静影像全息性态监测系统、基于激光雷达+全景数码相机拍摄的WWWQ-G桥梁安全巡检车、基于普通摄像头拍摄的常规跨径桥梁安全监测系统和基于定点旋转测量装置的拉索性态远距全域视频检测系统的构成理论，以及各系统应用于桥梁构件损伤检测的试验研究案例和实际工程应用案例；展望了融合“测点传感器+机器视觉”实现桥梁结构状态的“精+密”监测方法及其应用前景。

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道基不均匀分布下通用机型轮载对机场道面力学性能影响研究

黄信1,2,张若愚1,孙博伟1,李正凯1,赵方冉1,2

2024, 43(3): 10-16. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.02

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为研究道基水平方向不均匀分布对机场道面板力学性能的影响，建立飞机荷载-道面结构-不均匀道基三维模型，采用数值模拟方法分析多板协同受力模式下基顶反应模量变化对道面板弯拉应力影响，探讨通用机型（空客A320和波音B737-800）轮载作用时基顶反应模量变化和道面板厚度对道面板力学性能以及接缝传荷系数的影响，同时基于缩尺试验对数值模拟结果进行验证。研究结果表明：对于A320机型，当道基水平不均匀分布时混凝土板弯拉应力增大，基顶反应模量变化率由0%增加至65.46%时，轮载作用于传力杆接缝板边时道面板弯拉应力由4.06 MPa增加至5.73 MPa，超过极限弯拉应力；增加板厚能够有效地提升刚性道面板受力安全时基顶反应模量变化率的取值范围；道面板接缝传荷系数随着基顶反应模量变化率的增加而增大，基顶反应模量变化率从6.84%增加至56.30%时，道面板传荷系数增加2.44%；室内缩尺试验验证了道基不均匀分布对传荷系数的影响规律。在道面板设计时，应充分考虑道基水平方向不均匀分布对道面板力学性能的影响，避免在服役期间过早出现结构破坏。

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基于随机骨料的混凝土边界效应影响研究

胥民尧1，王耀1，秦煜2,3

2024, 43(3): 17-25. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.03

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为了研究混凝土构件内的骨料边界效应，分别采用图像识别技术和随机骨料建模技术分析了真实的骨料分布、形状、长径比、粒径及表面棱角数量等因素对骨料密度分布曲线及边界效应的影响规律。研究结果表明：骨料密度分布曲线呈现先上升、随后下降、最终趋于稳定或略有震荡的规律，且不受骨料几何形态影响，稳定时对应的密度分数略高于平均骨料密度分数；骨料密度曲线峰值厚度约为骨料最小粒径，边界效应层厚度约为骨料平均粒径，且这二者均随着骨料粒径及长径比的增加逐渐增大；在骨料的几何形态特征因素中，骨料粒径对密度分布曲线、峰值厚度及效应层厚度影响较为显著，影响程度强于其他的几何形态特征。

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考虑水力效应的裂缝边坡稳定性非线性能耗分析

罗伟1,2，卢茜1,2，徐长节1,2，陈静瑜1,2，陶智1,2

2024, 43(3): 26-34. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.04

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现有考虑水力效应的裂缝边坡稳定性分析大多基于线性破坏准则，而岩土体破坏往往呈现非线性特征，因此开展水力效应影响下的裂缝边坡稳定性非线性极限上限分析具有重要意义。基于极限分析上限定理及强度折减技术，结合“外切线法”非线性破坏准则，构建坡顶含竖直裂缝的边坡对数螺旋线破坏模式，根据虚功原理推导出裂缝边坡安全系数解析式，通过MATLAB优化计算，结合边坡工程实例探讨了典型因素对裂缝边坡稳定性、临界裂缝及滑动面位置的影响规律。研究结果表明：随着地下水位h的持续上升，边坡安全系数不断降低，临界裂缝深度逐渐增大且临界裂缝位置逐渐向坡顶缘偏移；非线性系数m明显影响边坡的稳定性，边坡安全系数随着非线性系数的增大显著减小，采用线性破坏准则会高估地下水位变化对边坡稳定性的影响；随着非线性系数的增大，临界裂缝深度随之增大，临界裂缝位置距离坡顶缘越来越远，滑坡体体积逐渐增大；裂缝与坡顶缘距离lm随着非线性系数m的增大而增大 (当m增大0.2时，lm增大约1 m)，且随着裂缝与坡顶缘距离的增大，边坡安全系数无明显变化，临界裂缝深度先逐渐减小后趋于稳定。

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水热活动带下的隧道热害特征与成因分析

刘星辰1,2，黄锋1,2，陈树汪3，王安民3，杨冬2

2024, 43(3): 35-44. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.05

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滇西地区的地热资源丰富，部分隧道工程在穿越水热活动带时会面临高温挑战，严重影响施工质量与进度。为揭示水热活动带下的隧道热害特征，以腾越隧道为例，采用地质构造勘察法和温泉地球化学分析方法对该区域内的水热活动循环模式进行了研究；基于大地热流值对区域地温带进行了划分，利用SiO2地热温标对隧道热害进行了预测。分析结果表明：受地质构造影响，该区域水热活动的热源来自火山岩浆，褶皱与断裂是热水循环增温的主要通道，水源补给则来自大气降雨，热水循环、增温、径流期间的水岩反应导致水体Ca2+上升；腾越隧道沿线以中、低温地热系统为主，该区域内的热量传递以热传导为主，隧道全线的热害占比高达87.3%。

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基于模拟驾驶的借道左转驾驶人视觉特性研究

丁柏群1，闫艳红1，杨柳2, 宋子龙3

2024, 43(3): 45-53. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.06

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借道左转是一种缓解左转车流压力的新型交通组织方法，通过信号灯时空调配借用对向车道为左转待行区，提高相位内左转车辆通行能力。笔者运用驾驶模拟平台，建立城市道路交叉口借道左转仿真场景；结合眼动追踪系统，获取驾驶人借道左转过程中视觉特性参数的变化；通过瞳孔变化和眼动行为，分析驾驶人心理紧张程度及其与行车风险的关联。结果表明：识读借道左转标识及分隔带开口、到达分隔带开口和到达借用车道停车线几个位置，是驾驶人瞳孔面积变化和持续注视时间、注视兴趣区域变化以及扫视频率骤增的集中点，反映出相应位置驾驶人风险感知强、心理负荷大；借道左转短期注视行为较多，注视时长差距较大，表明该过程驾驶人关注目标多、摄取信息密集且处理难度悬殊，需要进行高强度的信息处理；累计扫视时间占比高于普通左转，且以5°以下小角度扫视为主，反映出借道左转过程环境信息复杂、行车风险较大，驾驶人搜索、对比分析的需求更高，扫视主要是为了捕捉关注目标和补充注视信息。

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认知分心情境下驾驶人应激反应行为研究

杨艳群1,2，黄永健1,2，罗秀玲1,2，Said M.EASA2,3，郑新夷2,4

2024, 43(3): 54-63. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.07

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选取40名被试，采用2-back任务诱导认知分心，利用驾驶模拟系统构建行人-机动车、非机动车-机动车和机动车-机动车等3种应激场景，开展了不同应激场景正常驾驶及认知分心驾驶2种工况驾驶人的应激反应实验研究；根据采集的被试的眼动、脑电和驾驶行为等数据，分析了认知分心驾驶工况驾驶人的应激反应行为特性；对实验结果进行集对分析（SPA），完成了不同应激场景下驾驶人应激反应行为的安全性评估。结果表明：驾驶人应激反应行为的安全性因受认知分心的影响而降低，其中在行人应激场景下的影响最为显著。

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考虑车流速度分布扰动的干道绿波最大带宽协调控制

徐建闽1 ，刘鹏1 ，首艳芳2 ，林永杰1,2，卢凯1

2024, 43(3): 64-72. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.08

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城市车辆速度受多种因素影响呈现某种分布，鲁棒的干道协调控制模型应考虑不同速度下的车辆带宽需求。针对速度波动变化干道传统协调控制方法适用性差的问题，分析了带干扰的干道车辆速度时空分布特征，以推荐速度带宽最大与期望带宽最大为目标，提出了考虑车流速度分布扰动的干道绿波最大带宽协调控制方法。针对佛山市同济路4交叉口干道，速度分布扰动干道协调方法能够提供更符合车辆分布特性的协调方案，比Maxband模型和改进的Maxband模型提升约70%和14%的期望带宽。研究结果表明：笔者方法能够降低Maxband模型平均停车次数25%，平均延误45%和平均排队长度17%；针对不同速度期望和方差情况下的灵敏度分析实验表明，该方法能够为干道提供更具有鲁棒性的干道协调控制方案。

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混合流下非机动车道基本需求宽度的设计

朱顺应1，王宇1，吴景安1，陈秋成1，王韡2

2024, 43(3): 73-83. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.09

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为弥补在非机动车道设计方面对电动自行车考虑不足的情况，有必要对由人力/电动自行车组成的饱和混合流下非机动车道基本需求宽度进行研究。以非机动车饱和混合流为研究对象，从非机动车的物理运动宽度组成出发，通过构建多重线性回归模型分析了非机动车物理运动宽度的影响因素，对分类自变量进行组合筛选；建立了不同组合类型下的非机动车速度与运行摆幅、路侧安全净距线性模型，得到性别为女性、年龄为老年和车型为电动自行车为最不利组合的结论；根据非机动车道的85%位运营速度确定最不利组合下的非机动车物理运动宽度，进而确定非机动车道基本需求宽度；针对非机动车道宽度合理性验证的准确性问题，从稳定性角度提出了运用速度熵来验证基本需求宽度合理性的方法，并以多条非机动车道路段为例进行了实测验证。研究结果表明：在隔离栏和划线下，非机动车单车道基本需求宽度分别为1.65、1.50 m；在绿化带、隔离栏和划线下，非机动车两车道基本需求宽度分别为2.90、2.80、2.65 m。在同一车道数和隔离方式下，车道宽度越宽，交通流速度熵越高；随着非机动车道宽度增加，以基本需求宽度为拐点，非机动车道的交通流速度熵变化幅度增大，稳定性更差。

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考虑交通状态影响的服务区凝聚层次聚类入区判别模型

章玉1，张婷婷2，姚成北2，曹鹏超2

2024, 43(3): 84-91. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.10

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为了精准掌握高速公路服务区入区车辆特征、提升服务区运营管理水平，基于高速公路ETC门架通行和收费数据，在分析服务区路段和邻近服务区路段车辆行程时间和速度分布特征基础上，考虑路段交通运行状态影响，提出了基于凝聚层次聚类的运行状态识别方法和服务区分车型入区判别模型。以G65包茂高速大观服务区为例，通过关联上、下游门架路段交通运行状态，明确了服务区路段车辆在4种不同运行状态下的速度概率分布特性，结合聚类给出了各个运行状态下车流密度和速度变化的入区判定条件，并利用服务区视频卡口数据进行验证分析。结果表明：判别误差主要分布在拥堵时段，全日客车和货车在考虑运行状态下的相对误差分别为1.5%、7.0%，与不考虑路段运行状态情况相比分别提高了2.9%、4.1%，验证了模型的有效性，为获取高速公路服务区入区车辆特征提供了一种新的思路。

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基于AOA-LSSVM模型的枢纽城市物流需求量预测

肖红1，2，夏如玉1，2，王孝坤3，4，杨雪峰5

2024, 43(3): 92-98. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.11

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传统的LSSVM难以全面反映物流需求的变化规律，会导致预测效果不佳。首先利用灰色关联分析（GRA）得到物流需求的主要影响因素；将主要影响因素作为LSSVM的输入变量，构建物流需求预测模型；通过阿基米德算法（AOA）对最小二乘支持向量机的正则化参数（γ）和核参数（σ）进行迭代寻优，以减少参数选择的盲目性；构建AOA算法优化最小二乘支持向量机（LSSVM）的智能预测模型AOA-LSSVM，经过验证该模型可以提高预测精度。运用AOA-LSSVM模型对西部陆海新通道的重要枢纽城市——重庆、成都、贵阳和南宁的物流需求进行实证分析，结果表明：该模型与LSSVM模型相比取得较高的预测精度，其均方根误差、平均绝对误差、以及异方差调整的均方根误差、异方差调整的平均绝对误差分别降低了1 946.4，1 206.1，0.028 4，0.039 7。

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面向车次取消的票额分配与停站方案组合优化研究

孙立山，刘伊娜，许琰，孔德文，邵娟

2024, 43(3): 99-107. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.12

摘要 ( )

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当列车因严重干扰而取消时，大量旅客将在车站滞留，同时铁路公司收益也会受到一定影响，合理的票额分配是解决此类问题的有效方法。在差异化设置换乘旅客优先权基础上，构建了以铁路公司收益最大化和偏离原时刻表最小化为目标的票额分配和停站方案组合优化模型，并通过增加不等式组约束条件将其线性化；利用求解器GUROBI对上述模型进行求解并分析算例。研究结果表明：当列车因干扰而取消时，与不采用任何措施相比，灵活停站策略能有效地减少滞留旅客数量19.7%以上；铁路公司收益增加21.8%以上。

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常规公交站点设计模式与交通事故关系的实证研究

朱彤1，林子新1，刘杰2，杜雨萌1，皮钰鑫3

2024, 43(3): 108-115. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.13

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常规公交站点是城市公交系统的重要组成部分，以往研究重在发现站点设计模式与运行效率之间的关系，对于设计模式与交通事故的关系缺乏实证性研究。为揭示设计要素与交通事故的关系及其异质性特征，以某市44条公交线路的1 176个公交站点为研究对象，以站点2年内事故总数为因变量，以设计模式特征、建成环境特征、交通设施特征等影响因素为自变量；运用皮尔逊和斯皮尔曼相关系数法进行变量筛选，在此基础上构建地理加权负二项回归模型及对比模型。建模结果表明：地理加权负二项回归模型表现优于对比模型，进一步分析发现，港湾式公交站与非港湾站点相比明显降低了事故发生率；公交车-非机动车分行与混行条件相比事故率也有显著降低；车道数多的站点事故较少；而其他设计要素与事故数之间的关系则未能通过数据验证。此外，建成环境对站点交通事故也具有影响，距地铁和中央商务区距离越近事故率越高。模型也揭示了影响关系的空间异质性，在人口相对较少、交通设施不完善的区域设置港湾公交车站形式带来的降低事故率作用更为明显。

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基于隐式参数化模型的地铁车体轻量化设计

杜子学，化杨，文孝霞，杨震，黄淋奎

2024, 43(3): 116-120. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.14

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为实现地铁新车型前期快速的概念设计和性能评估，引用“分析驱动设计”理念对重庆6号线地铁的MP车体进行了隐式参数化建模；并录入车体的17个主要钣金件进行设计分析。以板厚为设计变量，筛选出模态和刚度对质量相对灵敏度较大的7个车体钣金件，进行基于响应面法的多目标轻量化优化设计；车体的刚度、模态等多项性能指标达到了良好的轻量化效果。研究结果表明：所引入“分析驱动设计”理念的车体隐式参数化建模及基于响应面法的多目标优化方法能应用于车体结构的轻量化设计，具有较好的工程指导意义。

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基于深度迁移学习的车辆悬架高频异常振动故障诊断

牛礼民，胡超，万凌初，张代庆

2024, 43(3): 121-127. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.15

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在车辆悬架故障诊断过程中，深度学习故障诊断模型在面对少量样本数据时模型训练效果不佳，导致诊断模型的接收者操作特性曲线(receiver operating characteristic，ROC)的曲线下面积(area under curve，AUC)较小的问题，利用经验模态分解(empirical mode decomposition，EMD)方法，对采集的车辆悬架高频振动信号进行分解处理，根据每个经验模态分量(intrinsic mode functions，IMF)的能量，提取高频异常振动故障特征，构建了基于深度迁移学习的诊断模型；以深度卷积神经网络算法为基础，对小样本特征矢量信息进行故障知识迁移处理，通过参数微调更新权值，优化故障诊断模型。实验结果表明：优化后模型的AUC值为0.89，模型故障诊断结果具有较高准确性。

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激光焊接7A52高强度铝合金焊缝气孔形成机理研究

苏菠1，陈大江1，张大斌2，胡江1，张淑清1，简汉青1

2024, 43(3): 128-134. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.03.16

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为实现航空航天装备和汽车的结构轻量化，故使用厚度连续变化的7A52高强度铝合金板代替传统不锈钢等金属，从结构和材料密度两个角度实现轻量化。通过恒定功率的激光焊接铝合金变厚板时，单位体积内吸收的热量不同，匙孔演变产生气孔，影响焊缝质量。焊缝内气孔主要由金属蒸气作用到匙孔壁，匙孔壁受力不均产生，为探究匙孔动态演变产生气孔的机理，提出将匙孔壁面的局部范围空间分为一定数量的小正方体块，计算相对较小范围内的能量和力，计算结果结合焊缝微观检测结果，分析力对匙孔壁面的作用。厚度小的一端焊缝充分熔透，匙孔壁面受到金属蒸气产生的压力和表面张力的不平衡作用，匙孔壁面局部范围形成气泡，厚度大的一端未熔透。铝合金焊缝凝固后，晶粒生长影响气泡的逃逸路径，气泡最后演变为气孔。

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