重庆交通大学学报（自然科学版）

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非纯弯作用下I形波板组合梁的弹性屈曲应力

杨淑雁1，王天宇1，查支祥2，王韬2

2024, 43(4): 1-6. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.01

摘要 ( )

纯弯条件下，带钢翼缘板的波形钢腹板I形组合梁（简称I形波板梁）的屈曲应力已有明确的计算公式，但该公式不适用于非纯弯的条件。笔者对自由端受集中荷载的悬臂式I形波板梁进行了数值模拟研究，结果表明：该种梁有3种屈曲模态，分别是翼缘板屈曲、波板屈曲和耦合屈曲；当梁的屈曲由翼缘板屈曲主导时，悬臂式非纯弯梁的屈曲应力大于纯弯梁的屈曲应力，此时翼缘板的宽长比为影响翼缘板屈曲应力的主要因子；结合大量的数值模拟结果，笔者对翼缘板屈曲系数进行了修正，提出了涵盖全部屈曲模式的I形波板梁屈曲应力计算公式。

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基于非均质雷达图谱的沥青路面结构损伤识别技术

洪小刚1，张伟光2，王浩仰3，田宏宝4

2024, 43(4): 7-13. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.02

摘要 ( )

基于雷达图谱与深度神经网络的沥青路面结构损伤自动辨识方法存在数据量少且种类不均衡的问题，识别准确性与稳定性仍有待提高。提出基于非均质雷达图谱的路面结构损伤识别技术。采用探地雷达采集沥青路面结构裂缝与层间不连续病害，获取实测剖面图；基于时域有限差分法，模拟裂缝与层间不连续在匀质模型中的回波特征，与实测图谱组成数据集1#；基于芯样CT扫描图构建“沥青-集料”二相介质模型，模拟裂缝与层间不连续在二相介质模型中的回波特征，与实测图谱组成数据集2#；采用数据集1# 和2#，分别训练YOLO v5深度神经网络。研究结果表明：数据集1# 和2# 在YOLO v5模型测试集上的mAP@0.5为93.79%与96.33%，证明非均质图谱特征可丰富网络训练样本，并提高深度学习模型识别的准确性。

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水泥乳化沥青混合料路面压实工艺参数研究

张翠红1，窦益华1,2，曹学鹏3, 贺雨田1

2024, 43(4): 14-19. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.03

摘要 ( )

为了精准预测水泥乳化沥青混合料路面达到目标密实度所需的压路机压实工艺参数组合，基于该混合料压实流变时变特性及压实Bodner-Partom（B-P）本构模型，采用数值仿真和路面压实试验相结合的方法开展研究。首先对ANSYS进行二次开发得到B-P材料模型，然后将阶段性变化的B-P模型参数代入压实组合仿真分析中，最后开展路面压实试验，进一步得到压实工艺参数优化组合。数值仿真研究结果表明：由仿真结果得到3个低频高幅高速组合，3个组合作用后沿轮宽方向的混合料竖向应变值减小幅度均较大，在路面深度6 cm处的混合料竖向应变衰减幅度值均较小，其中组合六的衰减幅度值为最小，路面目标成型厚度可控制在7 cm以下。路面压实试验表明，组合六（低频高幅高速压实6遍）的有效压实能量偏大，应将组合六的压实遍数优化为：低频高幅高速压实5遍+高频低幅高速压实2遍。

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寒区大空隙沥青混合料性能衍化效应研究

徐俊鹏1，郑传峰2，包崇昊1，宋振丰1，罗海松1

2024, 43(4): 20-29. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.04

摘要 ( )

为明确大空隙沥青混合料在寒区服役环境下的损伤规律，研究采用宏观损伤试验和细观定量分析技术〔无损CT扫描和Image-Pro Plus（IPP）图像处理技术〕相结合的方法，对寒区冲刷、堵塞和冻融作用下OGFC-13和OGFC-16的性能和细观空隙结构特性进行了分析。结果表明：在动态水压冲刷作用下，空隙率为25%的试件强度降幅明显，最大降幅达到30%以上；在极端堵塞试验中，堵塞物最大堵塞深度达到20 mm左右，堵塞后的渗透系数均小于0.06 cm/s；冻融作用下，混合料的损伤度随循环次数而升高，而OGFC-13损伤度低于OGFC-16，且在23%的孔隙率下损伤度最低；细观空隙结构定量分析显示，混合料空隙率在冻融和冲刷作用下会略微升高，在堵塞状态下会大幅降低；孔隙数量变化趋势与孔隙率相反，孔隙特征表现为其等效直径均以1.18~4.75 mm为主，约占空隙数量的50%。本项研究得出了寒区大空隙沥青混合料宏观性能和细观空隙结构衍化规律，可为寒冷地区大空隙混合料设计提供技术支撑。

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基于云模型-模糊FMECA法的水库大坝安全性分析

陈泳江1，汪魁1，赵明阶1, 2，范正强1

2024, 43(4): 30-36. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.05

摘要 ( )

模糊FMECA法通过对水库大坝隐患出现的频率、影响程度进行评价，并通过赋予权重及模糊综合评判对大坝进行风险评估，具有一定的科学性及实用性，但仍存在无法体现大坝隐患因子的随机性及无法准确反应专家主观偏好关系的缺陷。基于此，提出了云模型-模糊FMECA法的水库大坝安全性分析方法，将模糊FMECA法中的评判矩阵、权重矩阵、对应的评语集进行逆向计算，得出了云模型数字特征值，通过模糊评判得到水库大坝风险评判结果的云模型；根据约束条件确定相应评语集的云模型的数字特征值，将大坝风险评判结果的云模型及各评语集云模型通过MATLAB仿真化，以此实现对水库大坝的安全性评价；将该方法运用到云南省某大坝中，得到了该大坝的内部安全评估等级为A，与现场专家组评判结果一致。证明了基于云模型-模糊FMECA法的水库大坝安全性分析具有一定的可行性及科学性。

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基于物元可拓组合模型的高速公路道路安全风险评价

周洪文1，冯鑫淼1，王宏2，陈昕霞1

2024, 43(4): 37-44. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.06

摘要 ( )

为准确判定运营期高速公路道路安全水平，找出影响道路安全的关键因素，笔者提出DEMATEL-ISM和物元可拓的组合评价模型。首先，基于道路因素构建初始指标体系，将德尔菲法和敏感性分析相结合来筛选指标，建立高速公路道路安全综合指标体系。采用DEMATEL-ISM法分析各指标的重要程度，构建多级层次结构模型，从而了解各指标间的内部影响程度，识别关键影响因素及计算出指标的初始权重；再与熵权法所求的客观权重进行组合优化赋权。最后通过物元可拓模型进行关联度计算，得出各指标及整体的安全风险等级。结果表明：平曲线半径、雨雪等恶劣天气、车速、交通饱和度及纵坡度是影响高速公路道路安全的关键因素；利用模型对河南省某高速的3个不同路段进行实例分析，得出路段1与路段3安全性较高，路段2安全性一般，其评价计算结果符合实际，说明所构建的数学模型准确可行。

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基于固有可靠度和使用可靠度的干线协调效果评价

白翰1，王修光2，黄洪科3，王国军2，燕翔1

2024, 43(4): 45-51. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.07

摘要 ( )

为缓解交通拥堵状况，许多城市实施了干线协调控制方法，但该方法缺乏合理有效的论证与评价，导致效果不佳。基于产品工作可靠性理论引入了固有可靠度与使用可靠度的基本概念，量化了行驶速度、交通流量、停车次数和绿波带宽表征参数，提出了固有可靠度和使用可靠度的评价隶属函数；基于此，分别建立了固有可靠度评价模型和使用可靠度评价模型，并构建干线协调可靠性综合评价体系；研究了干线协调控制实施前后的固有可靠性与使用可靠性；依托济南市烟台路实测数据，验证了该评价方法的实用性与科学性。

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轨道交通单线接运电动公交调度优化模型

杨亚璪1,3，吴钊1,2，宾涛1,3

2024, 43(4): 52-59. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.08

摘要 ( )

针对乘客由轨道交通换乘接运电动公交过程中等待时间长、候车成本高等问题，提出一种面向高峰时段乘客换乘情况的轨道交通接运电动公交的时刻表优化方法。通过分析换乘过程，以换乘乘客等候时间成本、换乘失败成本、电动公交使用成本和充电成本共4项成本之和最小为目标函数，以电动公交的发车顺序、换乘乘客的等待意愿、电动公交充放电特性对行驶里程产生的影响等作为约束条件，构建混合整数非线性规划模型。在接运公交的运输需求方面，考虑了除换乘乘客外本地乘客出行需求变化对接运电动公交时刻表的影响。最后提出一种混合人工蜂群算法求解模型，通过与遗传算法、粒子群算法的对比，进行了算法的敏感性分析。结果表明：目标函数总成本为1 355.32元，相比原成本降低了23.56%，其中，换乘乘客等候时间成本为298.17元，换乘失败成本为84.03元，公交公司运营成本为867.40元，电动公交充电成本为105.71元，验证了构建的模型对时刻表优化问题的有效性。

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低客流公交运营模式优化方法

韩艳1，果林峰 2，赵昊 1

2024, 43(4): 60-66. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.09

摘要 ( )

为解决低客流传统公交线路运营效率低的问题，考虑低客流公交线路客流时空特性，提出了采用传统公交与需求响应公交（demand response transit，DRT）相结合的组合运营模式：全时段传统公交模式（M1）、分时段传统公交+DRT模式（M2）全时段DRT模式（M3）的优化思路。分析了不同运营模式的要素，考虑乘客空间、时间特征，构建基于三维时空聚类的站点规划模型；考虑车辆行驶成本、乘客时间成本，以总班次运营成本最小为目标，构建了带有时间窗的灵活型DRT线路与调度规划模型，运用遗传算法进行求解。以北京市某公交线路进行仿真实证，仿真结果表明：M2相比M1、M3分别降低了9.0%、23.0%的运营成本。研究可针对低客流公共交通服务的运营方案制定与优化提供技术参考。

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基于多目标优化的高速超车轨迹规划

刘刚1 ，张泽1，范群1 ，任宏斌2，杨旭3

2024, 43(4): 67-73. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.10

摘要 ( )

为保障高速超车规划过程中的安全，同时提升轨迹的舒适性，笔者提出一种基于多目标的高速超车轨迹规划算法。该算法在可行凸空间的基础上求解出高速超车边界条件，再通过安全超车策略对超车行为的可行性进行分析，随后根据建立的超车轨迹规划目标函数和舒适性优化函数对轨迹的平顺性和乘坐的舒适性等目标进行优化，并且算法实时规划轨迹直至超车行为完成。为验证该算法的有效性，利用Prescan和MATLAB/Simulink构建联合仿真平台，对所设计的两种常见超车场景进行验证分析。仿真结果表明：在匀速超车以及加速超车场景下，相较于单目标优化，经多目标优化的超车轨迹的横向位移峰值、横向加速度峰值、横摆角速度峰值、曲率峰值，以及车速峰值的优化效果都获得了提升，有效的提高了所规划超车轨迹的舒适性和安全性。

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城市出入口连接段处货车专用道研究

邬岚，梁栋，朱兴贝

2024, 43(4): 74-79. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.11

摘要 ( )

为缓解物流业迅速发展导致的大型物流园区与高速公路的国道连接路段客货拥堵问题，从城市出入口连接段的交通流特性出发，根据连接段交叉口货车与客车的转向数量及比例，建立货车专用道交织区长度计算模型，并且对不同车道数的交叉口进口道进行渠化，将专用道交织区长度计算模型和进口道渠化方案进行了仿真，验证了交织区长度计算模型与交叉口渠化方案的可行性。

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基于轻量级神经网络的车辆识别算法研究

邓超1,2,3,4，马俊杰1，严毅1，王有福1，李艳淇1

2024, 43(4): 80-87. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.12

摘要 ( )

PDF(2237KB) ( )

针对目前车辆识别神经网络算法网络结构复杂、参数量大、对硬件要求高的问题，提出一种基于混合注意机制的轻量级神经网络算法MobileNetV3-YOLOv5s。首先，采用MobileNetV3的bneck模块替换YOLOv5s的主干网络；其次，将其中的大卷积核替换为小卷积核，同时用计算量更小的特征融合方法改进SPPF算法；最后，在主干网络中融合了SENet和空间注意力机制，组成混合注意力模块，提高网络对重要区域的权重。试验结果表明：在UA-DETRAC数据集上，所提出算法的参数量相比于YOLOv5s减小了82.6%，仅为2.34 MB，平均识别率为98.2%，在Nvidia jetson AGX NX上检测速度达到31帧/s，速度提高10.7%，可以更好地部署在边缘设备上，满足自动驾驶的要求。

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基于固定检测器的动态交通故障数据识别与修复

宋永朝，王翠

2024, 43(4): 88-96. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.13

摘要 ( )

针对固定检测器在采集动态交通数据过程中易发生交通数据异常、数据缺失等问题，为实现故障数据有效识别及修复，提出了基于离群距离检测的故障数据识别算法及改进的DE-LSTM数据修复模型。利用时序数据的自身连续性，采用直接离群点定位和离群距离检测对故障数据进行有效识别。采用差分进化算法优化长短期记忆神经网络的隐含层神经元个数和初始学习率，并引入自适应控制策略改进传统DE算法中的变异因子、交叉因子，建立了基于改进差分进化算法优化长短期记忆神经网络的修复模型，并与固定阈值结合交通流机理、LSTM神经网络模型及DE-LSTM修复模型进行对比。实例验证结果表明：与固定阈值结合交通流机理法相比，离群距离检测算法识别率更为高效，改进的DE-LSTM模型具有良好的计算效率及修复性能。

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轴向循环载荷下扁钢加筋板极限强度研究

崔虎威1,2,3,4，方文武1，丁启印1

2024, 43(4): 97-103. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.14

摘要 ( )

为分析带板厚度、加强筋尺寸及循环加载模式对扁钢加筋板极限强度的影响，采用有限元软件ABAQUS，基于初始变形、焊接残余应力和鲍辛格效应，针对不同带板厚度和加强筋尺寸的扁钢加筋板开展了3种轴向循环载荷模式下的极限强度数值模拟。研究结果表明：当扁钢加筋板的带板厚度相同时，经循环载荷后，加筋板的极限强度随加强筋尺寸的增加而下降，其下降程度减缓；当加强筋尺寸相同时，经循环载荷后，加筋板的极限强度随带板厚度的增加而下降，其下降程度加剧；当循环载荷的幅值由大到小时，扁钢加筋板的极限强度下降程度最大；在等幅循环载荷时，扁钢加筋板循环后的极限强度下降程度最小。

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基于改进NSGA-Ⅱ的破损沉船起吊力优化

程志友1，谢佳宏1，李亚玲2

2024, 43(4): 104-109. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.15

摘要 ( )

沉船打捞工程中，按照工程经验布置的起吊力参数（位置和大小）容易使得破损沉船起吊时的内力（剪力和弯矩）较大，可能导致沉船起吊断裂，尤其当沉船存在破损时，起吊断裂的可能性大大增加。为此，从梁弯曲理论出发，针对沉船起吊时的受力特点建立了以起吊力参数为输入，以内力分布为输出的沉船内力数值计算模型；基于该计算模型，以起吊力参数为优化变量，以内力峰值为优化目标，建立了起吊力参数优化模型；采用改进的NSGA-Ⅱ算法进行优化计算。以某破损沉船为对象，通过MATLAB实现建模与优化计算，结果表明：优化后的剪力峰值下降约22.72%，弯矩峰值下降约16.13%。

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城市道路工况全触屏模式下空调操作风险特性

王畅，任苗，葛振振，赵霞，李朝

2024, 43(4): 110-116. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2024.04.16

摘要 ( )

针对全触屏空调操作给驾驶过程带来的潜在风险，以典型城市道路工况为对象，设计搭建了全触屏和传统人机交互两类驾驶实验平台，采集了19名被试在40、60 km/h速度情况下的空调操作过程人-车系统数据。采用单因素方差分析和线性拟合对数据进行分析。结果表明：与按键式相比，触屏式完成任务总时间（TTD）更长；单次注视时间（SGD）大于1.5 s的占比增大20%左右，车辆运行风险更大；方向盘转角标准差（SDSWA）更小，接近于0。单次手部操作时间（SHOD）与次任务步骤数呈正比关系；随车速增加，按键模式下次任务的单次注视时间（SGD）大于1.5 s占比减少10%左右，车辆运行风险降低；完成任务总时间（TTD）、单次注视时间（SGD）及单次手部操作时间（SHOD）的均值数据均无显著变化。因此，在全触屏交互界面普及的今天，应保留处理空调类操作任务的按键，并优化按键布局或按动效果。

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