重庆交通大学学报（自然科学版）

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既有退役钢管混凝土拱桥吊杆逐级损伤试验

刘俊德1，邓正阳2，朱世峰3，赵文豪4，李成君5，范亮2

2026, 45(4): 1-8. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.01

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以某退役高速公路钢管混凝土系杆拱桥为对象，采用实桥逐级损伤试验与精细化数值模拟相结合的方法，系统研究了吊杆损伤对索力重分布及主梁力学性能的影响。试验结果表明：在局部最不利荷载工况下，吊杆损伤导致索力重分布，损伤吊杆索力急剧下降，相邻吊杆索力显著增加(影响范围主要为相邻的第二根吊杆，第二根以外的吊杆影响可忽略)，且损伤位置越接近跨中，索力重分布越集中于相邻吊杆，呈现出近似对称扩散特征；主梁挠度增量最大仅为1 mm，吊杆损伤对主梁刚度影响可忽略。模拟结果表明：外层钢绞线断裂后，同层相邻钢绞线轴力在断裂处呈倒“V”型骤增，内层钢绞线轴力整体上升，中心钢绞线索力增幅达20%~29%，形成以中心钢绞线为主导的受力体系。

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考虑泥岩浸水膨胀和软化的隧道稳定性研究

李守刚，张威

2026, 45(4): 9-17. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.02

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作为一种工程性质特殊的软弱岩体，泥岩吸水后会发生膨胀、软化甚至崩解，导致力学强度大幅度下降，从而严重影响隧道工程的安全与稳定。现有对泥岩隧道稳定性的研究忽略了泥岩隧道在施工或运营过程中水分场的重分布，也缺乏考虑泥岩浸水后膨胀及软化共同作用对隧道稳定性的影响。以兰州至合作铁路某在建隧道为工程背景，结合现场水分监测和衬砌病害调查数据，构建了泥岩隧道渗流-应力耦合模型，系统分析了围岩水分场的分布特征，揭示了衬砌应力动态响应及塑性区扩展的时空演化特征，探索了泥岩膨胀与软化效应对隧道位移变化及整体稳定性的影响程度与贡献度。研究结论可为揭示泥岩隧道变形机理和提出防控技术策略提供理论依据和方法借鉴。

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循环荷载下混凝土损伤断裂破坏过程研究

郑丹1, 陈威1, 赵斌2, 李鑫鑫1

2026, 45(4): 18-28. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.03

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为探究循环荷载下混凝土裂缝的扩展规律与失效机理，采用数字图像相关(DIC)技术分析了荷载-裂纹张开位移曲线(P-CMOD)的演变过程，量化分析了裂缝口张开位移(CMOD)、裂缝长度a及断裂过程区残余应变随循环次数与卸载位置的变化特征。研究结果表明：在等幅循环荷载下，CMOD的演化呈现出快速累积、线性增长、失稳破坏等3个阶段特征。a与CMOD变化高度相关：在0.4Fmax下，a呈线性缓慢增长后趋于稳定，随应力水平提高，a前期快速扩展，后期增速减缓，残余应力促进裂纹稳定扩展；在包络循环荷载下，a增速收敛而CMOD持续扩展，断裂过程区宽度增加，残余应变累积速率随荷载水平显著提高；在0.6Fmax下，其应变增速为0.4Fmax的2.6倍，高卸载残余应力加剧应变集中。基于分段力学响应与动态损伤演化机制，建立了可预测裂纹扩展速率、失效临界点及多荷载工况响应的P-CMOD曲线模型，为混凝土结构疲劳损伤评估与寿命预测提供基础。

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沥青-锑尾矿集料黏附性能及微观机理研究

李盛1，阳曦1，钟鸣2，肖汉2

2026, 45(4): 29-37. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.04

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通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析锑尾矿的化学组成和表面形貌，确定其主要矿物成分，并据此构建分子动力学模拟（MD）模型，模拟锑尾矿、玄武岩集料、钢渣集料与沥青的界面黏附行为。借助光电比色法和接触角试验表征基质沥青及SBS改性沥青的黏附性能，并采用灰色关联度分析法验证模拟结果与宏观试验结果的一致性。研究结果显示：锑尾矿中石英、方解石与沥青的界面能分别为-68.49 、-318.43 kcal/(mol·nm2)；在SBS改性沥青体系中，锑尾矿的黏附率、配伍率为86.37%、 44.67%，均介于玄武岩（82.25%、 35.85%）和钢渣（94.8%、 52.36%）之间；锑尾矿表面氧化后黏附率降至78.84%，基质沥青与SBS改性沥青变化趋势一致；灰色关联分析揭示黏附性量化试验结果与传统水浸法高度一致（关联度>0.9），验证了宏观试验方法的可靠性；锑尾矿具备与常用集料相当的沥青黏附性能，其资源化用于道路工程具有可行性。

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砂岩沥青稳定碎石混掺回收旧料用作路面基层的性能研究

万兵1，肖圣才1，熊穗1，杨博2，汤佳乐2

2026, 45(4): 38-44. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.05

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为促进绿色低碳筑路固废材料资源化利用技术的发展，以西南地区典型硬质砂岩作为基层集料，通过掺入某高速面层沥青回收旧料进行高温抗车辙与低温抗开裂试验，基于平衡设计法开展了再生砂岩ATB-25的配比研究。结果显示，旧料掺量分别为0%、 10%、 20%、 30%、 40%、 50%相应再生砂岩ATB-25的最佳油石比依次为3.8%、 4.0%、 4.2%、 4.4%、 4.5%、 4.6%。其中，当旧料掺量从0%增大至20%时，ATB-25动稳定度由1 875次/mm增大至2 417 次/mm，提升约28.9%，但随着旧料掺量从20%继续增大至50%，动稳定度逐渐降低至1 917次/mm。同时，为了确保再生砂岩ATB-25的水稳定性，通过浸水马歇尔和冻融劈裂试验对比发现，掺入占集料总质量2.30%的普通硅酸盐水泥作为抗剥落剂替代部分矿粉，能有效保障0%~50%旧料掺量下再生砂岩ATB-25的水稳定性。最后，通过不同温度与加载频率下动态模量试验，运用Sigmoidal函数和WLF方程建立了再生砂岩ATB-25的动态模量主曲线，旧料掺量为0%、 10%、 20%、 30%、 40%、 50%相应再生砂岩ATB-25动态模量分别为5 835、 7 103、 6 086、 5 749、 5 624、 5 651 MPa。综上表明，旧料掺量为10%~20%的再生砂岩ATB-25具有较好的路用性能。

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铁路桥梁建设中基于碳排放约束的多目标协同优化研究

鲍学英，李凤霞，杨敏敏，曹太垚，李龙斌

2026, 45(4): 45-53. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.06

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为缓解铁路桥梁建设阶段较高的碳排放水平与减排成本、工期之间的矛盾，提出了一种基于碳排放约束的多目标协同优化模型(CCMO)。通过构建铁路桥梁建设阶段的碳排放计算模型，对各环节的碳足迹特征进行量化分析；以材料用量、设备台班数和能源消耗量为决策变量，建立碳排放-成本-工期的多目标优化模型；采用MOEA/D算法对Pareto前沿解集进行求解，结合基于主观偏好权重的TOPSIS法选取最优方案，通过敏感性分析识别关键参数，并以某山区铁路桥梁作为实例进行验证。研究结果表明：① 材料生产阶段碳排放占整体建设阶段的79.01%，其中钢材、混凝土分别贡献64.30%、 25.50%；施工建造阶段中机械设备直接碳排放占该阶段排放的63.57%，而上部构造、基础工程与下部构造累计占总排放的96%； ② 最优方案通过将材料、能源消耗系数调至0.89、 0.90，设备台班系数升至1.06，可实现碳排放降低19.3%的目标，成本与工期亦得到合理控制； ③ 敏感性分析显示材料用量为核心调控参数，±10%变动可引起碳排放约±8%波动。

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基于Lasso-GWO-RF模型的长江上游交通碳排放预测

焦柳丹，王艺洁，霍小森，吴柳

2026, 45(4): 54-60. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.07

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长江上游地区作为我国 “双碳”战略实施与长江经济带生态屏障建设的关键区域，其交通运输业碳排放治理对实现“减污降碳协同增效”目标具有重要作用。基于2000—2021年重庆、贵州、四川、云南这四省市的数据，运用Lasso回归对STIRPAT模型的多重共线性进行处理，构建融合灰狼优化算法与随机森林(GWO-RF)的碳排放预测模型, 并进行多情景分析。研究结果显示：在基准情景与低碳情景下，该地区交通运输业碳排放预计于2032年达峰，峰值分别为109.19、 104.08 Mt CO2；在高碳情景下，达峰时间将推迟至2034年，峰值上升至117.51 Mt CO2。2022—2040年间，该地区交通运输业碳排放总体呈现“先增长后达峰，随后逐步趋稳下降”的演变路径。该成果可为跨区域交通运输业碳排放精准预测与达峰路径设计提供方法参考与决策依据。

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基于改进PPO探索增强的交通信号控制

黄德启1，董春发2，赵军1，郭亚楠2，曹春萌2

2026, 45(4): 61-68. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.08

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针对当前城市交通路网通行效率低、交通信号控制效果发挥不充分以及深度强化学习近端策略优化（PPO）算法探索能力较弱的问题，提出3种基于探索能力增强的PPO交通信号控制算法，即基于噪声动作网络的PPO、基于动作熵奖赏衰减的PPO和基于状态计数的PPO。首先，定义交通状态、动作和奖赏，最大化发挥信号控制效果。其次，构建多智能体交通信号控制系统，并使用异步并行多进程参数共享训练机制，加快训练速度。最后,以南阳市部分城区交通路网车流量为例，在SUMO中进行仿真实验。结果表明：相比PPO算法，3种探索增强的PPO算法的在线学习控制和非在线学习控制均降低了车辆排队长度、行驶时长和等待时长。研究结果验证了探索增强的有效性。

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基于规则的多智能体强化学习的匝道合流策略

张建华，高云飞

2026, 45(4): 69-80. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.09

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将混合交通下的匝道合流问题转化为基于规则的多智能体强化学习问题，通过设计融合规则约束与学习能力的框架，实现匝道与主路自动驾驶车辆协同适应人类驾驶行为以最大程度提高交通效率。主要做出了以下研究内容：一是单智能体多维度奖励机制，构建包含速度奖励、车道汇入惩罚、车头安全距离惩罚及碰撞惩罚的综合奖励体系，通过动态速度映射、车道占用成本计算及动态安全距离评估，形成安全与效率约束体系；二是多智能体协同的区域奖励机制，设计基于车辆交互关系的区域奖励模型，通过动态拓扑适应的参数共享策略及通信连接状态调整奖励权重，提升多智能体协同效率；三是近端策略优化（PPO）算法的多智能体适应性改进，优化强化学习核心流程，引入交互因子的裁剪目标函数，提升训练稳定性与收敛效率。实验表明：该框架在合流成功率、碰撞率等指标上优于多种先进方法，为混合交通下的匝道合流提供了安全高效的解决方案。

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基于安全势场的无信号环形交叉口车辆碰撞风险评价

李立1，谢权1，朱进玉1，王润民2，龚贤武1

2026, 45(4): 81-88. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.10

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针对基于替代安全指标的交通冲突分析方法在无信号环形交叉口车辆碰撞风险评价中存在的冲突车辆检测难、多车冲突和道路边界约束难以建模等问题，提出了基于安全势场理论的车辆碰撞风险评估方法。首先，通过改进TTC（time-to-collision）指标，设计了面向环形车道追尾冲突和入口侧向的冲突车辆分类检测方法；接着，基于安全势场理论，针对道路边界、车道线、周边车辆对本车的影响，分别构建了势能场和动能场，并根据这些因素叠加作用的安全势场，提出了一种车辆碰撞风险评价指标CPF（collision potential field）；最后，基于真实无信号环形交叉口车辆轨迹数据，采用粒子群优化算法对CPF指标进行参数标定，并从冲突严重程度、冲突车辆类型和冲突事件类型等角度，验证了冲突车辆检测方法和CPF指标的适用性。结果表明：提出的冲突车辆检测算法共识别出6 568组冲突车辆对，高于虚拟车道法的4 097组，对不同严重程度冲突事件的检测敏感度也更高，且改进了虚拟车道法无法识别环形车道入口处冲突事件的缺陷；使用CPF指标衡量的车道线、道路边界和周边车辆所施加势能场能够反映真实行车场景下的状况，CPF指标比传统TTC指标能够更加敏锐和准确地反映冲突车辆行驶方向变化、冲突车辆距离较近且后车减速等特定场景下的碰撞风险动态变化特征。

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考虑空驶时间的EB充电设施布局与调度优化

范志强1,梁佳慧1,李姗姗2

2026, 45(4): 89-98. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.11

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减少电动公交车(electric bus, EB)从终点站前往充电站的空驶时间，可有效降低额外司机人员配置等隐性成本，提升充电效率。鉴于此，首先，在已有研究的成本目标上最小化空驶时间，兼顾成本与效率需求；其次，基于EB慢/快速充电时间特性分析，设定慢速与快速两个充电时隙参数，在弥补已有研究仅考虑单一充电方式不足的同时将其视作不平衡指派问题；然后，充分考虑车速不确定性、车辆最晚充电时间限制等约束，对充电设施布局与调度问题进行联合优化研究，构建多目标优化模型；最后，运用先来先服务(first come first served, FCFS)策略和Metropolis准则改进遗传算法，并应用于实例检验模型与算法的有效性。结果表明：仅考虑成本目标会产生空驶时间过长的弊端，而所建多目标模型能有效降低EB的单车最大空驶时间，提升充电效率；充电时隙的缩短能降低EB充电设施布局与调度成本；EB行驶速度的提高可有效减少空驶时间；公交系统运营初期应给予成本目标较高权重以解决资金紧张问题，而中后期则可给予空驶时间目标较高权重以提高充电效率；与单一慢/快速充电方式相比，同时考虑慢/快速充电方式的总体效果最优。

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基于MFE-Informer模型的机场日客运量预测

杨文东，赵箫

2026, 45(4): 99-106. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.12

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针对当前交通领域日客运量预测模型对节假日多维特征利用不足的问题，提出一种融合多维特征增强模块(MFE)的MFE-Informer模型。将节假日类型、持续时间及前后时段等信息映射为多维特征，通过MFE模块与多头注意力层相结合，使模型能够自适应聚焦节假日特征变化，从而增强对节假日影响及长期趋势的建模能力；以2019年某机场日客运量数据为例进行日客运量预测。研究结果表明：相较于长短时记忆神经网络(LSTM)模型、Informer及带二元标签的Informer等基线模型，MFE-Informer模型在相关性系数(R2)、均方误差(EMS)、平均绝对误差(EMA)和均方根误差(ERMS)等指标上均表现更优；选取3类典型出行场景(清明假期、旺季某5d、国庆假期)进行验证，MFE-Informer模型均保持了较小的预测误差与更快的趋势响应能力，证明了该模型在不同出行模式下的稳健性。

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基于优先序列的机位分配与拖曳调度协同优化

张艺凡，王宏鑫，李炳超，李海丰

2026, 45(4): 107-116. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.13

摘要 ( )

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全球航空运输业快速发展，枢纽机场航班量持续增长导致其与近机位供给滞后的矛盾日益突出。近机位作为核心稀缺资源，其有限供给情况与航班停靠需求的矛盾亟待破解；拖曳调度作为提升机位利用率的关键手段，对缓解资源紧张具有重要作用。以提升靠桥率并降低拖曳作业成本为主要目标，综合考虑机位分配约束及拖曳有效性等动静态约束，融合改进的遗传算法与蒙特卡洛树搜索，并基于长停航班聚集规律，设计航班时空分布图以快速求解单机位最优分配方案，构建基于机位优先级序列的机位分配与拖曳调度协同决策模型，最后以北京大兴国际机场历史数据进行实例验证。结果表明：笔者算法使靠桥率较现行方案平均提升3.3%，拖曳次数整体降低约22.7%；序列复用策略使求解时间在保证指标优越的前提下缩短至常规迭代的11%。

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基于自适应模糊MPC的智能车辆路径跟踪控制

张平, 王龑龙, 陈志程, 闫嘉诚, 王建锋

2026, 45(4): 117-126. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.14

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为解决智能车辆路径跟踪过程中，固定预测时域模型下存在的局部路径跟踪准确性和稳定性较差的问题，设计了一种基于自适应模糊模型预测控制（AFMPC）的算法，该方法根据纵向车速和参考路径曲率对控制器预测步长进行在线优化调节，运用Simulink/CarSim在高、中、低3种车速下进行双移线测试。结果表明：AFMPC控制器在路径跟踪精度上整体优于固定参数模型预测控制（MPC），与每种工况下最优固定参数的控制器相比，其横向平均误差在低速工况下显著降低12.25%，高速工况时基本持平（降幅0.37%），中速工况时与最优固定参数MPC性能相当；同时，车辆横摆角速度与质心侧偏角在3种工况下均保持与固定参数MPC相当的水平。因此，根据车路条件变化实时调整预测时域有利于提高智能车辆的行驶精确性和稳定性。

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辽东湾冰期船冰碰撞船首结构响应研究

赵强，张市委，陈伟，廖勋

2026, 45(4): 127-134. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2026.04.15

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辽东湾三面环陆，海域封闭性强，海水交换不畅且流动性弱，使得该区域冬季海冰易积聚并形成较大厚度，成为我国北方海冰灾害风险最高的海域之一，其存在的冰情隐患对非破冰船的通航安全构成直接威胁。针对该海域冰情下船舶航行安全的需求，结合海冰特性、船舶钢材厚度与强度，采用非线性有限元法，对38 000 t某散货船和海冰碰撞过程进行数值模拟，模拟中重点考虑船舶航速和冰厚两个关键变量，分析其对船首结构碰撞损伤、碰撞力及能量吸收的影响规律。仿真实验结果表明：在船冰碰撞过程中，碰撞力、能量吸收和船舶结构损伤应力随航速提升和冰厚的增加而变大，当冰厚0.2 m时，航速3、 4、 5 kn工况下未对船首结构造成塑性变形，可以安全航行，当冰厚超过0.3 m时，对船首结构造成了不同程度的塑性变形。

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