重庆交通大学学报（自然科学版）

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基于硬件在环仿真的城市路网交通控制平台

唐少虎1, 刘小明2, 朱伟1, 郑建春1, 郑国荣2

2019, 38(04): 1-8. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.01

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城市区域交通信号控制及优化是缓解城市交通拥堵的重要手段，效果评估是开展交通信号优化工作的重要环节。传统的交通仿真软件一般通过内置的信号控制模块进行评价，存在与实际信号控制系统脱节且评价精度不高的问题。为连通仿真软件与信号控制系统并提升评价有效性，提出了一种基于硬件在环仿真的城市路网交通控制平台，设计了平台的逻辑框架、功能架构以及平台中心系统、控制器接口等软硬件模块，融合了干线协调控制以及区域协同控制算法，并利用通讯测试验证了平台的硬件在环仿真控制功能。实例分析表明：硬件在环仿真平台搭建了交通仿真软件和交通信号控制系统的桥梁，能够有效评价路网交通控制效果。基于该平台可开展区域交通信号控制效果评价、算法改进以及信号优化等内容。

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拥堵条件下的快速路出口匝道交叉口与下游交叉口协同控制方法研究

徐建闽1, 2, 邹祥莉1, 马莹莹1

2019, 38(04): 9-14. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.02

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在快速路系统中，出入口匝道是联接快速路与地面道路的纽带，同时也是最易发生拥堵的瓶颈路段。针对快速路出口匝道车辆拥堵问题，建立拥堵条件下的快速路出口匝道交叉口与下游交叉口协同控制模型，由两个子模型组成，分别是目标交叉口通行能力最大优化模型和下游交叉口车辆疏散最大优化模型。前者旨在提高出口匝道的通行能力，后者旨在保障目标交叉口方向来车到达下游交叉口后尽快疏散，案例分析结果表明：在快速路出口匝道拥堵疏解路径中，该模型求得的交叉口信号配时方案比采用Webster配时模型求得的单点信号配时方案在通过车辆数、车均延误以及平均排队长度方面分别优化了18%、22.3%和71.6%，大大加快了出口匝道拥堵疏解效率。

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基于形态分析的无人机视频车辆自动识别算法

彭博1,2,3，蔡晓禹1,2，周涛4，李少博2，张有节2，段连飞5

2019, 38(04): 15-22. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.03

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为从广域的视角准确全面地采集连续交通流信息，针对悬停无人机视频提出了基于形态分析的车辆自动识别方法。首先，人工勾画视频帧图像的感兴趣区域，并进行灰度化处理；其次，基于感兴趣区域的Canny边缘检测结果生成亚像素级骨架图像，并对图像骨架进行分解和重构处理；然后，综合应用形态学运算(膨胀、腐蚀、填充、闭运算)和连通域形态特征(面积、矩形度、等效椭圆长轴与短轴)识别车辆目标；最后，对548帧无人机视频图像分别进行算法检测和人工识别，并计算车辆识别的正检率、重检率、漏检率和错检率。结果表明：该算法具有较高的正检率(均值95.02%)，较低的重检率(均值2.20%)、漏检率(均值2.77%)和错检率(均值8.24%)；同时，正检率、重检率、漏检率和错检率标准差分别为2.09%、1.67%、1.67%和2.56%，表明算法性能指标值离散程度较小、稳定性较高。

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系杆拱桥吊杆索力计算方法对比分析研究

许汉铮, 蔡昌伟, 李浩师

2019, 38(04): 23-28. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.04

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下承式钢箱系杆拱桥内部属于复杂的高次超静定空间结构。为更快、更精确地确定系杆拱桥施工阶段吊杆张拉索力，采用有限元法对整个吊杆张拉过程进行模拟，利用差值迭代法和正装迭代法分别计算合理施工索力。对比分析施工过程及成桥状态下系杆、拱肋内力及变形差异，探讨这两种方法的适用性。研究结果表明：差值迭代法较正装迭代法计算简单，施工索力值均匀，整体结构内力、变形优于正装迭代法,能为同类桥梁的施工索力优化提供实用参考价值。

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分丝管型索鞍锚固区局部应力简化模拟

张少华1, 2

2019, 38(04): 29-34. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.05

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以某矮塔斜拉桥为工程背景，利用Hypermesh+Abaqus联合仿真的思路，模拟分析了该桥索塔分丝管型索鞍锚固区鞍下混凝土的应力情况。介绍了有限元联合仿真的思路、等效均匀面荷载和等效线性面荷载的推导，并给出了在不同荷载作用模式下索塔混凝土的主要分析结果。结果表明：分丝管外围混凝土会出现较大的主应力，但很快扩散至均匀；分丝管下缘混凝土最大主拉应力在不同荷载作用模式下差异较大，且在环向均匀面荷载下比在环向线性面荷载下明显要大。

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基于边界元法的隧道掘进对邻近基础影响研究

杨建群1，许东风2，蔡键1，周洋3

2019, 38(04): 35-40. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.06

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建立边界元法研究隧道掘进施工对邻近桩基础的影响。边界元计算过程中使用圆柱单元、环形尖单元和环形不连续单元模拟桩。桩- 土相互作用行为通过桩-土交界面的变形协调方程、桩受力平衡方程、桩头和承台变形协调方程以及桩头和承台的受力平衡方程进行描述。针对某隧道下穿既有桩基础工程，采用边界元和3D有限元软件Midas GTS模拟，对比分析隧道掘进引起上方桩基础的沉降，并研究了地层损失率对桩沉降的影响。研究结果为工程设计以及施工过程中隧道周边建筑保护提供参考。

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螺旋隧道独头掘进压入式通风参数研究

高峰1, 张捷1, 连晓飞2, 唐宇辰1, 齐怀远1, 黄磊1

2019, 38(04): 41-46. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.07

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以卧龙沟1号隧道施工通风工程为依托，采用CFD软件，进行不同风筒出口距离和不同风筒布置方式的流场数值模拟，从射流风速流场、风速变化曲线、涡流区风速等方面分析了流场特征。研究表明：在R=720 m左右的螺旋隧道中，风管出风口置于隧道轴线螺旋外侧时通风效果最好，且出风口距掌子面距离不宜大于40 m。

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“二十四道拐”盘山公路车辆行驶轨迹研究

陈柳晓1, 唐伯明1, 张勃2, 向浩1

2019, 38(04): 47-54. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.08

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为研究受环境因素限制的道路行车安全性，以“二十四道拐”盘山公路为例，应用UC-win/Road模拟软件，建立公路仿真场景，通过设定交通流进行虚拟驾驶模拟，得到并分析车辆在“二十四道拐”盘山公路弯道路段的行车轨迹变化规律及行驶冲突区域。结果表明：UC- win/Road模拟可明确各弯道路段的行车冲突区域；不同行车方向行车冲突区域不同，上行车辆入弯直线段，下行车辆出弯圆曲线段，对向车辆发生冲突的可能性较大；行驶于“二十四道拐”上的车辆基本能在自身车道内完成转向；第10拐、第11拐这两拐弯受地形及线形因素影响，线形指标超出规范极限值，车辆横向偏移量分别为172.29、157.07 cm，仍可保证行车安全性。由急弯陡坡组成的“二十四道拐”盘山公路总体满足行车安全性，其线形设计为环境受限地段公路修筑提供设计启示与技术依据。

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水性环氧树脂改性乳化沥青高温性能试验研究

周卫峰1,2，董利伟1，宋晓燕2，杨志伟3

2019, 38(04): 55-59. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.09

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为了研究水性环氧树脂对乳化沥青高温性能的影响，制备了水性环氧树脂掺量分别为0%、5%、10%、15%的改性乳化沥青乳液；利用修正低温蒸发法将乳液在40 ℃条件下养生11 d后裁剪成直径25 mm、高1 mm的圆柱形试件；基于动态剪切流变试验(DSR)、多应力蠕变恢复试验(MSCR)，分别测定试件在58、64、70及76℃下保温30 min后的车辙因子(G*/sinδ)、不可恢复蠕变柔量(Jnr)。研究表明：水性环氧树脂可提高乳化沥青的高温抗永久变形能力并降低乳化沥青蠕变过程中的黏性部分，减少累积变形；在评价水性环氧树脂改性乳化沥青的高温性能时，温度应选在58～64℃之间；为确保高温性能，水性环氧树脂的最佳掺量为10%。

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温泉热能消除高海拔地区道路积雪暗冰试验研究

郑波1, 郑金龙2, 蔚艳庆2, 吴剑1

2019, 38(04): 60-65. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.10

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在雀儿山隧道出口端建立试验段，在混凝土路面的面层中铺设PVC管及钢管，布设间距分别为24 cm和40 cm，测定温泉热水通过两种管道后不同时刻路表面及不同埋深位置岩体的温度值，并观察记录路面冰雪层变化，研究了利用温泉水热能消除高海拔地区冬季隧道洞口路面积雪暗冰的可行性，对比分析了流体通过不同材质管道的温降效果。结果表明：钢管、PVC管试验段，分别在通温泉水20、24 h后路面冰雪层出现融化现象，通温泉水48、96 h后路面冰雪层完全融化；对于浅层路面，加热过程中钢管试验段比PVC管试验段升温速率快，40 cm间距钢管系统比24 cm间距PVC管系统更有效；提出了考虑管道材质因素的修正苏霍夫温降计算公式，利用PVC管、钢管管道温降试验数据得到了钢管、PVC管修正系数分别为1.8、0.9；研究可为合理确定高海拔地区路面融雪化冰设计参数提供参考。

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缓释型防冰雪材料性能试验研究

朱浩然1, 2, 于明明1, 2, 温肖博1, 2

2019, 38(04): 66-71. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.11

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采用SBS改性沥青配制沥青混合料“SMA-13-普通”，同时分别掺入矿料质量5%的进口Verglimit及国产常州履信缓释型防冰雪材料（简称“履信”），配制得到“SMA-13-Verglimit”及“SMA-13-履信”；通过破冰试验、盐分溶析电导率试验，及自创的撕裂试验和不同层位电导率试验，对比分析了“SMA-13-Verglimit”及“SMA-13-履信”的短期融冰、长期防冰效果及深层位的有效性。试验结果表明：“SMA-13-履信”的动稳定度DS、残留稳定度MS0、劈裂强度比TSR和低温破坏应变ε均满足技术要求；-5、-10 ℃条件下，冰层与“SMA-13-履信”的结合面有明显水膜产生，黏结力降低60%；“SMA-13-履信”的防冰雪有效天数较“SMA-13-Verglimit”提高25%；路面深度3～4 cm深层位处，“履信”“Verglimit”均能持续从内部迁移到路表面。研究表明： “SMA-13-履信”不仅具有良好的综合路用性能，而且具有较好的防冰雪性能；“SMA-13-履信”的使用寿命比“SMA-13-Verglimit”长，但短期融冰效果不及“SMA-13-Verglimit”。

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三峡库区龚家方强风化泥灰岩顺层岸坡分层剥离模式分析

田卫明

2019, 38(04): 72-78. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.12

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为研究强风化泥灰岩顺层岸坡分层剥离模式，对龚家方岸坡泥灰岩节理裂隙发育及泥灰岩强风化特性的分析，认为泥灰岩岩块与节理面是构成岸坡分层剥离的基本条件；提出了适用于三峡库区强风化泥灰岩岸坡的分层滑移、分层倾倒和分层滑移-倾倒剥离地质模型；通过静力平衡分析方法建立了岸坡岩块分层滑移及分层倾倒的力学模型及失稳判据。研究表明：龚家方灰岩岩块发生分层滑移的临界角度为15.5 °；分层滑移失稳的临界值长高比为2.4；倾倒失稳的临界值接触比为0.27。

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塑料排水板内真空压力测试理论分析及试验研究

张文彬1, 刘增祥1, 雷秋生1, 彭劼2

2019, 38(04): 79-87. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.13

摘要 ( )

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针对目前排水板内真空压力具体测量方法存在的问题，阐述了排水板内真空压力的定义，并通过理论分析及现场试验对孔隙水压力计及真空表实测结果进行分析。试验结果表明：孔隙水压力计及真空表实测结果不能直接作为真空压力使用，应对排水板内水位及沉降进行修正。推导了孔压计及真空表实测结果计算排水板内真空压力的修正公式。根据现场实测结果，孔压计实测结果计算排水板内真空压力，参数简单易得、计算简便、计算值较为符合实际且稳定性较好。而真空表实测结果计算排水板内真空压力，参数较多且难以准确测定、计算复杂、公式假定较多、结果偏差较大且测试稳定性较差。在现场实际工程中，建议采用孔压计监测排水板内真空压力。

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基于灰色聚类的贵州省县域公路洪灾孕灾环境分区研究

伍仁杰1, 陈洪凯2

2019, 38(04): 88-93. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.14

摘要 ( )

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以贵州省公路洪灾孕灾环境为研究对象，选取地形地貌、降雨量、河网密度、地层岩性、地质灾害发育状况、植被覆盖率、人口密度等7个孕灾环境因子建立了公路洪灾孕灾环境分区评价指标体系；结合相关统计资料，运用灰色聚类分析法对各指标进行计算，并根据指标量化赋值标准，将公路洪灾孕灾环境进行等级划分为4个等级区域：极高敏感区、高敏感区、中等敏感区和低敏感区。结果表明：贵州省县域公路洪灾孕灾环境以高敏感区和中等敏感区为主，所占县级区域数量比例高达87.50%，洪灾孕灾环境十分成熟。研究成果可为公路洪灾防灾减灾工作提供理论支撑。

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高密度客流激波现象识别与分析

孙立山，宫庆胜，崔丽，赵鹏飞，乔婧

2019, 38(04): 94-99. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.15

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针对密集客流在瓶颈处激波现象量化解析的不足，基于行人可控试验，标定并提取行人通过时间、行走速度、位置变化等微观特征参数，引入动态时间规整(dynamic time warping, DTW)算法，实现客流激波现象的识别与量化分析。结果表明：DTW算法可识别客流激波现象，与流体动力学理论算法相比，该算法能够更精确地识别变速点，降低激波波速计算的复杂度；瓶颈处激波波速在传递过程中为变量，集结波(消散波)传递时波速递减(递增)，前者对跟随者的阻挡程度随激波传递逐渐降低。研究为轨道交通客流的稳定性评估、微观仿真模型的有效性验证提供理论依据。

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城市快速路匝道合流区车道平衡对交通运行影响

薛行健1，宋聪1，欧阳欢1，陈欢1，李炳林2

2019, 38(04): 100-105. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.16

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基于上海延安高架两个匝道合流区的线圈数据和视频，对主线和汇入车辆的交通流状况进行参数提取，对比分析了有无车道平衡设计对城市快速路匝道合流区交通流运行所产生的不同影响，解析了车道平衡影响匝道合流区交通运行的内在机理，探讨了现有车道平衡设计存在的局限及对策。结果表明:车道平衡设计能大幅减少车辆的换道和变速行为，对提升匝道合流区通行能力，提高运行速度，维持交通流稳定都具有积极作用，但不能简单采用,而需要综合考虑各种实际情况,进行针对性分析与设计。

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基于车辆变道影响的城市路段交通流模型研究

邓社军1, 钟煜一1, 叶晓飞2, 陈峻3, 白桦4

2019, 38(04): 106-115. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.17

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为寻找车辆变道特性与目标车道交通流速度之间的变化规律，以车辆变道模型和路阻函数(BPR)模型为理论基础，以城市道路单向相邻两个车道为研究对象，分析了变道车辆与目标车道前、后车的最小安全距离和变道时间，并针对最小安全距离的3种组合情形，确定了变道影响时间。基于实测数据，建立了车辆从车道3变道至车道2时，对车道2车流的速度影响模型。研究结果表明：变道时间阈值与变道车辆与目标车道后车速度的差值呈现单调递增的变化趋势，与目标车道后车加速度呈现单调递增的规律；受变道影响的目标车道车流速度与相邻两车道的流量和变道加速度密切相关；当变道车辆所在车道的流量为500~600 pcu/h且目标车道流量为0~500 pcu/h时，或者当变道车辆所在车道的流量为100~300 pcu/h且目标车道流量为1 000~1 500 pcu/h时，车辆变道对目标车道车流速度的影响幅度较大；变道车辆的加速度越小，由变道引起的目标车道车流速度的变化幅度越大，反之，则越小；当变道车辆的加速度为0.1~2.0 m/s2时，变道对目标车道的车流速度影响较大。

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基于驾驶质量的城市轨道交通乘务排班优化研究

刘杰，代佳妮

2019, 38(04): 116-122. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.18

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将已有乘务排班计划中的轮乘卡抽象为若干工作单元，将驾驶质量定义为由对标精度、准时度、舒适度和能耗度4个指标加权平均和，并给出各种指标计算公式；通过模拟实验测出每位驾驶员在每个工作单元的对标误差、时间误差、区间v-t曲线数据，计算驾驶质量，再利用无预估模型拟合软件1stOpt,并借助微积分公式推导出驾驶质量同间休时间、出勤时刻、结束时刻的三元函数关系；然后把问题转化为以该函数最大化的一般约束非线性规划模型，分别对七种情况下乘务排班间休时间、出勤时刻、结束时刻进行优化；最后，为了验证优化模型的有效性，分别设计了对比试验，结果表明优化后平均驾驶质量分别提高14.09%、8.17%、6.41%、9.45%、6.31%、7.64%、7.57%。

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转子辅助槽对IPM性能的影响研究

安治国，刘高朋，高尉

2019, 38(04): 123-127. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.19

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利用Maxwell 2D有限元软件，对一台8极内嵌式永磁同步电机(IPM)中转子辅助槽位置、深度和宽度3个参数改变时，对电机齿槽转矩和波形的影响进行了计算，绘制了3种参数变化与齿槽转矩和谐波含量值变化的关系图，从而可得到最小齿槽转矩及相应最优辅助槽结构参数，最后分析了辅助槽参数对漏磁系数的影响。

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某6轮车越垂直障碍高度能力分析研究

刘西侠, 吴文文, 贾小平, 姚新民

2019, 38(04): 128-133. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.20

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针对非结构复杂路面运输物资困难的问题，研究设计了具有折腰和摆臂功能的6轮车，这种特殊结构有效提升了车辆的越障性能。在对6轮车越垂直障碍高度能力进行理论分析基础上，利用Recurdyn软件进行仿真，再通过实车实验验证结果合理性，并对结果进行分析，为6 轮车进一步结构优化及控制系统设计提供依据。

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基于光伏混合制冷系统的冷藏运输车燃油经济性分析

李文超1, 2, 李勇1, 何仁1, 2

2019, 38(04): 134-140. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.04.21

摘要 ( )

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针对冷藏运输车停车后保持发动机以及压缩机工作制冷的问题，提出一种基于双压缩机的冷藏运输车光伏混合制冷系统，建立冷藏运输车光伏混合制冷系统数学模型，并在MATLAB/Simulink中建立其仿真模型，分析在NEDC工况下冷藏运输车的燃油消耗，根据《重型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》换算总燃油消耗量。研究表明：相比于安装传统制冷系统，基于光伏混合制冷系统的冷藏运输车百公里油耗减少大约7.06%。

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