重庆交通大学学报（自然科学版）

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基于自适应均值的地铁隧道裂缝图像滤波算法

张振海1,2，尹晓珍1,2，任倩1,2

2019, 38(06): 1-5. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.01

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地铁隧道表面光照不均匀、对比度低、噪声干扰严重，采集到的裂缝图片较灰暗且含有大量混合噪声，因而单一的滤波方法不能达到很好的去噪效果。针对该问题，提出一种基于快速中值的自适应均值滤波算法来实现隧道裂缝图像滤波。该算法先对图像进行反转以增强裂缝与背景的对比度，通过快速中值法计算滤波窗口的中值，自适应地选取合适的阈值来对滤波系数加以优化，并将窗口各像素点的灰度值进行加权运算，其结果作为窗口中心点灰度值，并输出。通过与传统中值、均值滤波算法比较，提出的新算法不仅降低了图像噪声，而且有效地保护了裂缝边缘，降低后续对裂缝特征量提取及分割识别的难度。

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城市道路交通网络脆弱性的云物元综合评价

刘新民1，孙璐1，孙秋霞2

2019, 38(06): 6-11. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.02

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基于云理论与物元方法相结合的云物元综合评价模型，构建了包括道路网络基础设施、政府监管以及路网服务水平3个方面的城市道路交通网络脆弱性等级评价指标体系，采取主观赋权(专家打分法)与客观赋权(熵权法)相结合融合的方法确定综合权重，结果更具有效性。通过青岛市的统计数据，对其路网脆弱性进行评价，结果表明：2016年青岛市道路交通网络脆弱性评价等级为IV级，脆弱性等级相对偏高，与现实情况相符，验证了评价模型的合理性和可操作性。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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基于虚拟现实技术的船用锚机交互仿真系统

蒋效彬1，谭家万2，任鸿翔1，邱绍杨1

2019, 38(06): 12-16. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.03

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针对现有在船员锚机教学培训中存在锚机设备复杂、价格昂贵、培训危险性大等现状，分析虚拟现实技术在航海模拟仿真领域的应用，提出了在锚机交互仿真系统中应用虚拟现实技术的方法。通过采用角色动画中骨骼运动遵循的反向动力学原理来计算得出每个关节旋转，实现虚拟人运动控制及仿真；研究并利用启发式搜索算法A*算法实现虚拟人自动寻路功能；结合基于包围盒和网格剖分的碰撞检测算法，实现虚拟人与锚机之间的碰撞响应。研发的船用锚机三维交互系统可模拟锚机操作的整个过程，完全满足教学培训的需求。

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基于振动法的拉索抗弯刚度及拉力实用估算公式研究

李峰

2019, 38(06): 17-21. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.04

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用振动法测拉索拉力时，不可忽略拉索抗弯刚度对中、短索测试结果的影响，但工程实践中难以确定拉索的抗弯刚度。采用曲线拟合方法，提出了由低阶频率估算拉索抗弯刚度及拉力的实用估算公式；用实用估算公式验算了被检验拉索的抗弯刚度及拉力，对比分析了实用估算公式与目前常用公式的拉力估算结果。研究表明：在拉力估算上，实用估算公式的计算精度在2%以内，与常用公式相同；在抗弯刚度估算上，当0≤ξ<210，实用估算公式计算精度在2%以内；实用估算公式对抗弯刚度和拉力的识别精度满足工程实践要求。

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锈损钢筋混凝土结构截面刚度衰变分析

周建庭1，陈静雯1，李晓庆1，陈子阳1，郑忠2

2019, 38(06): 22-29. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.05

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针对钢筋锈蚀导致的钢筋混凝土截面刚度衰变问题，基于Python语言，开发截面刚度非线性仿真程序，建立无损伤截面与损伤截面二维数值模型；分别考虑混凝土强度、截面尺寸与材料劣化导致的钢筋屈服强度降低、钢筋截面面积减小和混凝土截面损伤等问题，开展无损伤截面与损伤截面的弯矩-曲率关系计算分析，提出了考虑锈蚀率、混凝土强度与配筋率的截面刚度退化实用计算模型。研究结果表明：混凝土强度和截面尺寸影响无损伤截面刚度，截面尺寸相对刚度的影响更明显；钢筋锈蚀对损伤截面刚度的影响极为显著，随着锈蚀率的增加，截面开裂时和钢筋屈服时刚度不断减小，且开裂、破坏阶段提前发生；刚度退化实用计算模型可为钢筋锈蚀损伤混凝土结构性能检测评定提供参考。

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肋拱桥地震反应特点分析

罗红枝1，朱东生2，余佳玉2

2019, 38(06): 30-36. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.06

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利用反应谱方法和时程法，采用4种不同的地震作用输入方式，即顺桥方向、横桥方向、竖向3个方向分别单独输入地震作用以及3个方向同时输入地震作用，对两座不同类型的大跨度肋拱桥的地震响应进行了计算，重点分析了不同方向地震作用在主拱肋引起的主要内力。研究结果表明：横向地震作用对上承式肋拱桥主拱肋内力有较大影响，横向地震作用不仅引起拱肋的面外内力，还会在拱肋内引起较大的面内弯矩、剪力和轴力；肋拱桥抗震计算时，应沿顺桥向、横桥向和竖向3个方向同时输入地震作用；拱脚为肋拱桥的抗震薄弱部位，抗震设计时应特别关注。

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基于连廊的隧道照明节能研究

游峰，刘宜恩，刘易家

2019, 38(06): 37-41. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.07

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通过建立自然光光照模型，得出自然光情况下光线的分布情况，在此基础上，将隧道入口段的加强照明换成连廊下的自然光照明，通过分析在连廊情况下的光照情况，建立连廊下隧道入口段的光照模型。以潮惠高速公路银山隧道段的设计模型为例，对入口段采用连廊自然光照明的模型进行验证。研究表明：将隧道入口段的加强照明换成连廊下的自然光照明，可以很好的满足隧道入口前半段的照明需求。相比加强照明，大大降低了隧道入口处的照明耗电量，在同等条件下，入口段采用连廊自然光的照明方式较传统照明方式，降低隧道能耗比达16.69%。

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基于海绵城市体系典型透水路面模型研究

蒋玉龙1，高博1，杨幼江1，吴进良2，王冠3

2019, 38(06): 42-47. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.08

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海绵城市构建中透水材料的使用不可避免。对PAC-13与ATPB-25透水沥青混合料进行研究，分析空隙率与渗透系数的关系，结合有限元分析方法建立不同空隙率、不同厚度透水沥青路面与重庆地区降雨强度的排水模型。研究结果表明：不同透水沥青混合料空隙率与渗透系数均呈现良好的线性关系，空隙率的增大与道路厚度的增加可有效提高路面排水效果。透水道路总厚度较小，改变面层与基层比例均不能提高排水效果；总厚度较大，随着空隙率从18%增加到22%，透水道路蓄水能力显著提高；总厚度达到35 cm且平均空隙率为22%时，透水道路能完全抵抗重庆暴雨强度。

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高掺量废旧胶粉改性沥青相容性改善实验研究

杨三强1,3，王国清3,闰明涛2，王丕栋1

2019, 38(06): 48-54. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.09

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高掺量胶粉沥青因稠度过大和胶粉分布不均，严重影响沥青的应用品质，同时在施工过程中也易堵塞管道。为了改善胶粉沥青的稠度，依据橡胶粉和沥青相容性原理，采用热重分析仪、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)对胶改沥青的微观结构进行研究。研究结果表明：胶粉掺量为30%的胶改沥青中提取的有效胶粉含量为18.8%，说明胶粉在掺入沥青时有一部分发生了反应；高温在使橡胶氧化断链形成更多的COOH和CO基团的同时，造成沥青中饱和分的挥发和芳香分的脱水，降低了高掺量胶改沥青的相容性，说明添加活化剂为研究高掺量胶改沥青增容的主要方向；活性聚合剂中有与沥青饱和分相容的C链和与芳香分相容的苯环，可改善橡胶粉和沥青的相容性，降低胶改沥青的稠度；含30%胶粉的胶改沥青被溶剂刻蚀后，其表面在SEM下能观察到尺寸小于30 μm且分布相对均匀的白色颗粒；活性聚合剂能在不提升施工温度的条件下有效解决高掺量胶粉沥青稠度过大和胶粉分部不均等问题，提高胶粉沥青的应用品质。

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聚酯纤维温拌再生沥青混合料性能及压实温度研究

周刚1，王庆1，孙潜1，刘秘强2

2019, 38(06): 55-60. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.10

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为了解决低温地区实体工程中RAP高掺量下路用性能和现场压实温度的问题，针对RAP不同掺量(0%、30%和50%)下温拌再生沥青混合料，通过车辙试验、弯曲试验和冻融劈裂试验及试验掺量的对比，研究聚酯纤维对温拌再生沥青混合料路用性能的影响；通过Superpave试验方法和变温压实试验，以4.0%空隙率为控制指标，研究聚酯纤维对两种RAP掺量(0%、30%)下温拌沥青混合料最佳压实温度的影响。研究结果表明：与不添加纤维相比，聚酯纤维的添加显著改善温拌再生沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性，且均满足规范要求；在RAP掺量为0%和30%时，聚酯纤维使温拌沥青混合料最佳压实温度分别提高了9℃和10℃，即聚酯纤维对温拌沥青混合料最佳压实温度影响显著。

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基于最小外接矩形的集料颗粒形状特征快速评价方法研究

曹源文1，杨国林1，张莹莹2，王若俊3，程志豪2

2019, 38(06): 61-65. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.11

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针对集料颗粒形状传统测量方法速度慢、效率低的不足，应用格雷厄姆算法将复杂图像进行凸壳处理，采用改进的凸壳边界旋转法，提出了一种基于最小外接矩形的集料颗粒形状特征的快速评判方法，并结合实例对两种评价方法从算法求解、耗时缩短率以及测量误差等方面进行了对比分析。结果表明：基于最小外接矩形的集料颗粒形状特征快速评价测量误差极小，平均相对误差为2.40%，且快捷、方便，可应用于批量集料颗粒的形状特征评价。

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岩溶地区水库库底封堵新型坝体应力分析

高强1，邱珍锋2，黄诗渊2，袁智洪2

2019, 38(06): 66-71. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.12

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为适应岩溶地区地形地貌条件，提出水库库底拱结构封堵的新型坝体形式，有必要对对新型坝体结构形式进行优化设计。采用三维有限元分析方法，研究了拱顶角度、拱端厚度及封拱温度等不同因素条件下的拱体在正常蓄水位、淤沙荷载和温度应力作用下的应力变形。结果表明：拱体拉应力区域主要分布于长轴两端，适当增加拱端厚度有利于减小拉应力；通过适当增大拱顶角度可以改善拱体的受力情况，且随角度增加，拱体最大拉应力和压应力先减小后增大，在53.27°~60°范围内可取得最优拱顶角；拱结构拉应力随着封拱温度的增加而增加，建议按照9 ℃设计封拱施工。

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基于BIM和三维激光扫描在基坑监测中的应用

韩达光1，秦国成1，周银1，王东方2，杨宇鹏3

2019, 38(06): 72-76. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.13

摘要 ( )

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为解决基坑在随机车辆荷载影响下三维整体变形监测困难问题。以天津一汽大众冲压车间某大型基坑为依托，采用BIM结合三维激光扫描技术，提出点云逆向生成BIM模型再与后期点云模型进行平台融合和误差分析的方法。掌握了基坑三维整体变形的情况，指导现场安全施工，对于BIM结合三维激光扫描技术的集成化应用具有一定的指导性意义。

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内河船舶溢油建模与仿真

熊正华1，陈茜2

2019, 38(06): 77-83. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.14

摘要 ( )

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目前对于溢油行为的研究多集中于海洋，针对内河环境的溢油研究相对较少。内河溢油事故一旦发生，造成的危害更大、显现的速度更快。因此，针对内河航道的特殊性选取江西抚河部分河段进行了水动力学模拟，并以流场模拟结果的基础上，应用油粒子模型理论，建立了适合内河溢油事故的模型。模拟结果表明：模型较好地反映了风场、流场等条件对内河溢油事故的影响规律，模拟结果可为内河突发性溢油事故的应急处理提供技术支持。

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景区与城市道路环境下驾驶人眼动特性差异性分析

潘义勇，丁袁，陈璐

2019, 38(06): 84-89. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.15

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为反映景区和城市道路环境下驾驶特性的差异性，运用眼动仪进行实地视线追踪对比实验，从驾驶人这一关键视角分析了两种环境下驾驶人在注视区域、注视目标、视负荷和视疲劳方面眼动特性的差异。实验结果表明：在水平注视区域，驾驶人都更关注中部，且景区较城市道路更关注左右两侧。在垂直注视区域，于景区驾驶人关注中距离，于城市道路关注近处。在注视目标上，都更关注道路，机动车，尤其是城市道路，而景区注视目标多样。在城市道路驾驶人视负荷大，易于疲劳，驾驶更为谨慎。在景区，驾驶人视负荷小，不易受压迫，更为放松。研究结果可以分析景区交通的突出性，并对设计景区独立明确的各项交通设施规范提供了重要的依据。

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基于驾驶模拟技术的不良天气对驾驶员跟驰行为的综合影响研究

赵晓华1，任贵超2，陈晨1，荣建1，常新3

2019, 38(06): 90-95. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.16

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近年来不良天气频发，对城市交通流运行影响较大。从驾驶行为角度，利用驾驶模拟技术，搭建城市快速路场景，分析多种雨、雪、雾等不良天气对直线路段下跟驰行为的影响。利用单因素方差分析方法，研究不同天气条件下车头时距、车头间距振幅、最小跟驰车速差、最大跟驰车速差以及跟驰加速度等指标的显著性，进而使用主成分分析方法研究不良天气对道路交通流的影响。研究结果表明：车头时距、车头间距振幅、最小跟驰车速差在不同天气条件下具有显著性差异，且一般随天气恶劣程度增加，车头时距与车头间距振动幅度变大，最小跟驰车速差减小。不同天气条件对交通流顺畅性影响从大到小依次为大暴雪、大雨、大暴雨、大雾、中雨、雾、强浓雾、大雪、轻雾、小雨、晴天。

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城市快速路危险货物运输风险动态评估

王征，陶健，王文君

2019, 38(06): 96-102. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.17

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为研究危险货物在城市快速道路运输过程的动态运输风险，基于现有的危化品运输监管技术动态参数，分析了运输动态因素、城市快速交通流特征和运输风险这3者的相关性，建立了城市快速道路危险货物运输动态风险评价模型，重点研究了交通流参数对危险货物事故概率和人口暴露量的影响。实例结果表明：不同车速对运输风险影响显著，该模型可实时评估城市快速道路危险货物运输动态风险，对加强危险货物运输风险监管力度，降低运输风险有现实意义。

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航空安全领域的情境意识研究进展

靳慧斌1，朱国蕾2，穆晓萌2，刘亚威3

2019, 38(06): 103-108. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.18

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情境意识是航空人为因素研究领域的热点话题之一。通过回顾主流的情境意识理论模型，指明了情境意识从个体、团队到系统的研究趋势；通过总结各种情境意识测量方法的优劣，分析了未来满足实时人因工程要求的情境意识测量方法的研究方向；对情境意识在航空安全领域的应用及对未来方向进行了展望。研究工作对于指导人因差错分析、航空人员选拔以及人机系统设计、保障航空安全具有十分重要的意义。

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中小运量跨座式单轨车体疲劳寿命预测

杜子学，杨进

2019, 38(06): 109-114. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.19

摘要 ( )

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针对中小运量跨座式单轨车辆头车车体受到循环动态载荷作用时在局部应力集中部位产生损伤并逐步积累，最终导致裂纹或者断裂的疲劳失效现象，通过有限元理论与疲劳分析理论结合对车体进行了疲劳寿命预测。分别将Simpack仿真分析获取的载荷时间历程和试验获取的载荷时间历程作为车体疲劳激励，选用修正后的车体构件S-N曲线，利用nCode Design-Life对车体进行了疲劳寿命预测。基于仿真载荷时间历程和基于试验载荷时间历程的疲劳寿命分别为68.19、71.58 a，两种疲劳寿命分析结果均大于使用寿命年限30 a。

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尾抛式救生艇两种释放过程的建模与分析

邱绍杨1，谭家万2，任鸿翔1，蒋效彬1

2019, 38(06): 115-121. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.20

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为提高船舶救生模拟训练系统中自由降落式救生艇运动仿真的精度，首先分析了救生艇两种释放方式的运动过程，将救生艇自由降落过程分为下滑、旋转、自由下落、入水这4个阶段，并对每个阶段进行受力分析，建立运动方程。根据动量理论和切片理论计算救生艇入水时所受砰击力，利用插值计算方法对救生艇横截面半宽和其入水时的附加质量进行计算，利用Kane方程为吊放救生艇的过程建立运动学方程。最终将数学模型应用到船舶救生模拟训练系统中，该模型能够满足系统需求，提高了仿真的逼真度。

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基于全尺寸模型的半主动悬架车辆平顺性研究

周军超1,2,唐飞3,胡光忠1

2019, 38(06): 122-126. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.21

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为改善汽车的平顺性，提出一种半主动悬架的自适应模糊PID算法；选用二自由度1/4车半主动全尺寸悬架为研究对象，用Adams软件建立半主动悬架全尺寸模型，对模型自适应模糊PID控制器进行设计，利用联合仿真分析技术，对建立的机械模型和控制算法进行分析并与被动悬架及模糊控制方式进行了对比。研究表明：采用自适应糊PID控制策略的主动悬架相对采用模糊控制的主动悬架以及被动悬架，车身加速度峰值分别降低了5.0%和2.9%，悬架动行程分别降低了3.2%和1.68%，轮胎动位移分别降低了0.29%和0.25%。采用自适应模糊PID算法的半主动悬架，在改善汽车的行驶平顺性方面有良好的效果，为研究车辆平顺性研究提供一种有效方法。

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