重庆交通大学学报（自然科学版）

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自动驾驶汽车的轨迹跟踪控制

邵毅明1，陈亚伟2，束海波2

2019, 38(08): 1-6. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.01

摘要 ( )

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通过建立车辆四自由度动力学模型，基于轮胎魔术公式考虑侧偏角软约束，应用模型预测控制理论设计了车辆轨迹跟踪控制器。该控制器在保证车辆操纵稳定性的同时，能通过控制前轮转角使自动驾驶汽车自主完成轨迹跟踪控制。仿真结果表明：与最优预瞄控制算法相比，带有侧偏角软约束的线性时变模型预测控制器在轨迹跟踪方面有更好的优越性，对车速变化和参考轨迹具有良好的适应性，可提高自动驾驶汽车的轨迹跟踪能力。

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基于极限学习机的船舶航行行为预测

谢新连，陈紫薇，魏照坤，赵瑞嘉

2019, 38(08): 7-12. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.02

摘要 ( )

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为提高海上监控系统效率，有效预测船舶航行行为，建立了基于极限学习机的船舶航行行为预测模型。该模型针对航行状态的改变(主要为转向或变速)，采取自动调整采样周期的方法更精准的训练网络，从而提高对船舶行为的预测精度。最后，利用琼州海峡的船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)信息将设计的预测模型与现有的灰色关联和BP模型进行对比。仿真结果表明：设计的算法有效地降低了船舶在转向及变速前后的预测误差；通过曼-惠特尼U检验证明，设计的基于极限学习机的船舶航行行为预测模型相比于传统BP神经网络及灰色关联模型，在预测精度方面具有更大的优势。

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基于改进DTW_AGNES的网约车需求量时间序列聚类研究

黎新华1，李俊辉1，黎景壮2

2019, 38(08): 13-19. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.03

摘要 ( )

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对网约车需求量时间序列进行聚类分析，识别不同日期需求量变化规律的相似性和差异性，以合理制定运营调度计划，为乘客提供更高水平运输服务。针对现有的欧氏距离凝聚层次聚类(Euc_AGNES)不能识别时间序列偏移、伸缩等问题和针对动态时间弯曲(DTW)距离计算时间开销大的问题，提出一种改进DTW_AGNES聚类方法，通过调整匹配路径约束范围来优化DTW的动态规划搜索范围，并使用改进后的DTW作为凝聚层次聚类(AGNES)的相似性度量方法。实验结果表明：普通DTW_AGNES聚类和改进DTW_AGNES聚类均比Euc_AGNES聚类更能识别网约车需求量时间序列变化规律，为网约车运营商制定编排调度计划提供可靠依据，且改进后的DTW_AGNES聚类运行效率比普通DTW_AGNES聚类提高了62.4%，节省了计算时间和计算资源，证明了方法的有效性。

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索梁结构面内耦合振动机理研究

赵文忠1,2，康健1，梁栋1

2019, 38(08): 20-26. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.04

摘要 ( )

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为深入探究几何非线性条件下索-梁结构耦合振动问题，以3根斜拉索与简支梁组合体系为动力学简化模型，运用Hamilton原理建立考虑初始垂度的多索单梁体系非线性偏微分运动方程，利用Galerkin方法将其离散为忽略阻尼作用的二阶常微分方程组，并使用数值方法模拟了不同工况下拉索面内前两阶模态与主梁的耦合振动响应，着重分析了耦合作用的产生过程与影响机理。研究结果表明：当主梁振动固有频率、索面内一阶模态频率与二阶模态频率为1∶2∶1时，3根索一阶、二阶模态与主梁振动发生不同程度耦合，与单梁单索振动相比，3根索耦合时的振幅增大，拍频降低，表明索间存在相互作用；拉索的一阶模态振幅是控制结构瞬时安全的关键，而二阶模态振动对拉索长时间疲劳破坏有重要影响。

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关键参数影响下的四分裂导线驰振研究

杨晓辉1，刘小会2，徐倩3,4，伍川1，周林抒5，蔡萌琦4

2019, 38(08): 27-32. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.05

摘要 ( )

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根据四分裂导线节段模型的风洞试验获得了子导线空气动力系数随风攻角的变化曲线，通过改变风速研究了导线气动参数对风速的敏感性，同时特别考察了迎风导线尾流对下风子导线气动参数的影响，并验证了风洞试验风攻角间隔的精度。在ABAQUS有限元软件中建立四分裂导线的有限元模型，通过UEL施加气动载荷及子导线之间的电磁力。根据数值模拟结果探讨了档距和电流强度对四分裂导线驰振幅值、驰振轨迹及驰振模式的影响。研究结果对四分裂导线驰振机理的研究及防振有一定的参考意义。

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常见中小跨混凝土梁桥的恒活载效应比例关系研究

吴海军1，袁光杰1，屈浩然2，王庆珍3，刘东双4

2019, 38(08): 33-38. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.06

摘要 ( )

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鉴于国内外针对中小跨桥梁安全监测的科学研究、技术规范和工程实践相对滞后，研究了常见中小跨梁桥的恒活载效应比例关系及与大跨径桥梁的差异。选取多座具有代表性的桥梁并建立有限元计算模型，提取跨中位置的恒、活载弯矩值，分析了中小跨梁桥的恒活载效应占比。通过计算和对比分析表明：常见中小跨混凝土梁桥的活载效应占比很高，且随跨径的增大而逐步减小。相同跨径不同桥宽的混凝土简支梁桥，活载占比差别很小；相同跨径不同截面形式的中小桥活载占比存在差异，其中T梁的活载占比最大，小箱梁次之，空心板最小；不同时期的相同跨径中小桥活载占比随着设计规范和设计荷载等级的更新及设计理念变化而减少。中小跨梁桥在活载响应比例上明显大于大跨径梁桥，这种差异会明显影响基于活载、恒载响应进行安全监测数据预警及评判方法的选择。

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考虑上下土柱作用的隧道抗震计算方法研究

高峰1，彭孟竹1，付明1，冯思远1，卢妙丹1，刘云2

2019, 38(08): 39-44. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.07

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目前隧道抗震采用的惯性力法，仅考虑了隧道上部土柱的地震力作用，未考虑下部土柱的地震力作用，从而造成计算结果与实际情况有偏离，有必要对此进行研究。利用ANSYS有限元软件，采用时程分析法计算出不同隧道埋深、跨径和围岩等级等条件下地下结构的地震响应，并与惯性力法进行对比，分析了两种计算结果的差异。根据应力路径法计算出隧道周边围岩中的压力拱高度，即隧道周围介质的影响范围，从而确定了上下土柱的地震力作用范围，然后将其应用在惯性力法中，提出了考虑上下土柱作用的计算地震力的修正公式，即修正惯性力法。结果表明：修正惯性力法具有较好的精度。研究结果对隧道抗震设计具有参考价值。

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沥青路面层间接触状态研究进展

冉武平，张玉，李爽

2019, 38(08): 45-52. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.08

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沥青路面层间接触状态不仅对道路结构力学响应影响显著，而且也是路面结构力学行为研究的瓶颈。为促进路面力学研究的发展，系统梳理了沥青路面层间接触学术研究现状、热点前沿、存在问题及发展前景，对不同情况下层间接触状态分析及层间接触状态的保持进行分析。首先总结了基于试验方法和数值模拟手段的层间接触研究方法并进行统计分析，重点介绍国内外有关层间接触经典试验方法及其表征指标；其次针对层间接触的表征进行综述，重点就目前应用最广泛的7种层间接触的表征方式进行分析，并就各种表征的优缺点进行详细剖析；最后结合沥青路面层间接触发展动向，提出了展望，以期为复杂条件影响下的道路结构力学行为的学术研究提供新的视角和基础资料。

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四种均布荷载接触形式的路面力学响应对比分析

李浩1,2，许新权2，刘锋2，龚侥斌3

2019, 38(08): 53-58. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.09

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以云罗高速公路试验路结构型式为基础，利用ANSYS建立三维有限元模型，对比分析静态作用下矩形、正方形、圆形、椭圆形四种均布荷载接触形式下沥青路面力学指标响应，并分析了荷载形式对路面结构设计的影响。研究结果表明：与现行规范中的双圆均布荷载相比，矩形荷载计算的疲劳寿命与规范相差较大，在进行沥青路面结构设计时，不建议采用矩形荷载简化形式；方形、椭圆形荷载作用下，各指标的响应同圆形荷载相差不大，采用方形荷载设计沥青路面较规范更安全，采用椭圆形荷载设计沥青路面不如规范安全性高；考虑到有限元计算中网格划分的便利性，可采用方形荷载简化形式进行路面设计。

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植物废油对老化沥青流变性能影响规律研究

曹芯芯1，曹雪娟2，唐伯明1,2，李小龙2

2019, 38(08): 59-64. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.10

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回收沥青混合料在进行热再生过程中需加入沥青再生剂保证其使用性能，近五年植物油基再生剂因其绿色可再生的优势越来越受到关注。选择了一种我国常见的植物废油，并命名为W-oil。通过对不同W-oil掺量下再生沥青的流变性能分析，考察W-oil作为沥青再生剂的潜力。研究结果表明：随着 W-oil掺量的增加，再生沥青的施工和易性、疲劳性能和低温抗裂性能均得到改善，但高温性能逐渐降低。当W-oil掺量为13.4%时，再生沥青高温性能与基质沥青相当，施工和易性略低，疲劳性能和低温性能更优。因此，W-oil作为沥青再生剂是非常有潜力的。

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基于TIN模型的三角形微分土石方计算方法研究

李华蓉1，2 ，陈涛1，2

2019, 38(08): 65-69. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.11

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目前常用的DEM土石方算法通过将地形模拟为高度不一的棱柱来计算场地的土石方量。在遇到复杂地形时，单一棱柱对应的填挖情况复杂，需要进行分割运算，不仅会导致地形模拟失真，并且会增加模型计算的复杂度。针对这一情况，基于TIN模型，引入三角形微分思想，将三角形按照一定规则进行分割，通过计算微分三棱柱体积实现土石方的计算。对于该方法，采用C#编程进行试验，并与传统的Grid和TIN方法进行比较，从结果精确性和时间效率进行了分析。研究结果表明：该方法在复杂地形中相较传统算法可进一步提高土石方量的计算精度。

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冲蚀磨损机理及抗冲蚀涂层研究进展

李力1,魏天酬1,刘明维2,周超1

2019, 38(08): 70-74. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.12

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冲蚀磨损现象广泛存在于工程结构中，是许多行业结构破坏与装备失效的主要原因之一，每年造成能源与材料上的巨大经济损失。综合评述了微切削理论、变形磨损理论、磨损脱层理论、二次冲蚀理论和锻造挤压理论等塑性材料冲蚀理论以及弹性压痕理论等脆性材料冲蚀理论，并且针对现有主要冲蚀防护方法中的涂层保护法抗冲蚀原理作出介绍，最后提出了目前冲蚀磨损相关研究中的主要问题和未来的研究重点。

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码头类型对大型船舶运动响应特性的影响研究

袁培银1,2，王平义1，刘添宇2，赵宇1,3

2019, 38(08): 75-79. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.13

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基于三维势流理论，研究了船舶纵荡、横荡、垂荡、横摇、纵摇和艏摇等六自由度幅值响应算子受船舶与码头间距(5 ～ 500 m)、码头类型(方形码头及圆筒形码头)的影响规律；分析了完全时域耦合系泊状态下，船舶纵荡、横荡、垂荡、横摇、纵摇和艏摇等六自由度运动响应幅值随着时间历程变化规律。结果表明：船舶频域内六自由度的幅值响应算子不受船舶与码头间距的影响；不同的码头形状对船舶的时域运动影响不同，方形码头对船舶的纵摇、艏摇和横荡等三自由度的影响较为剧烈，圆筒形码头对船舶横摇、纵荡和垂荡的影响更为显著。研究结果可为同类船舶停靠码头进行系泊时提供一定的参考和技术指导。

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水电站料场开口线外边坡开挖稳定性分析

洪伟，徐超凡，吉锋

2019, 38(08): 80-85. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.14

摘要 ( )

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针对料场开挖会对开口线外自然边坡产生影响，甚至会引起滑坡等自然灾害造成质量安全事故的情况。笔者依托于西南某一大型水电工程，通过数值模拟与现场实测监测数据对比，研究料场开挖过程不同阶段，料场上部一高陡岩质边坡的稳定性与变形以及开口线外的陡崖变形情况。研究表明：利用UDEC中的节理模型分析多结构面类型的岩质边坡的稳定性，较传统方法更为简便且模拟值与监控值基本一致，能可靠的模拟边坡变形；多节理质高陡边坡的加固方案，开挖削坡效果较好，在开挖难度较大时再考虑支护设计；料场开挖工程中，开口线外的陡崖发生了变形破坏，需要相应的支护设计。

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高速公路连续下坡路段大货车速度特征研究

陈立辉1,2 ，郭忠印1

2019, 38(08): 86-91. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.15

摘要 ( )

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利用断面采集法得到的纵向行车速度曲线是不连续的，由此得到的行车速度模型并不能反映车辆在整个纵坡路段的车速特征。为了弥补基于断面车速法的相关速度预测模型的不足，以国道G5山西省境内的一段四车道连续下坡路段为研究对象，利用车载GPS设备，采集该试验路段14个坡度的50组大货车连续行车速度数据，分析了行车速度V与公路纵坡坡度P、坡长L等参数的关系；引入了坡比r(即车辆经过的前后纵坡的比值)参数，建立了连续下坡路段基于坡度P、坡长L和坡比r的大货车运行速度预测模型；用实际工程对模型进行了检验。结果表明：车速V与车辆所在纵坡的前后坡度P均有关系；车速V与坡长L呈三次多项式关系，这与已有研究的二次多项式关系明显不同；模型预测车速与实测车速基本一致，证明了模型的有效性。

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车辆弯道行驶横向加速度干扰模型的研究

许伦辉1，2，黄宝山1

2019, 38(08): 92-97. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.16

摘要 ( )

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针对在弯道路段行驶车辆的安全性问题，从动力学角度出发，分析了车辆在实际道路弯道上行驶的受力情况，确定了车辆横向加速度与弯道线形参数的关系，并依据加速度干扰理论，就典型的缓-圆-缓弯道建立了由弯道曲率和弯道长度描述的横向加速度干扰模型，并通过一条二级山区公路的实际线形参数对所建立的车辆弯道行驶横向加速度干扰模型进行验证，得到了符合实际的各弯道路段行车安全性评价结果，文中给出的模型和方法为行车安全性评价提供了新的途径。

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考虑列车能耗和舒适性的惰行间隔的计算

黄江平，田壮壮

2019, 38(08): 98-103. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.17

摘要 ( )

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在理想的区间追踪间隔中，追踪列车易受到前行列车的运行影响，须采取有效的制动来保持安全距离。为了避免追踪列车受到来自前行列车的运行干扰，提高追踪列车的舒适性，减少列车制动能耗，首先采用切分的思想，将追踪运行的过程分为不同的阶段，分别计算各个阶段追踪列车所需要的惰行间隔；同时，运用Bang-Bang控制的思想，使得不同阶段的惰行间隔最优，以保证线路的运行效率。经MATLAB仿真分析，结果表明：加入惰行间隔之后，区间追踪间隔变大，但是换取了追踪列车更好的舒适性和更低的制动能耗。

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基于分时定价理论的地铁票价优化研究

王林,李日伟,鲁寒宇,杨雨婷

2019, 38(08): 104-110. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.18

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利用“削峰填谷”思想，以分时定价理论为基础，对地铁进行分时定价，对地铁不同时段客流量进行重新分配，缓减地铁全天客流不平衡性带来的矛盾。在对地铁进行时段划分后，考虑客流转移方式及转移量，构建了公共交通网络之间的单时段用户响应模型与时段之间客流转移的多时段用户响应模型，在此基础上建立地铁最大客流差最小模型，并利用遗传-Pareto算法进行求解，求得各时段地铁运价率。最后以算例进行分析，证明模型的有效性。结果表明：地铁分时定价可以在一定程度上改变出行者的出行行为，改善客流不均衡问题，降低高峰期满载率，提高运输服务水平。

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海巡163轮锚链绞车下支撑船体结构加强和强度计算

杨敬东，何瑞峰，刘文彬

2019, 38(08): 111-116. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.19

摘要 ( )

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在海巡163轮改造工程中，主甲板上沉石绞盘被拆除，更换为卧式液压锚链绞车，此处绞车下甲板支撑结构需要局部加强。根据绞车作业的载荷受力点和甲板结构局部加强原则对海巡163轮绞车下支撑结构进行局部加强方案设计，并依据规范对绞车作业中4种工况的结构进行有限元强度校核，对上浪工况采用2种加载方式进行对比分析。计算结果表明：最大应力值出现在绞车支座脚附近支撑结构上并满足规范要求，说明绞车支撑结构加强方案合理可行。

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高速道岔钢轨不平顺对轮轨噪声的影响研究

罗震

2019, 38(08): 117-123. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.20

摘要 ( )

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建立了一种基于车辆-轨道耦合动力学理论、有限元-边界元方法的轮轨冲击噪声预测模型，首先在时间域内通过车辆轨道耦合动力学模型计算得到道岔不平顺作用下的轮轨相互作用力时程，耦合模型中采用刚性质量点模拟车轮，并将钢轨视为Timoshenko梁；建立轮对及轨道有限元模型，将轮轨相互作用力频谱输入其中进行谐响应分析，得到车轮、轨道振动速度谱；以此为边界条件在边界元模型中计算轮轨噪声辐射。实测我国某高速铁路道岔区轨面不平顺，分析对比道岔区不平顺和普通区域轨面不平顺特征，并根据所建立模型计算得到两种区域轮轨振动辐射噪声功率。研究发现，道岔区不平顺幅值高于非道岔区，进而引起明显高于非道岔区的轮轨噪声；声学打磨过程中应注意0.16～1 m波长范围及20 mm附近范围波长的控制。在300 km/h行车速度情况下，需要限速78 km/h才能使道岔区轮轨声辐射不超过普通区段。

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基于递推最小二乘法的转向系统参数辨识

李伟，王洪民，唐峥

2019, 38(08): 124-128. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.08.21

摘要 ( )

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转向系统是汽车的重要安全系统之一，其数学模型设计的好坏直接影响着它的性能和寿命，传统的设计方法求得的转向系统参数精度达不到要求，而且不能实时观测待估参数的变化。首先使用MATLAB软件验证了递推最小二乘法在参数识别中的优越性，然后对一未知转向系统进行了参数辨识，得到了等效转动惯量、等效阻尼系数及等效刚度等机械参数，并且对辨识的参数进行验证，验证结果满意。

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