重庆交通大学学报（自然科学版）

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城市轨道交通可达性计算方法

魏攀一1,2，黄建玲3，陈艳艳1，陈宁1，吴克寒4，孙继洋1,2，王振报5

2019, 38(10): 1-6. DOI: 10.3969/j.issn.16740696.2019.10.01

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轨道交通是城市客运系统的骨干，可达性是公共交通合理性评价的重要指标，客观准确评价轨道交通可达性，对轨道常规公交换乘衔接调整、轨道站点周边用地规划等均起到重要的决策支撑作用。通过对传统可达性概念的总结，结合轨道交通系统自身特点，对轨道交通可达性进行了定义。从轨道交通与常规公交换乘便利性和轨道交通自身站点间通达便利性考虑，建立了轨道交通可达性计算模型。借助ArcGIS、TransCAD等工具，以北京市轨道交通为例，计算了北京市轨道交通可达性分布状况，对比分析了北京地铁14号线中段开通前后轨道系统可达性的变化状况。结果表明，该方法能够客观准确地计算轨道交通可达性值，可以很好地应用在轨道交通可达性评价中。

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基于BLSTM-RNN的船舶轨迹修复方法

王贵槐1，钟诚2，初秀民2，张代勇2

2019, 38(10): 7-12. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.02

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针对内河干线船舶AIS轨迹数缺失问题，提出一种基于双向长短时记忆网络(BLSTM-RNN)模型的船舶轨迹数据修复方法。通过利用船舶轨迹上下文信息及其他回传特征作为模型输入，构建两层的双向循环神经网络(RNN)模型。在模型输入上，采用相关性分析及序列自相关系数，确定船舶轨迹点相关变量及轨迹序列自相关滞后值；在模型结构上，以ACC率为指标对模型超参数值进行合理设置，以长江干线航道武汉段及重庆段船舶轨迹数据为样本，对模型进行实证验证。实验结果表明：与线性及其他机器学习方法相比BLSTM-RNN方法在精度上有一定提升；在武汉段顺直河段实验中，将修复误差控制在15 m量级内，远低于其他非线性方法的50 m量级；在重庆复杂河段内，可将修复误差控制在10 m量级；模型解决了传统方法在长距离丢失点上精度缺失的问题，在20个连续点丢失的情况上，将修复误差降低至50m量级。

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基于SURF和最佳缝合线的车道图像序列拼接研究

蓝章礼，李战，李伟

2019, 38(10): 13-18. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.03

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为解决车辆压线行驶或发生交通事故时占用多个车道而无法采集到完整的车辆图像问题，基于SURF(speed up robust features)算法和最佳缝合线的思想，提出一种车道图像序列拼接方法。首先根据车辆运动轨迹提出寻找最优对应图像算法，用于找出近似同步拍摄图像；然后用SURF检测图像中的关键点对图像进行粗配准，用RANSAC方法去除误配准点实现精配准；最后利用最佳缝合线方法沿图像的重叠区域进行分割拼接。实验表明：利用车道图像序列拼接方法能找出近似同步拍摄图像，准确计算出图像的重叠区域，避免缝合线经过运动区域，解决了拼接过程中产生的重影、裂缝等问题，合成了质量较高的多车道图像，以此确保获得完整的车辆图像。

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基于BIM的三维参数化桥梁标准建模方法研究

孙建诚1，蒋浩鹏1，杨文伟1，朱双晗1，王坤2

2019, 38(10): 19-24. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.04

摘要 ( )

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随着我国桥梁设计方法的不断发展，以BIM技术为代表的设计方法逐渐增多,其设计方案层出不穷。为使以BIM技术为基础的桥梁设计方法更加标准和实用，首先根据BIM技术的3个标准建立了BIM标准关系图，直观的阐释了3个标准的作用及联系；其次基于BIM的特点和标准针对桥梁设计及施工阶段建立了BIM桥梁设计和施工管理标准化技术模型；同时结合我国河北地区延崇高速公路红河大桥项目，利用Revit软件详细介绍了BIM在设计阶段中的模型建立过程及应用过程。经实践证明了该方法的适用性，为BIM技术在我国桥梁设计领域提供了标准技术路线和实践经验。

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近场地震作用下钢筋混凝土高墩地震易损性分析

赵金钢1，胡靖2，张永水3，杜斌1，贾宏宇4

2019, 38(10): 25-32. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.05

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为研究公路桥梁中常用的空心薄壁钢筋混凝土高墩在近场地震作用下的易损性，以某高度为90 m的矩形空心薄壁钢筋混凝土高墩为研究对象，考虑桥墩本身随机变量和近场地震波的随机性，通过OpenSees软件进行增量动力非线性分析获得截面曲率响应最大值，并以墩身截面临界曲率值作为损伤指标，进行高墩地震易损性和塑性铰分析。研究结果表明：沿墩身高度方向，各截面顺桥向和横桥向临界曲率值的变化规律差别较大；高墩在顺桥向和横桥向近场地震动输入时发生严重损伤的概率均较小，顺桥向近场地震动输入时，墩底和墩身中上部区域均容易损伤并形成塑性铰，而横桥向近场地震动输入时，仅墩底区域最容易损伤形成塑性铰，墩身中上部区域的损伤概率较小；仅考虑近场地震波的随机性确定钢筋混凝土高墩塑性铰的形成区域时，会低估近场地震动作用下高墩塑性铰的分布区域和长度。

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基于面曲率变化的模型桥损伤识别方法研究

张晓艳，汪富资，于辉，吴杰，唐亮

2019, 38(10): 33-40. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.06

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在实验室内对T型简支有机玻璃模型桥进行了多级加载，使用三维激光扫描系统采集了桥面三维点云数据，分析了不同工况下的桥面点云变形数据云图，有限元数值分析了主梁不同位置和不同数量损伤所引起的桥面高斯曲率云图变化规律。针对模型桥中3种代表性工况：无损伤空载、无损伤满载和有损伤满载，将有限元数据和点云数据分别所得到的桥面高斯曲率云图进行了对比分析，尝试将桥面三维激光平面点云数据与桥梁结构损伤情况联系起来，探索了基于桥面高斯曲率变化进行的桥梁结构损伤识别方法。结果表明：桥面高斯曲率相对于挠度变化来说对损伤更敏感，通过桥面高斯曲率的变化规律可识别结构损伤的数量和位置等特征，为将来在实桥上利用桥面曲率变化进行结构损伤识别提供了参考。

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基于改进MATLAB-BP神经网络算法的隧道岩爆预测模型

孙臣生

2019, 38(10): 41-49. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.07

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针对岩爆预测这一地下工程领域中的世界性难题，通过总结和阐述众多学者关于岩爆影响因素、预测方法和判别准则的相关研究成果，引用围岩最大主应力σmax，切向应力σθ，单轴抗拉强度σt、单轴抗压强度σc，点荷载强度Is和σθ/σc，σc/σt，以及隧道埋深h，冲击倾向性指数Wet这9个主要预测关联性指标，在收集国内外典型岩爆地下工程基于现场地应力监测数据资料的条件下，以非线性科学理论为指导，建立考虑以上9个关键性预测指标的BP神经网络改进预测模型，并利用工程实例对模型进行验证。研究结果表明：改进算法模型实现了非线性理论和网络分析法之间的有机结合，避免了普通算法存在的网络性收敛速度慢容易陷进局部最小点等运行缺陷，该预测模型分析较复杂结构具有明显优势；改进算法模型预测结果与现场实际情况相符，这可以为今后类似隧道及地下工程施工的岩爆风险预测及评估提供一定的借鉴和指导作用。

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沥青混凝土路面装配式基层结构力学特性研究

孙建诚，鲍克端

2019, 38(10): 50-55. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.08

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沥青混凝土路面装配式基层结构相比传统的沥青路面结构具有环保、快速和经济等优点。为了深入研究沥青混凝土路面装配式基层结构的力学特性，运用ABAQUS有限元软件，研究了预制板块的边长、厚度、弹性模量对基层底部力学行为的影响。结果表明：当预制板块边长在1～2 m范围内，约为1.4 m时，装配式沥青混凝土路面基层结构基层底部最大竖向应变值最小；在一定范围内，预制板块的厚度和模量对基底最大竖向应变值的影响并不大；预制板块边长对基底应力行为的影响程度大于预制板块厚度和弹性模量的影响。

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基于DSR的再生沥青最佳愈合温度与愈合时间研究

向浩1，张文武2，刘鹏2，姚启文1，何兆益1

2019, 38(10): 56-60. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.09

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为找出再生沥青潜在的最佳愈合温度和愈合时间，利用动态剪切流变仪(DSR)以时间扫描模式进行疲劳-愈合-疲劳循环加载试验，分析了70#基质沥青不同老化程度后的再生沥青以及添加不同再生剂的再生沥青愈合温度、愈合时间与愈合程度的关系，以90%的愈合程度所对应的温度作为最佳愈合温度，并在最佳愈合温度条件下，选取愈合程度为90%所对应的时间作为最佳愈合时间。结果表明：再生沥青的自愈合性能随愈合温度的提升、愈合时间的延长而提高；70#R85、70#R170、70#P 3种老化沥青再生后的最佳愈合温度分别为47.7、54.6、60.8 ℃，对应最佳愈合时间分别为25.3、27.5、26.6 min；添加70#基质沥青、RA-2型再生剂、H100型再生剂的70#R170老化沥青经再生后最佳愈合温度分别为55.6、54.6、49.6 ℃，对应最佳愈合时间分别为32.2、26.6、21.2 min。

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渗透式薄层抗滑材料性能研究

张东长1，宁斌权2，伍杰1，陈飞1

2019, 38(10): 61-67. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.10

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针对目前沥青路面抗滑修复技术黏结能力差，抗滑能力及耐磨性不足等问题，研发一种新型渗透式薄层抗滑材料,以聚氨酯作为渗透式胶结料，配合抗滑骨料、填料及添加剂等。将拉伸强度、断裂伸长率、磨耗损失、流动性及固化后的抗滑性能作为技术指标确定各材料掺配比例。通过加速磨耗试验对渗透式薄层抗滑材料性能进行测试，根据材料特点总结施工工艺，为今后渗透式薄层抗滑材料推广应用积累经验。

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基于区间直觉模糊集的城市轨道交通施工风险评价

颜猛

2019, 38(10): 68-73. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.11

摘要 ( )

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针对轨道交通工程投资大，施工周期长，施工工艺和施工环境极为复杂，施工过程常常面临较大风险的问题，需对施工风险进行全面评估。笔者首先依据轨道交通项目建设目标，从质量、成本、工期、安全4个方面出发，选取了施工方法可靠性、材料价格、进度保障措施等15个指标因子，构建城市轨道交通项目施工风险评价指标体系，并基于区间直觉模糊集建立了城市轨道交通项目施工风险评价模型，最后结合实际案例进行实证分析，以验证方法的有效性。研究结果表明:笔者所建立的城市轨道交通项目施工风险评价方法能够为城市轨道交通项目施工风险评估提供支撑。

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航道承载力内涵及评价方法研究—以长江上游航道为例

李文杰1，李伟明2，杨胜发1，杨威1，王大伟2

2019, 38(10): 74-80. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.12

摘要 ( )

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承载力是社会经济发展规划的重要依据，但航道承载力的内涵尚不明确，缺乏对航道承载力的评价研究。分析各类承载力的定义表明其内涵包含承载体、承载对象、承载条件、承载能力指标4个要素，据此探讨明确了航道承载力的4个要素，将航道承载力定义为：在一定时期内、一定河段内，航道在某个尺度下承载社会经济可持续发展的能力。提出航道承载力供需平衡指数作为评价航道承载力的承载能力指标，即经济驱动的航运需求与航道的通过能力之比。以长江上游航道为例，评价宜宾—重庆、重庆—涪陵、涪陵—宜昌三段的航道承载力当前已接近饱和，急需提升航道等级以满足未来的社会经济可持续发展；估算了其航道可开发的最大尺度，表明目前航道还具有一定提升潜力。长江上游航道的实例研究表明，所提出的航道承载力内涵和评价方法具有一定的适用性，可为航道规划建设提供一定的支撑。

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古滑坡泥灰岩模拟相似材料试验研究

吴锦华1，袁智洪2，周泳峰3

2019, 38(10): 81-86. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.13

摘要 ( )

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为了确定“李家湾”古滑坡模型试验中泥灰岩相似材料的最佳配合比，通过正交试验原理设计试验方案，以重晶石粉、石英砂、石膏和水为原料配置了泥灰岩相似材料，获得了不同配比相似材料的弹性模量、黏聚力和内摩擦角等物理力学指标、应力应变关系曲线以及破坏形态，最后采用正交试验分析方法得到了各因素的敏感性，并研究了各因素对相似材料物理力学指标的影响规律，研究表明：重晶石粉对岩石相似材料的抗压强度影响最大；石膏对岩石相似材料的弹性模量和黏聚力影响最大；石英砂对岩体相似材料的内摩擦角和泊松比影响最大；岩体相似材料的应力应变曲线与第三系软岩中的泥灰岩应力-应变关系曲线基本相同；对于岩体相似材料的破坏形态基本上是脆性劈裂破坏或者是脆性张拉破坏，能够较好的模拟泥灰岩的应力应变曲线以及破坏形式；通过拟定相似比，采用极差分析确定出模拟泥灰岩的相似材料最佳配合比。

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基于相互作用矩阵法的灾变系统多因素复杂关系研究

姚令侃1,2,3，张孟帅1，黄艺丹1，孙少伟1

2019, 38(10): 87-94. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.14

摘要 ( )

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大型灾害众多影响因素相互之间的关系错综复杂，理清因素间的因果关系、查明灾变的形成途径，是揭示灾害机理、制定防治措施的关键。以南昆线八渡车站多级滑坡为例，首先，运用事故树方法描述了主级滑坡与次级滑坡的因果关系图；然后，针对主、次级滑坡影响因素之间交错影响、层级混乱的情况，利用解释结构模型法绘制出二级滑坡系统主要影响因素的二级递阶结构图，将复杂关系简洁化、层次化；最后，针对因素之间、系统之间的相互作用关系，采用相互作用矩阵法开展了以工程与环境相互影响最弱为判据的线路方案比选，研究了基于成灾路径分析的施工风险调控。结果表明：当灾变系统成因清晰时，利用事故树法能较好地理清灾害形成及发展过程；当系统内因素关系混乱、逻辑不清时，解释结构模型法可使其逻辑化、层次化和条理化；当系统内存在相互作用情形时，利用相互作用矩阵法进行系统内作用强度定量化分析和成灾路径分析具有显著优越性。

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基于熵权物元的互通立交出口匝道安全评价研究

刘唐志1，白婧荣2，聂舒磊3，盛启锦2，刘飞1

2019, 38(10): 95-101. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.15

摘要 ( )

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科学的评价互通立交出口匝道的安全性，对提高高速公路行车安全性、减少交通事故发生具有重要的意义。为评价互通立交出口匝道安全性，选取了出口匝道道路摩擦系数、转弯半径、变速车道长度、行车视距和出口标志信息等4个方面的因素，对各因素指标进行了具体化，构建了评价指标体系。引入熵权物元评价方法，建立了互通立交出口匝道安全评价模型，并选取了重庆高速某互通立交出口匝道为案例进行了评价分析。评价结果表明：基于熵权物元模型的互通立交出口匝道安全评价定量计算结果相比其他评价方法更为准确和客观，并对影响评价等级较低的因素进行分析研究，并提出相应的建议对策。

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高速公路路侧危险度评估模型

黄煜镔1，兰兴阳1，魏治国2，石红星3

2019, 38(10): 102-107. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.16

摘要 ( )

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定量评价高速公路路侧危险度对解决高速公路安全防护设施不足或过剩问题以及制定安全改善方案具有重要的意义。通过研究将影响高速公路路侧安全性的因素概括为3个层次：事故潜在风险、事故暴露风险以及事故严重度风险，并基于路段的运行速度对事故严重度风险进行修正的基础上提出高速公路路侧危险度评估模型。利用该模型评估高速公路实际工程中的路侧危险度，实例分析表明评估模型有效合理。

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矩形网格道路多模式公交线网布局优化研究

徐婷，姜瑞森，李洪庆，李青，陈刚

2019, 38(10): 108-115. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.17

摘要 ( )

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针对公交线网覆盖不合理、运行成本高等一系列问题，对快速公交与地面常规公交两种公共交通出行方式进行分类讨论，认为对城市道路网络多模式公交线网进行优化势在必行。通过对矩形城市空间形状进行分析，兼顾道路网络结构特征，构建了以公交运行成本最小、居民平均出行时间最少为优化目标的多目标公交线网优化模型；选取中山市主城区作为研究对象，结合实际调研数据得到乘车时间、换乘损失时间、候车时间等关键参数，运用MATLAB仿真软件对优化模型进行求解，给出不同居民平均出行距离下中山市公交站点的横向线路、纵向线路间距的建议值。研究表明：通过模型优化使得居民平均出行时间由39 min减少至36.5 min，减少了6%，公交运行成本降低了12.7%；该优化模型可以为矩型道路网城市的公交线网优化提供参考与依据。

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管制员压力产生过程LEADSTO动态仿真分析

王洁宁1,2,张聪俊1,2,房晓丹1,2,孙晓萌1,2

2019, 38(10): 116-120. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.18

摘要 ( )

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为了研究管制员的压力产生过程，采取有效措施缓解管制员的压力，首先对管制员压力问题进行分析，通过查阅资料及调研总结出管制员职业特点及其压力源分类及影响,进而基于BODY-LOOP理论采用逻辑建模语言LEADSTO(Language and Environment for Analysis of Dynamics by SimulaTiOn)建立压力产生模型；根据所建模型，实现压力产生模型的仿真,揭示动态的复杂过程中各个环节的变化规律。通过形式化分析，提出了在压力产生过程中不同层次之间的逻辑关系,为研究管制员压力提供了理论依据。研究结果表明：与传统方法对比，本方法能对动态系统进行仿真，在时态性和复杂程度上具有一定的优势,及时发现管制员的压力变化过程，为避免因管制员压力而产生不安全事件提供参考依据。

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基于阻尼层多目标动力学拓扑优化的车内噪声控制

张宇1 ，曹友强2

2019, 38(10): 121-126. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.19

摘要 ( )

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针对某车型车内匀速噪声性能控制，提出一种多目标动力学拓扑优化阻尼材料设计方法。首先，建立车身声振耦合模型，计算分析车内低频噪声性能。然后，以车身壁板噪声贡献量及模态贡献量为综合评价指标，构建车身壁板动态力学性能多目标优化函数，并运用拓扑优化技术获取了阻尼材料最佳布局。最后，通过计算分析和实车验证，获知该阻尼材料优化方案较传统的基于模态应变能的阻尼材料设计方案对车内噪声性能改善具有更佳效果。上述研究表明，该阻尼材料拓扑优化设计方法可为类似车型车内低频噪声控制提供思路借鉴和方案参考。

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基于准滑模控制的路径跟踪研究

李伟，唐峥，王洪民

2019, 38(10): 127-132. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.20

摘要 ( )

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针对无人驾驶车辆在实际行驶过程中的路径跟踪问题，建立二自由度车辆动力学模型，基于准滑模控制策略设计路径跟踪控制器，并将该控制策略进行硬件在环验证。将蛇形线道路作为准滑模控制器的期望跟踪路径，控制器实时根据道路信息和车辆状态反馈计算得到期望方向盘转角并输入给车辆模型，把车辆横向速度、横摆角速度、侧向位移和横摆角作为车辆状态响应输出。利用dSPACE对其进行硬件在环验证，仿真和实验结果表明准滑模路径跟踪控制在追踪期望路径时具有较好的横向稳定性。

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BP神经网络在液化天然气客车能耗估算中的应用

李绍春1，初永玲1，廉静2，廖宝梁3，吕承举3，纪少波2

2019, 38(10): 133-138. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.10.21

摘要 ( )

PDF(479KB) ( )

为解决交通运输行业能源消耗量巨大的问题，基于山东省部分交通运输企业运输装备的日常运营数据建立交通运输能耗统计监测体系，以此对交通运输能耗进行宏观把控，寻求有效降低交通运输能耗的方法。首先分析影响营运车辆能耗的主要因素，并基于BP神经网络建立能耗预测模型，并对模型进行检验，以此实现山东省交通运输企业运输装备能耗的准确预测。结果表明：影响车辆能耗的主要因素有周转量、客运量、载运行程以及实载率；BP神经网络能够实现预测营运车辆能耗的有效预测，预测精度达到87%，能够为出有效降低能耗措施提供理论基础。

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