重庆交通大学学报（自然科学版）

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中国西南地区建设“南向通道”的前景

黄镇东

2019, 38(11): 1-5. DOI: 10.3969/j.issn.16740696.2019.11.01

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客户需求是物流组织的基本出发点，介绍了客户的4项基本需求。首先，提出了降低物流成本需要解决的3个问题：①我国产业布局上存在的问题；②物流行业的自身问题，即要建立一个适度超前的综合运输体系；③交通基础设施建设面临的投资问题。其次，基于对重庆长江水运现状的分析，指出了重庆建设“南向通道”的深远意义，并提出了2个具体研究问题：①充分利用广西北部湾港发展集装箱业务；②“南向通道”的集疏运体系以公路运输为基础，铁路运输为骨干，水路运输为辅。最后，展望了中国西部地区水陆空立体发展的前景。

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新一代人工智能交通信号控制器架构研究

张立立，王力

2019, 38(11): 6-13. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.02

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针对目前基于传统交通控制理论设计的信号控制器存在的问题，提出基于边缘计算、场景驱动和交通控制资源化的新一代人工智能交通信号控制器的架构和设计理念。首先，以人工智能感知、决策需求为基础，提出场景驱动、交通控制资源化的全新概念，以此实现人工智能与交通信号控制的有效结合，并通过引入边缘计算重新构建智能交通信号控制器的技术架构；其次，利用边缘计算技术和SD(scene driven, software defined)技术，研究和设计交通信号控制器的软硬件结构；最后，针对下一步需要着力解决的理论和技术难题进行详细阐述。研究结果可为人工智能在城市交通控制领域的应用提供基础支撑和研究思路。

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突发状况下的道路网络故障演化分析——以通州市区道路网络为例

万蔚1，黄雨晨1，王振华1，张克2，李梦琦1

2019, 38(11): 14-20. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.03

摘要 ( )

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为量化道路交通网络故障演化规律，基于耦合映像格子(CML)提出了交通网络级联失效分析方法。采用L空间法，以交叉口为节点、道路为边，抽象化处理了通州市区城市道路网络；利用节点度K、节点介数B及节点强度S等指标分析了通州市区城市道路网络特性；综合考虑道路网络拓扑特性及流量特性的影响，提出了基于CML的道路网络故障演化模型，仿真分析了不同挠动值、不同耦合强度组合下道路网络级联失效的影响规律。研究表明：外部扰动值R越大，网络越容易发生级联失效；相继故障阈值在仿真蓄意攻击介数B最大节点处为1.6，在蓄意攻击强度S最大节点处为1.8，说明拓扑网络比流量分布网络更不稳定，须重点保护介数大的节点；当加权流量分布耦合系数ζ2不变时，无论无权拓扑网络耦合系数ζ1如何变化，道路网络均会发生级联失效，网络发生相继故障的时间和扩散速度呈现一致性，反之，当ζ1不变时，随着ζ2的增大，网络越容易发生级联失效。

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基于双重Logistic曲线模型汽车保有量预测方法

戴学臻，王妍，彭志鹏，成洪博

2019, 38(11): 21-26. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.04

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经济发展和人民生活水平提高使得汽车保有量急速上升，从而引发城市交通拥堵、能源短缺、环境污染等诸多问题，解决这些问题的前提是对未来年小汽车保有量客观、准确的预测。为了保证预测的准确性，采用双重Logistic曲线模型预测人口户数，通过分析人口户数与小汽车保有量之间的定量关系确定未来年小汽车保有量最大值范围；并结合西安市历年小汽车历史数据对未来西安市小汽车保有量进行预测。预测结果表明：该方法能根据人口增长趋势客观，动态地反映未来汽车保有量的发展趋势。西安市小汽车保有量还会快速增长，未来年小汽车保有量极值将达到626万辆左右

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考虑荷载影响面的钢桥面板顶板-U肋焊缝疲劳损伤分析

吉伯海，徐捷，姚悦，傅中秋

2019, 38(11): 27-33. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.05

摘要 ( )

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为研究荷载影响面对钢桥面板顶板-U肋连接焊缝疲劳损伤的影响，建立了钢桥面板有限元节段模型，通过施加车轮荷载，研究了顶板-U肋连接焊缝疲劳损伤特征；对比分析了在车轮荷载不同横向位置e作用下焊缝的纵向应力分布，研究了顶板-U肋连接焊缝的荷载影响面，分析了过焊孔构造对顶板-U肋连接焊缝的疲劳损伤度D的影响；在考虑轮迹横向分布的基础上，计算了车轮荷载作用下焊缝的疲劳损伤度D，并与规范的计算结果进行了对比。研究表明：顶板-U肋连接焊缝的应力横向影响范围e≈750 mm，纵向影响范围约为2个横隔板之间距离；设置过焊孔可降低焊缝局部应力，但将大幅度增大焊缝处的疲劳损伤度。建议选取荷载横向分布影响范围e=750 mm，由此计算的疲劳损伤度D比按规范计算的结果大10%以上，更全面地考虑了轮迹横向分布对顶板-U肋连接焊缝疲劳损伤的影响。

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新型小箱梁铰缝损伤前后荷载横向分布规律研究

周建庭,张华彬,陈磊，张媛媛

2019, 38(11): 34-40. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.06

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对现有预制装配式小箱梁桥横向整体受力问题，提出了一种新型的横隔板构造形式，采用大比例模型试验的方法对比研究了新型横隔板构造和传统横隔板构造对小箱梁桥传力和荷载分配方式的影响，然后采用三维实体有限元数值仿真技术全面探讨了小箱梁的受力性能与传力方式，并与试验结果进行了比对验证。结果表明：铰缝损伤对小箱梁桥的荷载横向分布有较大的影响；新型横隔板构造在3条铰缝均出现损伤后，仍然保持着和传统横隔板构造比较接近的应力分布；新型横隔板构造不仅可以提供更高的横向刚度，而且比传统横隔板构造对铰缝病害后果具有更强的抵抗性。

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基于IDA的自锚式悬索桥地震易损性分析

闫磊，曹磊，杨恺

2019, 38(11): 41-45. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.07

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自锚式悬索桥作为一种高次超静定的柔性结构体系，现行规范仅给出抗震设计原则且相关易损性研究较少。以三塔自锚式悬索桥为研究对象，建立结构有限元动力模型，基于PEER强震数据库选取了10条地震动记录，采用增量动力分析(IDA)方法建立了桥墩、支座、桥塔及吊索构件的顺桥向地震易损性曲线，运用一阶可靠度理论建立桥梁系统的易损性曲线。研究结果表明：顺桥向地震波作用下桥墩、支座发生损伤的概率较高，构件损伤概率从易到难依次为支座、P1、P5桥墩、吊索、边塔、中塔；在不同损伤指标下结构整体损伤概率明显高于构件损伤概率。

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通透肋式连拱隧道结构分析与工程应用

尤吉1，余飞2

2019, 38(11): 46-51. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.08

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以济广高速南山隧道为工程背景，提出了一种通透肋式连拱环保型傍山隧道结构。通过有限元数值模拟方法对该隧道结构在不同开挖工况的变形受力特征及结构稳定性进行了分析，提出了“先暗后明”的修建方案。研究结果表明：该隧道结构采用连拱肋式衬砌形成封闭的承载圈，且刚度较大的整体式中隔墙提供了拱顶岩体支撑力，结构受力体系完整，设计方案可行。南山隧道的实际应用验证了“先暗后明”修建方案的可行性，其成功建设为环保型傍山隧道结构选型提供了新的思路，同时改善了傍山道路选线设计的受限性。

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Fe掺杂g-C3N4光催化剂的制备及光催化性能研究

曹雪娟1,2，单柏林1，邓梅1，唐伯明1

2019, 38(11): 52-57. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.09

摘要 ( )

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光催化剂g-C3N4因具降解汽车尾气特性受到广泛关注，但其在路面低降解效率限制了其应用。采用金属元素对g-C3N4改性，制备高活性光催化剂Fe-C3N4，并采用分散液喷涂法将其在路面上应用，以NO降解率来评价Fe-C3N4的光催化活性。结果表明：当Fe掺杂量为1%时，样品对NO降解率为75.43%，显著高于g-C3N4(50.78%)。紫外-可见(UV-Vis)光谱和荧光发射(PL)光谱结果表明：Fe掺杂改变了g-C3N4能带结构，降低了带隙能，提高了可见光的利用率。X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FT-IR)光谱结果表明：Fe掺杂并未改变g-C3N4晶体结构。由扫描电镜(SEM)观察到Fe掺入改善了g-C3N4的团聚情况，细化晶粒尺寸，从而增大了比表面积。对分散液喷涂沥青试件进行NO降解试验，结果表明：分散液喷涂法具有较好的实际降解效果。

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主应力及其方向余弦计算的进一步研究

王凯

2019, 38(11): 58-62. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.10

摘要 ( )

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国内外计算主应力及其方向余弦有两种方法：计算公式法和雅可比方法。首先介绍线性代数中特征值和特征向量的计算以及弹性力学中主应力及其方向余弦的计算，通过二者的对比论述了两种方法的数学渊源并且发现：目前采用计算公式法或雅可比方法计算主应力方向余弦，实际上均只计算了两组主应力方向余弦解答中的一组解答，只有将另一组解答补齐，才能得到完整的计算结果。其次利用笔者编写的N层弹性体系力学计算程序NESCP中的计算公式法和国际上著名的BISAR计算机程序中的雅可比方法对各种力学状况下的几十个算例进行了数值计算并列出了4个算例。计算结果表明：在各种力学状况下两种方法的计算结果十分接近，无论是采用计算公式法或是采用雅可比方法均能得到足够精确的主应力及其方向余弦的计算结果。

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基于实测数据的沥青路面温度场年变化回归分析

梁乃兴，俞靖洋，于伟，李媛

2019, 38(11): 63-68. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.11

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为了准确预估路面结构温度场，对云南省某高速公路沥青路段进行了为期一年的气温及路面结构内温度场数据采集；根据实测的气温数据，在双正弦函数模型的基础上，考虑太阳辐射角年周期变化对气温的影响，建立了修订双正弦函数模型，并将修订前后的双正弦函数模型的计算值与实测数据进行了对比分析；基于修订双正弦函数模型，考虑热传递损耗以及滞后性，建立了以平均气温、气温振幅为依据的沥青路面晴天日温度场模型，并对沥青路面晴天日温度场模型的计算结果和实测数据进行了对比分析。研究表明：修订双正弦函数模型以及沥青路面晴天日温度场模型均有较高的计算精度；沥青路面晴天日温度场模型的计算结果可以较好地反应不同月份沥青路面温度场的变化规律，可为沥青路面温度应力研究以及沥青路面设计提供参考。

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山区加宽路基挡土墙现场试验及数值模拟分析

冯忠居1，王溪清1，芦佳1，张晓轴2，常应宏2

2019, 38(11): 69-75. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.12

摘要 ( )

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针对山区公路路基加宽改建中的重力式路肩挡土墙问题，笔者结合G307改扩建工程，通过现场试验，并采用数值模拟方法建立分析模型，对路基和挡土墙的受力与变形特性进行研究，将数值模拟结果与现场实测值进行对比，验证了数值分析结果的可靠性，同时对相关设计及施工参数进行影响性分析。结果表明：在一定宽度限制内，填方路基的稳定性随着加宽宽度的增加而降低；合理控制压实度及填料的选择可以较大幅度的提高路基及挡土墙的稳定性；控制老路基边坡土体的开挖，可以改善路基和挡土墙的工作性能；对地基进行一定深度的换填处理，可以减小墙身水平位移量。

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弯曲河道滑坡涌浪传播特性的试验研究

袁培银1,2，王平义1，赵宇1,3

2019, 38(11): 76-81. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.13

摘要 ( )

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高陡岸坡的地质环境复杂，规模差异大，库水位变动、水体侵蚀及水体长期侵润，都容易使岸坡发生大变形，稳定性降低，进而发生垮塌，滑坡体高速冲入库区，会对水工结构、过往船只及陆地建筑造成一定范围的影响，甚至翻越坝体，造成坝体溃决。以单因子物理模型正交试验为手段，自主研发设计了超声波浪采集器，分析了滑坡初始涌浪特征，考察滑坡涌浪与岸坡的非线性作用，研究其传播及发展规律，研究表明：滑坡涌浪的波峰及波谷较陡，波轴线上下不对称，滑坡体宽度越大，滑坡体下滑过程中与水体的能量交换越充分，滑坡体下滑的能量损失越小，滑坡涌浪的高度越大，滑坡体厚度越大，滑坡体体积越大，滑坡体下滑的能量越大，滑坡涌浪的高度越大。该研究成果可为水利工程建设、防洪规划提供一定指导意见。

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水工混凝土结构日照辐射模拟方法

颉志强1,2，付志1,2，吕兴栋1,2

2019, 38(11): 82-89. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.14

摘要 ( )

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日照辐射能够大幅加剧水工混凝土结构温度分布的不均匀性，尤其对于地处西藏高海拔地区水工混凝土结构而言，明确日照辐射的影响对推进仿真分析精细化和获得结构真实工作性态至关重要。针对当前近似算法计算精度不足的问题，在总结现有研究成果的基础上，系统梳理了混凝土结构温度应力日照辐射模拟方法，引入相交判断快速算法提高了结构受照过程模拟效率，开发了相应的计算程序，利用现场试验及数值算例验证了算法及程序的可靠性，论证了日照辐射精细化仿真的必要性。

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新型便携式钻孔剪切仪研发与测试分析

张建经1 ，马东华1，曾鹏毅1，孙延军2，何梦2

2019, 38(11): 90-97. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.15

摘要 ( )

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在分析了国外现有设备优缺点的基础上，研发了一套新型便携式钻孔剪切仪，并在室内模型箱和野外现场进行了大量试验。通过比较钻孔剪切试验与室内直剪、三轴试验的结果，发现钻孔剪切试验所得数据拟合的相关系数均大于0.98，其离散性比室内直剪试验小；所得黏聚力和内摩擦角分别比室内直剪试验小30%~50%和10%~25%，比室内三轴试验小9%和2%。针对上述结果，在分析3种试验的边界条件、试样破坏判别准则的基础上，给出了试验结果差异性的解释，提出了该仪器的适用范围与注意事项。

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基于熵值法的终端区利用率评估研究

张兆宁，陈蔚波

2019, 38(11): 98-103. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.16

摘要 ( )

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为促进提高终端区空域管理水平，定量评估终端区空域利用率，基于终端区的运行情况构建了终端区利用率的评估体系；基于熵值法建立终端区空域利用率灰色计算模型，来克服传统评估方法中权系数确定不客观的缺点；选取国内某个典型的国际机场的终端区一天的数据为基础，对每小时的利用率进行评估，得到了该终端区每小时的利用情况以及变化趋势。研究表明：评估结果与实际运行情况接近，能突出体现终端区利用率一天的变化情况以及不正常天气对利用率的影响。

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合乘模式下HOT车道设置的演化博弈分析

周丽珍1，张巧格1，徐天东1，2

2019, 38(11): 104-110. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.17

摘要 ( )

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针对私家车出行方式选择问题，引入HOT(high-occupancy toll)车道特征，构建了管理部门和出行者之间策略选择演化博弈模型，并分析了管理成本、收费政策、独驾者选择行驶HOT车道等相关因素对演化结果的影响。结果表明：不同初始比例下最终收敛的稳定状态都为(1,1)，并且初始比例越大，收敛速度越快；对非合乘者的收费、管理成本以及选择行驶HOT车道的非合乘者比例对博弈结果都会产生较大影响；对非合乘者的收费高于一定值时，管理部门设置HOT车道及出行者选择合乘方式是最佳博弈状态。

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高速公路共用段最小长度研究

杨少伟1,2，陈浩1，潘兵宏1,2，赖泓志1，赵亚茹1

2019, 38(11): 111-117. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.18

摘要 ( )

PDF(468KB) ( )

为了避免因高速公路共用段长度设置过短而造成的交通紊乱和安全事故，对高速公路共用段构造的分析，探究了高速公路共用段最小长度的影响因素。分析共用段交织区的构型和交织流量比，确定了交织区的最大长度。基于驾驶员最不利行驶状况，研究高速公路共用路段之间的间距安全换道所需的距离。运用微积分、概率论和交通流理论创建了等待可插入间隙计算方法。通过对交织区最大长度和安全换道分析，建立了计算高速公路共用段最小长度的计算模型。提出了基于车道数、共用段构造和设计速度的高速公路共用段最小长度的建议值。研究结果表明：随着设计速度和车道数的增加，交织区长度和换道所需长度均增加，高速公路共用段最小长度越长。

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电动自行车风险驾驶行为因子分析及相关因素研究

王涛1,黎文皓1,谢思红1,陈峻2

2019, 38(11): 118-126. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.19

摘要 ( )

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为研究电动自行车风险驾驶行为结构，编制了电动自行车风险驾驶行为量表，获取573份有效问卷。对风险驾驶行为问卷进行探索性因子分析提取问卷的公共因子，提取后发现，电动自行车驾驶者风险感知构面由机率评估、担忧程度、危险程度3个因子构成；驾驶信心由技术能力、判断能力2个因子构成；安全态度由交通规则、安全责任、从众心理3个因子构成；风险驾驶行为由疏忽及失误、违规行为、侵略行为、获取领先等4个因子构成。通过各构面因子得分与驾驶者特征的关联性分析，主要结果如下：男性驾驶者违规行为和获取领先行为更频繁；随着年龄的增加驾驶者获取领先的行为减少，但违规行为增多；低学历驾驶者发生侵略性驾驶行为频率更高，高学历驾驶者发生违规行为频率更高；是否驾驶过机动车对风险驾驶行为无显著影响；驾驶频率越高的驾驶者对风险的感知越低，但其对安全的态度越正向。

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基于RBF神经网络模型的车门多目标轻量化设计

李军，冷川

2019, 38(11): 127-132. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.20

摘要 ( )

PDF(683KB) ( )

以某轻型客车车门为研究对象，在HyperMesh中建立有限元模型，对车门进行刚度和模态分析。以部分因子试验设计所得到的关键零件厚度为设计变量，采用哈默斯雷试验设计方法进行样本数据设计，使用RBF神经网络模型拟合车门质量、一阶模态频率、二阶模态频率、上扭转刚度、下扭转刚度、侧向弯曲刚度及下沉刚度响应的近似模型。在近似模型基础上，以车门质量最小和一阶模态频率最大为优化目标，以车门刚度和二阶模态频率为约束，应用多目标遗传算法进行优化设计，实现了车门轻量化最优目标。

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纯电动车复合电源功率逻辑门限控制策略研究

陈庆樟1，王正义1,2，王康1，王尚1

2019, 38(11): 133-138. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.21

摘要 ( )

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在频繁启停的道路工况下，针对纯电动车复合电源出现超级电容组电量消耗过快的问题，提出一种基于逻辑门限的功率控制策略，通过PID闭环控制方法，控制蓄电池组的输出功率，减小超级电容组电量的消耗，并在MATLAB/Simulink软件上搭建了带有功率控制策略的复合电源模型，仿真结果表明：功率控制策略有效降低了超级电容组荷电状态下降速度，系统工作稳定，响应速度快，控制精度高。

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一种面向电动车IPMSM的基于模糊PI的高性能调速控制方法

谭琳1，刘平2，崔帅1

2019, 38(11): 139-144. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.11.22

摘要 ( )

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内嵌式永磁同步电机(IPMSM)在基速以下和基速以上的全速度范围内的动、稳态性和鲁棒性对电动车的运行影响很大。通过设计一种参数自整定的模糊PI控制方法，并在MATLAB/Simulink虚拟环境下建模进行仿真。结果表明：相对于转速环采用固定PI控制，模糊-PI控制器改善了IPMSM伺服调速系统全速度范围的动、稳态性能，对负载变化等外部干扰及电机参数变化具有较强的鲁棒性，从而更适应电动汽车的运行特性。

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