重庆交通大学学报（自然科学版）

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基于场景驱动的交通信号控制一体化仿真平台设计

张立立，王力

2020, 39(01): 1-7. DOI: 10.3969/j.issn.16740696.2020.01.01

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针对传统城市道路交通信号控制仿真存在的仿真规模小、速度慢、信号策略难于实现等问题和未来多场景交叠的交通信号控制仿真所提出的大规模并行实时演化计算需求的矛盾，笔者通过重构开源交通仿真引擎和信号控制设备软硬件框架，设计和开发了基于场景驱动的交通信号控制一体化仿真平台，通过设计的标准化API接口可模拟实现多场景驱动的城市道路交通控制仿真需求。以顺义区和潍坊市路网为基础，通过不同规模车队的仿真测试了一体化仿真平台的性能。研究结果表明：仿真平台的路网仿真规模大、实时性能良好，性能稳定、运行可靠，可用于需要大规模实时性仿真的城市交通信号控制。

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基于卷积神经网络的汽车试验场外物入侵识别

向华荣1,2，曾敬1,2

2020, 39(01): 8-14. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.02

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为了对汽车试验场的外物入侵进行识别并预警，结合现有监控系统，利用Tensorflow搭建Faster-RCNN框架，分别使用InceptionV2和ResNet101作为核心卷积神经网络，用自建的标注数据集进行最终训练，利用得到的模型进行迁移测试，试验结果表明：InceptionV2系统的平均精度值为81.7%，ResNet101系统的平均精度值为84.1%。将两种系统结合Opencv的图像抓取功能及现有摄像监控设备进行联合测试，结果表明两种系统均能在阴天和低像素摄像头搭配下实时对高速或慢速移动的物体进行识别、分类、标注、预警。

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无信号路段人行横道人车冲突概率估计

马莹莹，温沉，陆思园

2020, 39(01): 15-22. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.03

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为了估计设计阶段道路行人过街的冲突概率，为行人过街安全评估提供依据，以无信号路段人行横道为研究对象，通过估计机动车与行人出现在人行横道上各位置的概率，建立了一个基于行人和机动车到达流量及运行特征的人车冲突概率估计模型；应用该模型分析了人行横道各断面冲突概率的变化特征。结果表明：行人-机动车冲突概率随行人和机动车到达流量的增大而增大；行人与机动车的冲突概率在一个车道范围内的分布与车辆的横向偏移特征有关；所提出的冲突概率估计模型与实际情况相符。

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前车遮挡造成的后车误闯红灯机理及信号灯设置研究

韩宝睿1，丁莉莎1，李颖2，关晨风1，周玉1

2020, 39(01): 23-27. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.04

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针对绿灯末期小车跟驰大型车辆的闯红灯现象，位研究信号灯位置不合理是否会引起被迫性的误闯红灯情况，笔者以南京市某交叉口车流数据为依据，通过单因素方差分析得出视线遮挡对后车车速及车头时距分布有显著性影响。并以小车能及时发现信号灯且安全制动为前提，通过车辆与信号灯之间的视线几何关系分析，探讨了基于合理跟驰距离的信号灯设置高度设置范围，构建了2种不误闯红灯的车辆跟驰条件模型。研究结果表明：将信号灯移动到进口道停车线时，可以消除大车对后方跟驰小车视线遮挡的不良影响。

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基于Logit模型的城乡结合部不同车型安全性分析

牛世峰1，李贵强2，刘恩全3

2020, 39(01): 28-33. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.05

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与城市地区相比，城乡结合地区交通具有事故频发、严重程度高等特点，虽经多方努力但效果有限，已成为影响我国交通安全的重点瓶颈地区。采集某城市城乡结合地区近3年来的事故数据，引入车辆保护性和攻击性指标作为车型安全性指标，基于多分类有序Logit模型设计了城乡结合地区不同车型安全性分析方法，确定了各车型安全性，深入分析了各因素对车型安全性影响，并提出相关改善建议。

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高铁运输通道多式协调发展分析及对策——以云南高铁为例

刘澜1，2，张斯嘉1,荣腾凤1，张俊1

2020, 39(01): 34-39. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.06

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为探究高铁开通运营对区域交通运输格局的影响，通过引入通道效用放大因子a,构建高铁运输通道多式分担率改进Logit模型，对旅客出行运输方式的选择进行研究，求解昆明—南宁、昆明—上海、昆明—玉溪3条高铁开通前后多式分担率并进行对比分析，为多式协调发展提供对策。研究结果显示：该模型具有较高的可靠性；就云南省而言，高铁开通后宜形成“铁路串联，公路扩展，空水外联”运输格局，以实现多种运输方式协调配合，向“省内公路为主，跨省铁、空为主”的方向发展。

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基于ARIMA模型的城市轨道交通进站量预测研究

赵鹏1，李璐2

2020, 39(01): 40-44. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.07

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客流量预测是客运组织的基础，预测结果能够为运营管理及应急处置提供决策依据。针对城市轨道交通客流量预测问题，在分析轨道交通站点客流的周期性波动规律及变化趋势的基础上，构建自回归积分滑动平均模型(ARIMA)进行站点进站客流量的短期预测。以北京地铁为例进行实证分析，利用符合要求的季节ARIMA模型对客流量进行短时预测，选取东直门站实际客流进行模型参数标定，并对路网上典型车站(端点站、中间站、换乘站及接驳站)进行客流预测。研究结果表明：自回归积分滑动平均模型的平均预测误差仅为4%，具有较高的预测精度，验证了预测方法的准确性。

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基于改进SSI的大跨斜拉桥模态参数识别研究

文鹏，陈桥枫，杨风帆

2020, 39(01): 45-50. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.08

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实际工程中，为时刻检测桥梁结构是否处于良好的运营状态，通常会在桥梁结构上安装各种类型传感器，通过分析传感器采集的响应信号以获得其模态参数，并利用模态参数变化规律来间接评估其运营状态。基于此，为提高模态参数识别精确性，针对最为常用的模态参数识别算法-随机子空间算法(SSI)不足，提出了以频率值、阻尼比以及模态振型为判别因子的真实模态筛选算法。最后将所提算法运用于识别某大型斜拉桥的模态参数识别，识别结果表明：本算法不仅能有效实现真实模态的智能化筛选，且识别结果具有可靠性。

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密集隔板UHPC箱梁体外预应力束转向构造研究

鲁邦泽1,2 ，邵旭东1,2 ，邱明红1,2 ，周林云1,2 ，张阳1,2

2020, 39(01): 51-59. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.09

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为了探究体外预应力束转向块在密集隔板UHPC（ultra-high performance concrete）箱梁桥中的合理构造形式，结合UHPC箱梁隔板的构造特征，提出了UHPC肋块式转向块构造；以广东某拟建UHPC连续箱梁桥为工程背景，通过建立是否借助隔板进行转向的线弹性对比模型，验证了在承受预应力束转向力时UHPC肋块式转向块对腹板应力的控制效果，提出了UHPC肋块式转向块在承受转向力时的5种局部效应；根据计算结果，设计UHPC肋块式转向块足尺试验，观察其裂缝发展、挠度变化以及破坏形态；建立试验全过程非线性有限元模型，对转向块不同配筋方式进行了参数分析，并提出了配筋建议。结果表明：UHPC肋块式转向块抗裂设计名义应力限值可取9.6 MPa；当UHPC耗材0.2 m3时，UHPC肋块式转向块承受体外预应力束转向力达2 004 kN，同时保证了结构的耐久性。

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基于Tsai-Wu准则的CFRP拉索黏结型锚具仿真分析

李扬1,贾丽君2

2020, 39(01): 60-66. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.10

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为了深入研究碳纤维增强树脂(CFRP)拉索黏结型锚具的合理设计参数，首先介绍了复合材料的Tsai-Wu失效准则，并在此基础上提出了关于CFRP拉索黏结型锚具的仿真分析方法。然后利用该方法对CFRP拉索黏结型锚具的锚固性能指标进行了参数分析，结果表明：通过优化锚杯总长度、直筒段长度、内锥段倾角、CFRP筋与锚杯间距，并在锚杯与环氧树脂之间全程布置薄膜，可显著改善锚具的受力性能。

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矩阵化的有限差分算法声波方程仿真效率分析

代志力1，2，向中富1，2，周蕙3

2020, 39(01): 67-71. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.11

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超声波在桥梁检测中具有广泛的应用，其在物体内的传播过程是超声波成像检测研究中的重要内容，可以用计算机仿真的方法对超声波的传播过程进行仿真模拟。有限差分法是比较常见的仿真算法，为了提高算法的仿真效率，提出了一种矩阵化的有限差分仿真算法。当仿真面积较小时，该算法可以大幅提升仿真效率。在一定范围以内，仿真效率的提升率与仿真面积大致成反比。最后通过仿真结果的对比得出，矩阵化算法和常规算法具有相同的仿真结果，并具有更高的仿真效率。

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石墨烯改性沥青流变性能及其博格斯流变模型研究

李蓬

2020, 39(01): 72-77. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.12

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沥青是一种黏弹性材料，在高温条件下沥青的弹性成分会逐渐减少，而黏性成分却逐渐增加，提高了沥青的流动性，当受到反复载荷后沥青混凝土的结构会发生变化并最终导致车辙等病害的发生。石墨烯是一种具有优良力学特性的二维碳材料，有着广泛而重要的应用前景，因此拟尝试在沥青中掺加石墨烯，来改善沥青在高温时的组分变化和流动状态，从而提高沥青混凝土在高温时的流变性能。结果表明：石墨烯的加入提高了沥青的瞬时弹性，而降低了其中的黏性成分，使得改性沥青在整个频率范围内拥有良好的流动和抗变形能力。在夏季高温辐照环境下，掺加石墨烯的沥青混凝土路面经过载荷反复碾压后仍拥有良好的抗车辙等抗变形能力，可以减少后期沥青路面维护的成本，有效延长沥青混凝土的路用性能和服役寿命。

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废轮胎橡胶粉在高黏改性沥青中的应用性研究

董大伟1，凌天清2，江宽3，陈林4，张立群5

2020, 39(01): 78-84. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.13

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通过试验对比研究采用橡胶粉制备性能更优的高黏改性沥青。结果表明：采用高目数橡胶粉复配适量的SBS、烯烃聚合物以及石油树脂可以制备满足规范要求的高黏改性沥青，掺配比例为12%的80目橡胶粉、6% SBS、2% Sasolbit蜡、2%萜烯树脂。为降低成本，进一步研究了采用活化橡胶粉制备高黏改性沥青；试验得出采用25%脱硫胶粉(活化程度50%左右)、6% SBS、2% Sasolbit 蜡、2%萜烯树脂的添加比例，制备得到的高黏改性沥青的性能得到大幅提升，同时可较大程度降低材料成本。

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水性环氧-乳化沥青及其混合料性能研究

王进勇1,2，陈飞1,2，程谞3，苗超杰4,王火明1，2

2020, 39(01): 85-91. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.14

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针对目前冷补沥青混合料存在的黏结性较差、初期强度较低、耐久性不足等问题，采用水性环氧树脂对乳化沥青进行改性，并结合室内试验，对水性环氧改性乳化沥青及其混合料的路用性能进行研究：分析不同水性环氧掺量下乳化沥青的黏度、力学性能、流变性能，并确定水性环氧掺量；确定混合料的设计参数及最佳乳液用量，并测试混合料的高温、低温、水稳定性能。研究表明：水性环氧树脂掺量大于20%时，能显著提高乳化沥青的黏度、黏结强度、高温性能以及耐久性能；相比于同等条件下于的热拌沥青混合料，水性环氧-乳化沥青混合料具有较高的热稳定性、水稳定性，但低温抗弯拉应变较小，抗裂性较差。

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基于抗剪切性能的级配碎石配合比设计方法研究

郑莉，王伟

2020, 39(01): 92-97. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.15

摘要 ( )

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级配碎石材料的剪切变形是级配碎石基层的主要破坏形式。为了减免这类病害的产生，采用自主研发的直剪试验设备，以安全系数为设计指标，建立了一种以抗剪切性能为关键控制指标的配合比设计新方法。“安全系数”这一全新指标是通过莫尔-库仑强度理论的充分必要条件推导得出的。实际应用效果表明：该指标既符合散粒体材料的剪切破坏模式，又能将级配碎石等散粒体的材料设计与结构设计联系起来，具有较强的理论价值与实际应用价值。

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引航道导墙透空技术改善流态的数值模拟研究

蒋孜伟1,2，许光祥1，童思陈1

2020, 39(01): 98-102. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.16

摘要 ( )

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引航道口门区水流条件的好坏将直接影响船舶的行驶安全，因此对其研究具有重要的意义。以景洪电站为研究背景，将引航道透空隔水墙的闸孔出流通过流量相等原则等效为堰流出流，把多连通计算域变为单连通计算域，此方法便于在平面上修改节点高程，解决了平面二维水流数学模型难以处理多连通域边界的问题。计算结果表明，按透空结构的隔水墙边界处理后，最大回流、最大纵流、最大横流有着不同程度的减弱，且最大回流的减弱程度最为明显，这与物理模型的试验结果相比也是吻合的，说明等效堰流法处理此类边界较为有效，计算结果符合实际。

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典型区域软弱土室内水泥固化三轴CD试验

秦网根1,2,蔡正银1,关云飞1,李小梅1

2020, 39(01): 103-108. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.17

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针对软弱土地基上建造构筑物易出现地基承载力不足、边坡失稳破坏等问题，通过对室内开展不同水泥掺量、不同围压下三轴CD试验，分析研究了水泥土的应力-应变特征、变形规律、强度特性和破坏形式。试验结果表明：同一围压下随水泥掺量的增加，水泥土的抗剪强度呈现近线性增长关系；随着围压的增加，水泥土破坏时的应变、抗剪强度及破坏后的残余强度呈现逐渐增大趋势；随水泥掺量的增大，水泥土体积应变呈现先增后减小趋势，具有剪胀特性，最终会趋于某一稳定值；水泥土的破坏模式与水泥掺量和围压有关，主要表现为塑性剪切破坏(低ac/高po)、脆性劈裂破坏(高ac/低po)和斜向剪切破坏{(低/高ac、高/低po)之间}3种破坏模式。

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重庆市主城区八条河流水质综合评价

张占梅1, 2，李媛莉2，石瑞琦2，胡伟伟2

2020, 39(01): 109-114. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.18

摘要 ( )

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为了解重庆市主城区河流的污染情况并为其今后的整治工作提供一定的数据依据及支撑，选取重庆市主城区内的8条次级河流，以CODMn、TP、TN、NH3-N、DO作为评价指标，采用综合水质标识指数法进行评价。研究结果表明：花溪河、肖家河、苦溪河、黄溪河和盘溪河水质均达到或优于GB 3838-2002中地表水Ⅴ类水质标准，而清水溪、溉澜溪和桃花溪为劣Ⅴ类水质水体，总体水质较差，但尚未形成黑臭。此外，研究证实河流污染主要是由TN、NH3-N和TP超标导致的富营养化，其中TN超出水功能区水质标准的河流总数比为100%，NH3-N超标的河流占比为50%，TP超标的河流占比为37.5%。

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跨座式双轴宽轮距转向架构架焊缝参数敏感性分析

文孝霞，孔得旭，杜子学

2020, 39(01): 115-119. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.19

摘要 ( )

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为克服整体法进行焊接结构强度设计时造成的母材强度过剩，焊缝强度不足的问题，建立了包括焊缝在内的新型双轴宽轮距转向架构架的有限元模型，采用Hyperworks中的Optistruct模块进行静强度分析，在动力学软件Adams中建立包括转向架在内的整车动力学仿真模型，根据实际运营情况仿真得到用于疲劳计算的各关键点的时间载荷历程。考虑缺口应力和应力修正对焊缝的影响，对焊缝进行疲劳损伤分析，并对关键焊缝参数进行了敏感性分析，从分析结果可以看出焊接熔深和焊接厚度对于焊缝的疲劳损伤的影响是决定性的，焊缝的倾斜角度的影响力几乎为零，缺口尺寸对焊缝疲劳损伤的影响也尤为关键。

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多次喷射对GDI汽油机喷雾及燃烧特性影响研究

何义团，陶友东，张鹏博，洪云，任海艮

2020, 39(01): 120-125. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.20

摘要 ( )

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建立GDI汽油机缸内三维仿真模型，通过定容弹试验及发动机台架试验对喷雾、燃烧模型进行验证，模拟分析了2 000 r/min全负荷工况下单次、二次及三次喷油策略下喷雾及燃烧过程。结果表明：多次喷油策略有利于燃油蒸发，与单次喷油策略相比，二次和三次喷油策略燃油蒸发量分别提高15.6%及19.5%；单次喷油策略在点火时刻形成均质混合气，二次及三次喷油策略则在点火时刻形成火花塞附近较浓而其他区域较稀的分层混合气；与单次喷油策略相比，二次喷油策略缸压峰值得到了较大的提升，采用三次喷油策略后缸压峰值进一步增大，比单次喷油策略高0.73 MPa；二次喷油策略具备较短的火焰发展期，快速燃烧期较长，三次喷油策略火焰发展期和快速燃烧期均较短，具备更好的燃烧特性；与单次喷油策略相比，二次喷油策略与三次喷油策略均提高指示热效率，指示热效率分别提高0.4%和5.9%。

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基于最优速度的弯道跟驰模型及其稳定性分析

陈秀锋，高艳艳，石英杰，曲大义，宋著贺

2020, 39(01): 126-130. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.01.21

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为研究车辆在道路弯道上的跟驰特性及稳定条件，在经典OV模型的基础上，综合考虑路面摩擦、弯道半径和超高等因素的影响，结合弯道力学特性建立弯道OV模型。基于弯道路段车辆跟驰扰动原理，采用傅里叶级数收敛对模型线性稳定性进行分析，得到了弯道跟驰模型的扰动稳定性条件。依据敏感性系数影响因素，绘制了不同弯道弧度的弯道交通流稳定区域曲线图。为验证弯道跟驰模型的有效性，对模型进行计算机模拟和路测实验验证，结果表明：在相同初始密度条件下，弯道车流的稳定性随着弯道弧度的增大而逐渐降低。

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