重庆交通大学学报(自然科学版)
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2020年 39卷 10期
刊出日期:2020-10-30

桥梁与隧道工程
载运工具与机电工程
交通运输工程
交通+大数据人工智能
道路与铁道工程
港口航道·水利水电·资源环境
 
 
       交通+大数据人工智能
1 天气因素对北京市地铁客流量的影响
韩西丽1,2,罗阳1
DOI: 10.3969/j.issn.16740696.2020.10.01
为了研究天气因素对地铁客流量的影响规律,基于北京市2016—2018年的逐日气象数据及地铁日客流量数据,通过SPSS 24统计及单因子方差分析,研究了天气状况、风力、空气质量及极端高温(T>30 ℃)、极端低温(T<0 ℃)等天气因素对北京市地铁日客流量的影响。结果表明:极端高温(T>30 ℃)天气下,北京市地铁日客流量在工作日期间增加,在周末则无显著变化;极端低温(T<0 ℃)天气下,在工作日期间及周末,北京市地铁日客流量均减少;工作日期间及周末,天气状况、风力、空气质量等因素对地铁日客流量的影响不显著。
2020 Vol. 39 (10): 1-4 [摘要] ( 186 ) PDF (338 KB)  ( 85 )
5 航班延误后多航班间车辆调度优化算法和实现
赵桂红1, 秦臻1,李建伏2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.02
停机坪作业安排不当是导致机场地面延误的原因之一,因此合理安排作业流程,缩短停机坪作业时间具有十分重要的意义。将仿生学微粒群算法引入到这种调度问题的解决方案中,结合实际的停机坪作业情况,通过合理安排服务车辆来减少总体的服务时间。基于微粒群算法的思想,研究车辆个体的最优位置和全局最优位置,从而得到每个车辆应服务的航班,再将航班进行排序便可得到各个车辆的服务流程,服务时间最长车辆所需时间即为该种服务车辆的最优时间。建立车辆问题的数学模型,在此基础上运用微粒群算法求解,通过仿真测算的结果表明该方法的可行性。通过优化,缩短了车辆服务时间,进而减少了停机坪作业时间,能够更好的保障航班准时出港。
2020 Vol. 39 (10): 5-9 [摘要] ( 98 ) PDF (858 KB)  ( 28 )
10 客流量动态影响下公交智慧出行服务模型研究
刘莎,董国发,李想,曾晰
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.03
公交车是城镇居民出行的重要交通工具。由于受到行程时间、客流量等不确定性问题的影响,乘公交车出行的乘客经常遭遇延误。基于上述问题,针对出行者乘公交车出行全过程提出了一种可靠的出行服务模型,该模型能够确保乘客按时到达目的地并有效节约时间。模型首先使用LSTM(long short-term memory)算法预测公交行程时间,为乘客提供目标车辆;随后,模型将客流量动态变化对出行的影响纳入研究范围,通过建立模糊专家系统对公交客流量问题进行评价,为乘客制定合理的出门时间,避免客流量过大造成旅客滞留,模糊专家系统中的客流量数据由k-NN算法获得。经实际案例验证,该模型能够为出行者提供可靠的出行策略。研究结果对提升公交服务水平,发展智慧出行具有积极的推动作用。
2020 Vol. 39 (10): 10-17 [摘要] ( 90 ) PDF (1395 KB)  ( 20 )
       交通运输工程
18 基于复合系统协同度模型的京津冀民航协同发展研究
褚衍昌,陈飞超,侯云燕
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.04
京津冀民航协同发展是指北京、天津以及河北省各个民航子系统相互配合、相互协调,形成共同管理、差异化经营的格局。选取首都国际机场、天津滨海国际机场以及石家庄正定国际机场作为研究对象,利用协同效应以及利益相关者理论构建评价指标体系,利用复合系统协同模型定量测度京津冀民航系统协同发展状况。研究结果表明:一方面,尽管整个系统协同度处于“振荡式”上升趋势,但是整体的协同度仍处于低度协同阶段;另一方面,尽管京津冀民航各个子系统有序度均不断提高,但是各个子系统呈现出极大的差异性,其中航空公司以及机场子系统有序度一直较高,空管子系统一直保持低速增长趋势。
2020 Vol. 39 (10): 18-23 [摘要] ( 93 ) PDF (413 KB)  ( 21 )
24 基于多项Logit模型的候车时间价值估计
肖梅1,徐福博1,边浩毅2,颜建强3
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.05
候车时间是影响公共交通吸引力的重要因素之一,候车时间价值作为候车时间与出行成本间的转化媒介往往对公共交通组织优化结果产生较大影响。通过调研访问及SP调查法获取出行者在不同条件下为减少候车时间的支付意愿数据,应用非集计理论建立基于多项Logit模型的支付行为预测模型;基于出行者支付意愿,利用预测结果测算出行者在不同条件下的候车时间价值;研究候车时间价值在不同条件下的差异及随候车时长变化的规律。结果表明:候车时间价值受候车时长、收入水平、出行目的及天气条件影响显著,且与候车时长和收入水平均呈正相关;工作出行的候车时间价值要高于娱乐出行,恶劣天气条件下的候车时间价值要高于舒适天气;Logistic曲线能够较好地解析候车时间价值与候车时长的关系,拟合决定系数接近于1。
2020 Vol. 39 (10): 24-30 [摘要] ( 77 ) PDF (1258 KB)  ( 37 )
31 基于支持向量机的轨道司机驾驶水平评价方法研究
刘杰
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.06
针对轨道交通司机驾驶水平定量化评价问题,笔者在数据提取、数据降噪和数据降维的基础上,构建了基于支持向量机的轨道司机驾驶水平评价模型方法对该问题进行了研究。研究结果表明:选用高斯核函数的SVM模型在准确率和稳定性上要优于普通、线性和多项式SVM模型,和人工评价结果比较其余弦相似度均高于0.98,模型评价结果的有效性。
2020 Vol. 39 (10): 31-36 [摘要] ( 75 ) PDF (572 KB)  ( 23 )
37 基于管理疏忽与风险树的航运事故案例分析
丁涛1,林镇创1,王帆2,黄泽乾1,王钰1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.07
为管控航运事故发生率,降低公众生命威胁和财产安全损失可能性,从系统致因理论出发,运用管理疏忽与风险树法对马鞍山8.16“马和渡104”沉没事故进行案例分析。通过MORT分析构建研究案例的S分支与M分支模型,科学探究事故发生全过程的主要风险源及现有航运管理系统的潜在危险因素;确定相应的安全管理风险要素评价指标体系并运用模糊层次分析定性定量化赋值指标,明确量化评价风险要素,找出事故各层级主要致因。该研究对促进航运经济的可持续发展、提高航运企业安全管理水平具有重大意义。
2020 Vol. 39 (10): 37-42 [摘要] ( 85 ) PDF (1176 KB)  ( 12 )
       桥梁与隧道工程
43 莲花桥BIM技术应用及异形索塔力学性能研究
陈素华1,2,丁建明1,2,姜严旭2,于智光2,林峰2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.08
利用BIM技术以及参数化设计方法对复杂景观桥梁设计展开研究,基于Rhinoceros软件建立全桥参数化BIM模型,研究了BIM技术在桥梁方案设计,结构优化,设计合理性检查,工程量统计以及辅助出图等方面的应用。同时实现BIM模型与实体有限元软件之间的数据对接,着重分析异形索塔的力学特性。研究表明:BIM技术与参数化设计作为桥梁三维正向设计的基础,在工程设计阶段可有效控制设计误差,提高设计效率及质量。异形索塔力学分析表明:索塔整体受力以受压为主,锚固区由于环向预应力的施加,具有较高的压应力安全储备,各向应力水平均在可控范围之内。为BIM技术在桥梁工程设计阶段的应用提供了一个有效的技术路线。
2020 Vol. 39 (10): 43-48 [摘要] ( 37 ) PDF (6920 KB)  ( 23 )
49 考虑参数随机性的肋拱桥套箍加固优化设计研究
黎小刚1,丁鹏1,陈晓虎1,周建庭2,吴浩博2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.09
针对快速、客观地确定肋拱桥套箍加固最优方案的问题,笔者利用均匀设计与功效系数法原理,考虑影响结构加固效果的混凝土容重、两侧加固厚度、拱背加固厚度、拱腹加固厚度及混凝土弹性模量等参数随机性,选择截面承载力富余量作为加固效果评价指标,同时将多个响应指标整合成单个指标,并以此求取总功效系数,根据总功效系数的判断得出最优的加固方案;同时结合响应面法,探究了随机变量对于加固效果的敏感性分析。研究结果表明:各随机变量对于肋拱桥套箍加固效果的敏感性百分比中,拱背及拱腹厚度最为敏感均达到35%,方案设计时应重点考虑;混凝土弹性模量的敏感百分比只有4%,方案设计时可较少考虑。
2020 Vol. 39 (10): 49-53 [摘要] ( 51 ) PDF (864 KB)  ( 35 )
54 公路隧道非对称配光照明质量分析
丁浩1,2,刘鹏1,马非2,夏杨于雨2,李钰1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.10
利用灯具光强在道路纵断面上非对称配光,形成顺、逆光照明和对称照明3种照明类型,以探讨非对称配光在公路隧道中的照明质量问题。研究采用足尺试验与数值仿真相互对比的方法,对3种照明类型在水泥混凝土和沥青混凝土路面上的照明效能进行分析,其中主要照明质量评价指标为路面平均亮度、平均照度、均匀度、STV和TI。研究工况表明:隧道路面为水泥混凝土时,3种照明类型下相差较小,平均亮度相互差值不超过各自值的4.74%,平均照度相互差值不超过各自值的10.2%,均匀度相互差值不超过各自值的5.26%。隧道路面为沥青混凝土时,逆光照明路面平均亮度相比顺光照明和对称照明分别增益了96%和46%;逆光照明时小目标可见度分别是顺光照明的2.6倍和对称照明的1.8倍;逆光照明时阈值增量较高,但仍在可接受的范围内,中间段照明不会对驾驶安全造成较大的负面影响。
2020 Vol. 39 (10): 54-59 [摘要] ( 40 ) PDF (3416 KB)  ( 26 )
60 综合物探法在运营岩溶隧道病害探查中的应用
张霄,尹占超,刘啸,段崇豪,郝彭帅
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.11
江西南石壁隧道地处岩溶发育区,运营期间每逢季节性强降雨便出现涌水涌泥病害,涌水点分散,涌水量大,多次治理未能彻底解决。精确定位水源及导水通道是病害治理的前提。在注浆治理前采用综合探测法进行探测,以瞬变电磁、高密度电法定位水体,以地震映像法发探溶洞及断层破碎区,综合多种物探结果比对分析,确定了不良地质体的空间位置及展布形态。通过左洞钻探揭露情况及注浆时的串浆路线,验证了物探结果的正确性。研究结果表明:对于运营中的岩溶区隧道,综合使用多种物探技术,相互印证,能够较为精确的定位充水溶洞以及导水裂隙的空间分布,对于隧道的病害处治施工具有指导意义。
2020 Vol. 39 (10): 60-66 [摘要] ( 36 ) PDF (11634 KB)  ( 21 )
       道路与铁道工程
67 水性环氧乳化沥青高温流变性能研究
刘洪辉,李晓娟
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.12
针对不同掺量的水性环氧树脂改性乳化沥青进行研究,通过动态剪切流变试验(DSR)的温度扫描和频率扫描,比较分析10%、15%、20%水性环氧树脂及3%SBR复合改性乳化沥青及SK90#基质乳化沥青蒸发残留物的高温流变特性,以确定水性环氧树脂的最佳用量。研究结果表明:在试验温度范围内,各乳化沥青材料的复数剪切模量G*随温度升高而下降,随频率提升而增大;各乳化沥青的相位角δ随水性环氧树脂的掺量增大而减小,较低掺量的水性环氧树脂及水性环氧/SBR复合改性乳化沥青的相位角δ均随着温度的升高而增大,随频率升高而降低; 20%掺量水性环氧树脂/SBR复合改性乳化沥青的高温抗变形能力及流变性能最好,水性环氧树脂的最佳用量为20%。
2020 Vol. 39 (10): 67-73 [摘要] ( 90 ) PDF (1985 KB)  ( 16 )
74 Fe2O3-沥青胶结料损伤愈合性能研究
李明霞1,吴国雄1,2,3,李新凯4,邹蔚然1,程于航1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.13
为探究Fe2O3-沥青胶结料的自愈合性能及其影响因素,通过DSR试验,对Fe2O3沥青胶结料进行了疲劳—愈合—疲劳试验,探究和分析了不同Fe2O3掺量比的沥青胶结料在不同愈合时间、不同加载应变以及不同损伤程度条件下的愈合能力。研究结果表明:愈合时间的延长有助于Fe2O3-沥青胶结料自愈合,损伤程度的增大会降低其愈合能力,加载应变的不同对 Fe2O3-沥青胶结料愈合性能也会造成影响;在同一愈合条件下,随着Fe2O3掺量比例的增大,Fe2O3-沥青胶结料的愈合率先增大后减小,改变幅度与Fe2O3的掺量比例有关;当Fe2O3掺量比为20%时,沥青胶结料的愈合率达到最大;当采用以愈合前后沥青胶结料的复数模量变化为依据的4种愈合指标评价其愈合性能时,得到的不同Fe2O3掺量比条件下的沥青胶结料愈合率演变规律具有一致性;由HI1愈合指标公式计算得到的愈合率普遍偏大;由HI2愈合指标公式计算得到的愈合率普遍偏小;由HI3和HI4计算得到的愈合率数值较为接近。
2020 Vol. 39 (10): 74-78 [摘要] ( 81 ) PDF (457 KB)  ( 14 )
79 石灰改良云南红粘土路基路用性能研究
肖庆一,孙立东,封仕杰,张恒
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.14
为促进云南红粘土地区道路建设,解决红粘土作为路基填料时所面临的收缩开裂等问题,笔者研究掺入质量分数分别为0、2% 、4% 、6%、8%、10%的石灰改良云南红粘土,并采用液塑限试验、击实试验、无侧限抗压试验、承载比试验以及收缩试验,对改良红粘土的工程特性进行评价。研究结果表明:在云南红粘土中掺入石灰进行改良,虽然红粘土的体缩率、收缩系数以及缩限略有增大,但其液限、塑性指数以及最佳含水率却降低很多,红粘土的收缩开裂得到很好的抑制;石灰改良红粘土的无侧限抗压强度以及CBR显著提高,抗变形能力增强;综合考虑试验结果,在云南红粘土中掺加质量分数为8%的石灰,能够有效改善红粘土压实特性,提升土体强度,抑制收缩开裂,使其满足公路对路基填料的技术要求。
2020 Vol. 39 (10): 79-84 [摘要] ( 92 ) PDF (4407 KB)  ( 20 )
85 环路热管融冰雪效果影响因素试验分析
周水文1,2,3,张晓华1,2,3,张蓉1,2,3,赵坤4,王建壮1,2,3
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.15
基于室内融雪路面结构模型,对加热方式、流体温度、管径、管间距、加热功率等影响环路热管融冰雪效果的因素进行试验测试,并计算了各因素敏感性度系数。结果表明:环路热管具有优异的传热效果,路表最大升温速率达8 ℃/h,但水平方向影响范围有限,热量由热管不断向路表和路面内部传递;直接采用电加热方式热量利用率更高,冰层厚度仅影响冰雪融化时间;路表对加热功率、间距敏感,4 cm深度对流体温度、管径敏感;加热功率敏感性最强,流体温度敏感性最差,管径越粗、间距越大,敏感性增加。
2020 Vol. 39 (10): 85-92 [摘要] ( 74 ) PDF (6797 KB)  ( 13 )
       港口航道·水利水电·资源环境
93 非恒定流条件下宽级配土石料冲刷过程试验研究
赵天龙1,2,马廷森1,付长静1,2,冼才麟1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.16
针对堰塞坝溃决过程中土石料输移特性,设计了3类共7组宽级配土石料:第1类为2组粒径分别为4、5 mm的均匀土石料,第2类为4组最大粒径分别为20、37.5、53及75 mm的非均匀土石料,第3类为最大粒径为20 mm的无黏性非均匀土石料;选择了恒定流A、B及非恒定流C、D共4组试验水流条件,以及2种尾门开度Ⅰ、Ⅱ,共25组试验工况;开展了宽级配土石料水槽冲刷试验,对比分析了流量过程、下游泄流条件、土石料级配宽度对土石料冲刷特性的影响规律。研究表明:对于不含黏性颗粒的土石料,非恒定流条件下的土石料输移相较于恒定流条件下的更加活跃,表现为大冲大淤;尾门开度越大即下游泄流条件越好,土石料的冲刷越严重,冲刷量越大;随着土石料级配宽度的逐渐增大,土石料冲刷深度最大的位置逐渐靠近水槽下游位置,冲刷量不断降低。
2020 Vol. 39 (10): 93-99 [摘要] ( 74 ) PDF (1982 KB)  ( 16 )
100 三峡库区滑坡沿程涌浪传播特性模型试验研究
袁培银1,王平义2,赵宇2,3,李冬英1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.17
为了研究三峡库区岩体滑坡沿程涌浪的传播特性,开展了大缩尺比的水库模型试验。将水库模型分为滑坡断面、直道、弯道及过弯直道等4个区域,共布置了25个测点;对比分析了各测点水位值h的变化规律,探讨了岩体滑坡沿程涌浪的最大波高Hmax、平均波高Hav的传播和衰减规律。结果表明:滑坡断面、直道和过弯直道3个区域涌浪的最大波高、衰减程度随着传播距离的增加而减小;滑坡断面区域涌浪波高最大且衰减最快,其他3个区域涌浪波高值相近,波高衰减情况相似。
2020 Vol. 39 (10): 100-104 [摘要] ( 67 ) PDF (2162 KB)  ( 29 )
105 重庆市渝东北生态红线区域生态环境质量评估
官冬杰,殷博灵
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.18
划定生态红线是我国生态环境保护的重要措施之一。对重庆市渝东北生态红线区域生态环境质量进行分析与评价,借助ArcGIS软件,通过构建生态环境质量评估指标体系,耦合集对分析与NPP定量指标法进行评估,弄清影响区域生态环境质量的胁迫因子,探讨区域生态环境未来保护方向。结果表明:北部生态红线区域的生态环境质量为良;南部、中东部生态红线区域的生态环境质量为中;渝东北中部生态红线区域的生态环境质量为差;农作活动强度等10个关键指标对研究区域生态环境质量具有重要影响;未来,梁平生态红线区等8个地区的生态环境质量有向好发展的趋势,万州生态红线区等3个地区生态环境质量有下降的趋势;研究区域生态环境质量与生态系统功能在不同地区呈现出对立和同一关系。该耦合集对分析方法与NPP模型对区域生态环境质量与生态功能服务重要性进行了评价和预测,评价结果符合区域生态环境特征,对典型区域生态环境质量的研究与改善具有一定的参考意义。
2020 Vol. 39 (10): 105-117 [摘要] ( 67 ) PDF (8980 KB)  ( 9 )
       载运工具与机电工程
118 自动驾驶车辆车道偏离识别及预警方法研究
胡正云1,仝秋红2,刘帅2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.19
无人驾驶汽车需要通过视觉系统进行环境感知,而前方车道线识别与监测是行驶路线规划及行车安全性监测的重要部分。针对车道线图像识别实时性和适应性问题,提出了一种基于最大类间方差法和遗传算法相结合的车道线图像阈值分割优化算法。该算法通过二进制编码确定第1代种群,以最大类间方差计算公式作为适应度函数,并将类间方差作为适应度值,通过遗传算法计算出图像分割的阈值,利用MATLAB编程进行图像处理,在有效消除噪声的同时更好地保护了图像的细节,提高了车道线图像识别的准确度、适应度和识别速度;再根据车道线特征通过车道线检测跟踪算法进行拟合,利用车道偏离算法判断汽车在行驶过程中是否偏离车道线,将算法移植到了车载图像处理芯片,进行实车实验验证了算法的正确性;最后通过车载智能终端获取当前车道偏离的实时数据并发送至云服务器,以这些数据为基础判断车道偏离程度,并实现车道偏离警示。实验结果表明:所获取的车道偏离数据与当时实车行驶状态非常符合。
2020 Vol. 39 (10): 118-125 [摘要] ( 78 ) PDF (1843 KB)  ( 23 )
126 含饱和非线性的主动悬架系统自适应控制
曹青松,易星,许力
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.20
针对执行器饱和非线性制约主动悬架系统的减振性能,甚至使得系统不稳定的问题。笔者通过标准的饱和函数表达式描述系统执行器的饱和特性,建立具有执行器饱和状态反馈的1/4车体主动悬架系统动力学模型,并将其转化成具有近似Brunovsky标准型的状态方程,采用多层神经网络方法设计自适应控制器;并利用设计的控制器仿真研究自适应跟踪情况,不同饱和度下控制器的鲁棒特性,控制参数对控制器的影响,以及随机激励下控制器的自适应效果。研究结果表明:系统输出响应与目标值误差很小,控制器跟踪效果较好;随着饱和度的减小,系统鲁棒特性有所下降;控制参数的选取影响系统输出响应,并确定了主要控制参数的选取范围;控制器在随机激励下仍然具有较好的自适应效果。笔者可以为主动悬架系统饱和非线性的研究提供一定理论参考。
2020 Vol. 39 (10): 126-131 [摘要] ( 85 ) PDF (2612 KB)  ( 11 )
132 基于模糊PID控制的削峰填谷式电池均衡系统研究
李军,黄志祥,周伟
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.21
针对传统均衡系统控制复杂、均衡速度慢等问题,结合模糊控制和PID控制理论,提出了模糊PID控制的削峰填谷式电池均衡系统。模糊PID算法用于调制MOS管的占空比(PWM),进而实现均衡电流的最佳控制。通过搭建削峰填谷式均衡系统,分析了均衡系统的均衡策略,验证了均衡电路的工作原理。以电池荷电状态(State of charge, SOC)一致性作为均衡目标,对6节锂离子电池单体进行充电和放电两种工况下的均衡控制仿真,并与未加模糊PID控制的均衡系统对比。仿真结果表明:模糊PID控制的均衡系统可以降低电池组之间的不一致性,明显缩短均衡时间。在充电过程中,均衡速度提高了47.1%;在放电过程中,均衡速度提高了39.7%。
2020 Vol. 39 (10): 132-138 [摘要] ( 84 ) PDF (1960 KB)  ( 23 )
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