交通运输工程学报

SAP内养生水泥混凝土综述

申爱琴, 杨景玉, 郭寅川, 覃潇, 李鹏 — 2021-08-01

申爱琴, 杨景玉, 郭寅川, 覃潇, 李鹏分析了超吸水性聚合物(SAP)的材料性能和SAP内养生混凝土配合比设计的关键参数，提出了内养生混凝土组成设计方法；从SAP吸释水行为和内养生混凝土水化特征角度，探讨了SAP内养生混凝土水分传输机制，综述了SAP内养生混凝土的收缩阻裂性能、力学性能和耐久性能；通过界面过渡区特征、水化产物和孔结构特征，探究了SAP内养生混凝土性能增强机理；总结了SAP内养生混凝土国内外工程应用情况，并展望了其未来的研究方向和应用前景。分析结果表明：SAP内养生原理为其本身的吸释水特性，但因SAP性能的差异和混凝土配合比等因素的不同，内养生水泥混凝土的各项性能有一定的差异性；SAP在渗透压和离子浓度的驱动下及时释水，补充混凝土内部水分丧失，降低早期水化热，并提升后期水化程度；SAP内养生混凝土的各项性能均受到其粒径、掺量和额外引水量的影响，在各参数均合适的条件下，SAP能够有效抑制混凝土的自收缩和干燥收缩，并增强混凝土的力学性能；SAP能够促进水化反应，生成更多的水化产物，填充混凝土的孔隙，增强混凝土的密实性，细化孔结构，切断连通孔隙，从而改善混凝土的抗冻、抗渗等耐久性能；SAP的再溶胀能力可阻塞混凝土裂缝，生成的CaCO₃等水化产物可使混凝土裂缝自愈合；SAP内养生作用能够增强水泥石与集料之间的黏结性，减少甚至消除界面过渡区微裂缝，提高界面过渡区强度；SAP内养生水泥混凝土在桥梁桥面整体化层、横隔梁、湿接缝、桥墩及隧道二次衬砌等部位已成功应用，抗裂效果优良。交通运输工程学报. 2021 21(4): 1-31.

路面抗滑性能检测与预估方法综述

谭忆秋, 肖神清, 熊学堂 — 2021-08-01

谭忆秋, 肖神清, 熊学堂针对道路工程中路面抗滑性能检测与预估中存在的问题，分别从力学机理、检测方法、预估模型3个方面系统梳理了路面抗滑性能相关成果及进展；基于传统的库伦摩擦定律，阐明了路面抗滑性能的摩擦力学机理，从路面、轮胎以及接触环境3个方面总结了抗滑性能的影响因素；总结了抗滑性能的直接与间接测量方法，重点分析了路表纹理检测技术的难点以及测试数据的预处理方法；对比分析了抗滑性能预估的传统经验统计模型、力学模型以及机器学习等方法的优点与不足。研究结果表明：影响路面抗滑性能的因素众多，传统的摩擦理论难以描述橡胶与粗糙表面接触界面第三体的力学行为，因此，需要进一步研究具有润滑介质的接触界面摩擦机理；抗滑性能直接检测方法功能单一，成本较高，表面纹理的高速无接触自动化检测更加符合未来智能一体化检测需求，但高精度、大量程检测以及数据清洗仍是需要突破的瓶颈；相比现行的各类预估模型，经验统计模型及机器学习弱化了胎-路接触特性，导致预估模型缺乏扩展性；推行有限元仿真力学模型方法，有望进一步揭示复杂物理场下的摩擦机理，从而开发更精准、高效的路面抗滑预估模型。交通运输工程学报. 2021 21(4): 32-47.

卷积神经网络及其在智能交通系统中的应用综述

马永杰, 程时升, 马芸婷, 马义德 — 2021-08-01

马永杰, 程时升, 马芸婷, 马义德从特征传输方式、空间维度、特征维度3个角度，论述了近年来卷积神经网络结构的改进方向，介绍了卷积层、池化层、激活函数、优化算法的工作原理，从基于值、等级、概率和转换域四大类总结了近年来池化方法的发展，给出了部分具有代表性的激活函数对比、梯度下降算法及其改进型和自适应优化算法的工作原理和特点；梳理了卷积神经网络在车牌识别、车型识别、交通标志识别、短时交通流预测等智能交通领域中的应用和国内外研究现状，并将卷积神经网络算法与支持向量机、差分整合移动平均回归模型、卡尔曼滤波、误差反向传播神经网络、长短时记忆网络算法从优势、劣势和在智能交通领域的主要应用场景三方面进行了对比；分析了卷积神经网络在智能交通领域面临的鲁棒性不佳和实时性较差等问题，并从算法优化、并行计算层面和有监督学习到无监督学习方向研判了卷积神经网络的发展趋势。研究结果表明：卷积神经网络在视觉领域具有较强优势，在智能交通系统中主要应用于交通标志、车牌、车型识别、交通事件检测、交通状态预测；相比其他算法，卷积神经网络所提取的特征更加全面，有效地提高了识别准确度与速度，具有较大的应用价值；卷积神经网络未来将通过网络结构的优化、算法的改进、算力的提升以及基准数据集的增强，为智能交通带来新的突破。交通运输工程学报. 2021 21(4): 48-71.

强震作用下群桩基础抗液化性能的振动台试验

冯忠居, 张聪, 何静斌, 刘闯, 董芸秀, 袁枫斌 — 2021-08-01

冯忠居, 张聪, 何静斌, 刘闯, 董芸秀, 袁枫斌为研究强震作用下群桩基础抗液化性能优于单桩基础的具体表现形式，依托海南省海文大桥工程，采用振动台模型试验开展单桩、四桩、六桩基础处理液化地基的差异性研究，分析了3种不同工况下饱和粉细砂土层中孔压比、桩身加速度和弯矩时程响应差异及其三者相互关系。研究结果表明：0.35g地震动荷载作用下，3种工况均产生液化现象，饱和粉细砂土层深处的孔压比开始增长时刻及稳定时刻均滞后于浅层；六桩基础完全液化耗时比四桩基础延缓4.41~4.82 s，四桩基础完全液化耗时比单桩基础延缓4.00~4.42 s；随着桩数的增加，同一深度处饱和粉细砂土层中桩身最大加速度及其放大系数均逐渐减小，桩身最大加速度出现时刻逐渐滞后，且随着孔压比的增大，桩身加速度逐渐减小；六桩基础最大弯矩较四桩基础小25.95%~43.50%，四桩基础最大弯矩较单桩基础小28.80%~33.10%，单桩基础最大弯矩出现时刻比四桩基础早1.22~1.27 s，四桩基础较六桩基础提前0.66~0.72 s，且桩身弯矩随孔压比的增大逐渐衰减，说明液化前饱和粉细砂土层具有软化减震作用。可见，六桩基础抗液化性能优于四桩及单桩基础，在液化土层桩基础抗震设计中，可通过群桩基础形式提高其抗液化性能。交通运输工程学报. 2021 21(4): 72-83.

黄土地区不同成孔方式灌注桩压浆前后承载特性

周志军, 徐天宇, 徐甫, 陈超然, 白杨 — 2021-08-01

周志军, 徐天宇, 徐甫, 陈超然, 白杨为了研究成孔方式对后压浆灌注桩承载特性的影响，分别对压浆前后的人工挖孔、旋挖成孔和冲击钻孔灌注桩进行了现场静载试验，分析了成孔方式对最终注浆量的影响，研究了不同成孔方式下灌注桩压浆前后沉降、极限承载力、桩侧阻力及桩端阻力的改善效果；探讨了不同成孔工艺对压浆过程和桩基承载特性的影响机制，考虑不同成孔方式和浆液上返高度，验证了《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)推荐的后压浆桩基极限承载力计算方法。研究结果表明：当理论注浆量相同时，实际最终注浆量从大到小依次为旋挖成孔桩、人工挖孔桩和冲击钻孔桩；压浆后，沉降特性的改善效果从好到差依次为冲击钻孔桩、旋挖成孔桩和人工挖孔桩；极限承载力的提高幅度从大到小依次为冲击钻孔桩、旋挖成孔桩和人工挖孔桩；压浆后，距桩端以上12 m范围内的桩侧阻力明显提高，提高幅度从大到小依次为冲击钻孔桩、旋挖成孔桩和人工挖孔桩；人工挖孔桩、旋挖成孔桩和冲击钻孔桩桩端阻力占总荷载的比例分别提升了17.05%、12.23%和15.10%，均表现出明显的端承摩擦桩特性；人工挖孔桩和旋挖成孔桩侧阻力和端阻力增强系数与《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008) 基本接近，冲击钻孔桩则相差较大，表明灌注桩成孔方式对后压浆参数的选取和后压浆灌注桩的承载特性具有很大的影响。交通运输工程学报. 2021 21(4): 84-93.

外圆内椭管片结构内力计算模型

谷拴成, 孙冠临, 苏培莉 — 2021-08-01

谷拴成, 孙冠临, 苏培莉为了使地铁隧道适应地层荷载的不均匀性，参考异形管片结构形式，同时兼顾制作与施工等因素，提出外圆内椭管片结构，以保证管片结构最不利位置的刚度满足安全要求，并适当降低管片其他位置的刚度，充分利用材料特性；采用刚度阶梯折算法求解外圆内椭管片的柔度系数与自由项，建立外圆内椭管片的计算模型；参照实际工程地质条件，研究外圆内椭管片的内力分布特点；利用《铁路隧道设计规范》(TB 1003—2016)对外圆内椭管片的安全性进行评价。计算结果表明：相比于等刚度管片，在相同的荷载条件下，外圆内椭管片减小了管片结构拱顶与拱底的弯矩，将最大弯矩与最大轴力转移至拱腰，在验算时重点分析管片结构拱腰处的内力能否满足安全条件即可，简化了安全验算内容；在稳定性方面，等刚度管片在拱顶、拱肩与拱腰处的安全系数分别为3.07、18.05和2.45，外圆内椭管片在拱顶、拱肩与拱腰处的安全系数分别为2.79、14.86和2.21，虽然较之等刚度管片略有降低，但仍然大于安全验算要求规定的最小值2.0，可充分发挥混凝土的材料特性；在内部空间方面，外圆内椭管片在外径与等刚度管片一致的情况下，等刚度管片的内部空间面积为22.9m²，而外圆内椭管片的内部空间面积为23.76 m²，明显大于等刚度管片面积，因此，可在不扩大外径的条件下，增加了内部空间面积，提高了内部空间利用率。交通运输工程学报. 2021 21(4): 94-105.

黄土地层锁脚锚管横向地基反力系数

陈丽俊, 陈建勋, 罗彦斌, 王传武, 胡涛涛 — 2021-08-01

陈丽俊, 陈建勋, 罗彦斌, 王传武, 胡涛涛以马兰组黄土地层锁脚锚管为例，开展了锁脚锚管的模拟加载试验，反算了锁脚锚管横向地基反力系数的比例系数，研究了横向地基反力系数的比例系数随锁脚锚管端部竖向荷载和位移的变化规律，分析了锁脚锚管打设角度对横向地基反力系数的影响；拟合了横向地基反力系数的比例系数随锁脚锚管端部竖向位移变化的回归方程，确定了横向地基反力系数的比例系数的上下限，通过插值计算了0°~30°范围内任意角度打设的锁脚锚管的横向地基反力系数的比例系数。分析结果表明：在加载初期，随着锁脚锚管端部竖向荷载和位移的增大，锁脚锚管周围黄土处于不断压密阶段，横向地基反力系数的比例系数迅速增大；当锁脚锚管周围黄土进入渐进破坏阶段后，横向地基反力系数的比例系数随锁脚锚管端部竖向荷载和位移的增大不断减小；相对于0°打设的锁脚锚管，以30°打设的锁脚锚管的横向地基反力系数的比例系数随锁脚锚管端部竖向荷载和位移的变化幅值明显减小；在进行马兰组黄土地层隧道锁脚锚管设计计算中，直径为51 mm的锁脚锚管采用0°~30°打设时，横向地基反力系数的比例系数的取值范围为66.9~296·1 MN·m^-4；单根直径51 mm的锁脚锚管能承受的竖向荷载为8.63~11.87 kN。交通运输工程学报. 2021 21(4): 106-115.

UHPC局部受压承载力计算方法

邱明红, 邵旭东, 刘琼伟, 晏班夫, 李盼盼, 黄中林 — 2021-08-01

邱明红, 邵旭东, 刘琼伟, 晏班夫, 李盼盼, 黄中林为合理地计算UHPC构件的局部受压承载力，建立了有、无间接钢筋UHPC的局部受压试验数据库，以此为基础分析和评估了NF P 18-710、CECS 38:2004、DBJ 43/T 325—2017和JTG 3362—2018中的局部受压承载力计算公式；基于UHPC局部受压试验数据库提出了考虑混凝土强度和钢纤维影响的UHPC局部承压修正系数和间接钢筋影响系数，进而修正了JTG 3362—2018的局部受压承载力计算公式。研究结果表明：无间接钢筋UHPC的局部受压承载力试验值与NF P 18-710、CECS 38:2004、DBJ 43/T 325—2017和JTG 3362—2018计算值之比的均值分别为0.97、0.81、1.33和1.09，有间接钢筋UHPC的局部受压承载力试验值与CECS 38:2004、DBJ 43/T 325—2017和JTG 3362—2018计算值之比的均值分别为0.91、1.31和1.13；各规范公式的混凝土局部受压承载力公式未充分反映混凝土抗压强度和钢纤维的影响，间接钢筋的局部受压承载力计算公式未充分反映约束面积比、混凝土抗压强度和钢纤维的影响；NF P 18-710可较好地预测无间接钢筋UHPC的局部受压承载力，CECS 38:2004计算所得UHPC的局部受压承载力偏大，且间接钢筋的局部受压承载力预测结果离散性大，DBJ 43/T 325—2017和JTG 3362—2018的计算结果偏保守。有、无间接钢筋UHPC的局部受压承载力试验值与JTG 3362—2018修正公式的预测值之比的均值分别为1.00和1.04，标准差均小于0.20，因此，JTG 3362—2018修正公式可较好地预测有、无间接钢筋UHPC的局部受压承载力，可为国内UHPC桥梁结构设计规范的编制提供参考。交通运输工程学报. 2021 21(4): 116-129.

半开口和分离边箱开口断面主梁竖向涡振性能对比

段青松, 马存明 — 2021-08-01

段青松, 马存明为深入研究不同截面形式开口断面主梁的涡振性能及其发生机理，针对半开口和分离边箱开口断面2种主梁，进行了1∶50节段模型风洞试验，考虑等效质量、风攻角和阻尼比等因素的影响，计算了2种主梁断面的斯托罗哈数；基于线性和非线性理论，估算了实桥竖向涡振振幅；建立了二维数值模拟分析模型，验证了数值模拟方法的准确性，并对比了2种主梁断面周围的瞬时涡量和平均流线结构。分析结果表明：2种主梁在风攻角为3°和5°时均发生竖向涡振，且出现2个涡振区，第2个涡振区主梁竖向涡振最大振幅明显大，5°风攻角时2种主梁竖向涡振振幅比3°风攻角时大75%；风攻角为5°，阻尼比为0.8%时，分离边箱开口断面主梁竖向涡振最大振幅比开口断面大28%；随着Scruton数的增大，主梁竖向涡振的最大振幅接近线性减小，相同Scruton数工况下，5°风攻角时分离边箱开口断面主梁竖向涡振振幅最大，3°风攻角时半开口断面主梁振幅最小，说明正风攻角越大，主梁断面越钝，其涡振性能越差；5°风攻角时分离开口断面更钝，引起气流更大的分离，来流风在2种主梁断面的桥面上方和主梁开口处均形成漩涡，由于斜腹板和风嘴作用，主梁开口处尺寸较大的漩涡被打碎为几个尺寸接近的较小漩涡，优化了主梁的涡振性能。交通运输工程学报. 2021 21(4): 130-138.

钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能与设计方法

宋超杰, 张岗, 贺拴海, KODURV K, 黄侨, 李徐阳 — 2021-08-01

宋超杰, 张岗, 贺拴海, KODURV K, 黄侨, 李徐阳为研究提高钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能的策略，选取某三跨钢-混凝土组合连续弯箱梁为研究对象，利用通用有限元软件ANSYS建立了其在火灾下的三维非线性两阶段分析模型；基于已有热-结构耦合分析方法，模型考虑了钢箱梁内空腔辐射传热过程和其上翼缘与混凝土板的接触边界条件；将模型得到的预测结果与试验数据进行了比较，验证了模型的可靠性；采用建立的模型在不同纵向受火位置、火灾强度和荷载水平作用下对钢-混凝土组合连续弯箱梁跨中挠度进行了参数敏感性分析，研究了其极限承载能力和刚度衰变规律；以火灾下跨中挠度为评估指标，提出了针对钢-混凝土组合连续弯箱梁的抗火设计方法。研究结果表明：在对称火和结构荷载作用下，钢-混凝土组合连续弯箱梁外边缘挠度大于内边缘挠度，且荷载越大，火灾越严重，这一效应越显著；在油罐车等过火面积较大的火灾作用下，刚度较极限承载能力衰退更快，与常温下的钢-混凝土组合连续弯箱梁极限承载能力和刚度相比，边跨受火16 min时极限承载能力和刚度分别降低至29%和14%，中跨受火28 min时极限承载能力和刚度分别降低至31%和22%；在钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火设计中，应首先提高外侧钢箱梁在火灾下的刚度，增多和加宽外侧钢箱梁底板纵向加劲肋可使边跨受火20 min后内外侧钢箱梁跨中挠度差分别减小23%和30%，中跨受火32 min后内外侧钢箱梁跨中挠度差分别减小22%和27%。交通运输工程学报. 2021 21(4): 139-149.

时速600公里磁浮列车隧道初始压缩波洞内传播特征和洞口微气压波特征

梅元贵, 李绵辉, 胡啸, 杜俊涛 — 2021-08-01

梅元贵, 李绵辉, 胡啸, 杜俊涛基于三维数值模拟方法，采用一维可压缩非定常不等熵流动模型和改进广义黎曼变量特征线方法，在隧道入口端未设置以及设置开口型缓冲结构条件下，分别研究了初始压缩波在隧道洞内的传播及洞口(默认为出口)的微气压波特性。研究结果表明：隧道入口设置开口型缓冲结构与无缓冲结构相比，其产生的初始压缩波的最大压力梯度下降了67.56%；初始压缩波在隧道内的传播过程中存在先激化后衰减的过程，其中未设置缓冲结构和设置开口型缓冲结构的临界长度分别为2和6 km，而满足微气压波控制标准的临界隧道长度分别为33和34 km；虽然开口型缓冲结构可较大幅度降低初始压缩波的最大压力梯度，但是对于长大隧道而言，由于传播过程中压缩波不断激化，开口型缓冲结构实际上对减缓微气压波的作用存在较大幅度的弱化，建议还应采取如竖井等工程措施以减缓激化；缓冲结构对不同隧道长度的洞口内压缩波的最大压力梯度的影响不同，所以需要结合不同类型缓冲结构和长度等因素来确定对应的最佳隧道长度匹配关系。交通运输工程学报. 2021 21(4): 150-162.

表面微喷丸对CuNi₂Si合金疲劳短裂纹行为影响

杨冰, 冯博, 李一帆, 廖贞, 张继旺, 肖守讷, 阳光武, 朱涛 — 2021-08-01

杨冰, 冯博, 李一帆, 廖贞, 张继旺, 肖守讷, 阳光武, 朱涛在拉压载荷作用下，分别开展了CuNi₂Si合金微喷丸前后漏斗型圆棒试样的疲劳短裂纹复型试验；试验在预先确定的一系列载荷循环周次中断，以使用醋酸纤维膜对试样表面进行复型，进而采用逆序观察法获取了短裂纹萌生与扩展相关数据。分析结果表明：2种试样疲劳裂纹均萌生于试样表面，裂纹扩展受微观组织影响呈现曲折性增长, 整体表现出初期增长缓慢，后期裂纹长度迅速增长至试样断裂的趋势, 失稳扩展临界尺度约为750.0 μm; 微喷丸处理可以使裂纹增长模式由以晶间为主转为以穿晶为主，微喷丸前后断口形貌表现出巨大差异，相对未喷丸试样，微喷丸试样裂纹萌生位置呈现较大的晶体平面，无明显晶粒特征，裂纹源区面积较小，在疲劳过程中产生的纤维条纹数量较多，瞬断区韧窝形貌更为明显; 经微喷丸处理后，试样平均疲劳寿命提高约31.5倍，裂纹萌生和缓慢扩展阶段占比从整体疲劳寿命的60%增加至80%，可知微喷丸处理对于疲劳寿命的大幅提高主要体现在短裂纹的萌生和稳定扩展阶段，而这种强化效果主要受表面有效应力、硬度、晶界数目的共同影响，但该强化效果对疲劳裂纹扩展后期影响不大。交通运输工程学报. 2021 21(4): 163-171.

气液环簧组合式缓冲器非对称拉压特性动力学建模及冲击仿真

孙树磊, 李芾, 王广超, 田国英, 邓鹏毅, 米彩盈 — 2021-08-01

孙树磊, 李芾, 王广超, 田国英, 邓鹏毅, 米彩盈为解决气液环簧组合式缓冲器呈现非对称拉压动态特性问题，构建了气液环簧组合式缓冲器动力学模型，基于MATLAB/Simulink软件编制了考虑不同吸能元件特性的车辆冲击动力学模型程序，研究了两辆单车冲击及两列动车组冲击的动态特性。研究结果表明：组合式缓冲器动力学模型既能有效地模拟拉伸状态下环簧缓冲器的线性加载特性，又能较好地模拟压缩状态下气液缓冲器随冲击速度变化的非线性加载动态特性，即组合式缓冲器动力学模型体现了明显的非对称拉压特性；低速与中高速冲击过程中，组合式缓冲器动力学模型及车辆冲击模型可依次完整有效地模拟缓冲器-压溃管-防爬器-车体结构变形产生的缓冲吸能动态过程及磁滞拉压特性曲线；列车冲击速度为5 km·h^-1时，最大车钩力及组合式缓冲器最大行程均小于缓冲器阻抗力和行程限值，其压缩加载特性曲线仅呈现出气液缓冲器的加载特性；冲击速度为20 km·h^-1时，最大车钩力为2 900 kN，最大行程为534 mm，防爬器已经触发，其压缩加载特性曲线呈现出了气液缓冲器-压溃管-防爬器组成的连续力学特性，此时车体结构未发生破坏；冲击速度达到25~30 km·h^-1时，列车开始发生结构破坏，车钩力陡升；全自动车钩与半永久车钩参数选型能够满足冲击速度20 km·h^-1以内的列车车体结构安全性。交通运输工程学报. 2021 21(4): 172-182.

面向在线地图的GCN-LSTM神经网络速度预测

陈华伟, 邵毅明, 敖谷昌, 张惠玲 — 2021-08-01

陈华伟, 邵毅明, 敖谷昌, 张惠玲为从路网速度中完整提取路段速度的时空特征，实现高精度路段速度预测，通过调用在线地图的路径规划应用程序接口，采集路段的在线地图速度；利用图卷积神经网络(GCN)提取空间特征，利用长短期记忆(LSTM)神经网络提取时间特征，建立面向在线地图的GCN-LSTM神经网络，提取路段速度的时空特征，预测路段速度；为测试面向在线地图的GCN-LSTM神经网络表现，并评价在线地图下GCN-LSTM神经网络的优势与面向检测器速度预测模型的可替代性，以局部路网为例分析模型表现，并对比在线地图下不同模型的表现与不同数据源下近似模型的表现。研究结果表明：GCN-LSTM神经网络在训练集和测试集上的平均绝对误差(MAE)均低于5，均方根误差(RMSE)均低于6，平均绝对百分比误差(MAPE)均低于30%，训练误差和测试误差均处于较低水平，总体表现良好；GCN-LSTM神经网络的路段MAPE服从Gumbel分布，均值均落在19%±4%之间，85%分位点均落在34%±5%之间，2项指标均处于较低水平，个体表现良好；在面向在线地图的速度预测模型中，GCN-LSTM神经网络的MAE、RMSE、MAPE以及MAPE拟合曲线均值、85%分位点最低，总体和个体表现均为最佳，在面向在线地图的速度预测中具有一定优势；在近似模型中，GCN-LSTM神经网络的MAE、RMSE、MAPE以及MAPE拟合曲线均值、85%分位点最低，总体和个体表现均为最佳，则面向在线地图速度预测的可靠性高，可代替面向检测器的速度预测。交通运输工程学报. 2021 21(4): 183-196.

高速条件下隧道出入口行驶速度特性

徐进, 曾粤 — 2021-08-01

徐进, 曾粤为明确山区隧道出入口区段的车辆运行特性和驾驶行为，揭示隧道洞口交通事故的发生机制，在高速公路和城市快速路各选择3座隧道，采集了小客车和货车在隧道出入口区段的断面速度，高速公路单个断面观测样本大于500 veh，快速路隧道单个断面样本大于1 100 veh，基于断面数据分析了车辆行驶速度的变化规律和影响因素，并建立了运行速度预测模型。分析结果表明：驾驶人临近隧道洞口时会减速，小客车速度降幅为12~21 km·h^-1，货车速度降幅为2~10 km·h^-1，货车速度降幅低于小客车；洞口位置小客车运行速度大于80 km·h^-1，货车运行速度大于70 km·h^-1；高速公路隧道出入口段的车速范围为75~110 km·h^-1，快速路隧道出入口段的车速范围为60~88 km·h^-1，高速公路隧道出入口段的车速普遍高于城市快速路隧道; 驾驶人进入隧道洞内适应环境之后会加速行驶，驶出隧道时有加速行为，但当隧道出口前方有小半径弯道和互通立交时，驾驶人会减速以适应前方的道路条件；隧道入口前100 m至洞口范围内的车辆减速度最大，货车减速度范围为0.23~0.58 m·s^-2，小客车减速度范围为0.47~ 0.70 m·s^-2；同一断面的速度观测值存在较强的离散性，表明车辆之间存在明显的纵向干涉，容易发生追尾事故。交通运输工程学报. 2021 21(4): 197-209.

基于优化PSO-BP算法的耦合时空特征下地铁客流预测

惠阳, 王永岗, 彭辉, 侯淑倩 — 2021-08-01

惠阳, 王永岗, 彭辉, 侯淑倩为提高地铁客流预测的准确性，以西安地铁1号线为例，分析了地铁客流的耦合时空特征，提取了影响地铁客流变化的5个主要因素，包括节日、非节日、时间段、站点和天气，构建了反向传播(BP)神经网络，预测了地铁客流；利用引入自适应变异与均衡惯性权重的粒子群优化(PSO)算法，优化了BP神经网络，形成了考虑复杂因素影响的地铁客流预测系统；选取了换乘站、非换乘站的首站与中间站，引入天气、节日、非节日因素，对比了不同时间段下的BP神经网络模型，优化了PSO-BP神经网络模型的预测误差。研究结果表明：考虑天气、节日、非节日因素，换乘站点分时段优化PSO-BP神经网络模型预测的平均绝对误差、均方根误差和平均绝对百分比误差，较不分时段的优化PSO-BP神经网络模型分别平均下降了40.13%、31.46%和23.89%，较分时段的BP神经网络模型分别平均下降了17.50%、17.86%和17.32%；非换乘站点分时段优化PSO-BP神经网络模型预测的平均绝对误差、均方根误差和平均绝对百分比误差，较不分时段的优化PSO-BP神经网络模型分别平均下降了16.50%、20.99%和32.59%，较分时段的BP神经网络模型分别平均下降了11.48%、12.10%和17.73%；各站点分时段优化PSO-BP神经网络模型预测的平均绝对误差、均方根误差、平均绝对百分比误差，较不分时段的优化PSO-BP神经网络模型分别平均下降了24.37%、24.48%和29.69%，较分时段的BP神经网络模型分别平均下降了13.49%、14.02%和17.59%，因此，利用考虑多影响因素的优化PSO-BP神经网络模型能提高地铁客流预测的准确性。交通运输工程学报. 2021 21(4): 210-222.

基于时序融合的自动驾驶多任务感知算法

刘占文, 范颂华, 齐明远, 董鸣, 王品, 赵祥模 — 2021-08-01

刘占文, 范颂华, 齐明远, 董鸣, 王品, 赵祥模采用连续图像帧作为输入，挖掘连续图像帧之间的时序关联信息，构建一种融合时序信息的多任务联合驾驶环境视觉感知算法，通过多任务监督联合优化，实现交通参与目标的快速检测，同时获取可通行区域信息；采用ResNet50作为骨干网络，在骨干网络中构建级联特征融合模块，捕捉不同图像帧之间的非局部远程依赖关系，将高分辨率图像通过卷积下采样处理，加速不同图像帧的特征提取过程，平衡算法的精度和速度；在不同的图像帧中，为了消除由于物体运动产生的空间位移对特征融合的影响，且考虑不同图像帧的非局部关联信息，构建时序特征融合模块分别对不同图像帧对应的特征图进行时序对齐与匹配，形成融合全局特征；基于共享参数的骨干网络，利用生成关键点热图的方法对道路中的行人、车辆和交通信号灯的位置进行检测，并利用语义分割子网络为自动驾驶汽车提供道路可行驶区域信息。研究结果表明：提出的感知算法以多帧图像代替单一帧图像作为输入，利用了多帧图像的序列特性，级联特征融合模块通过下采样使得计算复杂度降低为原来的1/16，与CornerNet、ICNet等其他主流模型相比，算法检测精确率平均提升了6%，分割性能平均提升了5%，并保持了每秒12帧图像的处理速度，在检测与分割速度和精度上具有明显优势。交通运输工程学报. 2021 21(4): 223-234.

基于弹复力调整的高速列车群动态运行轨迹优化方法

宋鸿宇, 上官伟, 盛昭, 张瑞芬 — 2021-08-01

宋鸿宇, 上官伟, 盛昭, 张瑞芬为提高列车控制过程的自主性和智能性，研究了列车群动态运行过程，采用多智能体和图论方法构建了列车群分布式信息交互模型；以节能和准点为优化目标，以安全和乘客舒适度为约束条件，建立了列车群运行轨迹多目标优化模型，利用基于模拟退火思想改进的差分进化算法获取了列车群静态最优运行轨迹；在此基础上，为避免或消解列车运行过程中随机干扰导致的延误传播问题，针对移动闭塞系统，基于弹复力构建了信息交互支撑的列车群动态间隔调整机制，设计了列车群在线协同优化算法，实现了列车群运行轨迹的动态调整，最后采用武广高速铁路实际数据进行了仿真验证。研究结果表明：提出的在线协同优化算法可以有效提升最优解搜索能力，避免Pareto最优解集的频繁更新，在不同干扰场景下算法触发频率平均降低36.7%；在试验设计的一般干扰场景中，优化后的动态调整策略在保证列车群安全平稳运行的同时，将受扰列车的延误度由6.2%降至0，与立即恢复延误策略相比，节能率达4.8%；在试验设计的较大干扰场景中，受扰列车的延误度由13.1%降至1.4%，全局时间偏差恢复为0，节能率达1.8%。可见，提出的方法能够解决运行轨迹静态规划方式无法完全适应外部动态环境变化的问题，有效保障干扰情况下列车运行复合紊态的及时恢复。交通运输工程学报. 2021 21(4): 235-250.

高速公路鲜活农产品运输车辆快速检测方法

闫晟煜, 肖润谋, 房颜明, 王毅萌 — 2021-08-01

闫晟煜, 肖润谋, 房颜明, 王毅萌为提高鲜活农产品运输车辆的通行效率，减少收费站稽查人员劳动量，提出了一种基于激光测距系统的货运车辆快速检测方法；分析了鲜活农产品承运车型的特点，通过车辆流向归纳，确定了常见的鲜活农产品承运车型；引入车辆外廓尺寸激光测距系统，建立了货物密度数据库作为判定基础；通过分析免征通行费的合理装载要求，结合货物密度的概率分布，以8×4载货车为分析对象，分析了货物密度上限与下限阈值的取值范围，提出了违规装载的货物密度判定模型；根据货车轴组间距的规律，运用力矩平衡原理确定靠近货厢最前端轴组的理论质量，提出了轴组判定模型；利用收费站实测数据，验证了货物密度判定模型和轴组判定模型的可行性，分析了计算误差，并对比了该检测方法的稽查优势。研究结果表明：鲜活农产品的主要承运货车车型有5种；货物密度判定模型测算的体积偏差率、密度偏差率分别为±3.75%、±4.94%，明显小于判定逻辑中合理区间、警告区间公差的50%；轴组判定模型对激光测距系统的依赖性较大；依托2种模型构建的快速检测方法是人工稽查效率的5.97倍，能够有效提高车道通行效率；被调查车道内的开厢查验率为16.62%，能够减少货车开厢查验频次，节省稽查人员劳动量和岗位配置；虽然增加的选择和输入参数过程平均耗时0.41 min，但仅为人工稽查耗时的15.70%。交通运输工程学报. 2021 21(4): 251-258.

车路协同雾天预警系统对车辆运行生态特性的影响

伍毅平, 李海舰, 赵晓华, 邢冠仰, 陈雨菲, 付强 — 2021-08-01

伍毅平, 李海舰, 赵晓华, 邢冠仰, 陈雨菲, 付强为探究车路协同技术对车辆运行生态特性的影响，基于驾驶模拟试验平台构建车路协同条件下的雾天预警系统，测试了驾驶人在浓雾条件下驾驶车辆的能耗排放特征；设计了空白对照组、可变情报板(DMS)预警组、人机交互界面(HMI)预警组以及DMS+HMI预警组4种试验场景，招募43名驾驶人开展驾驶模拟试验，通过对比不同预警方式作用下车辆总体和道路关键区段的能耗排放差异，明确不同预警系统对车辆运行生态特性的影响效用。分析结果表明：相对于空白组，3种车路协同雾天预警系统均能显著降低车辆整体能耗与排放，但是不同预警方式的作用效果并无明显差别；道路场景分为了预警前、预警区、渐变区和雾区4个关键区段，3种预警系统在预警区及渐变区均可有效降低车辆能耗及排放；HMI从发出预警信息后开始生效，DMS可在车辆进入预警区前产生效果，DMS+HMI在预警区的效果最为显著，但进入雾区后不能有效降低车辆能耗与排放。可见，虽然车路协同雾天预警系统整体可以提升车辆运行生态特性，但是单一增加预警强度或改变预警方式并不能有效保证整个雾天影响区域不同区段均具有节能减排效用，合理设置车路协同预警系统应综合考虑不同预警方式、预警信息触发点位及时机、驾驶人特性等因素的匹配关系。交通运输工程学报. 2021 21(4): 259-268.