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    2022年 第50卷 第5期    刊出日期:2022-05-25
    2022, 50(5):  0-0. 
    摘要 ( 95 )   PDF (311KB) ( 41 )  
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    交通运输工程
    兰凤崇, 张越, 陈吉清, 等
    2022, 50(5):  1-10.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210058
    摘要 ( 1479 )   PDF (670KB) ( 76 )  
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    为了研究人车碰撞事故中影响行人伤亡的因素,提出了基于聚类方法与BP神经网络的行人碰撞后伤亡风险预测模型。首先,以国家车辆事故深度调查体系(NAIS)数据库内2018—2019年间的372起人车碰撞事故数据为研究对象,对其进行统计分析,得到关于车辆、行人和碰撞状态3个维度的9项事故特征参数;然后,结合各事故特征特性,对连续特征值选用K均值聚类方法,对离散特征值选用层次聚类法,分析行人的伤亡风险与各特征参数间的关联性;最后,建立BP神经网络预测模型,根据事故特征预测行人伤亡情况。结果表明建立的行人伤亡风险预测模型的成功率为86%。

    温惠英, 李秋灵, 赵胜
    2022, 50(5):  11-21.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210489
    摘要 ( 2225 )   PDF (1593KB) ( 655 )  
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    为了研究大型车换道行为特性及其风险状况,基于无人机拍摄与图像识别技术,采集快速路合流区大型车运动轨迹数据,并对其换道特性和时空风险进行分析。结果表明:大型车换道持续时间的平均值为5.28s,前半时间平均值为2.60s,后半时间平均值为2.68s,纵向换道行驶距离平均值为78.12m,均服从Weibull分布,且均与换道速度显著相关,大型车换道持续时间及前半时间均和与原车道前车间距、与目标车道前车间距显著相关,前半时间还与沿车道线距离显著相关;75.40%的大型车在合流区瓶颈路段前100m内开始变道,且由外侧车道向内侧车道依次扩散;大型车与原车道前车的车间距和相对速度平均值最小,分别为22.91m、-0.90m/s,若换道间隙较小,驾驶员更倾向于在换道间隙缩小缓慢或不断扩大时换道;大型车换道时与原车道前车的碰撞风险最高,约有15.32%大型车换道时与前车处于不安全状态。

    赵建东, 朱丹, 刘佳欣
    2022, 50(5):  22-31.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210559
    摘要 ( 2926 )   PDF (1580KB) ( 412 )  
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    为丰富地铁内部换乘客流预测理论,更好地制定地铁运营计划,提出了一种基于时间序列分解方法(STL)与门控循环单元(GRU)的地铁换乘客流预测模型。该模型将预测过程分为3个阶段,第1阶段为原始地铁刷卡数据预处理,采用基于图的深度优先搜索算法识别乘客的出行路径,构建换乘客流时间序列;第2阶段运用STL时间序列分解算法将换乘客流时间序列转化为趋势量、周期量以及余量,并利用3σ原则对余量进行异常值的剔除与填充;第3阶段基于深度学习库Keras,完成GRU模型的搭建、训练及预测。以北京地铁西直门站的换乘客流数据为研究对象,对模型的有效性进行了验证,结果表明:与长短时记忆神经网络(LSTM)、门控循环单元、STL时间序列分解方法与长短时记忆神经网络组合模型(STL-LSTM)相比,STL-GRU组合预测模型可提升工作日(不含周五)、周五、休息日的换乘客流预测精度,预测结果的平均绝对百分比误差至少分别降低了2.3、1.36、6.42个百分点。

    郑亚晶, 李耀辉, 靳文舟
    2022, 50(5):  32-39,72.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210567
    摘要 ( 1570 )   PDF (681KB) ( 64 )  
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    通过研究城市轨道交通网络末班车乘客的换乘衔接问题,对城市轨道交通网络末班车的衔接关系的复杂性进行了分析,建立了以换乘人数最大化为目标的城市轨道交通末班车衔接方案优化模型,该模型的实质是求解加权有向图的最大有向无环子图;然后,设计合适的编码方式,采用类OX法进行交叉操作,提出了对城市轨道交通末班车衔接方案优化模型适用的遗传算法;最后,利用算例对提出的遗传算法进行了验证。结果表明:该算法能够快速求得较为优化的末班车衔接方案,易于计算机实现,可作为末班车计划编制的辅助手段,为城市轨道交通网络中各线路末班车时刻表的编制提供一定的决策依据。
    黄文博, 陈艳艳
    2022, 50(5):  40-48.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210397
    摘要 ( 622 )   PDF (3757KB) ( 70 )  
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    为了提高低温环境下赛区内行人的出行效率、降低行人出行安全风险,首先从信息干预的角度,通过建立路网VMS信息发布与客流拥挤状态间的互动反馈机制以及路网VMS信息发布布局动态优化模型,提出了一种基于客流实时响应的路网VMS(可变信息板)自适应信息发布策略;然后,针对该策略,提出了基于多智能体的场景仿真方法;最后,以某寒冷赛事赛区为例,对有无VMS信息发布策略下行人入场、散场场景进行仿真。结果表明,与无VMS信息发布策略下的行人出行相比,在该策略下短时出行客流占比有所增加,入场阶段个人平均行走时间节省约2.6%,道路最大拥挤度降低约20.45%;散场阶段个人平均行走时间节省约7.0%,道路最大拥挤度降低约10.51%。该研究可为赛区管理者调控客流、提高观赛体验等提供理论基础和数据支撑。
    李潇, 汪涛, 张毅, 等
    2022, 50(5):  49-55.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210490
    摘要 ( 1478 )   PDF (1270KB) ( 91 )  
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    未来智能网联车与非网联车混行将带来更多的多源交通数据;为了提高数据的可靠性,结合传统交通数据获取方式提出了一种基于粒子群优化径向基神经网络的多源交通数据融合方法。首先选取不同来源的数据构建多源数据集并设置对照数据,利用Elbow Method方法和K-Means算法对多源数据集进行聚类,再以聚类中心坐标为参考构建相应径向基神经网络,最后在神经网络训练过程中引入粒子群算法,以融合结果与对照数据的差值作为粒子群算法迭代的目标函数,帮助求解神经网络中的参数。使用MATLAB实现神经网络并选取一组多源交通流量进行测试,同时再把这组交通流量数据用卡尔曼滤波算法融合,将两种方法的融合结果进行对比。结果表明:相比于传统卡尔曼滤波,使用粒子群优化的径向基神经网络对混行条件下的多源交通流量进行融合时数据误差均降低60%以上。
    杜建明, 房倩, 李建业
    2022, 50(5):  56-64.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210472
    摘要 ( 1674 )   PDF (3456KB) ( 87 )  
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    为进一步研究隧道壁面气动压力特征变化规律,基于RNG k-ε两方程湍流模型与滑移网格技术,数值模拟了高速列车经过双线隧道的全过程;然后,利用现场实测数据对数值方法准确性进行验证;最后,分析了车隧阻塞比对隧道壁面气动压力特征的影响规律。结果表明:随着车隧阻塞比的增大,初始压力波梯度最大值以及正峰值均以指数形式增大,相关系数R2均大于0.998;在列车车尾驶出隧道出口前以及驶出隧道出口后的两个不同阶段,隧道壁面典型气动压力峰值(正峰值、负峰值以及峰峰值)与车隧阻塞比之间满足以e为底的指数函数关系,相关系数R2均大于0.9995;当列车车尾驶出隧道出口后,随着时间的推移,不同车隧阻塞比下隧道壁面气动压力正负峰值差异性逐渐减小。以距隧道入口500m测点为例,当车隧阻塞比从0.0801增大到0.1122(1.4倍)时,初始压力波梯度最大值增加量为2.92,正峰值增加量为0.30kPa;列车车尾驶出隧道出口前,气动压力正负峰值增加量分别为0.35与0.60kPa;列车车尾驶出隧道出口后,气动压力正负峰值增加量分别为0.53与0.46kPa。
    徐宁, 汪海年, 陈玉, 等
    2022, 50(5):  65-72.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210595
    摘要 ( 1526 )   PDF (3056KB) ( 126 )  
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    为了评价木屑热裂解生物油与沥青的相容性,基于分子动力学方法构建了基质沥青、生物油及生物沥青模型,采用分子极性、溶解度参数和结合能指标定量分析了生物油与沥青及其各组分的相容性;同时,借助离析试验对模拟结果进行了验证。结果表明:生物油的溶解度参数与沥青质组分较为接近,两者均具有较强的极性、更容易产生吸附;随着温度升高,生物油与沥青的溶解度参数差逐渐变大,结合能逐渐下降,当生物沥青混合体系温度超过433K时,两者的溶解度参数差和结合能参数会出现明显的劣化;温度达到453K时生物沥青的储存稳定性下降较为明显;为了保证生物油和沥青的相容性,避免高温储存过程中发生严重离析,建议生物沥青的储存温度不宜高于433K。
    土木建筑工程
    罗小勇, 程茜, 程俊峰, 等
    2022, 50(5):  73-85.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210604
    摘要 ( 1693 )   PDF (3919KB) ( 91 )  
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    现有关于混凝土受酸腐蚀的研究多集中于对混凝土结构在不受荷载或受单调荷载作用下力学行为的探究,为研究盐酸腐蚀环境下在役混凝土构件承受反复荷载时的力学性能变化规律,文中首先设计并制作6组混凝土棱柱体试件,以质量分数为1%的盐酸对试件进行全浸泡加速腐蚀,开展不同腐蚀龄期下混凝土的单调及反复轴压荷载试验,探讨腐蚀对混凝土在反复轴压荷载作用下力学性能的影响;然后提出了有效承载截面积比的概念,引入有效承载面积比的下降段修正系数,建立反复荷载下盐酸腐蚀混凝土的实用本构模型,并对模型进行验证。结果表明:盐酸腐蚀对混凝土破坏特征具有显著影响,荷载作用下腐蚀混凝土表面易剥落,随着荷载递增,表面剥落面积变大;同时,随着腐蚀龄期的增加,抗压强度明显下降,承载能力迅速降低。不同腐蚀龄期混凝土在反复荷载作用下的应力-应变曲线包络线与单调加载基本一致;但由于腐蚀混凝土内部损伤的累积,反复荷载下应力-应变曲线下降段较单调荷载下的斜率更大,破坏较为突然,混凝土的峰值应变较单调荷载下的有所减小,但变化不大。随着盐酸腐蚀龄期的增长,在反复荷载作用下混凝土峰值应变、极限应变明显增大,而峰值应力、弹性模量大幅度下降,相较于未腐蚀混凝土,腐蚀混凝土的实测峰值应力和弹性模量分别下降了53.25%和74.1%,峰值应变和极限应变分别提高了55.7%和77.87%。基于文中建立的模型计算的应力-应变曲线与试验结果吻合良好,该模型具有较好的拟合效果。
    杨涛, 黄俊人, 张云, 等
    2022, 50(5):  86-95.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210756
    摘要 ( 1165 )   PDF (5001KB) ( 59 )  
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    装配式钢-混凝土组合框架在工程中的应用日益增多,但是目前有关其抗倒塌性能的研究鲜见报道。为了研究装配式钢-混凝土组合框架的动态倒塌性能,文中首先设计了2个缩尺的装配式组合框架子结构试件,对其开展了动态抽柱试验,研究了此类框架结构在不同倒塌荷载工况下的动态倒塌行为,并评估预制混凝土板分段对框架动态倒塌行为的影响;然后,基于试验结果建立了装配式组合框架倒塌荷载等效动力增大系数DIF的计算模型。结果表明:在1倍倒塌荷载(30kN)和2倍倒塌荷载(60kN)的作用下,装配式钢-混凝土组合框架子结构的主要损伤为靠近边柱的框架梁端混凝土板的开裂;中柱失效后,剩余子结构仍具有较好的承载能力和整体刚度,在这两种工况下结构不会发生倒塌破坏;在相同倒塌荷载作用下,装配式组合梁框架受到的冲击效应大于现浇混凝土组合梁框架;混凝土板分段预制对组合框架子结构的基本动力特性影响不大,但会导致组合梁端钢梁应变和预制混凝土板中纵向钢筋应变的动力增大系数变大;2个试件失效柱位移动力增大系数介于1.38~1.65之间,在部分情况下应变的动力增大系数大于2.0;基于试验结果建立的装配式组合框架倒塌荷载等效动力增大系数DIF的计算模型可为开展装配式组合框架静力倒塌分析时倒塌荷载的修正提供参考,基于该模型得到的倒塌荷载DIF计算值偏于保守。
    郑宏宇, 郁宇琪, 许迪鑫, 等
    2022, 50(5):  96-108.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210498
    摘要 ( 1228 )   PDF (7407KB) ( 97 )  
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    为研究以BFRP筋作为纵向增强筋、连续BFRP螺旋条带作为约束元件且带保护层的新型海水海砂混凝土圆柱的轴心受压性能,对8根短柱试件进行轴压试验,研究了BFRP纵筋配筋率和BFRP条带的宽度、间距对其轴压性能的影响;并基于试验数据推导了该类受压构件轴压承载力的计算表达式。研究结果表明:有条带约束试件的破坏过程和机理为试件高度中部混凝土保护层先剥落,然后螺旋条带断裂,随后核心混凝土压碎、纵筋屈曲,保护层剥落范围小于无条带约束试件;BFRP螺旋条带能对核心混凝土和BFRP纵筋有一定约束效应,可提高BFRP纵筋抗压强度利用率;试件抗压承载力随BFRP纵筋配筋率增大而提高;条带约束可使试件承载力提高0.9%~10.4%,极限位移增大16.39%~130.82%;减小条带间距或增大条带宽度均能提高试件承载力;试件位移延性系数总体不高;采用文中推导的轴压承载力计算表达式得到的计算值与试验值吻合较好。
    熊威, 王红卫, 张光耀, 等
    2022, 50(5):  109-117.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210435
    摘要 ( 350 )   PDF (5319KB) ( 89 )  
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    近场声全息技术在装配式建筑及构件隔声的现场测量中具有广泛应用前景,为了降低全息测量的复杂度和提高声场重建的准确度,文中首先以点声源为例,采用数值仿真和实验验证的方法,对隔声测量精度随参数的变化规律开展了研究;然后,探讨了参数的优选范围;最后,通过实例来验证文中选取的重建参数对隔声测量的有效性。结果表明:仿真值与实验值基本一致,隔声测量精度随重建距离和采样间距的增加而逐渐降低,随全息面孔径边长的增加而逐渐升高;重建距离和采样间距的取值不宜超出最高频率对应的半波长,全息面孔径边长的取值宜为构件尺寸的1.5倍,此条件下精度提升幅度最大;通过对重建参数的优选,不仅能降低隔声测量的复杂度、提高测量效率,而且可以得到较好的隔声测量精度,提升了近场声全息隔声测量技术的工程实用性。
    黄怀纬, 贺万里, 曹亚军
    2022, 50(5):  118-126.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210218
    摘要 ( 201 )   PDF (967KB) ( 49 )  
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    低频、宽带和可调频一直是衡量压电能量采集器性能的重要指标,施加轴向预载是改善这些重要指标的有效措施。为了更好地揭示预载对俘能特性的影响,基于欧拉-伯努利梁理论和高斯定理,推导了预载压电梁的力电耦合方程,使用伽辽金离散和多尺度法,得到了位移、电压和平均输出功率的渐进解析解;同时通过理论分析,给出了短路开路谐振频率、开路电压幅值、最优输出功率和最优电阻的具体表达式。然后,针对悬臂梁模型,结合数值模拟验证了文中理论的有效性,之后进一步分析探究了预载对开路电压和最优输出功率的影响。结果表明:施加轴向预载可以提高压电悬臂梁的俘能效率,相较于无预载情况,预载20N时,谐振频率降低31.6%,开路电压幅值增加120.8%,最优输出功率增加40.0%。
    孙晓贺, 施成华, 刘凌晖, 等
    2022, 50(5):  127-136,146.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210602
    摘要 ( 1226 )   PDF (10797KB) ( 81 )  
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    为改善传统裂缝识别算法抗干扰能力差、识别精度低等问题,通过改进现有种子填充算法,建立了混凝土表存裂缝图像识别系统,实现了裂缝信息的准确提取。预处理中,提出光照不均匀系数筛选算法对图像进行快速筛选,提高了匀光处理效率;裂缝识别中,对既有种子填充算法进行了改进,使之能自动确定裂缝的生长点,并结合八方向搜索方式和相对阈值法的边界判断实现了裂缝的图像分割,最后利用连通域滤波剔除了一系列复杂背景干扰;在特征提取阶段通过引入形态学处理、毛刺剔除及节点欧式距离等手段,准确获取了裂缝条数、长宽等量化信息。与传统混凝土裂缝图像识别算法相比,该图像识别系统实现了效率和精度更大程度的统一,且裂缝长、宽值的提取误差控制在了10%以内。
    康澜, 邬彬, 陈志邦
    2022, 50(5):  137-146.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210317
    摘要 ( 1122 )   PDF (11517KB) ( 68 )  
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    为研究激光熔覆技术修复局部腐蚀钢板后修复件的力学性能,通过单轴拉伸试验研究了腐蚀方式、腐蚀界面处理方式、腐蚀深度以及激光熔覆扫描路径对修复件力学性能的影响规律,获得了局部腐蚀件和激光熔覆修复件的力-位移曲线以及力学性能折减系数。结果表明:通过激光熔覆技术修复的局部片腐蚀和局部点腐蚀钢板,其弹性模量、屈服强度和极限强度与完整件基本相当,极限伸长率可恢复到完整件的70%以上;柔化处理熔覆层侧面-基材界面或增加搭接区域可将修复件断裂位置从熔覆层侧面-基材界面转移到基材,进一步提升修复件力学性能;激光熔覆技术可修复不同腐蚀深度的腐蚀钢板,且修复件的力学性能对扫描路径不敏感。
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