大咖揭秘系列科普——城市为什么那么堵

城市拥堵已成为现代城市的一大问题,与人们的日常生活及交通学科密切相关。现从公众视角出发,深入浅出地科普了交通拥堵的多层次成因,并探讨了如下雨天、周一等特殊情况下,产生高峰拥堵的原因。同时,揭秘了如何解决城市拥堵的问题,介绍了科学治堵的策略,破解供需矛盾,进行综合治理。以如何引导乘坐公共交通为例,展开介绍了其背后的专业知识原理。最后,展望了未来的技术发展,如智能交通系统、自动化驾驶等可能带来的交通变革。通过科普的形式,旨在提高公众对城市交通拥堵问题的科学认知,激发其更多的对交通学科的兴趣和关注。

交通语言综述化研究

在整理分析前人对交通语言文献研究的基础上,提出广义交通语言与狭义交通语言的概念。以2012年到2022年发表的1083篇文献为分析对象,通过CiteSpace以可视化的方式对我国近十年来的交通语言研究进行了机构合作网络分析、关键词共现网络分析、关键词聚类分析和突显词分析。研究表明,近十年来,我国的交通语言文献年发文量呈缓慢增长的趋势,研究方向从早期“智能交通”概念的提出逐渐过渡到与计算机等学科交叉从而进行深入研究,交通语言研究的热点集中于交通标志检测与识别和智能交通信号灯系统等领域。最后通过关键词的突显情况对未来研究走向做出预测。

乌山铜钼矿预裂爆破成缝与减振效果试验研究

爆破振动是露天矿山生产过程中常见的爆破公害。为降低爆破振动对矿山固定帮边坡的影响,以乌山铜钼矿为背景,通过理论计算,得出了矿区南矿段花岗岩、北矿段花岗岩、角砾熔岩、次斜长花岗斑岩4种典型岩性预裂孔开裂及贯通时的线装药密度值,并开展典型岩性不同线装药密度的预裂爆破现场试验。结果表明:采用理论计算的线装药密度参数,在预裂缝完全开裂时,4种岩性的测点减振率可分别达到37.15%、43.77%、42.86%、48.36%;且随着预裂缝开裂程度的加剧,测点降振率明显提高;而当预裂缝完全开裂后,开裂程度继续加剧对降振率的提高效应逐渐降低。合理的临帮预裂爆破参数可以有效降低临近固定帮的爆破振动速度,对矿山安全具有重要参考意义。

鄂西—渝东地区上二叠统大隆组页岩气富集条件与勘探有利区

近年来,鄂西—渝东地区多口井在二叠系大隆组获得页岩气重要发现和工业气流,展现出新层系海相页岩气良好的勘探开发前景,深化其地质认识对于指导下一步页岩气勘探具有重要意义。为此,基于岩心观察、薄片及扫描电镜观察、测/录井和有机地球化学数据分析,系统研究了该地区页岩沉积特征、储层特征、有机地球化学特征、含气性和保存条件,明确了大隆组海相页岩气勘探有利区。研究结果表明:①晚二叠世大隆期,该区发育深水台盆相沉积,富有机质页岩发育厚度10~60 m,现今埋深具有盆内埋深大、盆外埋深浅的特征;②大隆组自下而上划分为3段,一段以硅质页岩为主,二段岩性较为复杂,三段以混合质页岩为主,测井响应上表现为高自然伽马、高补偿中子、高声波时差、低电阻率、低密度、电阻率向底部逐渐降低的“三高两低一降”特征;③大隆组页岩脆性矿物以石英和方解石为主,平均值分别为40.58%和23.76%,储集空间分为孔隙(有机质孔、矿物颗粒间孔、粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔)和裂缝(矿物层间缝、有机质与矿物间缝、有机质内裂缝)2大类7种类型,以有机质孔为主,孔径分布呈现“四峰”特征,孔体积集中介于1~10 nm和500~5000 nm两个孔径区间;④大隆组有机质丰度高、储层非均质性强、热演化程度高、有机质类型以Ⅱ1型为主、Ⅱ2型为辅,有机质孔发育;⑤大隆组页岩具有较高的含气量,良好的顶底板条件发挥了重要的封闭作用;盆内受构造抬升剥蚀和断裂影响小,保存条件整体较好,盆外残留向斜核部保存条件较好。结论认为:①大隆组是四川盆地页岩气勘探的新领域,在盆地内发育5个勘探有利区,面积合计5500 km^(2),可加快勘探评价节奏;②在盆外发育7个勘探有利区,面积合计6700 km^(2),应优选残留面积大的有利区开展风险勘探,寻找新的突破和发现。

冻融循环作用下结构面剪切力学性质劣化规律研究

岩石结构面的季节性冻融是影响岩石稳定性的主要因素之一。本文以寒区岩体工程为背景,开展了不同冻融循环次数(0~5次)、不同剪切角度(45°、60°)下的结构面冻融循环剪切试验,研究了冻融循环下结构面的力学性质。研究结果表明:随着冻融次数的不断增加,结构面的剪切强度、剪切模量、粘聚力和内摩擦角不断降低,剪应变不断增大,剪切强度的下降主要是由于粘聚力下降引起的,剪切角度较高的结构面塑性变形特征更加明显。研究成果可为寒区岩体边坡稳定性分析提供理论与试验支持。

考虑时空协同优先的城市应急车辆路径优化方法

目前城市应急救援车辆救援效能提升面临交通拥堵、交叉口延误、突发事故等诸多挑战。传统路径算法忽略了实际救援工作需求和路径选择偏好特征,无法很好满足快速高效、安全可靠的救援需求。针对这一问题,立足应急车辆与社会车辆在优先通行政策、车辆特性、优化目标、路径选择偏好等多特征差异,提出一种考虑时空协同优先的两阶段应急车辆救援路径动态优化方法。第1阶段,将用于求解静态K最短路径的Yen算法与城市路网时空动态性、高度随机性及不确定性等特征结合,增加基于层次聚类算法的路径安全风险约束与基于偏斜度指数等综合评价指标的可靠性约束,构建带有安全可靠性约束的动态K最短路径精确算法。第2阶段,结合车道数量、路段限速、路段长度等静态属性特征与拥堵延迟指数、路段平均车速等动态属性特征,求解在时空协同优先条件下的最佳救援路径。结果表明:与历史救援轨迹相比,考虑时空协同优先的两阶段城市应急车辆路径优化方法能够有效缩短城市应急车辆的救援响应时间,并提高应急车辆救援安全性与可靠性。因此,本方法面向实际救援工作,具有较好的应用前景。

二叠系大隆组——一个页岩气勘探开发新层系

在百年未有之大变局的新形势下,我国能源发展面临复杂形势和严峻挑战,既要加快推进能源低碳转型实现碳中和目标,又要牢牢守住能源安全底线,这就迫切需要立足国内加大清洁能源勘探开发力度。近10年来,页岩气作为一种低碳清洁能源,成为世界天然气产量增长的主体,深刻改变了全球能源供给格局(赵文智等,2020;邹才能等,2022)。

东北地区未来春玉米干旱风险时空分布及对气候变化的响应

【目的】干旱是影响中国农业生产的主要自然灾害之一。东北地区作为中国最大的玉米生产基地,气候变化背景下干旱频发重发严重影响玉米的高产稳产。评估未来气候情景下东北地区春玉米干旱发生风险及其空间格局变化,为该地区春玉米防旱避灾以及保障其高产稳产提供科学依据。【方法】选取东北地区春玉米潜在种植区为研究区域,基于ISIMIP输出的SSP1-2.6、SSP3-7.0和SSP5-8.53种气候情景的1981—2060年逐日气象资料以及53个农业气象观测站1981—2014年春玉米生育期资料,选取作物水分亏缺指数(crop water deficit index,CWDI)为农业干旱指标,分析东北地区春玉米不同生育时期不同等级干旱时空分布特征,选择最优概率理论分布函数进行干旱指数序列的概率估算,基于信息扩散理论估算得到各点春玉米不同等级干旱风险,构建干旱风险指数,评估未来不同气候情景下东北地区春玉米干旱发生风险及未来各等级风险区的空间格局变化。【结果】(1)1981—2014年东北地区春玉米全生育期干旱指数总体呈西南高东北低的特征,表现为内蒙古东四盟(57.3%)>黑龙江省(40.6%)>辽宁省(39.5%)>吉林省(38.9%)。(2)研究区域春玉米生育中期干旱指数整体高于生育前期和生育后期。其中,2030s和2050s研究区域春玉米生育前期干旱风险概率为轻旱>中旱≈重旱>特旱,生育中期干旱风险概率为特旱>重旱>轻旱≈中旱,生育后期干旱风险概率轻旱>中旱>重旱>特旱。(3)1981—2060年,SSP1-2.6低排放情景下,东北地区春玉米较高等级干旱风险发生概率将减少,极高和较高干旱风险区明显向西南收缩,2030s和2050s面积占比分别减少5.4%和9.6%、0.8%和2.5%;而SSP3-7.0和SSP5-8.5两个高排放情景下,较高等级干旱风险发生概率增加,且较高干旱风险区向东北扩张,2050s面积占比分别增加8.5%和9.7%。【结论】基于干旱风险指数的未来干旱风险时空分布格局中,东北春玉米干旱风险呈现由西南向东北减少的特征,且未来SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下,较高干旱风险区向东北方向扩张,需关注作物关键生育时期提出针对性的防御措施。

FGH96高温变幅疲劳载荷试验及损伤累积模型研究

针对涡轮盘用镍基高温合金FGH96,开展两级疲劳载荷试验以及谱载荷试验。试验载荷设计参考了涡轮盘关键点载荷及实测飞行任务谱特征。采用常见损伤累积模型对试验结果进行分析。结果显示,FGH96在低-高载荷次序下循环分数和大于1,在高-低载荷次序下循环分数和小于1,符合常见非线性疲劳损伤累积模型的预期;对于谱载荷的疲劳寿命,由Chaboche非线性疲劳损伤模型与时间分数模型组成的损伤累积模型的预测则偏保守,且具有较高的预测精度,预测结果均在2倍偏差带内。

基于Abaqus二次开发的复杂结构寿命计算平台

临界距离理论适用于计算复杂结构的蠕变疲劳寿命,但在工程实践中该方法的计算效率很低。为解决这一问题,使用Python语言对Abaqus软件进行二次开发。所开发软件可以使用临界距离法计算结构的蠕变疲劳寿命,并提供多种功能以提高分析效率,包括模型信息提取、材料参数导入和计算结果输出等。通过对某型高压涡轮叶片进行分析计算验证了软件适用性。结果表明该软件可以有效简化临界距离法的步骤,实现对复杂结构蠕变疲劳寿命的高效计算,具有一定工程价值。

气候变化对川渝水稻产量的潜在影响

以川渝地区双季早稻和晚稻为研究对象,基于历史气象数据(1981-2020年)和水稻产量数据(1997-2020年)构建面板模型,解析未来气候情景下(2021-2060年,SSP1-2.6和SSP5-8.5)平均态和极端态变化对川渝水稻产量的影响。结果表明:(1)2021-2060年川渝大部分地区水稻产量较历史产量增加10.0%~30.0%,四川南部和东南部地区减产0~10.0%。(2)未来气候变化下,平均态(降水量和辐射量)及极端态(高温和干旱)变化使川渝大部分地区水稻产量减产0~2.0%,降水极端态变化使重庆市和达州市水稻减产0~2.0%。温度平均态变化对早、晚稻产量的影响差异较大,降水量和辐射量平均态变化对早、晚稻产量影响基本一致。2021-2060年川渝地区大部分地区的温度、降水量和辐射量呈上升趋势,少部分地区(重庆市、攀枝花市)降水量呈下降趋势。降水量和辐射量平均态、干旱和高温极端态变化导致川渝大部分地区水稻减产,其中辐射量平均态变化和干旱极端态变化分别在未来SSP1-2.6和SSP5-8.5情景下对水稻减产贡献最大。未来气候变化背景下,应采取措施应对极端干旱和极端高温事件,以保障川渝水稻高产稳产。

中学校门前道路小汽车通学出行停车怠速排放特征分析

小汽车通学出行占道停车怠速是学校门前道路交通阻塞、交通秩序混乱和尾气排放量增加的致因之一。如何有效解析小汽车通学出行占道停车怠速特征及改善其危害已成为社会高度关切的痛点及难点问题。文章以典型的北京市八一学校(中学部)东校门口苏州街小汽车通学出行车辆为研究对象,解析7:00-8:00时段小汽车通学出行停车怠速行为机理,建立怠速排放及怠速成本的计算模型,并基于调查数据定性和定量分析小汽车通学出行停车怠速排放特征。结果表明学校门前道路小汽车通学出行(即停即走)的停车怠速位置选择遵循就近原则等8种规律,平均停车怠速时长小于26s,累计停车怠速时长决定怠速排放量及怠速成本;7:00-7:30时段,学校门前一侧道路小汽车通学出行占道停车怠速导致交通阻塞。假设有效改善通学出行环境,以苏州街为例,小汽车通学出行平均停车怠速时长减少为15s,可减少41%以上的怠速排放量及怠速成本,从而有效地减少怠速排放量对学生们身体健康所造成的直接或间接的影响及危害。

软关闭机制下在线拍卖的跳跃式报价策略

利用中国在线司法拍卖的丰富大数据,实证研究了一种拍卖中常见的竞拍策略———“跳跃式报价”在中国软关闭机制下在线拍卖中的表现和内在机制。研究表明:跳跃式报价策略能够提高竞拍人的获胜概率,但同时也提高了竞拍人支付成本。进一步研究发现,信号理论能较好地解释在线拍卖中的跳跃式报价现象,由于软关闭机制的作用,延期前的跳跃式报价是无效的,并且当信号更强、非理性出价行为更少、竞拍人经验更多时,跳跃式报价对成交价的提升幅度更小,即跳跃式报价所造成的较高的支付成本可能是出于应对市场噪声的需要。

新型混合交通流场景下交叉口信号控制和轨迹控制协同优化方法

针对人类驾驶车辆(human driven vehicle,HDV)和智能网联车辆(connected and autonomous vehicle,CAV)组成的新型混合交通流场景,现有的交叉口协同控制方法中,集中控制和单车控制分别对中央控制器的算力和车载计算单元的算力要求较高。本文研究了1种将元胞传输模型(cell transmission model,CTM)与双层规划模型相结合的协同优化方法,利用可调整的元胞长度平衡求解信号控制与CAV轨迹优化2个问题所需的算力,从而灵活地根据中央控制器和车载计算单元的算力分配计算资源;通过上层模型预测交通流状态并优化信号控制参数,引入动态调整元胞长度规则,降低中央控制器的计算负担;基于上层的交通状态预测结果,利用下层模型对CAV轨迹进行全局规划,进一步提升交叉口通行效率。同时,为了提升解的最优性和求解的实时性,采用结合随机梯度下降法和遗传算法的迭代优化算法,避免陷入局部最优的同时提升求解效率。最后以无锡市先锋中路与春风南路交叉口数据为例,验证了不同CAV渗透率下优化的效果,结果表明:①相较于基准方案,本文提出的协同优化方案最高可以降低交叉口8.09%的车均行程时间,降低了交叉口拥堵向上游的传播;②当CAV渗透率为30%、60%和90%时,优化比例为2.51%、5.08%和7.88%;③在进口道流量大于3000 pcu/h时,仍能在100s内获得最优信号控制方案,可支持实时优化。该方法可以有效改善城市交通拥堵,提高新型混合交通流场景下交叉口的通行效率。

杞柳全光照喷雾嫩枝扦插试验

目的:杞柳具有观赏性高、生长速度快、适应性强等特点,应用前景极为广阔。本试验旨在探究杞柳全光照喷雾嫩枝扦插繁育技术的最佳处理试验组合。方法:采用L9(3~3)正交试验,以激素种类、激素浓度及处理时间为考察因素,以杞柳苗高、侧根数、最长根长、平均根长及生根率的综合加权评分为评价指标探究适宜杞柳嫩枝扦插的最佳试验处理组合。结果:试验结果表明,使用植物生长剂ABT,浓度200 ppm,处理时间1.0 h为最优组合,苗高最高、侧根数最长,综合加权评分最高。结论:杞柳全光照喷雾嫩枝扦插处理最佳方式是使用植物生长剂ABT,浓度200 ppm,处理时间1.0 h。该试验为后续的生产工艺研究提供了一定的理论依据。

招股说明书特质信息含量、注册制改革与IPO抑价

全面注册制改革助推资本市场更好服务实体经济,高质量信息披露是注册制的核心。招股说明书是股票发行阶段信息披露的主要载体,能减少公司与投资者间的信息不对称,是注册制改革下提高公司信息披露质量的主要途径。首先选取2016年至2021年A股全部首次公开发行的上市公司作为研究样本,利用文本数据挖掘技术,构建招股说明书特质信息含量指标,接着通过回归分析研究招股说明书特质信息含量对于IPO抑价的影响,再基于公司信息透明度水平进行异质性分析,最后分别从注册制改革和外部监督的视角分析招股说明书特质信息含量对IPO抑价的调节机制。研究发现:招股说明书特质信息含量显著降低IPO抑价率,招股说明书特质信息含量对IPO抑价率的负向作用在无独立董事及发行费用高的企业样本中更强;注册制改革促进了企业的信息披露,会减弱特质信息含量对IPO抑价率的负向作用;风险投资和国有企业会减弱特质信息含量对IPO抑价率的负向作用。基于研究结果,提出增设文本特质信息评估制度,提高特质信息披露增量的政策建议,鼓励企业主动进行特质信息披露;提高市场定价效率,提升资本市场在整体资源配置中的作用。

时变交通拥挤和需求随机的移动设施运营优化

为了优化移动设施(Mobile Facility,MF)的运营,在充分考虑时变交通状况和用户需求随机性的基础上,构建了一个两阶段随机规划模型,以期为决策者提供有力的工具。在第一阶段,模型针对MF的数量、时刻表和路径进行决策;第二阶段则聚焦于用户需求的分配和未满足服务量的确定。在求解此模型的过程中,本研究结合了时间依赖最短路径算法与L-shaped算法。在解决MF的移动路径和用户到达服务点的时间依赖最短路径问题时,将时变路段行驶速度离散化为分段函数,使得路段行驶时间成为连续分段线性函数,并且满足网络先进先出的原则,从而可以修改现有最短路径算法高效求解时间依赖最短路径。在L-shaped算法中,视一阶段模型为主问题,二阶段模型为子问题。首先通过求解主问题获得一阶段的决策变量,然后利用这些变量求解子问题,为主问题生成最优割。通过主、子问题的迭代交互,实现了对模型全局最优解的收敛,同时,通过加入有效不等式,使得算法能够快速收敛。在上海市嘉定区COVID-19核酸检测服务的MF实例中,对所提出的模型和算法进行了实证研究。结果表明:多割L-shaped算法结合有效不等式显著提升求解效率;同时,随着用户需求分布情况数量的增加,完美信息期望值和随机解价值均显著增加,这强调了在决策过程中获取准确信息和考虑时变交通状况与需求随机性的重要性。

考虑让行的信号控制交叉口转向交通优化研究

在加强依法让行的实践过程中,出现了“让行加剧拥堵”的现象和误解。为解析该现象并给出优化方法,首先分析了法律规范中关于让行的规定,并从微观角度梳理了信号控制交叉口的各类让行需求。其次,基于让行事件链提出交叉口组织模式、空间渠化、信号控制3个层面的优化方法。最后,通过仿真和实测两种手段对优化方法的效果进行评估。研究表明,信号控制交叉口让行问题改善的关键在于满足让行的时空需求,以及减轻转向机动车驾驶人的观察、决策和行动压力。评价结果表明,优化方法可以有效缓解让行带来的效率降低、视距不良、机非干扰大等问题,并且可以带来一些边际效益,如交通文明提升、交通管理成本降低等。

基于全局注意力多任务网络方法的CT图像细小骨折检测研究

目的:通过全局注意力多任务网络提升CT图像细小骨折检测的感知,通过多任务实现实例级别细小骨折目标的检测,快速、准确地从大量CT图像中识别并定位骨折,以辅助临床及时开展治疗。方法:引入分组非局部(non-local)网络方法,计算CT图像连续切片任何位置和通道之间的远程依赖关系,将多目标检测模型3D RetinaNet单级检测器与医学图像语义分割(3D U-Net)架构相融合,实现端到端的多任务3D卷积网络,以多任务联合的方式实现对细小骨折的实例级别检测。选择医学图像计算与计算机辅助干预(MICCAI)2020挑战赛提供的肋骨骨折公开数据集(Rib Frac Dataset)600例CT扫描图像,通过5∶1的比例划分为训练集(500例)和验证集(100例),测试多任务3D卷积网络的精度性能。结果:多任务3D卷积网络方法的检测精度性能优于单任务网络FracNet、3D RetinaNet及3D Retina U-Net,其平均精度与3D RetinaNet和3D Retina U-Net网络相比分别高出7.8%和11.4%,且优于3D Faster R-CNN、3D Mask R-CNN两种单任务网络检测方法,平均精度分别高出约6.7%和3.1%。结论:全局注意力多任务网络融合不同模块,对于细小骨折检测性能均有提升,引入分组非局部(Non-local)网络方法能够进一步提升对细小骨折目标的检测精度性能。

中国油气资源城市转型机制研究

油气资源城市作为资源型城市中的重要门类之一和我国重要的能源资源战略保障基地,已成为国民经济体系中不可或缺的重要组成部分。本文以国内16座油气资源城市为研究对象,通过对转型过程以及影响转型效果的相关因素进行定量分析,构建起涵盖经济转型、城市转型和社会转型等方面,由输入系统、转型能力系统、转型支持系统和输出系统四部分构成的油气资源城市转型系统,再通过研究转型过程的内在作用机理,对各油气资源城市转型投入、转型能力、转型外部环境及可持续发展能力进行测度和比较,提出提升经济、社会和城市转型能力和效果的可行路径。