不同机制砂混凝土耐硫酸盐侵蚀特性

为了研究机制砂混凝土抗硫酸盐侵蚀性能,分别使用天然河砂以及石灰石、玄武岩、花岗岩这3种岩性机制砂制备了混凝土试件。进行了硫酸盐侵蚀试验、质量损失试验、立方体抗压强度测试和硫酸盐含量滴定测试,对试件质量损失、抗压强度、耐蚀系数和硫酸根离子分布进行了研究,并利用CT技术比对了不同混凝土在硫酸盐侵蚀后表面形貌缺失的差异。结果表明:各种混凝土在养护阶段的抗压强度差异不大;在硫酸盐侵蚀循环过程中混凝土的质量与强度均呈现先增大后减小的趋势,且强度变化滞后于质量变化;在干湿循环次数小于100次时,硫酸盐浓度的增大会加速混凝土质量和强度的升高;各种混凝土耐蚀系数的变化规律与抗压强度变化规律保持一致,均表明硫酸盐浓度较大时会加速混凝土的劣化,且使其性能更早劣化;在3%硫酸盐浓度侵蚀条件下干湿循环100次后机制砂混凝土的耐蚀系数比天然河砂混凝土提高了3%~5%;在相同硫酸盐浓度、干湿循环次数和侵蚀深度下,机制砂混凝土的硫酸根离子浓度略低于天然河砂混凝土,CT图像表明在相同条件下天然河砂混凝土遭受硫酸盐侵蚀后更易发生脱落并形成裂纹;机制砂可以在一定程度上提高混凝土的耐硫酸盐侵蚀性能,其棱角性和嵌挤结构有助于增强混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。

基于图卷积和注意力机制的高速公路交通流预测

为了精确取得高速公路各断面交通流参数预测值,为交通管理控制提供依据,基于注意力机制的Seq2Seq模型提出了一种考虑时空分布的高速公路短时交通流多步预测方法。将预测断面和可能影响上下游路段的历史和当前时间序列数据作为输入,建立了基于“注意力机制-双向门控循环单元-序列对序列”和图卷积神经网络的高速公路交通流多步预测模型。采用图卷积提取了道路上下游对预测路段影响因素的空间特征,采用双向门控循环单元模型提取了时间临近性、日周期性、周周期性的时序特征。将提取的空间和时间特征加权融合值输入到门控循环单元模型,采用注意力机制获取了各特征值的权重,计算得到交通流参数多步预测值。以均方误差最小化为目标,采用Adam优化器梯度下降法进行迭代训练取得并更新了模型参数,以京港澳高速高碑店—定州南段为例进行试验分析。结果表明:预测精度随步数的增加而减少,但减少趋势缓慢,且3步内的精度均在合理范围内;预测精度随时间粒度的增加而减小,5~10 min时最佳;自由流状态指标值小于拥堵交通状态下指标值;与不考虑空间特征方法、图卷积注意力模型方法、Seq2Seq模型方法相比,本交通流多步预测方法预测精度最高,进一步证明了本预测模型更好地映射了内部的非线性关系,能够满足实时交通控制需要。

机械发泡温拌技术在高速公路沥青路面的应用

热拌沥青的拌和及摊铺过程需要较高的温度,不仅会造成沥青的老化,而且产生的烟雾会危害施工人员的身心健康。为了降低沥青混合料施工过程中的老化现象和产生的烟雾,将沥青和微量水通过机械发泡装备制备了泡沫沥青。依托甘肃甜永高速公路对温拌沥青混合料进行了下面层的配合比设计,分析了机械发泡温拌沥青混合料应用在下面层的路用性能。重点研究了机械发泡温拌沥青技术的施工工艺,分析了机械发泡温拌沥青技术的经济效益和环境影响。结果表明:机械发泡温拌技术生产的沥青混合料强度、水稳定性和高温车辙性能均满足规范要求,试验路的空隙率、饱和度及矿料间隙率也均达到技术指标要求,表明了机械发泡温拌沥青技术在高速公路中的应用具有可行性;机械发泡温拌沥青混合料的出料温度、运输到现场温度范围分别为120~135℃,130~145℃,出料温度比普通热拌沥青混合料降低了约28℃,混合料的摊铺温度、初压温度以及终压温度分别不低于120℃,110℃和70℃;与传统热拌沥青混合料相比,采用机械发泡温拌工艺生产普通沥青混合料可节约燃气费用约6.8元/t,节能率达到26%;对机械发泡温拌沥青混合料施工现场实测发现二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫以及烟尘排放量分别降低了44%,12%,48%和34%,表明机械发泡温拌沥青技术具有很大的经济和社会效益,极具推广价值。

基于深度学习的慢行交通方式选择行为预测模型

慢行交通是解决城市交通“最后一公里”问题的重要方式,其发展受到各国政府和学界重视。相比集计模型/非集计模型,慢行交通方式选择深度学习模型处理数据能力更强,预测精度更高,但对模型有重要影响的内生潜在变量,如态度、偏好、感知等心理因素,被置于“黑箱”而得不到合理解释。为提高慢行交通方式选择模型精度和解释能力,构建了包含个人信息、建成与自然环境、态度与认知、出行信息4维33个影响慢行交通方式选择的指标体系。通过RP调查获取有效样本931条,利用Lasso-logistic回归模型筛选影响慢行交通方式选择的显著性指标,基于筛选前后数据评估构建的神经网络模型,并与支持向量机模型进行比较,验证模型精度。结果表明:时间价值、出行距离、天气、自行车专用道、骑行技能等是影响共享单车选择的显著性因素,空气质量、交通状况、道路熟悉程度、仪表态度等是影响步行选择的显著性因素,而安全意识、环保意识等态度与认知变量对慢行交通方式选择影响较弱;经Lasso-logistic回归模型对冗余变量进行筛选后,神经网络模型的准确性得到明显提升,预测精度由81.48%提高到85.65%。对于同一组数据,深度神经网络在与支持向量机分类器的对比中表现更加突出,具有较强的预测能力和泛化能力。

《公路交通科技》征稿简则

《公路交通科技》杂志为中华人民共和国交通运输部主管、交通运输部公路科学研究所主办的学术性期刊,创刊于1984年,月刊,大16开本,国内外公开发行。本刊目前为第六届中国百种杰出学术期刊,《中文核心期刊要目总览》(2020年版)核心期刊。

《公路交通科技》征稿简则

《公路交通科技》杂志为中华人民共和国交通运输部主管、交通运输部公路科学研究所主办的学术性期刊,创刊于1984年,月刊,大16开本,国内外公开发行。本刊目前为第六届中国百种杰出学术期刊,《中文核心期刊要目总览》(2020年版)核心期刊,并被中国科学引文数据库(核心库)、英国《科学文摘》、美国《剑桥科学文摘》、美国《化学文摘》、美国《乌利希国际期刊指南》、波兰《哥白尼索引》等国内外检索机构长期收录。

根键桩承载机理和沉降特性数值分析

根键作为根式基础的重要组成部分,在提高根式基础竖向承载力和沉降控制能力中发挥着重要作用。在根式基础中将根键的作用单独考虑,针对根键的破坏形式和根键对桩周土体的作用进行了深入研究。结合试桩的现场试验验证了数值模拟的结果与现场试验的结果规律一致,可采用数值模拟手段研究根键桩和根键的作用机理。利用数值模拟手段分析了根键在不同长度、中心层间距和不同布置位置时的受力和变形特性,以此来反映根键与土体的作用效果和根键的破坏模式,揭示根键对桩周土体的作用。将根键视作受弯弹性地基梁,给出了Winkler模型下根键受力理论解。结果表明:根键桩的承载性能和沉降控制性能远优于普通桩,更适用于滨海深厚软土地区的工程实践;根键在桩顶竖向荷载作用下,其变形和受力分布形式类似于受弯Winkler弹性地基梁模型;当桩顶承受较大荷载时,根键与桩身连接处易发生剪切破坏,故根键桩施工过程中,要保证根键的强度,避免根键失效;根键层间距越小,根键与根键层间土体的耦合作用越强,同时根键层间土体向下位移量也越大;根键影响范围内的土体主要发生剪切破坏,根键能充分调动桩周土体共同发挥承载作用。

基于Cardinal样条的车道偏离预警测评关键参数估计

为了对车道偏离预警系统开展客观定量的测试评价,进行了相应的研究。目前国内外车道偏离预警系统发展迅速,但针对车道偏离预警系统的测试和评价依然十分缺乏,虽然我国已有标准《智能运输系统车道偏离报警系统性能要求与检测方法》(GB/T 26773—2011),但该标准仅给出了测评场景及流程,未给出相关测评指标的具体计算方法。针对上述问题,提出了一种基于Cardinal样条的车道偏离预警系统测评关键参数估计方法,该方法首先分析了不同的GNSS/INS组合算法的优劣,选择深组合算法作为高精度差分组合导航系统的融合算法;其次利用上述组合导航系统分别获取了车道线以及测试车辆的基础参数数据,包括车道线位置、车辆位置、速度、加速度等;然后对采集到的离散车道线坐标进行Cardinal样条拟合,从而获取连续且平滑的车道线曲线,同时与Hermite样条拟合算法进行对比试验,验证了Cardinal样条拟合可以得到更高的测量精度和更好的拟合效果;在得到高精度车道线的基础上,结合牛顿迭代算法,进行了车辆与车道线距离、偏离速度等车道偏离预警测评关键参数的解算,最后经过了试验验证。结果表明:所提出的方法能够对车道偏离预警系统中的关键参数进行准确的估计和测试,为车道偏离预警系统的定量化评价提供了详细的指标及计算方法。

高速公路合流区冲突极值建模与交通事故预测

为了更好地利用交通冲突技术开展高速公路合流区交通安全研究,提出了一种基于贝叶斯层级超阈值理论的冲突极值建模与交通事故预测方法。以辽宁省7个高速公路合流区的交通运行视频和交通事故数据为基础,利用后侵入时间(PET)识别了潜在合流冲突,进而构建了融合超阈值极值理论和贝叶斯层级结构(含数据层、过程层和先验层)的贝叶斯层级超阈值极值模型,提出了基于分位数回归的阈值选取方法,最后利用标定的最优模型对合流区交通事故进行了预测并对事故影响因素进行了分析。结果表明:调查时段内合流区共发生898次合流冲突;在构建的稳态模型、非稳态显著模型和非稳态全模型中,考虑冲突极值非稳态性和异质性的非稳态显著模型最优;最优模型的事故预测精度较高,其预测事故数与观测事故数的平均误差和平均绝对误差分别为1.0次/a和2.1次/a;通过建模发现加速车道长度、合流车辆类型、主线车辆类型、加速车道小时平均交通量对交通事故有显著影响,其中加速车道越长、主线车辆车型越大,交通事故发生的概率越小;合流车辆类型越小、加速车道小时平均交通量越大,交通事故发生的概率越大。所提出的贝叶斯层级超阈值方法解决了冲突极值的稀少性、非稳态性和异质性问题,实现了基于短期观测冲突数据的交通事故可靠预测。

基于横向稳定的减速变道轨迹与跟踪控制

随着自动驾驶的发展,无人自动驾驶车辆的控制已经成为热点。而无人自动驾驶车辆的安全性和稳定性是重中之重。针对智能驾驶汽车在一定换道距离下保持稳定的减速换道鲁棒性差的问题,提出了一种基于MPC模型预测控制器和比例积分PI控制器相结合双控制器的变道稳定性轨迹确定与跟踪控制方法。为了确定汽车行驶路线,横向与纵向位移分别由5次多项式和匀减速运动公式表示,理论推导了在确定换道距离下满足横向加速度限制的纵向减速度。纵向上通过动力学公式及速度比例积分控制调节制动压强,横向以模型预测控制器输出前轮转角。通过仿真,对不同车速与减速度下的换道时间系数进行标定,得出稳定换道时间与车速和减速度的关系,便于在不同工况中快速切换对应最合适的换道时间系数,防止车辆发生不稳定的动力学表现。最后进行了工况验证。结果表明:在保证横向稳定性的前提下,横向和纵向换道的完成精度分别为99.67%和99.95%,验证了算法的有效性。因此,在自动驾驶汽车轨迹规划和跟踪控制领域中,所提出的双控制器可以提高车辆的控制鲁棒性。

需求响应型公交车辆调度及路径优化

针对高度分散和随机的客流状况,为尽可能降低运营成本、提高乘客满意度,研究了需求响应型公交车辆调度及路径优化。首先通过分析历史乘车站点需求频次,分时段提取了具有高频需求量的出行点作为高概率出行点,在此基础上建立了公交车辆调度及路径优化模型。其次,以历史公交运营数据为依据,运用大规模邻域搜索(LNS)遗传算法,在乘客需求出行时间和车容量限制的约束条件下,以公交系统运行里程最小为目标进行了静态车辆调度。最后,基于初始静态线路和后期实时出行需求,运用精确动态规划算法,以系统运行里程变化最小为目标进行了动态路径优化,实现需求及时响应。选取某区部分区域进行了分析应用。结果表明:采取提取高概率点策略的系统平均总成本为1.04×10^(4)元,而未采取该策略的系统平均总成本为4.38×10^(6)元,高概率点提取策略对系统成本节省影响明显;通过LNS遗传算法进行最短路径求解时,3次求解结果偏差为3.1%,较为稳定;在路径优化阶段,车辆满载率提升17.92%,乘客需求响应率保持较高水平;运营成本变动合理,人均成本减少1.08元,提高了车辆利用率和乘客满意度。基于站点提取策略的2阶段调度优化模型能提供合理的车辆实时调度和路径优化方案,为实际公交调度提供理论基础和应用指导。

基于灰色回归模型的农产品冷链物流需求分析及预测

在“双循环”背景下,农产品冷链物流对提升农业价值链、释放内需消费潜力具有重要意义。为精准预测市场需求,针对我国冷链物流行业统计工作滞后、样本数据量少、影响因素多的情况,在分析冷链物流市场需求特征的基础上,将灰色-回归组合模型应用于我国农产品冷链物流市场需求预测,设计了我国冷链物流市场需求预测指标,从产品供给、经济社会、居民消费、行业规模四大维度选取6个典型数据指标构建影响因素指标体系,分析了各影响因素与市场需求的灰色关联关系。通过对2011—2020年我国冷链物流市场需求进行建模,建立了由第三产业对GDP贡献率、冷藏车保有量两个指标为自变量的回归模型,对2021—2025年冷链物流市场需求量进行了预测。实证结果表明:灰色预测、多元线性回归的组合模型预测值平均相对误差仅为0.82%,相比单一灰色预测和多元线性回归,对我国冷链物流市场需求总量的中短期预测具有较高的可信度和较好的精准度。分析结果显示:未来5年我国冷链物流市场需求仍呈明显的上升趋势,增速在6%~9%左右。基于关联分析和预测模型结果,从加快补齐生鲜农产品“最初一公里”供给短板、加强冷藏保温车辆等设施设备有效供给和加大冷链物流市场主体培育力度等方面提出了促进我国冷链物流高质量发展的相关建议。

基于行车稳定性的高速公路超高过渡方式对比研究

针对目前公路线性超高过渡段存在行车稳定性不足以及小坡断面排水不良等问题,对高速公路超高过渡方式进行研究。基于动力学软件CarSim仿真平台,构建了3种曲线型超高渐变仿真模型,如三次抛物线、上半波正弦型、下半波余弦型曲线;同时,以高速公路的平曲线为仿真道路模型,分析了横坡为0处的超高渐变率,验证了不同超高渐变方式下的行车稳定性,并输出了相应的稳定性参数变化情况。分析表明:多次抛物线、上半波正弦型、下半波余弦型缓和曲线超高渐变模型的超高渐变率最大值均大于线性过渡方式,分别超出50%,100%及57%。与线性渐变率为一定值不同,采用曲线型超高过渡方式进行过渡的渐变率为连续变化的值,上述超高渐变方法都在回旋线中点达到临界值,且渐变率关于中轴对称。曲线型渐变过渡起终点附近的侧向加速度、横摆角速度曲线较为平滑。通过对3类曲线型过渡形式下的排水长度进行计算分析,结果表明:三次抛物线的过渡形式更有助于超高过渡段的排水。建议超高过渡段中最大超高渐变率与零坡断面位置相结合,以此降低横向排水不畅路段的长度,增强路面排水能力。采用曲线型超高渐变模型对改善多车道高速公路长缓和曲线渐变段的稳定性及排水性能有重要意义。

公路接入口处驶入车辆换算系数估算方法

作为道路通行能力以及服务水平分析的关键参数之一,车辆换算系数的估算至关重要。我国现有路网尚未将接入道路纳入到技术等级体系,缺乏相应的设计规范和技术标准,接入口通常对公路路段的交通运行产生较大影响。基于公路接入口处不同类型的车辆特征,首先分析了接入口处的车辆在驶入公路路段过程中,在各种交通流状态下利用车道时间和空间资源的物理涵义。进而,以小客车作为标准车型,分别提出了公路路段上的车辆、接入口处驶入车辆的换算系数估算模型。最后,采用无人机航拍采集交通流运行数据,以郑州市G107上含多种车型的某路侧接入口为例进行了实证分析。结果表明:(1)随着路段上交通流量的增大,各驶入车型的车辆换算系数逐渐增大;且在驶入过程中所占用的车道数越多,相应的车辆换算系数值越高。(2)随着路段上交通流速度的增大,各驶入车型的车辆换算系数呈现出先增大后降低的趋势,且在速度值的40 km/h左右处分界。主要是由于交通流在稳定流状态时,车头间距亦介于自由流时的车头间距和饱和流的车头间距之间,此时接入口处的车辆在驶入公路路段时较为方便,但往往对公路路段上连续的多辆车同时产生影响,故此时的车辆换算系数值亦相对较大。

城市地下道路分合流区变速车道长度研究

为了研究城市地下道路分合流区的变速车道长度,利用先进的8自由度驾驶模拟平台构建三维驾驶模拟仿真环境并开展了驾驶模拟试验,采集了4种主线设计速度条件下、驾驶人在地下道路分合流区内的驾驶模拟试验数据。基于速度、加速度、方向盘转角和行车轨迹构建了一种驾驶行为分析方法,通过该方法分析了驾驶人在地下道路分合流区内的速度调整行为和车道变换行为,并总结其在速度调整区间和车道变换区间的分布规律,基于该分布规律得出地下道路变速车道长度的推荐值。结果表明:在分流区内,驾驶人调整速度和变换车道通常交叉进行,减速区间和换道区间往往部分重合甚至相互包含;而在合流区内,驾驶人通常在结束加速操作前开始变换车道。与熟练驾驶人相比,新手驾驶人在分流区内采取了更为激烈的减速措施,而在合流区内新手驾驶人通常需要更长的加速距离以寻找合适的汇入间隙。与公路及城市道路出入口变速车道规范长度相比,减速车道推荐长度满足公路相关标准规范的规定值,略高于城市地下道路的标准规定值,加速车道推荐长度高于公路及城市道路出入口标准规范的规定值,研究结果可为地下道路规划和设计工作提供参考。

基于K-means聚类算法的桥梁结构真实模态筛选研究

现阶段,随机子空间算法被广泛运用于识别桥结构的模态参数,虽然已不少学者对其进行了深入研究,但依然无法精确地对稳定图中的真假模态作出辨识和筛选。为了识别稳定图中的真实模态,首先通过对比分析数据驱动随机子空间算法和协方差驱动随机子空间算法在基本原理和计算效率两方面的差异,最终选定数据驱动随机子空间算法作为模态参数识别算法;其次以某试验桥为背景,通过分析大量稳定图中真假模态的存在形式来总结稳定图中真实模态存在的一般规律;同时基于K-means聚类算法的特点--不仅能实现不同维度数据的聚类,也能判别数据间是否属于同一类,还能筛选出同类的数据点,将该算法与稳定图定阶法中的振型辨识原理进行融合,运用于模态参数识别的流程中以完成真假模态的自动化筛选。为验证所提算法具有可信性,将其运用于识别某试验桥和实际桥梁结构的模态参数结果,并将所得结果与理论值进行对比分析。结果表明:所提算法能有效辨识稳定图中的真假模态,且识别结果具有可信性。

压力型预应力锚索受力特性数值分析

当前大吨位锚固工程广泛采用压力型预应力锚索,其优良的受力特性可保证工程稳定性,但压力型预应力锚索受众多因素影响,设计计算理论尚不完善。根据山西吉河高速公路某边坡锚索框架梁支护工程,通过现场拉拔试验得出压力型锚索锚固体应力分布及破坏形式,由此推算出围岩与锚固体接触面力学参数,并在此基础上采用有限差分软件建立了压力型预应力锚索三维数值计算模型,分析了围岩和锚固体模量、孔径以及接触面刚度等主要因素对压力型预应力锚索受力特性的影响。结果表明:压力型锚索中锚固体混凝土的抗压强度可以得到充分发挥;锚固体与围岩接触面上的剪应力呈抛物线型分布,峰值位于距离承载板约40 cm处;随着锚固体和围岩刚度、锚孔直径及接触面剪切刚度的增大,接触面相对位移将得到控制;由钢绞线松弛造成的锚索预应力损失值会随之降低,支护效果得到有效提升。

考虑桩侧及桩后土拱联合作用的抗滑桩桩间距研究

为探究抗滑桩合理桩间距的计算方法,首先,考虑桩侧土拱及桩后土拱的联合作用,建立出相应的双土拱简化计算模型。其次,基于Mohr-Coulomb破坏准则及极限平衡理论,依次分析桩侧土拱、拱间土体及桩后土拱的受力特性。然后,以静力平衡与拱脚处截面强度为控制条件,分别获得桩侧土拱及桩后土拱的极限承载力,进而联立求解出联合作用时的极限承载力,并在此基础上,推导出抗滑桩合理桩间距计算公式。最后,通过某工程实例对此计算公式进行了验证,结果表明:理论计算与工程实例结果吻合较好,该公式用于抗滑桩工程中计算合理桩间距是可行的;并对比分析了其他现有理论计算结果与实际值存在偏差的原因,进一步验证了双土拱模型的优越性。此外,为探究合理桩间距的影响因素,依次分析了土体抗剪强度指标(内摩擦角及黏聚力)、抗滑桩截面尺寸(正面宽度及侧面宽度)、均布滑坡推力及滑坡推力分布形式(沿桩长方向)等参数对合理桩间距的影响,并综合考虑各参数拟合出合理桩间距的简化计算公式。结果表明:合理桩间距随土体黏聚力、抗滑桩侧面宽度及抗滑桩正面宽度增大近似呈线性增大,随土体内摩擦角增大呈非线性增长且增长速率逐渐增大,而随着滑坡推力的增大,合理桩间距呈现出非线性减小且趋势逐渐减缓。