中国公路学报

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中国公路学报. 2018, 31(11): 0-0.

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封一/四

中国公路学报. 2018, 31(11): 0-0.

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道路工程学科前沿进展与道路交通系统的代际转换

裴建中

中国公路学报. 2018, 31(11): 1-10.

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当前，新一轮科技革命正在蓬勃发展，深刻影响并改变着各个行业，传统的道路交通也不例外。试图以新的视角总结梳理传统道路学科的发展现状和国际前沿，重在捕捉当前的研究热点，绘制学科发展地貌，思考道路工程从汽车发展的促进因素成为制约因素面临的挑战和任务。在此基础上，从道路加物质、资源、环境、能源、安全和光能等角度，描绘了适应新要求的未来道路应具备的典型特征，进而提出了道路工程基础设施的代际划分方法。针对新一代道路，梳理了超级道路的创新至零、工业化生产、免干扰维护、路-车协同、智慧运营和弹性管理等核心内涵，并就类人系统、能源场景、微生态化和速度不限等可能外延进行了预测。

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钢渣的硅系与复合系激发及其在软土固化中的应用（双语出版）

邓永锋, 赵余, 刘倩雯, 顾兴宇, 查甫生, 朱春东

中国公路学报. 2018, 31(11): 11-20.

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中国每年产出大量钢材，伴随而产生的副产品钢渣，因其利用率低而导致资源浪费和环境污染。为充分、高效地再生利用废弃钢渣，从提升钢渣的胶凝性出发，参考水泥组分的率值控制指标，采用偏高岭土对钢渣进行成分增补，以提高Al₂O₃和SiO₂含量，开展水玻璃的硅系激发及水泥的复合系激发试验，制备得到钢渣型复合基材。净浆一定龄期后进行无侧限抗压强度试验，并尝试引入率值这一参数评价钢渣基材性能。结果表明：当水泥、偏高岭土和钢渣之间最优质量配比为50：15：85，水胶比为0.28时，复合基材的90 d强度可达41.5 MPa。复合系与钙系钢渣型基材的率值高度一致，可为不同初始成分的钢渣基材的标准化制备提供参考。采用XRD，SEM，MIP等多种微观测试技术探讨钢渣基材强度形成机理，发现钢渣基材水化产物为C-H，C-（A）-S-H和C-A-H等，其中网状C-S-H最为发育，各部分紧密联结，大孔隙减少，使得钢渣复合基材强度保持稳定增长。将钢渣基材用于软土加固中，当钢渣基材掺量为20%时，固化软土28 d龄期无侧限抗压强度可达1.2 MPa。固化土强度与似水灰比R成反比，给出了可用于预测钢渣基材固化土强度预测的经验表达式。

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橡胶-砂颗粒混合物压缩特性与胶结退化试验

张涛, 刘松玉, 蔡国军

中国公路学报. 2018, 31(11): 21-30.

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为揭示轻度胶结橡胶-砂颗粒混合物的压缩特性和胶结退化过程，通过室内一维压缩试验、剪切波速测试和扫描电镜检测，对比分析混合物的应力-应变特征和刚度演化规律，研究颗粒间胶结作用、砂掺量等对试样密度、残余应变、剪切波速和小应变剪切模量的影响，同时定性评价压缩后胶结混合物微观结构特征，探讨轻度胶结刚-柔性颗粒混合物的受力变形机制。试验结果表明：橡胶-砂颗粒混合物密度随砂掺量增加呈线性增加趋势；少量胶结物质添加可有效减小压缩变形和残余应变，胶结试样的加载压缩曲线可分为胶结控制、胶结退化和应力控制3个阶段，残余应变与砂掺量间呈指数减小关系；颗粒间胶结作用在高应力条件下退化完全，胶结试样剪切波速表现出与未胶结试样相似的变化规律；相同砂掺量与应力条件下，胶结试样具有较高的小应变剪切模量，压缩过程中小应变剪切模量的演化规律与剪切波速类似；颗粒间胶结在荷载作用下首先发挥作用并逐渐退化，当刚性颗粒（砂颗粒）含量较低时，混合物的受力介质主要为柔性颗粒（橡胶颗粒），颗粒空间位置无显著改变；当刚性颗粒含量较高时，荷载作用下刚性颗粒会发生一定的滑移和滚动，形成相互接触的受力链以承受荷载，柔性颗粒则可阻止受力链倾覆与倒塌。

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基于超限学习机的黄土高路堤预拱超填研究

王剑英, 王选仓, 丁龙亭, 曹贵, 付林杰

中国公路学报. 2018, 31(11): 31-41.

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黄土山区公路建设存在大量V形冲沟，使路基产生过大工后沉降，为解决工后超标准沉降问题，减小工后沉降处治成本，需设计路基预抛高（预留沉降量），使公路交工验收时高程符合设计要求。现行规范对如何布设预抛高没有明确说明，因此有必要研究黄土高路堤沉降分布规律，提出其预拱超填方法，针对此类问题依托渭武高速公路工程，通过对试验路历时2年多的沉降观测，得到路基施工期、路面施工期及公路通车1年后的路基沉降数据，提出黄土高路堤沉降随时间和空间的分布规律，得到路堤沿时间及纵、横断面的沉降分布特征，为黄土高路堤填筑末期预抛高的布设形式奠定了基础；基于超限学习机算法，建立黄土高路堤工后沉降预测模型，利用实际沉降观测数据与模型预估结果进行对比，采用平均绝对百分误差对预测结果精度进行评定；最后，通过定量分析填土高度、施工速率、路面重力、路基路面验收时间及交通量修正对路堤工后沉降的影响，提出基于可靠度的黄土高路堤预抛高预测模型及公式，据此给出基于超填平衡的试验路纵、横断面预抛高设置方法，并通过工程实例，验证预抛高模型及公式的准确性。研究结果表明：该沉降预测模型精度良好；研究结果可为黄土地区高填方路基填筑末期预抛高的详细布设提供参考。

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动三轴CT条件下粗粒土填料的力学特性与细观力学性能分析

胡焕校, 段旭龙, 何忠明, 杨煜, 刘雅欣

中国公路学报. 2018, 31(11): 42-50.

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在多重环境因素长期作用下，粗粒土路基填料的动力特性会发生改变，目前对不同荷载频率、压实度及含水率下粗粒土填料的长期稳定性能尚缺乏统一认识。为了研究以上因素作用下粗粒土填料长期动力特性，采用大型动静三轴仪器开展粗粒土填料的三轴试验，同时运用工业CT对三轴试验前后2个阶段的试样进行断层扫描，分析不同荷载频率、压实度及含水率对粗粒土填料动力特征与损伤演化的影响规律。研究结果表明：循环荷载达到1 000次之前，为粗粒土填料颗粒之间的挤密阶段，以颗粒间的挤密压缩为主，横向膨胀为辅，颗粒间压缩挤密引起的密度增加量远大于试样横向膨胀变形引起的密度减小量；当循环荷载增加到1 000次以后，试样横向变形引起的密度减小量迅速增大，而由颗粒间压缩挤密引起的密度增加量减缓，并在之后阶段表现出稳定状态，试样从应变软化型向应变硬化型转变；荷载频率越高，试样表现出的回弹模量越大；高频率作用下应力-应变滞回圈曲线近似为线性，试样在高频率下其泊松比有所下降，材料的动能损耗降低；随着三轴试验的进行，横剖面局部颗粒受挤压程度增加，最终状态下扫描层内的CT值存在差异性，试样颗粒在循环荷载作用下存在挤密、错动、融合的现象。

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密级配沥青混合料自愈性能的评价方法

纪小平, 杨自广, 周泽洪, 张宜洛, 雷雨滋

中国公路学报. 2018, 31(11): 51-57.

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为科学评价沥青混合料的自愈性能，开发基于高压渗水的密级配沥青混合料自愈性能的测试装置，提出评价指标，通过试验确定愈合时间、愈合温度与最小样本数等关键参数。通过测试不同愈合温度与时间、混合料类型与微胶囊掺量下的密级配沥青混合料的渗水速率比（v_e），验证该方法的敏感性与稳定性。对比分析v_e与间歇式疲劳寿命及劈裂愈合强度比（SHSR），论证该方法的有效性。结果表明：该方法的适宜试验参数为愈合时间12 h，愈合温度45℃，制缝温度5℃±2℃，最小样本数n=4；该方法能有效区分测试条件（愈合温度与时间）、混合料类型及最大公称粒径、微胶囊掺量对自愈性的影响，平行试验结果的变异系数在3.0%，满足敏感性及稳定性要求；v_e与间歇式疲劳寿命及SHSR在评价密级配沥青混合料自愈性方面具有一致性，且具有试验设备简单，结果稳定等优点；在一定范围内，沥青混合料裂缝自愈效果随微胶囊掺量的增加和温度的升高而提高，且自愈性能随愈合时间的延长呈非线性增长；公称最大粒径越小，自愈效果越好，悬浮密实级配AC的自愈性能优于骨架密实级配SMA。

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一种利用骨架提取和SVM分类的颗粒表征方法

耿超, 包静, 邹鹏, 王卫彬

中国公路学报. 2018, 31(11): 58-65.

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集料级配是影响沥青路面抗滑和减噪性能的最主要因素，基于机器视觉技术，提出一种集料粒径高精度无损检测方法，结合骨架提取和支持向量机（SVM）算法来实现集料颗粒粒度分布的精确估计，为保证集料级配质量提供了有效手段。集料颗粒图像由数字相机获取，图像标定基于NI视觉助手Vision Assistant软件完成。颗粒骨架图像采用Skeleton-M骨架提取算法提取，针对所出现的骨架断裂情况，使用形态学膨胀和细化算法完成骨架修复；然后基于颗粒骨架图像提出颗粒粒径表征算法，基于骨架端点个数提出颗粒棱角表征方法；最后，通过提取颗粒图像特征参数，使用SVM算法对颗粒粒径分布进行精确估计。在颗粒棱角性表征方面，将所提出的颗粒骨架棱角性表征法与AIMS系统的梯度棱角法、未压实空隙率集料颗粒棱角法进行了比较。结果表明：与目前常见的粒径表征方法相比，所提出的方法可以较好地实现颗粒粒径表征和颗粒棱角性表征，所采用的基于多特征的SVM颗粒分档算法可以有效实现颗粒粒径分档，筛分档间的分档精度最高可达95%以上。

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钢桥面板疲劳损伤智能监测与评估系统研究

张清华, 崔闯, 魏川, 李俊, 卜一之

中国公路学报. 2018, 31(11): 66-77,112.

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正交异性钢桥面板作为大跨度桥梁的首选桥面板结构，实时监测并准确识别其重要构造细节的疲劳损伤程度，在此基础上预测剩余疲劳寿命，对于大跨度桥梁的服役期管理维护决策至关重要；但正交异性钢桥面板的疲劳问题具有多尺度、多模式、随机性、隐蔽性等特性，且其对结构静动力响应的影响仅限于疲劳裂纹附近的局部区域，传统的损伤识别方法难以准确识别。结合智能技术的最新发展和正交异性钢桥面板疲劳问题的基本属性，构建了其疲劳损伤智能监测与评估系统，并对其疲劳损伤指标和疲劳损伤智能评估的相关关键问题进行研究。提出了基于等效结构应力的正交异性钢桥面板多尺度疲劳损伤评估方法；建立了考虑随机因素的结构体系实时疲劳损伤评估及剩余寿命预测方法；构建了正交异性钢桥面板疲劳损伤智能监测与评估系统；基于实际桥梁结构的交通量和结构响应监测信息，对所建立的正交异性钢桥面板疲劳损伤智能监测与评估系统进行了验证。研究结果表明：在实际交通荷载作用下，顶板与纵肋连接细节的疲劳主导失效模式为焊根部位起裂沿顶板扩展，所提出的疲劳损伤评估方法的评估结果与实际结构一致，表明所提出的方法能够准确确定结构体系的疲劳失效模式；疲劳损伤智能监测与评估系统所确定的实桥疲劳损伤及剩余寿命预测结果与实际桥梁疲劳损伤开裂时间基本一致；所建立的智能监测与评估系统可为正交异性钢桥面板疲劳损伤过程和寿命评估提供理论依据及支撑，并为实桥的运营管理养护决策提供科学依据。

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钢桥面板纵肋与横隔板连接位置疲劳损伤特征

朋茜, 周绪红, 狄谨, 秦凤江, 王杰

中国公路学报. 2018, 31(11): 78-90.

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纵肋与横隔板连接是控制钢桥面板耐久性的关键构造细节，其在轮载作用下应力传递复杂，构造设计不当极易引起疲劳裂纹。目前常规式纵肋与横隔板连接在运营过程中可能发生的疲劳裂纹形式有横隔板弧形开孔裂纹、焊缝端部横隔板裂纹、焊缝端部纵肋水平裂纹或竖向裂纹，针对常规式连接的不足，设计上进一步提出内肋式和无缝式2种构造类型。采用有限元方法，以纵肋与横隔板连接可能出现裂纹的4类细节为对象，基于应力影响面分析，讨论了车辆轮载移动对各细节局部受力的影响，研究了常规式、内肋式和无缝式3种构造类型的疲劳损伤特征。结果表明：轮载作用下4类细节的局部效应非常显著，纵向影响区域约在3道横隔板之间，横向影响区域约在2个纵肋范围；考虑轮迹横向概率分布，各细节应力幅横向折减系数在0.94~0.97范围内。常规式连接弧形开孔细节应力幅最大，主要受面内变形控制，纵肋壁板水平细节次之，表现出明显的面外弯曲特性。与常规式连接相比，内肋式连接纵肋壁板水平细节和竖向细节最大应力幅分别降低28%和29%，减缓了纵肋在焊缝端部的应力集中程度。无缝式连接可能的疲劳破坏形式减少为横隔板焊趾开裂和纵肋壁板焊趾开裂2类，分析发现这2类细节均主要处于受压状态。常规式连接疲劳寿命预估为41.2年，纵肋壁板出现水平裂纹导致疲劳破坏的可能性较大；内肋式连接疲劳寿命由横隔板弧形开孔细节控制，较常规式连接提高58%；无缝式连接疲劳寿命预估为85.3年，较常规式和内肋式连接分别提高107%和31%，且两细节寿命相近，从全寿命设计角度考虑该构造更为合理。

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钢-超薄UHPC组合桥面板界面抗剪焊接构造（双语出版）

邵旭东, 甘屹东, 李嘉, 曹君辉, 邱明红

中国公路学报. 2018, 31(11): 91-101.

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为研究钢-超薄UHPC组合桥面板中新型钢筋网局部焊接抗剪连接件的静力性能，开展12个静力推出试验，考虑焊缝长度和界面黏结的影响，获得焊接抗剪件的荷载-滑移曲线和抗剪承载力。基于显示动态分析法，采用有限元软件ABAQUS对静力推出试验进行仿真分析。采用疲劳推出试验，初步研究焊缝长度为25 mm焊接抗剪件的疲劳性能。研究结果表明：焊接抗剪件抗剪承载力随焊缝长度增加而提高；界面黏结对试件抗剪承载力并无显著影响，但会提高其弹性阶段抗剪刚度；静力试验受纵筋焊接长度比例影响有2种破坏模式，分别为焊缝剪断和纵筋拔出，两者均为脆性破坏；与常规栓钉抗剪件相比，焊接抗剪件具有较高的抗剪承载力和抗剪刚度；针对2种不同破坏模式，考虑材料和接触非线性的计算结果与试验结果吻合较好；焊接抗剪件在80 MPa剪应力幅下循环加载至500万次仍未发生疲劳开裂，满足疲劳设计要求；疲劳试件破坏前的大部分时间内，界面相对滑移量增加缓慢，而在试件疲劳破坏阶段，界面相对滑移量增加迅速。

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PHSW-PM加固RC桥梁受弯疲劳性能试验

柳战强, 黄群贤, 郭子雄, 何煜川

中国公路学报. 2018, 31(11): 102-112.

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提出一种新的预应力高强钢丝绳-聚合物砂浆面层抗弯加固RC桥梁技术（PHSW-PM加固技术），通过1根受弯加固梁的静力试验和4根受弯加固梁的疲劳试验，重点研究加固层界面状况、预应力水平及锚固方式等参数对加固试件受弯疲劳性能的影响。试验结果表明：所提加固技术可有效提高RC梁的抗弯承载力，在0.2P_u1~0.35P_u1（P_u1为试件SWB-S-1的极限承载力）疲劳荷载幅值下，所有加固件均能承受200万次疲劳荷载作用，未出现明显疲劳破坏特征；与采用端部锚固方式相比，采用分布式锚固方式可有效提高加固层与原构件界面的黏结性能，显著增强加固层与被加固件共同工作性能，采用分布式锚固方式加固构件在疲劳后静载试验发生弯曲破坏，钢丝绳高强特性得到充分发挥，延性也得到有效提高；采用端部锚固方式的加固构件，加固层界面黏结性能缺乏稳定性，易发生黏结锚固破坏，降低加固效果，有界面缺陷的加固件性能与对比件相当；同时预应力可有效提高加固试件的抗弯刚度和抗裂性能；基于平截面假定，提出PHSW-PM加固RC梁受弯承载力计算公式。研究成果可为既有桥梁抗弯加固提供一种高效可行的加固技术。

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城市环廊隧道多种排烟方式组合排烟效果试验（双语出版）

阳东, 张众杰, 刘英利

中国公路学报. 2018, 31(11): 113-120.

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考虑到城市环廊隧道（Urban Traffic Link Tunnel，UTLT）事故通风和火灾烟气控制的难度，为了给其提供防排烟优化设计方案，采用CO₂为示踪气体，对隧道单独采用横向排烟方式时的排烟、排热效率进行考查。对射流风机纵向排烟配合轴流风机集中排烟、射流风机纵向排烟配合排烟井自然排烟2种组合排烟方式在UTLT中的效果进行研究。结果表明：在UTLT中单独使用横向排烟时，随着排烟量的提高，排烟、排热效率增长趋于缓慢；增大横向排烟量会增加风机房与管道的占地面积，可能在城市核心区使用时遇到困难；采用火源上游射流风机纵向排烟与火源下游轴流风机集中排烟配合的方案，在轴流风机排烟量不变的情况下，仅仅依靠轴流风机的驱动力难以抑制烟气往火源上游蔓延；需要借助射流风机营造的纵向气流配合，但纵向风速过大又会加剧烟气向下游分支蔓延；采用火源上游射流风机纵向排烟与火源下游竖井自然排烟配合的方案，在纵向风速一定的情况下，须合理设置排烟井的截面尺寸与高度。

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公路隧道火灾初期视频火焰检测

王琳, 姚新, 雷丹

中国公路学报. 2018, 31(11): 121-129.

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为了有效探测公路隧道火灾初期火焰并预警，针对传统的感温型火灾火焰探测器在公路隧道等大空间环境存在反应速度慢等问题，通过研究失控火焰在图像中呈现的静态和动态特征，提出一种基于火焰图像多特征和AdaBoost算法的公路隧道火灾初期火焰识别方法。利用帧间差分算法提取运动前景，根据火焰在RGB和Lab空间的颜色统计模型分割疑似火焰区域，用从疑似区域中提取的H分量一阶矩、圆形度和LBP一阶矩特征值构成特征向量，作为AdaBoost静态特征模型的输入向量，用在一个检测周期提取的疑似区域质心跳动频率归一化特征值和AdaBoost静态特征模型识别结果中火焰帧数占周期总帧数的比值构成特征向量，作为AdaBoost综合特征模型的输入向量，并优化选取AdaBoost模型的参数。采用公路隧道火焰视频和公用视频对训练得到的AdaBoost静态特征分类器和AdaBoost综合特征分类器进行试验测试。结果表明：该方法能够实现公路隧道环境火灾初期的火焰识别，并能有效排除伪火焰车灯等干扰引起的误报警。

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基于RS-SVR的上软下硬地层盾构施工地表沉降预测

林荣安, 孙钰丰, 戴振华, 翁效林, 吴银河, 罗卫

中国公路学报. 2018, 31(11): 130-137.

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为了提高由盾构施工引起的软硬不均地层地表沉降预测的准确性，建立基于粗糙集-支持向量回归（RS-SVR）的地表沉降预测模型，并将该模型应用于实际地铁隧道工程的地表沉降预测中。首先，根据特定地质条件，从几何因素、地层因素和盾构施工因素选取影响地表沉降的条件属性，采用粗糙集理论的Pawlak属性重要度方法删除冗余数据，获取影响地表沉降的最优条件属性集。在此基础上，基于支持向量回归（SVR）建立RS-SVR地表沉降预测模型，并与没有经过属性约简的SVR模型进行对比分析。为了比较不同核函数对SVR模型的影响，RS-SVR和SVR模型分别选取径向基函数（RBF）、Sigmoid函数、Polynomial函数作为核函数对训练样本及测试样本进行回归预测。最后，利用佛山地铁2号线南湖区间上软下硬地层的20组地表沉降监测数据，对该模型予以试算。研究结果表明：将选取的影响地表沉降的12项条件属性约简为包含7项的最优条件属性集，分别为硬层比、黏聚力、内摩擦角、土仓压力、总推力、刀盘扭矩以及掘进时间，地表沉降分类结果与约简前保持一致；同类模型进行横向对比时，RBF作为核函数的RS-SVR模型和SVR模型预测误差分别为5.54%、13.10%，均低于以Sigmoid函数和Polynomial函数作为核函数时的预测误差；以同种核函数进行纵向对比时，RS-SVR模型预测误差分别为5.54%、11.48%、13.26%，均低于SVR模型预测误差的13.10%、15.71%、19.68%。

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面向智能车定位的道路环境视觉地图构建

李祎承, 胡钊政, 王相龙, 黄刚, 蔡浩

中国公路学报. 2018, 31(11): 138-146,213.

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为实现智能车视觉定位，提出了一种基于多视角、多维度道路环境表征的高精度视觉地图构建方法，该方法明确了视觉地图的表征模型，包括视觉特征、场景结构信息以及轨迹信息等。在视觉特征中，运用前视场景全局特征描述道路环境，视觉特征不局限于某一种特征描述子；在场景结构信息中，运用俯视路面的2D结构信息进行描述，该特征与前视视觉特征构成多视角；轨迹信息则通过视觉维度以及地理维度的多维度方式完成计算，在视觉维度中，通过平面单应性计算节点间的轨迹；地理维度中，通过高精度经纬度信息消除累积误差问题。试验选取武汉理工大学内长约700 m的半开放式环形路段进行试验。试验结果表明：制图的单节点平均误差为3.1 cm，标准差为2.3 cm，最大节点误差为9.3 cm，累积误差率为0.5%。运用所制地图进行定位检测，平均定位误差约为11.8 cm，因此，研究所提出的方法可应用于半开放式路段或固定场景的视觉地图构建，为实现智能车在上述场景的定位打下基础。同时，研究提出的制图方法不需使用双目摄像机，在降低数据存储量以及制图成本的前提下，实现了对道路环境的充分表征；此外，运用路面2D特征结构信息计算轨迹，解决了视觉3D重建精度不稳定的问题，为视觉地图构建提供了新的构建思路。

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智能网联环境下的混合交通流LWR模型

秦严严, 王昊, 王炜

中国公路学报. 2018, 31(11): 147-156.

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LWR（Lighthill，Whitham and Richards，LWR）模型可推演交通流宏观状态演化过程，在智能网联环境下混有协同自适应巡航控制（Cooperative Adaptive Cruise Control，CACC）车辆混合交通流LWR模型的研究，可为该混合交通流的宏观动力学特性分析提供理论工具。应用加州伯克利PATH真车试验验证的CACC模型作为CACC车辆跟驰模型，采用智能驾驶人模型（Intelligent Driver Model，IDM）模拟驾驶人在智能网联环境中的"智能"驾驶特性。基于不同CACC车辆比例下的混合交通流基本图，证明混合交通流基本图的切线斜率为交通波在混合车队中传播的波速，建立混合交通流LWR模型的一般性解析框架，得到混有CACC车辆的混合交通流LWR模型。最后，针对LWR模型冲击波特性，在6组平衡态条件下进行数值仿真试验。研究结果表明：所建立的混合交通流LWR模型可较好地描述不同CACC车辆比例时冲击波在混合车队中的传播波速；冲击波波速理论值与仿真均值的相对误差基本控制在10%以内，当冲击波处于由正向波转变为反向波的过渡阶段时，相对误差较大，为19%~26%，但绝对误差仍然较小。研究结果一方面可为混有CACC车辆的交通流宏观状态演化提供理论参考，具有推动该混合交通流其他宏观模型研究进展的积极作用；另一方面，建立的混合交通流LWR模型解析框架能够适应CACC车辆与人工-网联车辆跟驰模型选取的多样性，同时可为其他类型混合交通流LWR模型的建立提供理论支撑。

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开孔开槽交通标志板风荷载风洞试验（双语出版）

陈波, 程行, 杜坤, 晁遂, 张巍汉, 矫成武

中国公路学报. 2018, 31(11): 157-164.

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为了研究局部开孔或开槽等措施对减小交通标志板风荷载的影响效果，设计了可以实现多种开孔开槽方式的标志板试验模型。通过刚性模型测压风洞试验，得到16种不同开孔、开槽方式下的非均匀开孔板表面风压数据，获得不同工况下板表面的平均风压分布特性，分析单排孔位置、单列孔位置、多排多列孔位置及单槽双槽等因素对交通标志板表面平均风压分布、阻力系数和扭矩系数的影响规律，进一步分析各工况下板平均阻力系数随孔隙率的变化规律，以及扭矩系数随风向角的变化规律。研究结果表明：风向角为0°~45°时，板的阻力系数变化很小，风向角为45°~90°时，板的阻力系数呈线性减小；0°风向角下，开孔或开槽板迎风面风压系数基本不变，背风面孔或槽附近平均风压系数幅值增大；当孔隙率小于5%时，板阻力系数对孔隙率、孔位置和开槽数量均不敏感，标志板风荷载减少的主要原因在于受风净面积的减少；孔隙率较大时，减小板阻力系数的效果相对明显；给出了非均匀开孔情况下，板阻力系数与孔隙率的建议公式；板在45°斜风向下产生最大扭矩系数，开孔或开槽都能够显著减小斜风向下绕板竖向中心轴和边缘竖轴的平均扭矩系数，其中45°风向角时影响更为显著；孔隙率较大时，扭矩系数减小效应更为显著。

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基于因子模型的高速公路特长隧道驾驶人心理负荷特性研究

朱彤, 吴玲, 胡月琦, 刘浩学, 许彬

中国公路学报. 2018, 31(11): 165-175.

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为研究驾驶人行驶通过特长隧道环境中的心理负荷变化特性，选取2座典型特长隧道进行实车试验，采集驾驶人实时心电信号，以心率和心率变异性指标分析为基础，通过数据挖掘构建了基于因子分析的心理负荷计算模型，采用心率变异性频域分析结果对模型进行验证。研究结果表明：心率变异性指标在计算心理负荷时比心率指标具有更高的效度和信度，驾驶人在距离隧道入口较远处和距离隧道出口较近时负荷较大；在隧道路段和普通高速路段，熟悉试验道路的驾驶人平均心理负荷小于不熟悉试验道路的驾驶人；被试在隧道路段的平均心理负荷大小依次为入口段、出口段、行车段，熟练驾驶人心理负荷在特长隧道入口前300 m至前180 m范围受到的影响最为明显；非熟练驾驶人心理负荷在入口前300 m至入口后240 m范围受到的影响最为明显。上述结果说明：在隧道出、入口段，尤其是入口段驾驶人负荷过高，也是造成事故数量多的主要原因之一；熟悉道路条件可在一定程度上降低驾驶人心理负荷；普通高速路段虽然行车环境较好，但运行车速过高也会造成驾驶人负荷增加。熟练驾驶人心理负荷在隧道入口前升高，而非熟练驾驶人心理负荷在进入隧道后仍保持较高水平。

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高速公路交通事故非线性负二项预测模型

马聪, 张生瑞, 马壮林, 张祎祎

中国公路学报. 2018, 31(11): 176-185.

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以京港澳高速公路（G4）粤境北段3年发生的1 354起交通事故为研究对象，将基础数据根据路段长度一致、曲线半径一致和坡度一致划分路段单元对基础数据进行处理，从道路线形和环境条件2个方面选取13个自变量，分别采用负二项（Negative Binomial，NB）回归模型和非线性负二项（Nonlinear Negative Binomial，NNB）回归模型建立交通事故起数预测模型，根据模型的拟合优度和预测准确性对比分析负二项回归和非线性负二项回归模型的优劣，并找出影响交通事故起数的显著自变量，分析显著自变量对交通事故起数的影响程度。研究结果表明：无论采用上述何种路段划分方法，非线性负二项回归模型构建的交通事故起数预测模型均优于负二项回归模型；采用坡度一致划分方法明显优于路段长度一致和曲线半径一致划分方法，更适合应用于山区高速公路交通事故数预测研究；从显著变量相关性来看，路段长度、相邻路段坡度变化值、弯坡组合、曲率、是否存在隧道路段以及是否为易结冰和起雾路段均是非线性模型的显著影响因素。

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面向边界控制的路网小区划分

刘澜, 卢维科, 胡国静, 王峰, 尹俊淞

中国公路学报. 2018, 31(11): 186-196.

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在城市路网中，将较为拥挤的子路网从整个路网提取出来，通过边界控制调节拥堵区域的出入流，缓解拥挤区域的拥挤程度，是解决城市交通大范围拥堵的一个有效途径。作为边界控制的对象小区，具有紧凑型的宏观基本图（Macroscopic Fundamental Diagram，MFD）是必备前提。首先利用归一分割（Normal Cut，Ncut）法将路网分割成一定数量的子路网，然后建立了在动态合并中寻找具有最优拟合度的MFD子区的数学模型。然后对模型进行分析，提出求解模型的贪婪算法。以美国爱达荷州博伊西市中心区的路网为研究对象，分析对比了该路网分别在Ji的方法和所提方法划分下的区别，发现所提方法在寻找最优MFD拟合度小区的同时也可以优化子区的密度均匀度，对路网进行合理划分。最后通过对比分析定时控制和自适应控制下小区划分结果和子路网MFD的特征发现：①最优MFD拟合度子区不仅继承了原路网的MFD基本特征，而且与原路网相比有更高的道路使用率；②非最优MFD拟合度子区的MFD特征对该子区的交通态势有一定表征；③自适应控制对路网的优化效果可在原路网和最优MFD拟合度子区的MFD特征上得到表现。

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基于点、线、面层次的公路网交通运行状态评价

白骅, 王建军, 蒋意眉

中国公路学报. 2018, 31(11): 197-204.

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由于公路网是由点成线、由线成面的统一体，为了更准确地分析和改善公路网运行状态，加强公路节点、路段、路网评价之间的联系，便于确定交通拥堵产生根由并有效采取措施，建立了一种基于点、线、面层次的公路网交通运行状态的综合评价方法。在基本单元划分和指标选取方面，以交叉口、互通式立交、收费站和基本路段作为基本单元，结合交通流理论，综合考虑各基本单元的特点，分别选取对应的评价指标，以极小型指标评价法为基本原理，构建基本单元交通综合运行指数评价模型，并确定相应的分级阈值。在交通运行状态评价方面，依托专家经验的主成分分析与客观的交通量统计调查相结合的方法确定各基本评价单元的权重向量，从而构建路段运行评价模型并给出评价分级阈值，再以各等级道路拥堵程度和路网客、货运量，分别构建路网赋权矩阵或向量，从而获得路网交通综合运行指数模型并确定评价分级阈值。最后结合算例说明该评价方法的具体操作过程，通过获取的各项基本数据，从点层过渡至线层再至面层，依次计算各层交通运行指数，确定各基本单元、路段、路网分别对应的交通运行状态。研究结果表明：不同层面之间的交通运行状态存在一定的联系，不同节点和基本路段处的运行指数差异较大，路线运行指数差别也较大，从而影响路网最终的运行状态，因此，可以通过逐级评价确定交通拥堵症结所在，有针对性地采取相关改善措施。

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陕西省自驾车营地空间结构特征与选址优化

戴宏, 丁华, 苟青青, 栗晓楠

中国公路学报. 2018, 31(11): 205-213.

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为揭示自驾车房车营地空间结构特征和选址规律，采用最邻近点指数，基于GIS的核密度（Kornel Density Estimation，KDE）、Voronoi图构建等方法，系统分析陕西省重点建设营地空间分布范围、空间结构类型、空间热点区域和空间发展模式，进一步研究营地空间分布规律和特色。结果表明：全省营地最邻近点指数R为0.79<1，说明营地空间分布呈不均衡状态，结构形态为凝聚型；基于GIS的核密度、Voronoi图构建方法，可将全省营地划分成4级密度区、五大板块，其中秦岭南北两坡的西安-柞水-宁陕和朱雀-太白山-紫柏山地区、咸阳彬县-铜川渭北坮塬地区、汉中汉江流域地区、安康巴山地区等是营地聚集和热点区域。依据营地功能、依托要素及服务类型不同，营地主要有"景区依托型营地"、"交通依托型营地"（又称"驿站补给型营地"）、"城郊休闲度假型营地"和"项目依托型营地"4类模式，七成以上依托于高禀赋资源景区发展营地，体现了"近景、近路、近城"的特点；依据依托资源及分布环境，以山地型营地、水域型营地、坮塬型营地为主，缺乏乡村型营地、森林型营地。未来营地选址应进一步加大丝绸之路廊道、红色旅游带和渭河沿线等地营地的发建设，形成"一廊五带"空间格局；加大陕北黄土高原建设力度；培育驿站补给型、休闲度假型营地品牌。

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基于小波控制的电动汽车稳定性研究（双语出版）

贺伊琳, 马建, 赵轩, 唐自强, 赵丹, 张一西

中国公路学报. 2018, 31(11): 214-226.

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针对前轮独立驱动电动汽车，研究一种基于小波控制器的驱动稳定性控制系统。为提高车辆对开路面的行驶稳定性，根据驱动轮等转矩分配控制策略，提出基于神经网络PID的驱动轮滑移率相近为目标控制策略。针对矢量控制中的电流控制，提出基于离散小波变换的电流控制器。通过CarSim/Simulink建立前轮独立驱动电动汽车联合仿真平台，进行不同工况整车性能仿真与分析，并基于A&D5435快速原型开发平台进行实车试验。仿真与试验结果表明：基于小波控制器的驱动控制系统不仅提高了车辆对开路面行驶的稳定性，而且具有更平滑、更快速的转矩响应；对开路面工况下，提出的控制策略左侧、右侧驱动轮速度仿真结果与试验结果最大偏差分别为3.43%和3.56%；等转矩分配控制策略下，左侧、右侧驱动轮速度仿真结果与试验结果最大偏差分别为3.86%和3.25%，表明了试验与仿真的一致性；对开路面仿真工况下，相比于驱动轮等转矩分配控制策略，基于神经网络PID的驱动轮滑移率相近为目标控制策略的车辆峰值质心侧偏角降低了79.57%，侧向跑偏距离降低了73.39%。

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新型电控机械式自动变速器参数优化及性能研究（双语出版）

胡建军, 冉洪亮, 陈佳, 刘宇航

中国公路学报. 2018, 31(11): 227-235.

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为解决传统电控机械式自动变速器（AMT）换挡过程中的动力中断问题，同时提高整车动力性与经济性，提出一种将行星机构安装在AMT输入端构成的新型自动变速器（N-AMT），并对N-AMT基本结构进行详细介绍，同时就驻车、起步和换挡过程中行星机构工作模式进行详细分析。首先根据最大、最小传动比、挡位数和相邻速比的设计要求对N-AMT进行速比初步设计，然后结合AMT换挡和双离合（DCT）换挡各自特点，以动力性为约束，NEDC工况最佳燃油经济性为目标进行遗传算法速比优化设计。利用速比优化设计方法进行不同挡位N-AMT方案设计，并根据动力学关系建立整车模型，对N-AMT进行动力性与经济性分析。综合考虑不同挡位数方案的分析结果和变速器结构成本等因素，确定8挡N-AMT为最终设计方案。最后对8挡N-AMT进行台架、起步和顺序换挡试验。研究结果表明：8挡N-AMT的NEDC循环工况油耗为6.38 L·（100 km）^-1，较5挡AMT原型车工况油耗6.95 L·（100 km）^-1减少了8.86%；N-AMT可以有效消除部分挡位间动力中断的问题，在30%加速踏板开度下，8挡N-AMT的起步时间为1.55 s，较5挡AMT起步时间1.61 s减少了3.7%，整车动力性得到提高；N-AMT换挡时间保持在1.05 s以内，且换挡平顺性较好。

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生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的燃烧与排放特性

耿莉敏, 程清波, 陈阳, 魏有涛, 李慧梅

中国公路学报. 2018, 31(11): 236-243.

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为了改善发动机燃用高比例生物质混合燃料的性能，在中等比例的生物柴油-柴油混合燃料中分别添加5%、10%和20%体积比的乙醇（分别用BD50E5，BD50E10和BD50E20表示），在一台6缸增压共轨柴油机上，将发动机的转速稳定在1 600 r·min^-1，选择7个不同的负荷点测定不同掺混比生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的燃烧与排放性能，并将其与柴油进行对比。结果表明：在平均有效压力为0.322 MPa的低负荷条件下，发动机为预喷加主喷喷油策略，在预喷的低温反应阶段生物柴油-柴油-乙醇混合燃料产生了大量羟基自由基，因此混合燃料的缸内最大压力和最大瞬时放热率均高于柴油；随着负荷的增大，当平均有效压力为0.805 MPa时，发动机的喷油策略转变为单段喷射，乙醇的热值较低导致生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的缸内最大压力和最大瞬时放热率低于柴油；随着乙醇掺混比的增大，受乙醇低十六烷值和高汽化潜热的影响，生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的滞燃期明显延长；强烈的预混燃烧和乙醇的高含氧量使混合燃料的燃烧速度明显加快，乙醇的添加有利于燃料集中放热从而缩短燃烧持续期；与纯柴油相比，BD50E5，BD50E10和BD50E20的NO_x排放量分别升高了10.46%、12.59%和17.52%，碳烟排放量分别降低了37.91%、45.85%和49.25%，CO排放量分别降低了20.24%、36.43%和46.43%，HC排放量分别降低了12.53%、4.40%和0.76%。

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非满载液罐半挂汽车列车侧向耦合动力学模型

杨秀建, 吴相稷, 邢云祥, 张昆

中国公路学报. 2018, 31(11): 244-254.

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为方便液罐半挂汽车列车（Tractor Semi-trailer Tank Vehicle，TSTTV）罐-车整体的优化设计匹配，综合提高整车的侧倾稳定性、侧向动力学稳定性及操纵特性，基于Lagrange方法和椭圆规摆等效机械液体晃动模型建立TSTTV的整车侧向耦合动力学模型，其典型特征是实现罐内液体侧向晃动与车辆横摆运动、侧向运动、悬挂质量的侧倾运动及非线性侧向轮胎力的集成一体化建模，贯通液体晃动动力学与车辆侧向动力学稳定性之间的联系。通过开环正弦停滞转向输入操作响应对所建立的模型进行分析评价，考察车辆横摆角速度、质心侧偏角、侧倾角、侧向载荷转移率及液体晃动角等状态量在2种充液比（F_L=40%，80%）及2种罐体椭圆率（Δ=1.0，1.3）下的响应。研究结果表明：所建立的TSTTV模型可以实现液体侧向晃动作用下的车辆侧向耦合动力学仿真分析，能够反映充液比、罐体截面椭圆率等运输条件和罐体几何参数对整车侧倾稳定性、侧向动力学稳定性及操纵特性的影响；基于该模型可以针对液体介质、充液比及道路环境等运输条件因素的影响，研究以提高整车侧向动力学稳定性为目标的TSTTV灌-车整体的优化设计匹配问题，这对提升液罐车的设计性能、提高行驶的安全性和运输效率具有重要意义。

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2018年, 第31卷, 第11期　刊出日期：2018-11-20

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