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  • 特别策划
    中国公路学报, 编辑部
    中国公路学报. 2022, 35(4): 1-40. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.04.001
    摘要 (5946) PDF全文 (5072)   可视化   收藏
    近6年,中国隧道工程建设取得了巨大成就,这将有力推动中国从“隧道大国”向“隧道强国”华丽转身。为促进隧道工程可持续、高质量发展,系统梳理了中国交通隧道建设现状、设计技术、勘测与超前预报技术、开挖及支护技术、绿色环保施工及运营技术、施工机械化与智能化、衬砌结构抗减震技术、运营保障设施、养护与运维技术以及典型隧道工程案例,以期为隧道工程领域的研究人员与技术人员提供参考和借鉴。
  • FRP用于桥梁加固
    袁婉莹, 韩强, 白玉磊, 杜修力, 刘青龙
    中国公路学报. 2022, 35(2): 146-158. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.02.013
    摘要 (509) PDF全文 (3452)   可视化   收藏
    为进一步明确纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土圆柱轴压性能影响因素及现有约束模型适用性,收集了混凝土强度在6.2~188.2 MPa范围内的普通混凝土、高强混凝土、超高性能混凝土、再生混凝土、海水海砂混凝土和工程水泥基复合材料等1 049组普通FRP/大应变FRP包裹圆柱的试验数据。在统计分析基础上,基于最小二乘法建立了较高精度的FRP环向断裂应变折减系数预测公式。探究了FRP类型、混凝土强度和种类对FRP约束混凝土圆柱峰值强度和极限应变的影响规律。研究结果表明:约束比相同时,FRP类型对约束混凝土峰值强度影响可忽略不计,但对极限应变影响较大,大应变FRP可显著提高受约束柱延性,更适用于桥墩的抗震加固;混凝土强度增加降低了FRP约束效果,使受约束柱的峰值强度和极限应变增长较小;与同强度混凝土相比,高延性工程水泥基复合材料受约束后峰值强度增长较小。最后,对现有约束模型通过平均绝对误差(AAE)、均值(M)和标准差(SD)对峰值强度和极限应变的预测情况进行了评估,并提出了考虑FRP类型、混凝土强度和种类的统一约束模型。该模型得到的峰值强度和极限应变AAE值分别为0.13和0.31,可作为评估FRP约束各类混凝土圆柱峰值强度和极限应变的适用简化计算公式。
  • 综述
    邓露, 褚鸿鹄, 龙砺芝, 王维, 孔烜, 曹然
    中国公路学报. 2023, 36(2): 1-21. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.02.001
    摘要 (1906) PDF全文 (1573)   可视化   收藏
    基于深度学习的裂缝检测对于降低基础设施运营风险、节约运维成本并推进中国土木工程行业智能化转型具有重要意义。算法、数据集和评价指标是构建深度学习裂缝检测模型的关键要素;裂缝检测模型集成于机器人平台,从而实现对土木基础设施的全自动裂缝检测。为此,从以上4个方面对当前研究进行了系统梳理。首先,回顾了深度学习的发展历程,重点介绍了深度卷积神经网络在计算机视觉领域的应用及其在图像处理方面较传统算法所具有的显著优势。接着,详细介绍了3类基于深度学习的裂缝检测主流算法,包括分类算法、目标检测算法和语义分割算法。然后,对现有裂缝图像数据集以及模型性能评价指标进行了归纳。最后,总结了土木基础设施的各类裂缝检测机器人平台。综合分析表明:基于卷积神经网络主干结构的深度学习算法已被广泛用于土木基础设施表面裂缝的精准定位与分类,而裂缝的尺寸信息仍需依靠传统图像处理技术进行提取;由于像素级标注的成本和专业性高,大型的裂缝语义分割数据集相对缺乏,致使当前基于语义分割算法的裂缝检测模型鲁棒性较差;目前多数研究人员采用个人建立的裂缝数据集进行模型训练且采用不同的指标进行模型性能评价,缺乏统一的基准测试数据集和评价指标体系,无法对不同模型的性能进行平行比较;目前针对不同基础设施已相应开发了一些裂缝检测机器人,提高裂缝检测机器人的多场景适应性,并降低其应用成本是未来的发展方向。
  • 目录
    中国公路学报. 2021, 34(5): 0-0.
    摘要 (753) PDF全文 (1569)   可视化   收藏
  • 特别策划
    《中国公路学报》编辑部
    中国公路学报. 2023, 36(11): 1-192. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.11.001
    摘要 (1502) PDF全文 (1450)   可视化   收藏
    为进一步提升中国汽车工程学科实力,促进中国汽车技术发展,从汽车电动化与节能、汽车智能化与网联化、汽车动力学与控制、汽车噪声-振动-声振粗糙度(Noise,Vibration,Harshness,NVH)控制与轻量化、汽车电子电气与软件技术、汽车测试与评价技术6个方面,系统梳理了国内外汽车工程领域近年的学术研究现状、前沿热点问题、最新研究成果及未来发展前景。汽车电动化与节能梳理了纯电动汽车、插电式混合动力汽车、氢燃料电池汽车、增程式电动汽车和节能汽车的关键技术研究;汽车智能化与网联化梳理了智能驾驶环境感知技术、自动驾驶定位技术、智能车决策规划、运动控制技术、车路协同、智能安全技术、车联网安全技术和智能座舱与人机交互等研究;汽车动力学与控制梳理了线控制动技术、线控转向技术、线控悬架技术和线控底盘协同控制技术研究;汽车NVH控制与轻量化梳理了汽车气动噪声预测与优化、纯电动汽车系统的NVH控制、声学超材料与汽车结构振动控制、汽车噪声主动控制、汽车轻量化技术以及碰撞安全技术等研究;汽车电子电气与软件技术梳理了汽车电子电气架构、汽车软件技术与空中下载技术(Over the Air,OTA)升级、芯片与系统功能集成等研究;汽车测试与评价技术梳理了燃油车、新能源汽车和智能网联汽车的测试与评价技术等研究。该综述可为中国汽车工程学科研究的进一步发展提供研究参考,为汽车工程关键技术发展提供方向引导。
  • 桥梁结构健康监测与智能检测专栏
    贺拴海, 王安华, 朱钊, 赵煜
    中国公路学报. 2021, 34(12): 12-24. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.12.002
    摘要 (2142) PDF全文 (1448)   可视化   收藏
    为促进公路桥梁智能检测技术的发展,系统梳理了桥梁智能检测装备、智能检测方法、智能损伤识别算法、智能安全评价及养护决策的发展现状与趋势。综合分析表明:随着桥梁智能检测技术的发展,针对桥梁检测环境和构件特点,出现了包括无人机、移动机器人、环形爬升机器人、多功能检测机器人、爬索机器人、水下机器人、声呐探测装置等多种类型的智能检测装备。智能检测装备大多采用搭载的图像采集装置进行病害信息收集,其避障及抗环境干扰能力和图像采集精度是设备性能表征的关键;在智能检测方法领域,图像采集技术、激光点云扫描技术、全息摄影技术发展日趋成熟,探地雷达、干涉合成孔径雷达及声呐探测技术可作为桥梁基础及冲刷深度检测的有效手段;但以光纤传感、热成像技术、声发射技术、超声波检测、电磁传感为特征的桥梁检测新技术,其抗环境干扰的能力还有待提升,需要进一步的工程验证。随着桥梁智能装备能力的提升、智能检测技术的发展,不同类型海量数据的涌现,传统的从病害、构件、部件到结构的分层综合安全评价算法已不能适应,采用数字孪生技术进行结构状况的实时再现与评价,以多源数据融合技术进行区域级、路网级桥梁服役性能及抗灾韧性评价是桥梁智能检测与安全评估的主要发展方向。
  • 废弃材料再利用改性沥青技术
    马涛, 陈葱琳, 张阳, 张伟光
    中国公路学报. 2021, 34(10): 1-16. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.10.001
    摘要 (1444) PDF全文 (1383)   可视化   收藏
    橡胶沥青作为一种环保型路面材料,在过去几十年里已经得到了广泛的应用。为进一步推动、推广橡胶沥青及橡胶沥青混合料的应用,掌握其发展现状并梳理发展需求,系统汇总了胶粉应用于沥青改性技术中的指标要求、制备工艺、性能评价与工程难题。首先,回顾了国内外胶粉应用于沥青改性技术的发展历程,并对国内外相关技术规范中胶粉的相关物理技术指标要求进行了总结分析。其次,以1.0 mm为粒径界限,对比分析了胶粉在沥青和沥青混合料中的干法工艺和湿法工艺,揭示了胶粉在沥青中的改性机理,包括沥青胶体结构变化、胶粉颗粒体积溶胀、胶粉颗粒脱硫和降解。进而,围绕胶粉粒径、胶粉掺量等胶粉材料组成特点,总结归纳了其对沥青及沥青混合料路用性能的影响。最后,阐述了主要由胶粉和橡胶沥青自身物理性质所导致的工程应用中的常见难点问题及对应解决措施,包括高质量胶粉供应渠道与加工处理问题、橡胶沥青高温贮存稳定性差问题、橡胶沥青及其混合料高温拌合与施工及其能耗和排放问题等。
  • 桥梁结构健康监测与智能检测专栏
    王凌波, 王秋玲, 朱钊, 赵煜
    中国公路学报. 2021, 34(12): 25-45. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.12.003
    摘要 (2623) PDF全文 (1349)   可视化   收藏
    为进一步推进桥梁健康监测技术的发展,保障桥梁运营安全,依据近20年国内外桥梁健康监测(BHM)领域的学术研究现状,总结了BHM在系统及适用性、结构损伤监测算法、监测数据预处理、损伤结构安全预警及数字孪生技术方面取得的最新进展,确定BHM技术目前的研究热点和未来的发展方向。综合分析表明:在BHM系统及适用性方面,研究结构响应参数与健康指标的关联机制,研发长寿命非接触自动采集的智能传感装置,建立针对多源数据采集、传输、存储、分析、评价、预警于一体的自动化、网络化、智能化综合系统是重点研发方向;在结构损伤监测算法方面,设置针对异质场景的不同人工神经网络及修正方法选择建议集,针对多源信息流构建基于数据驱动与模型修正实时交互的多层级耦合智能算法是主要研究热点;在监测数据预处理方面,进一步研发基于深度学习的多源异构数据融合方法,建立复杂环境影响下的损伤结构动态信号提取算法,实现结构监测数据的精准分离是未来研究的热点;在损伤结构安全预警方面,研究重心集中于预警指标和预警体系的建立以及基于可靠度理论与监测数据的常规损伤安全评估,以结构监测数据反映总体力学行为并结合局部损伤的智能检测信息进行服役性能评价是未来的主要发展方向;数字孪生技术在BHM中尚属起步,将数字孪生技术融入多层级复合算法,建立结构多源异构大数据智能融合机制,形成数字联通、实时互动的智能化桥梁运维监测体系是重要发展方向。
  • 院士专栏
    何满潮, 王博, 陶志刚, 乔亚飞, 肖颖鸣
    中国公路学报. 2021, 34(5): 1-10. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.05.001
    摘要 (1327) PDF全文 (1293)   可视化   收藏
    针对挤压型软岩隧道大变形问题,基于能量释放的让压支护理念,发明了一种适用于软岩大变形隧道的自适应钢拱架节点;该节点通过滑移实现让压,能够显著降低围岩压力,充分发挥支护材料的性能。通过理论计算与室内试验,研究了自适应节点的轴向承载特性,证实了自适应节点的可行性和让压性能,并总结了自适应节点工作的4个阶段:弹性变形阶段、恒阻滑移阶段、压实阶段和塑性变形阶段。建立了考虑自适应节点细部构造的三维精细化模型,并基于理论解析和试验结果进行了对比分析。研究结果表明:自适应节点能够在保持恒定滑移阻力的同时产生较大变形,对比传统钢架连接节点具有较高的可压缩性;自适应节点的滑移阻力随螺栓扭矩的增大而增大,螺栓扭矩在70,80,90,100 N·m时,理论值、模拟值和试验值吻合较好。对比分析设置自适应节点的钢拱架和传统钢拱架的支护效果可知:在相同收敛变形时,设置自适应节点可使钢拱架的内力显著降低,但在节点处出现了应力集中;设置自适应节点可使钢拱架的极限收敛变形提升10倍左右,能够更好地适应隧道大变形。新型自适应节点取材方便、构造简单,可以为高地应力区软岩公路隧道大变形支护技术研究提供新的思路,但其与围岩的相互作用还未探明,要在实际工程中应用还有待进一步的研究。
  • 交通工程
    杜豫川, 刘成龙, 吴荻非, 赵聪
    中国公路学报. 2022, 35(4): 203-214. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.04.017
    摘要 (1090) PDF全文 (1254)   可视化   收藏
    伴随中国高速公路的快速发展,智慧高速成为下一代公路系统技术形态演变的必然趋势。对其功能描述与架构解析能够有效指导未来高速公路的规划与建设,为智慧交通体系提供有力支撑。针对智慧高速的基本服务功能,结合车路耦合发展脉络,首先提出了以服务能力升级为导向的新一代智慧高速技术特征与系统内涵。面向不同服务对象与功能,明确了智慧高速系统的核心组分与技术板块:广域全息感知、数字孪生刻画、车路协同应用与实时通讯媒介。面向自动驾驶的发展需求,介绍了不同条件下各核心板块间的业务交互与数据交互。借鉴现有国内外典型智慧高速发展案例,重点阐述了新一代智慧高速公路的物理架构与应用架构,从精度、维度、鲜度3个层面探析了不同应用系统的数据模式与数字化要求。在此基础上,讨论了新一代智慧高速车路强耦合的推进路径,界定了从R0到R5的高速公路智慧化等级特征,揭示了不同车辆自动化等级与高速公路智慧化等级间的耦合作用,并总结了现阶段工程建设的关键问题与发展方向,从系统兼容性、设计场景、规范标准、通讯安全等4个角度研判了亟待解决的关键问题。研究成果可以指导设计可迁移、可持续的新一代智慧高速公路发展路径,对智慧高速的技术研究与建造应用具有重要参考意义。
  • 特别策划
    《中国公路学报》编辑部
    中国公路学报. 2024, 37(3): 1-81. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.03.001
    摘要 (1543) PDF全文 (1150)   可视化   收藏
    近年来,中国公路建设成果斐然,路网规模快速增长、关键技术不断突破。为进一步提升中国路面工程学科水平及国际影响力,推动路面工程可持续、高质量发展,从公路韧性评估与恢复、长寿命路面结构与材料、公路交通能源自洽、低环境影响公路技术、路面材料基因与高通量、公路数字化及智能化、公路智能检测与高性能养护等七大研究方向,系统梳理了近年来国内外路面工程的发展现状、前沿热点问题与未来发展趋势。具体围绕公路绿色化、韧性化、智能化、长寿命与交能结合等领域,遴选了20个热点研究方向,涵盖公路致灾因素及失效机理、公路韧性评估与恢复、公路韧性提升关键技术、公路长寿命路面结构足尺试验、公路结构与功能寿命增强技术、公路清洁能源采集技术、公路能源自洽设计、公路路域环境影响测试与评估方法、低环境影响路面新材料、沥青路面温拌再生技术、路面材料基因研究、路面材料跨尺度计算、路面材料基因与高通量研究、公路数字化建模技术、公路数字孪生仿真技术、公路运维数据驱动技术、公路探地雷达检测技术、路面性能轻量化检测、公路沥青路面抗滑性能检测及恢复技术、公路高性能预防养护技术等主要内容。该综述可为中国路面工程学科发展提供指引和参考,为路面工程领域研究人员与技术人员提供参考和借鉴。
  • 院士专栏
    周绪红, 刘界鹏, 程国忠, 李东声, 黄涛, 梁俊海, 刘虎, 刘雨鑫
    中国公路学报. 2021, 34(11): 1-9. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.11.001
    摘要 (1391) PDF全文 (1061)   可视化   收藏
    基于点云数据的虚拟预拼装主要包括点云数据采集、拼接控制点提取和拼接控制点匹配。针对完整点云数据存在采集困难、处理成本高等问题,提出用局部点云数据代替完整点云数据进行虚拟预拼装的策略;针对目前拼接控制点提取存在依赖专用软件、效率低且主观性大等问题,基于随机采样一致性、霍夫变换等经典算法和图像处理技术提出大型复杂构件横截面和侧面点云数据的拼接控制点智能提取方法;针对拼接控制点对应关系需人工设定的问题,基于超四点快速鲁棒匹配算法、迭代最近邻算法和广义普氏算法提出拼接控制点智能匹配方法。以大型复杂钢拱桥为例,采用所提的方法对拱肋牛腿-拱间横梁节段和拱肋节段-拱肋节段进行智能虚拟预拼装。工程应用结果表明:所提出的智能虚拟预拼装方法不依赖专用软件、效率高、自动化程度好。研究成果可为钢桥施工质量和安装效率的提升提供理论和算法支撑。
  • 道路工程数字孪生技术研究及展望专栏
    王大为, 吕浩天, 汤伏蛟, 叶呈森, 张锋, 王飔奇, 倪耀威, 冷真, 陆国阳, 刘鹏飞
    中国公路学报. 2023, 36(3): 1-19. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.03.001
    摘要 (1580) PDF全文 (1056)   可视化   收藏
    道路服役数据信息是交通基础设施数字化建设与养护的关键,先进探测设备是获取道路服役数据信息的途径。近年来,三维探地雷达(3D Ground Penetrating Radar,3D GPR)因其高效、无损等检测优势得到广泛应用,可为道路隐性病害数据获取提供重要支撑。基于此,对道路典型隐性病害类型与检测手段进行总结归纳。梳理了三维探地雷达技术原理、数据采集方法、数据处理及在道路工程检测中的应用;根据三维探地雷达图谱隐性病害特征与识别手段,重点分析人工智能技术在探地雷达图谱识别技术中的应用与发展。针对交通基础设施发展进程,展望基于探地雷达数据的数字孪生技术,主要介绍基于三维探地雷达数据的建模与模型仿真方法。该综述可为三维探地雷达道路隐性病害检测提供基础理论知识与实践方法借鉴,同时为基于三维探地雷达数据的数字化交通基础设施建设与道路养护决策提供参考。
  • 综述
    马万经, 李金珏, 俞春辉
    中国公路学报. 2023, 36(2): 22-40. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.02.002
    摘要 (1501) PDF全文 (1018)   可视化   收藏
    交叉口是城市道路交通运行的瓶颈点,是造成交通拥堵的问题所在。交通控制是调控交通流、预防和缓解交通拥堵的关键策略,在效费比上具有较大优势。智能网联、自动驾驶技术的发展催生了常规车辆(Regular Vehicle,RV)、网联车辆(Connected Vehicle,CV)和智能网联车辆(Connected and Automated Vehicle,CAV)组成的智能网联新型混合交通流,推动着城市道路交通控制对象、数据环境和控制手段的变革,为交通控制提出巨大挑战的同时,也为交通控制理论方法的创新发展创造了新的条件。智能网联混合交通流交叉口控制已成为国内外研究热点,尚处于研究起步阶段。根据路权特征,先从单点交叉口、干线交叉口和路网多交叉口3个层面梳理智能网联混合交通流环境下的共用设施交叉口控制研究,包括交通信号配时、车辆轨迹/路径规划以及车辆轨迹-信号配时协同控制。然后介绍自动驾驶专用设施交叉口控制研究,包括CAV专用车道、CAV专用路段、CAV专用区域和快速公交-CAV混合专用车道。通过对现有成果的梳理发现:虽然新型混合交通流交叉口控制研究取得了部分进展,但RV驾驶行为的随机性、CV驾驶行为的不完全可控性、CV/CAV横纵向轨迹的耦合性以及CV/CAV的时空稀疏性等仍是待解决的研究难点;并从流中控粒、以粒控流和粒流协控3个角度对未来研究方向进行了展望,为智能网联新型混合交通流控制研究提供参考。
  • 汽车工程
    邓伟文, 李江坤, 任秉韬, 王文奇, 丁娟
    中国公路学报. 2022, 35(1): 316-333. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.027
    摘要 (1945) PDF全文 (1009)   可视化   收藏
    随着自动驾驶测试验证对虚拟仿真场景依赖程度的增加,传统基于专家经验的场景枚举生成方法已无法满足测试需求。数字虚拟仿真场景自动生成方法在场景多样性、危险性、可解释性、生成效率等方面存在巨大技术优势,是提高汽车自动驾驶技术测试验证安全性和可靠性的关键,已成为当前汽车智能化领域的研究热点。在广泛调研场景自动生成方法领域研究成果的基础上,系统地梳理了场景定义、场景解构、基于机理建模的场景生成、数据驱动的场景生成等方向中最新的研究进展,重点分析了一些值得深入研究的问题,最后对未来可能的研究方向进行展望。场景解构方面,针对场景具有无限丰富、极其复杂、不可穷举特征的问题,应重点关注“场地-气象-交通”耦合的多源异构复杂场景解构方法研究;基于机理建模的场景生成方面,针对多样性、边界性的测试需求,重点关注场景组合生成研究、边界场景优化生成及自适应生成研究等方面;基于数据驱动的场景生成方面,采集内容丰富的数据集是研究的基础,应充分挖掘场景数据的测试价值,重点关注场景重构、加速测试的场景采样、危险场景衍生等方面的研究。未来的研究应重点关注以上几个方面,建立完整的自动驾驶虚拟仿真场景自动生成体系,为L4级及以上的高等级自动驾驶大规模仿真测试评估奠定理论基础。
  • 汽车与机械工程
    连静, 王欣然, 李琳辉, 周雅夫, 周彬
    中国公路学报. 2021, 34(5): 215-223. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.05.020
    摘要 (1574) PDF全文 (965)   可视化   收藏
    针对行人轨迹预测具有复杂、拥挤的场景和社会交互问题,基于长短时记忆网络(Long Short-term Memory Network, LSTM)对行人与车辆、行人与其他行人的交互进行建模,提出一种基于人-车交互的行人轨迹预测模型(VP-LSTM)。该模型同时考虑了行人与行人的交互、行人与车辆的交互,更适用于复杂的交通场景。所构建的VP-LSTM包括3个输入,以行人的方向和速度作为历史轨迹序列输入,行人与行人的相对位置作为人-人交互信息输入,行人与车辆的相对位置作为人-车交互信息输入。该方法首先设计扇形人-人交互邻域和圆形人-车交互邻域来准确捕捉对被预测行人有相互作用的行人和车辆;其次建立3种不同的LSTM编码层来编码历史行人轨迹序列、人-人、人-车社交信息;然后定义人-人、人-车交互的防碰撞函数和方向注意力函数作为人-车、人-人社交信息的权重,进一步提高社会信息的精度;再将人-人、人-车交互信息输入到注意力模块中筛选出对行人影响大的社会信息;最后将筛选后的社会信息与行人历史轨迹序列一起输入到LSTM神经网络中进行行人轨迹预测,并在构建的DUT人-车交互数据集上验证提出的网络。研究结果表明:提出的方法能够准确地预测出交通场景中,人-车交互行人未来一段时间内的运动轨迹,有效提高了预测精度,提高了智能驾驶决策的准确性。
  • 汽车工程
    宗长富, 代昌华, 张东
    中国公路学报. 2021, 34(6): 214-237. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.06.021
    摘要 (1802) PDF全文 (949)   可视化   收藏
    智能汽车的人机共驾技术(HMIoIV)是解决其智能化级别难以快速跨越至高度自动化水平的有效过渡手段。HMIoIV涉及了L0~L3级别的智能汽车的多种自动化技术,包括先进辅助驾驶系统。针对当前国内外智能汽车人机共驾技术的研究现状,对其概念、结构和研究内容进行总结,根据独立驾驶人参与的数量和驾驶操作方参与的数量将现有的人机共驾技术分成3类:单驾双控结构、串联型双驾单控结构(Traded Control)和并联型双驾双控结构(Shared Control);并对驾驶人为因素、驾驶人模型、自然驾驶人状态监测和驾驶意图识别、串联型双驾单控结构和并联型双驾双控结构的研究方法以及权限与责任的关系进行全面综述。最后,分析总结当前智能汽车的人机共驾技术所面临的问题和挑战,并对该技术的发展趋势做出展望。
  • 桥梁冲刷水毁仿真、推演与防控专栏
    熊文, 蔡春声, 张嵘钊
    中国公路学报. 2021, 34(11): 10-28. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.11.002
    摘要 (1200) PDF全文 (941)   可视化   收藏
    近年来,桥梁水毁日益频发,已成为桥梁倒塌失效的首要因素。从冲刷、洪水2类最主要的水文因素出发,充分结合历史数据,分析并对比其对桥梁水毁的影响程度与规律;并按2类水文因素所对应的不同桥梁倒塌失效模式,对桥梁水毁现有的研究工作和方法进行总结归纳;最后,聚焦实桥应用,对现有桥梁水毁监测和诊治手段进行全面梳理。综述可得以下结论:①冲刷是导致桥梁水毁的最主要因素,所致失效桥型以桁架桥、梁桥、拱桥为主,桥梁服役时间、结构安全状态、年平均径流量均与桥梁所受冲刷程度存在较强相关性;②冲刷坑空间形态数值仿真与试验结果仍有一定差距,其泥沙模型缺少考虑床沙级配的影响,经验公式法尚需突破计算维度的局限性,完善考虑时间因素和黏性土的冲刷深度预测;③现阶段洪水波流竖向升力计算公式较少考虑脉动压力,浪荷载水槽试验尚未完全探明波浪特性与作用力间的联系,桥梁可靠度研究多见以冲刷为主的多灾害下联合效应计算,仍缺少波流、浪力作用与地震动水作用等其他灾害联合作用的深入探讨;④桥梁抗水目前仍局限于流场与结构域的独立研究,未见不同水文因素下基于结构域-流场多场耦合的桥梁失效模式分析;⑤雷达、声波以及潜水员水下检测是现阶段桥梁冲刷主流监测方式,桥梁冲刷动力识别适用于复杂环境下大规模、区域性桥梁检测,但仍有待进一步的应用研究,而既有桥梁水毁诊治手段在具体实施时需因地制宜,避免反而加剧水文病害。
  • 道路工程
    郭猛, 任鑫, 焦峪波, 梁美琛
    中国公路学报. 2022, 35(4): 41-59. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.04.002
    摘要 (1539) PDF全文 (941)   可视化   收藏
    沥青路面在服役过程中,由于长期受到光照、温度、水分、氧气等自然因素的作用而引起沥青的老化、硬化,导致沥青路面路用性能发生衰减,发展沥青路面的抗老化技术对提高沥青路面的性能具有重要意义。为了进一步推进沥青路面老化与抗老化技术的发展,综述了国内外沥青路面老化与抗老化技术的研究现状。首先,介绍了沥青与沥青混合料老化试验方法,包括热氧老化、光氧老化和水老化;其次对沥青的老化规律进行了综述,在宏观性能方面主要包括软化点、针入度、黏度和流变性能等,在微观性能方面主要包括沥青组分、官能团、沥青分子量及表面形貌等;然后对沥青混合料的老化规律进行了阐述,包括其高温和低温性能、疲劳性能及水损害性能;最后对沥青与沥青混合料抗老化的研究进行了综述,从抗老化的材料、工艺、效果方面进行了介绍。研究认为,未来沥青路面老化与抗老化技术可从多种环境因素耦合综合老化试验、微观机理研究、抗老化工艺与评价方法等方向开展进一步研究。
  • 交通工程
    吕能超, 王玉刚, 周颖, 吴超仲
    中国公路学报. 2023, 36(4): 183-201. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.016
    摘要 (1407) PDF全文 (886)   可视化   收藏
    道路交通安全分析与评价贯穿道路设计、运营及施工养护全过程,不同阶段和运行特点的道路交通安全分析与评价的目标和内容不尽相同,因此,需根据具体情况选择针对性的交通安全分析与评价方法。为了明确各种道路安全分析与评价方法的特点和适用情形,调研交通事故统计分析、运行速度分析、交通冲突分析以及驾驶行为分析4种典型道路交通安全评价方法,从数据采集、特征指标、方法建模及实践应用等方面综述不同评价方法的特点和适用情形,并总结不同方法的发展趋势。文献分析表明:基于交通事故统计和运行速度分析的道路交通安全分析与评价方法已形成较为成熟的理论模型,并应用于道路交通安全评价;然而,基于交通冲突和驾驶行为的安全评价方法仍存在数据来源和指标一致性等问题。道路交通事故评价方法在数据共享平台建设、数据完整性、数据时空相关性和数据潜在特征分析等方面还存在诸多有待深入研究的问题;运行速度分析方法在精细数据获取、模型开发与标定和零碰撞路段可靠性阈值筛选等方面尚需要持续深入研究;交通冲突分析方法在冲突样本量估计、动态交通冲突估计模型构建、交通冲突判别指标筛选以及驾驶人因对交通冲突建模影响方面也存在尚未解决的问题;驾驶行为分析方法需要在数据采集一致性、采集时长和评价指标一致性等方面达成共识。同时,随着智能网联技术的快速发展,未来会出现更多与道路交通安全运行有关的数据,这可能会改变人们对道路交通安全分析与评价方法的既有共识,也对开发新的道路交通安全分析与评价方法带来机遇和挑战。研究结果有助于全面掌握道路交通安全分析与评价方法理论体系、实现道路交通安全问题的准确评价。
  • 建筑垃圾资源化利用技术
    张军辉, 丁乐, 张安顺
    中国公路学报. 2021, 34(10): 135-154. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.10.011
    摘要 (1084) PDF全文 (880)   可视化   收藏
    将建筑垃圾再生料用于道路工程建设,是发展绿色低碳交通的具体举措。然而由于再生料成分复杂,在荷载和温度湿度等外界环境的作用下,易发生颗粒破碎,导致再生料的性能不稳定。因此,再生料路基与传统路基也存在明显差异。从建筑垃圾再生料用于路基修筑时的物理力学性能,再生料路基典型工程应用,再生料路基的环保性和经济性等三方面对现有研究成果进行了回顾和梳理。发现目前关于再生料路基的服役性能预估及调控的研究还比较匮乏,少有路基体中污染物对周边环境的影响分析,建议开展此类研究,以便于推进建筑垃圾在路基工程中更为广泛和安全可靠的应用。
  • 道路工程
    张军辉, 范海山, 张石平, 刘杰
    中国公路学报. 2021, 34(5): 11-23. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.05.002
    摘要 (1612) PDF全文 (872)   可视化   收藏
    为了对现有路面结构FWD检测技术的改进提供相关参考,并进一步完善路面结构质量评价体系,从轴对称动力平衡方程出发,应用Hankel-Laplace积分变换,推导了考虑路面材料横观各向同性特性和路面结构层间接触状态的路面结构力学响应解析解,结合传递矩阵法提出了一种路面结构力学响应快速计算方法,并通过与ABAQUS计算结果的对比验证了所提理论推导的正确性。在此基础上,随机生成6 728组不同竖向模量、模量比、层间滑移系数以及结构层厚度的路面结构,计算其在FWD脉冲荷载作用下的表面位移响应,并应用BP神经网络以及实数编码的多种群遗传算法反演路面结构参数。研究结果表明:对BP神经网络而言,仅土基材料参数以及各结构层竖向模量的预测结果相对较为理想,其相关系数在0.75以上;较BP神经网络的预测结果,实数编码的多种群遗传算法对竖向模量的预测精度有了较大提高,相关系数基本达到0.95以上。但无论采用何种反演方法,对模量比以及层底滑移系数的预测效果均不理想。综上所述,所提出的解析解以及计算方法具有较高的计算精度以及较好的数值稳定性,能够实现路面结构力学响应的快速计算;同时,在进行路面参数反演计算时,应考虑路面结构的层间不完全连续状态以及材料的横观各向同性;而仅依靠路表弯沉数据进行参数反演的结果并不理想,有必要对现有检测技术进行相关改进。
  • 院士专栏
    卢春房, 张航, 陈明玉
    中国公路学报. 2021, 34(6): 1-9. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.06.001
    摘要 (1134) PDF全文 (852)   可视化   收藏
    交通运输高质量发展是复杂的系统工程,立足于《交通强国建设纲要》,从交通运输基础设施规模、运输服务品质、适配经济发展、时间价值、方式费用、社会责任与经济效益等方面,凝练出基本条件、根本追求、重要表现、价值体现以及平衡点等5个维度,深入解析了交通高质量发展的内涵,结合经济发展情况与中国国情提出了交通高质量发展的时代要求。提高交通基础设施建设质量效益是高质量发展要求中的关键点,为此,对提高交通基础设施建设质量效益的意义进行了探讨,并提出提高交通基础设施建设质量效益的两大核心途径。基于以上分析,从5个方面提出了对交通高质量发展的政策与对策建议:①推进交通通道空间集约利用及高铁与主要机场零距离换乘;②多途径多措施综合提高绿色交通分担率;③降低交通成本,推动交通运输融合创新发展;④提供与需求匹配的多样化多层次交通服务体系,实现世界一流交通服务;⑤从城市群、都市圈、城市三大范围,区域、廊道、枢纽节点3个层面,全面实现交通与用地一体化,打造TOD中国示范。最后,对中国交通运输发展的深化研究进行了展望。
  • 汽车工程
    赵轩, 李美莹, 余强, 马建, 王姝
    中国公路学报. 2023, 36(6): 254-283. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.06.021
    电池状态估计是电池管理系统的核心技术,对保证电池安全可靠的使用、充分发挥电池的能力、延长使用寿命起着至关重要的作用。电池模型是状态估计技术的基础,极大地影响着状态估计的精度和时效。为此,对最常用的电池建模和状态估计方法进行了梳理和总结。首先,对电池模型及其建模方法进行系统概述,主要包括电学特性模型、热模型、电热耦合模型以及老化模型。然后通过对文献的归纳分析,从剩余容量、功能估计、功率预测、健康评估、温度监测和安全保障等角度,对电池荷电状态、健康状态、能量状态、功能状态、功率状态、温度状态和安全状态等估计方法进行了较为全面的阐述。最后,对未来电池状态估计的研究方向和趋势进行展望。研究结果可为电动汽车动力锂电池状态估计朝着先进化、智能化发展提供参考。
  • 道路工程
    余加勇, 薛现凯, 陈昌富, 陈仁朋, 何旷宇, 李锋
    中国公路学报. 2022, 35(4): 77-86. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.04.005
    边坡灾害调查是及时发现边坡灾害隐患、预警边坡突发事故、避免重大人员伤亡和财产损失的重要手段。为克服传统人工边坡调查方法效率低、风险高、难度大等缺陷,提出了基于无人机倾斜摄影的公路边坡三维重建和灾害识别方法。引入运动恢复结构(Structure from Motion,SfM)和多视图立体匹配算法(Multi View Stereo,MVS),利用无人机多视角序列影像重构了公路边坡三维实景模型;利用基于多尺度模型与模型点云比较算法(Multiscale Model to Model Cloud Comparison,M3C2)的三维点云数据变化检测技术,实现了公路边坡滑坡、坍塌、落石等灾害场景的自动识别;通过边坡现场验证试验,证实采用无人机倾斜摄影方法构建的边坡三维实景模型的单方向精度均优于2.0 cm,并成功识别用于模拟边坡变化的最小尺寸为8.0 cm×9.0 cm×13.0 cm在内的纸箱位置、形状及尺寸;将该技术应用于某公路边坡工程地质灾害调查,成功识别出一处塌陷区域及隆起区域大约为65.0 m×15.0 m的边坡滑坡病害,构建的三维实景模型精度达到厘米级水平。研究结果表明:基于无人机倾斜摄影的公路边坡灾害调查方法适用于城市道路、公路等边坡自动化检测,尤其适用于陡峭、危险性高、难以抵达的边坡智能化检测,具有较强科学研究和工程实用价值。
  • 汽车工程
    贺伊琳, 宋若旸, 马建
    中国公路学报. 2021, 34(11): 335-348. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.11.026
    摘要 (1820) PDF全文 (830)   可视化   收藏
    针对智能车辆在轨迹跟踪过程中的横向控制问题,提出一种基于强化学习中深度确定性策略梯度算法(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)的智能车辆轨迹跟踪控制方法。首先,将智能车辆的跟踪控制描述为一个基于马尔可夫决策过程(MDP)的强化学习过程,强化学习的主体是由Actor神经网络和Critic神经网络构成的Actor-Critic框架;强化学习的环境包括车辆模型、跟踪模型、道路模型和回报函数。其次,所提出方法的学习主体以DDPG方法更新,其中采用回忆缓冲区解决样本相关性的问题,复制结构相同的神经网络解决更新发散问题。最后,将所提出的方法在不同场景中进行训练验证,并与深度Q学习方法(Deep Q-Learning,DQN)和模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)方法进行比较。研究结果表明:基于DDPG的强化学习方法所用学习时间短,轨迹跟踪控制过程中横向偏差和角偏差小,且能满足不同车速下的跟踪要求;采用DDPG和DQN强化学习方法在不同场景下均能达到训练片段的最大累计回报;在2种仿真场景中,基于DDPG的学习总时长分别为DQN的9.53%和44.19%,单个片段的学习时长仅为DQN的20.28%和22.09%;以DDPG、DQN和MPC控制方法进行控制时,在场景1中,基于DDPG方法的最大横向偏差分别为DQN和MPC的87.5%和50%,仿真时间分别为DQN和MPC的12.88%和53.45%;在场景2中,基于DDPG方法的最大横向偏差分别为DQN和MPC的75%和21.34%,仿真时间分别为DQN和MPC的20.64%和58.60%。
  • 院士专栏
    龚晓南, 郭盼盼
    中国公路学报. 2021, 34(7): 1-30. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.07.001
    摘要 (1096) PDF全文 (823)   可视化   收藏
    渗漏水防治是隧道及地下工程全寿命周期内必须面对的难点和挑战。为此,综述了隧道及地下工程渗漏水防治实践与研究的最新进展,探讨了渗漏水类型及诱发原因、服役期渗漏水检测方法及原理、设计施工阶段渗漏水预防的理念及技术措施、施工运营期渗漏水处治的内涵及方法,展望了值得重视的未来发展及研究方向。研究结果表明:隧道及地下工程渗漏水可按照渗漏水发生部位、形式、水量分为不同类型;渗漏水诱发原因极其繁杂,涉及水文地质条件、设计、施工、使用环境等多个方面;服役期渗漏水快速无损检测法的精度还有待提高,现阶段应与传统检测法相辅相成,其未来发展趋势为智能化、轻巧化和实时监控预警;渗漏水预防的核心在于防排水设计原则合理、防排水系统施工质量可靠、防水材料强度及耐久性满足要求;渗漏水处治的主要方法是注浆封堵,浆液扩散机理、注浆量及注浆厚度确定、浆液与水相互作用以及新型注浆材料研发等方面值得进一步研究。所得研究结论与展望对于隧道及地下工程渗漏水防治的实践和研究具有积极意义。
  • UHPC应用基础理论研究
    赵人达, 赵成功, 原元, 李福海, 王永宝
    中国公路学报. 2021, 34(8): 1-22. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.08.001
    摘要 (1307) PDF全文 (813)   可视化   收藏
    钢纤维是超高性能混凝土(UHPC)的主要增强纤维,其在提升UHPC力学性能方面较其他纤维更好。为进一步促进钢纤维对UHPC性能的优化,加速UHPC在工程领域的推广和应用,从钢纤维的取向与分布、形状特征、掺量、改性及与其他纤维的混杂等方面出发,对UHPC中钢纤维研究的一些重要成果进行介绍和评述。结果表明:①关于钢纤维顺向及乱向分布下的力学模型、纤维取向的无损检测技术及其流变控制技术有待进一步研究;②关于钢纤维形状-加载速率对基体力学性能的耦合作用、UHPC中不同掺量骨料及其粒径与钢纤维长径比之间的匹配关系及一定纤维掺量和性能前提下,纤维长径比对该性能提升的临界点等方面还有待进一步研究;③关于纤维改性过程中的成本、改性程度控制阈值及其可能带来的副作用还有待于进一步探索;④发展有效、合理的数值方法来预测钢纤维UHPC的断裂行为等仍处于探索阶段,具有较高的研究价值;⑤钢纤维的研究主要注重于单一因素对不同性能的影响,建议按UHPC工程实际情况、性能需求、现场环境及成本划分权重,开展基于权重的纤维特性及掺量的研究;⑥关于钢-合成纤维混杂后其协同作用的定量描述、高强基体与柔性纤维的匹配问题以及基于多种不同尺度和不同性能耦合的混杂纤维组合的研究具有良好的研究价值。
  • 桥梁工程
    李传习, 柯璐, 陈卓异, 贺君, 郭立成, 焦阳
    中国公路学报. 2021, 34(5): 63-75. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.05.007
    摘要 (1216) PDF全文 (793)   可视化   收藏
    横隔板弧形切口疲劳裂纹为正交异性钢桥面板的主要疲劳病害之一,为研究该细节的疲劳抗力与裂纹处治技术开展了正交异性钢桥面足尺模型疲劳试验,对横隔板光滑弧形切口、含人工缺陷弧形切口、以及CFRP单面加固含人工缺陷弧形切口的疲劳性能进行了比较研究;结合有限元方法对横隔板光滑弧形切口疲劳评估方法进行了探讨。结果表明:打磨光滑的横隔板弧形切口在标准疲劳车作用下的疲劳寿命超过5 000万次,基本不存在疲劳问题。车轮荷载横隔板弧形切口处存在显著的压应力集中,热残余应力和轮载应力幅的组合效应构成了弧形切口疲劳开裂的外部驱动力。此外,初始几何缺陷是该细节疲劳开裂的重要影响因素。光滑弧形切口的疲劳评估,可采用距切口自由边6 mm处横隔板表面的主应力作为该细节名义应力,其疲劳抗力高于AASHTO规范的疲劳等级A(CAFL为165 MPa)。外贴CFRP补强可有效阻止含缺陷弧形切口处疲劳裂纹的发展。若以裂纹长度6.5 mm作为损伤容限,单面粘贴CFRP加固含缺陷横隔板弧形切口的疲劳寿命为未加固切口的14.5倍以上;若采用双面CFRP加固寿命将提高更多,提高幅度有待进一步研究。
  • 隧道工程绿色环保建造专栏
    陈湘生, 付艳斌, 陈曦, 肖惠, 包小华, 庞小朝, 王雪涛
    中国公路学报. 2022, 35(1): 1-12. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.001
    摘要 (1220) PDF全文 (768)   可视化   收藏
    自21世纪以来,中国国民经济飞速发展,地上空间资源的利用日趋饱和,城市面临着“摊大饼”式快速扩张问题。随着地下隧道、地下车站、地下综合体等重点地下工程项目的建设,地下工程呈现出微变形、小间距、大断面、大埋深、高精度、长距离和超大规模等特点,面临着“水、软、变形难以预测”三大技术难题,严重影响了地下空间的发展,给我国地下工程施工技术与施工装备带来了严峻挑战。为此,总结分析了近年来地下空间尤其是城市地下空间近接施工技术、施工装备和数智化技术等方面的技术进展与创新,详细分析了软土富水地层位移和变形控制技术,提出富水地层冻结技术和跨地铁运营隧道综合辅助施工控制技术;介绍了集合人工智能、物联网等新一代前沿技术和隧道装备核心共性技术,以及具有绿色化、智能化且具有自主知识产权的典型超级地下工程装备。从设计、施工、监测、运维4个方面介绍了现代地下空间数智化技术的特点以及应用情况。强调通过地下空间信息的共建共享,构建可视化的地下空间信息平台,是实现“透明地下空间”的基础;对复杂地质条件灾害的预警与控制,是地下工程安全建设的有力保障;基于物联网、大数据等现代信息技术的控制管理系统,是支撑智慧城市基础设施安全的关键;并指出未来地下工程需加强数智化技术应用,实现整个建设过程的精细化、数字化、智能化以及信息化。
  • 网联车辆控制与运行优化
    胡云峰, 刘迪, 赵靖华, 宫洵, 陈虹
    中国公路学报. 2022, 35(3): 1-14. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.03.001
    摘要 (1289) PDF全文 (758)   可视化   收藏
    随着智能车辆和现代通信技术的发展,基于智能网联信息的车辆优化控制已经成为智能交通领域重要研究课题之一,为了全面了解智能网联车辆优化控制的研究进展,对当前基于智能网联信息的车辆能耗与排放优化控制重点问题进行了概述。首先,在车辆运动学层面的能耗与排放控制中,根据信息交互的组合不同将现有研究进行分类,分别针对车-车、车-基础设施、车-车-基础设施以及车队-车队-基础设施信息交互的4种组合阐述了每种组合下车辆能耗与排放优化的关键问题与研究方法,并总结了在车辆能耗与排放优化时保证安全性与时效性的研究。其次,详细介绍了在车辆运动学中结合发动机特性进行能耗控制以及能耗与排放综合控制的研究现状,论述了在车辆优化中兼顾底层系统性能的重要性。再次,根据现有研究的重点分布以及车辆、发动机与后处理系统的运行特性,给出了一个智能网联环境下车辆能耗与排放一体化优化框架,详细讲述了该框架的使用方法与使用时可参考的研究。最后,总结了该框架对现有研究的补充意义,并展望了未来在智能车辆优化中存在的挑战,为后续更广泛的研究提供了参考。
  • 废弃材料再利用改性沥青技术
    宋亮, 王朝辉, 舒诚, 刘鲁清
    中国公路学报. 2021, 34(10): 17-33. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.10.002
    摘要 (1131) PDF全文 (756)   可视化   收藏
    为进一步推动SBS/胶粉复合改性沥青技术的发展,梳理总结了国内外SBS/胶粉复合改性沥青的原材料选用情况与制备工艺,明确了其较优掺配方案、制备方法,探讨了SBS/胶粉复合改性机理,全面调查了国内外SBS/胶粉复合改性沥青流变性能与基本性能,对比评价了SBS/胶粉复合改性沥青与基质沥青、SBS沥青、橡胶沥青的性能差异,并基于数理统计结果与沥青相关规范,划分了SBS/胶粉复合改性沥青性能等级。结果表明:SBS/胶粉复合改性沥青制备工艺以高速剪切或胶体磨法为主,常用掺配方案及工艺为SBS 2%~3.5%、胶粉10%~20%、沥青加热温度170℃~180℃、剪切速度4 000~5 000 r·min-1;SBS/胶粉对沥青的复合改性过程以物理作用为主,辅以部分化学反应,且沥青组分、胶粉处理工艺将会显著影响改性材料分散状态;SBS与胶粉复合可使两者优势互补,其复合改性沥青的路用性能大幅提高;与基质沥青、橡胶沥青、SBS沥青相比,SBS/胶粉复合改性沥青的高低温性能优势显著,流变分级基本满足PG 76和PG-22;综合统计箱形图数据节点与相关沥青规范,将复合改性沥青性能划分为优秀、良好、中等、较差4个等级,并推荐了适用于寒区、温区、热区的SBS/胶粉复合改性沥青性能要求。鉴于当前SBS/胶粉复合改性沥青技术研究已有长足进展,建立室内改性工艺与工厂末端生产关系、探究耦合工况下性能演变规律、优化储存稳定技术与施工配套工艺将是其推广亟待攻关的方向。
  • FRP用于新建桥梁
    欧进萍, 韩世文, 白石
    中国公路学报. 2022, 35(2): 1-11. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.02.001
    为了解决FRP筋弹性模量低、剪切强度低和延性差的问题,设计和制备了多种规格的FRP-钢筋复合筋,并通过拉伸和剪切试验研究了含钢率和直径对其拉伸性能和剪切性能的影响。然后根据FRP-钢筋复合筋的性能特点及其增强混凝土构件的性能要求,提出了此类构件与相同钢筋混凝土构件的配筋总刚度相等的等效刚度设计法,并试验对比和分析了等承载力与等效刚度2种不同等效设计法设计的FRP-钢筋复合筋增强混凝土梁的受弯性能。结果表明:与FRP筋相比,FRP-钢筋复合筋的弹性模量、延性和剪切性能都明显提高。FRP-钢筋复合筋的弹性模量可达到FRP筋弹性模量的3倍以上,这为等效刚度设计法的实现提供了良好基础。等效刚度设计的FRP-钢筋复合筋增强混凝土梁具有和钢筋混凝土梁接近的屈服前受力性能(挠度和最大裂缝宽度)和良好的延性,并且可使其极限承载力提高30%。即等效刚度设计的此类构件不仅可满足安全性和适用性要求,而且具有更大的承载力储备和更好的耐久性。由于等效刚度设计法可参考现有的钢筋混凝土结构设计规范进行设计,其有望为此类构件和结构设计与工程应用提供简便适用的计算分析和设计方法。
  • 道路工程数字孪生技术研究及展望专栏
    于华南, 姚丁, 钱国平, 祝轩, 史长云, 张超, 李平
    中国公路学报. 2023, 36(3): 20-44. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.03.002
    针对现有宏观均质模型无法反映多尺度、多相和多组分对沥青混合料细观非均质影响的局限性,从沥青混合料细观结构特征方面构建沥青混合料性能数字孪生模型以实现对路面性能的精准分析、调控和优化是交通基础设施数字化转型的重要途径。基于此,在沥青混合料性能数字孪生技术体系框架的基础上对基于细观结构特征的沥青混合料性能数字孪生模型进行了综述,介绍了沥青混合料细观结构数字提取和数字孪生模型构建方法,总结了一套基于图像技术和人工随机生成方法的沥青混合料细观结构数字表征方法,讨论了沥青混合料细观结构组成的评价方法,总结了沥青混合料数字孪生模型中细观结构特征参数,进而详细描述了基于细观结构特征的沥青混合料性能数字孪生模型在宏-细观性能关联中的应用,最后对沥青混合料性能数字孪生技术发展趋势、模型构建、参数表征和性能评价方面进行了展望。相关工作可为基于细观结构特征的沥青混合料性能数字孪生技术体系、技术平台的构建及应用提供有价值的参考和见解。
  • 道路工程
    周志军, 朱林楦, 陈磊
    中国公路学报. 2021, 34(5): 37-44. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.05.004
    摘要 (1163) PDF全文 (696)   可视化   收藏
    垂直裂隙在黄土层中发育极为普遍,为研究黄土边坡坡顶垂直裂隙深度的问题,改进传统裂隙法中存在的缺陷,分别建立单裂隙与多裂隙滑动模型,并结合边坡滑动后垂直裂隙后壁形成的垂直张拉段土体自稳特点,采用极限平衡法对2种滑动模型进行受力分析,建立边坡极限状态方程;并进一步利用最优值法对方程进行求解,推导出黄土边坡倾斜坡顶垂直裂隙极限深度的计算公式。根据编写的计算程序,探究裂隙深度随不同影响因素的变化规律,并根据极限分析上限法及实际工程算例对公式进行验证分析。结果表明:单裂隙情况下垂直裂隙极限深度是传统裂隙法中深度的2倍,且该深度大小与坡顶倾角β取值无关;多裂隙情况下垂直裂隙极限深度的计算公式较为复杂,其大小与土体重度γ、黏聚力c、内摩擦角φ、坡顶倾角β以及地质调查参数L2的取值有关;裂隙深度影响系数kKβ增大而减小,随γL2/cφ增大而增大;滑动面倾角αβφ的增大而增大,随γL2/c增大而减小,但βkKα影响较小。采用极限分析上限法推导出的单裂隙和多裂隙模型中裂隙深度计算公式,与极限平衡法结果一致;其次对黄延高速公路沿线实际边坡垂直裂隙深度进行理论计算,计算结果与现场实测结果相对误差为3.76%,表明该计算公式的可靠性。
  • 交通工程
    杨琦, 张雅妮, 周雨晴, 白礼彪
    中国公路学报. 2022, 35(4): 215-229. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.04.018
    摘要 (1230) PDF全文 (687)   可视化   收藏
    公共交通系统韧性是交通安全研究的核心内容之一。复杂网络理论作为分析大型复杂系统的有力工具,为研究公共交通系统韧性提供了新的角度和方向。综述了复杂网络在公共交通韧性领域的研究现状,首先结合文献计量分析法对公共交通网络韧性相关文献的发展趋势、出版刊物分布、热点关键词等特征进行分析,以系统梳理公共交通网络韧性发展历程,并归纳总结公共交通网络韧性领域的研究热点。其次,从公共交通网络韧性定义出发,对复杂网络在公共交通韧性评估、韧性优化方面的应用与研究现状进行综述,一方面对公共交通韧性评估的核心内容,包括韧性评估指标、评估方法、中断建模及中断流重分配进行了系统分析,另一方面从灾前预防策略与灾后恢复策略2个方面梳理了公共交通韧性提升相关研究。最后,系统总结现有研究所面临的主要问题与挑战,并从韧性评估方法创新、中断建模改进、恢复模型探索等方面对未来公共交通韧性的发展方向与研究趋势进行分析。
  • 桥梁工程
    景强, 郑顺潮, 梁鹏, 汪劲丰
    中国公路学报. 2023, 36(6): 143-156. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.06.013
    跨海交通基础设施具有工程规模大、复杂程度高等特点,传统运维工作尚存在成本高、效率低、精度差和外海作业安全风险较大等瓶颈性问题。为了实现港珠澳大桥的安全、可靠、高效运维,总结出跨海交通基础设施存在服役状态感知能力低、监测信息利用率低、交通风险主动管控效率低、运维管理信息化和养护决策智能化程度低等四大共性难题,梳理了港珠澳大桥智能化运维的关键技术,提炼出港珠澳大桥智能化运维的9项工程建设内容:基于5G的跨海交通基础设施运维物联网,基于北斗的毫米级变形监测及封闭空间定位系统,水下结构智能监测平台与大数据融合处理系统,基于无人机集控的巡查、检测、应急一体化系统,基于巡检机器人的跨海桥隧抵近检测与维养系统,跨海集群设施服役环境数字化与运行状态监测评估系统,基于全寿命周期理论的跨海集群设施数字化维养管理系统,全时交通安全运行与快速应急处置智能系统,跨海集群设施运维一体化管控平台。此外,还提出了包括设备感知层、通信层、基础资源层、数据支撑层、业务支撑层、智慧应用层、用户交互层等的总体技术架构。最后,总结了港珠澳大桥智能运维的主要技术特色。港珠澳大桥的智能运维工作、成果、经验可为其他跨海交通基础设施的运维工作提供重要参考。
  • 废旧沥青路面再生利用技术
    徐金枝, 郝培文, 郭晓刚, 李洪祥, 张滨焌, 乐宸
    中国公路学报. 2021, 34(10): 72-88. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.10.006
    为改善热再生沥青路面性能,并有效提高沥青路面回收材料(RAP)的循环利用率,对厂拌热再生混合料组成设计中关键技术问题的研究进展进行综述。总结了RAP材料性能评价方法、变异性特点及变异性降低措施;针对不同粒径的RAP颗粒特性及特有的结团现象,分析了RAP颗粒分布对合成级配设计及其性能的影响;介绍了不同的新沥青等级确定方法及相关改进措施;评述了RAP集料毛体积相对密度的不同测定方法及其对热再生混合料体积指标设计结果的影响;总结了RAP对热再生混合料不同路用性能的影响规律,在其基础上,提出了构建基于性能的热再生混合料组成设计方法。在分析现有设计方法中不同环节存在的技术不足的同时,提出了相应的改进方案及未来的研究方向。
  • 分布式驱动电动汽车主动安全控制
    邹渊, 郭宁远, 张旭东, 尹鑫, 周亮
    中国公路学报. 2021, 34(9): 1-25. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.09.001
    摘要 (1143) PDF全文 (682)   可视化   收藏
    分布式电驱动车辆具有控制灵活度高、传动链短、结构紧凑、传动效率高、空间布置利用率高等特点,独特的结构特点与驱动方式令其在充分挖掘车辆动力学控制潜力、增强车辆安全性、提升驱动效率、简化底盘结构等方面带来明显的技术革新,为高性能车辆控制技术提供硬件载体。然而,作为过驱动、多约束、车辆纵向-横向-垂向运动行为强非线性耦合系统,分布式电驱动车辆在车辆动力学控制、车辆行驶经济性控制、协同控制等方面仍面临理论与技术挑战。基于此,综合国内外前沿分布式电驱动车辆力矩分配控制策略研究,主要从控制框架、稳定性控制、能效控制、兼顾稳定性与经济性控制4个方面重点阐述当前发展现状,设计并对比分析应用案例,从不同角度对力矩分配的发展方向进行展望,旨在为先进分布式电驱动车辆高性能力矩分配控制器开发提供参考。
  • 交通工程
    李林恒, 甘婧, 曲栩, 冉斌
    中国公路学报. 2021, 34(6): 184-195. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.06.018
    为有效刻画未来智能网联环境下车辆在换道过程中面临的驾驶风险,保证车辆执行更加安全的换道决策,建立基于安全势场理论的车辆换道模型。首先针对车辆换道过程中所遇到的驾驶风险进行评估,利用势场理论给出车辆行驶过程中不同运动状态下安全势场的空间分布。其次根据换道过程中相关车辆不同安全势场分布情况计算出换道结束时的车间临界距离,相比于传统的车间临界距离计算模型,提出方法能够动态刻画出车辆在不同速度、加速度条件下临界距离的变化趋势,并且能够根据车辆不同的运动状态,动态表达出车辆间临界距离的变化。在此基础上,根据智能网联环境下车辆各类运动状态能够被实时感知的特点,总结出车辆各类运动状态下需要的换道安全临界时间,最终建立基于安全势场理论的最小安全距离换道模型。最后,对模型进行数值仿真分析,仿真结果表明:车辆换道所需要的最小纵向安全距离与换道车辆以及其周围车辆的运动状态有着直接关系。在今后趋于成熟的智能网联环境下,该模型可以进一步进行扩展,利用安全势场的分布情况,对车辆换道过程进行动态实时干涉,能够为今后智能网联环境下车辆协同换道、车辆自动驾驶以及车辆群体优化控制等相关研究提供一定的理论支撑。