2018年, 第31卷, 第5期　刊出日期：2018-05-20

  

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  中国公路学报. 2018, 31(5): 0-0.

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  封一/四

  中国公路学报. 2018, 31(5): 0-0.

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道路工程
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  考虑土拱效应的边坡桩间土钉墙受力计算

  李登峰, 赵晓彦, 胡卸文, 马国涛, 梁瑶, 马洪生, 高翔

  中国公路学报. 2018, 31(5): 1-8,33.

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  边坡抗滑桩桩间土拱效应对桩间土钉墙各部分的受力及土钉的设计长度有重要影响，然而现阶段多依个人或者设计单位经验对桩间土钉墙各部分的受力进行计算，对土钉长度进行设计，以上传统的受力计算及土钉设计方法均未充分考虑土拱的影响，使得土拱在工程运用中受到了限制。为了推广土拱在工程中的运用，首先描述土拱形状，继而深入研究土拱对桩间土钉墙各部分受力的影响，提出了基于土拱效应桩间土钉墙受力计算方法和土钉长度设计方法，此受力计算方法认为：土钉墙的受力取拱前土体主动土压力或剩余下滑力两者中的较大者，抗滑桩的受力为拱后土体剩余下滑力与土钉墙受力之和，土钉长度设计中土钉自由段和锚固段的分界线为土拱迹线。继而结合巴（中）达（州）铁路堑坡，通过数值模拟描述土拱形状，计算土拱影响下不同截面处抗滑桩和土钉墙的受力，并结合土拱形状对土钉长度进行设计，与不考虑土拱效应时受力计算结果和土钉长度设计结果进行对比。研究结果表明：考虑土拱效应较不考虑土拱效应时，抗滑桩纵断面受力明显增大，增幅大于11%，土钉墙纵断面受力明显减小，减幅大于12%，土钉用量节省接近13%，充分说明考虑土拱效应确实对抗滑桩受力、土钉墙受力和土钉设计长度造成较大影响。
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  主应力轴旋转条件下黄土变形特性试验

  翁效林, 赵彦虎, 张玉伟, 李豪, 刘保健

  中国公路学报. 2018, 31(5): 9-16.

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  为研究黄土在主应力轴循环旋转条件下的变形特性，采用空心圆柱扭剪仪（HCA）开展了2种不同应力路径下的扭剪试验。第1种应力路径为保持主应力轴方向不变，改变偏应力大小，研究黄土在不同主应力轴方向角α和不同中主应力系数b下的变形特性；第2种应力路径为保持偏应力大小不变，改变主应力轴方向，研究主应力轴循环旋转周期对黄土性状的影响。试验结果表明：土样剪切强度与中主应力系数b、主应力轴方向角α相关，当b相同，α=30°时土样剪切强度最大，α=60°时土样剪切强度略大于α=45°时；α相同时，剪切强度>b=1时的剪切强度>b=0.5时的剪切强度；纯主应力轴旋转会使土体产生塑形应变，并且随着旋转周期的增加，土体产生的塑形应变将不断累积。
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  弥勒非低矮路基超固结膨胀土地基沉降特征

  冯研, 蒋关鲁, 陈伟志, 李安洪

  中国公路学报. 2018, 31(5): 17-25.

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  为研究非低矮路基下超固结原状膨胀土地基沉降特征，针对弥勒超固结膨胀土地区路基下地基的物理力学特性与沉降变形特征，开展了一系列原状膨胀土分级连续加载K₀固结试验以及现场路基填筑试验，并长期监测路基下地表沉降与路基下地基分层沉降。对比分析天然地基与CFG桩加固地基的沉降特征，地基中的超固结土与正常固结土的分界面深度随路基荷载增大的变化规律及其对地基沉降量的影响。分别采用正常固结法和超固结法计算地基沉降量，并与实测结果进行对比分析，对沉降计算方法进行了深入讨论。研究结果表明：CFG桩加固处理深度应超过超固结土层分布深度，否则与天然地基相比，控制沉降的效果并不明显；超固结沉降计算方法的计算精度明显高于目前设计常用的正常固结沉降计算方法（超固结计算方法的修正系数为0.531，正常固结计算方法的修正系数为0.351），超固结算法-正常固结算法修正系数比随土层深度递减的趋势可用于反映超固结土层的加固处理情况；在路基工程设计中，对于路基荷载下的超固结膨胀土地基，建议采用超固结法沉降计算方法进行沉降分析；在地基加固处理时也应充分利用原状膨胀土的超固结特性，从而在该类地基加固设计中有效降低工程成本。
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  公路黄土坝式路堤汛限水位及涵洞泄洪力设计计算方法

  徐世强, 张升华, 周志军

  中国公路学报. 2018, 31(5): 26-33.

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  为了构建简单易行且符合实际设计需要的公路黄土坝式路堤汛限水位及涵洞泄洪力计算方法，在已有坝式路堤水位研究成果的基础上，利用其合理的水量平衡原理及水位关系理论，分析归纳出理想均值水位和汛限水位的方法理论基础；同时为避免不合理的具体库型对坝式路堤的影响，引入水利方面处理库型的方法，利用蒸发渗流理论得到水位与总损失量关系曲线以确定理想均值水位，再借鉴水利方面测量库容方法构建水位库容关系曲线，继而确定汛限水位，从而构建得出设计需要的坝式路堤汛限水位及涵洞泄洪力计算方法步骤。最后采用已建的坝式路堤对该计算方法进行验证，并与已有文献进行对比分析。结果表明：坝式路堤涵洞设计方法套用现行公路手册是不合适的，与实际情况不符，即绝大多数坝式路堤不需要设计涵洞，提出了构建水位-总损失率关系曲线以确定理想均值水位，构建水位-库容关系曲线以确定汛限水位，利用调洪公式进行涵洞设置与否及泄洪力设计的三步骤设计法；在水量平衡原理和已有研究成果基础上，引入水利方面处理库型库容方法能避免库型影响，使库容测量能够切实可行；构建的设计计算方法用于天巉线K168＋740～K168+880坝式路堤时，得出的汛限水位为16.60 m，路堤历史最高水位为15.47 m，汛限水位偏大，该方法用于实际工程设计时偏于保守。所构建的方法可为公路坝式路堤设计、水利淤地坝设计提供借鉴。
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  基于钢渣+橡胶颗粒的新型填料抗剪强度特性试验(双语出版)

  王丽艳, 曹晓婷, 王炳辉, 王琪

  中国公路学报. 2018, 31(5): 34-41,73.

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  为了研究基于钢渣+橡胶颗粒的新型填料抗剪强度特性，采用全自动三轴仪开展考虑橡胶颗粒掺入比和橡胶颗粒粒径影响的固结排水试验，分析新型填料的应力、应变特性、破坏偏应力特征和抗剪强度指标等随橡胶颗粒掺入比和橡胶粒径影响的变化规律，并将新型填料的抗剪强度指标与传统土类的抗剪强度指标进行对比；最后，采用邓肯-张模型模拟新型填料的本构模型，分析邓肯-张模型参数，评价邓肯-张模型模拟新型填料本构模型的优劣。结果表明：橡胶掺入比为10%的新型填料密度与传统土类相近，抗剪强度指标则相对较高，可应用于软土地基换填处理，也可替换砂土应用于一些回填工程中；当橡胶掺入比为10%，橡胶粒径为2~4 mm时，新型填料的抗剪强度最高，且因橡胶颗粒含量较高，孔隙比较大，透水性好，新型填料可用于边坡挡土墙的回填料；新型填料主要用于浅层回填，轴向应力不大，采用邓肯-张模型模拟新型填料的本构模型能够恰到好处地发挥其优势，但邓肯-张模型无法反映橡胶颗粒含量较高的新型填料的剪胀特性，凸显了邓肯-张模型模拟新型填料的劣势。新型填料抗剪强度特性的试验研究成果和本构模型的理论分析结果可为新型填料工程应用提供理论参考和施工指导依据。
桥梁工程
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  新型镦边纵肋与顶板焊接构造细节疲劳性能试验（双语出版）

  张清华, 罗鹏军, 徐恭义, 卜一之

  中国公路学报. 2018, 31(5): 42-52.

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  为了提高正交异性钢桥面板纵肋与顶板焊接构造细节的疲劳性能，提出了一种新型镦边纵肋与顶板连接构造细节，该构造细节通过局部镦厚与顶板连接部位的纵肋腹板，增大连接焊缝截面尺寸和局部刚度，从而减小该焊缝连接部位的应力集中程度，以实现提高纵肋与顶板焊接构造细节的疲劳性能的目的。作为一种新型焊接构造细节，其实际疲劳破坏模式和疲劳抗力均有待研究确定，为验证这一新型构造细节在改善纵肋与顶板焊接构造细节疲劳性能方面的有效性并确定其实际疲劳破坏模式和疲劳抗力，设计2组共7个足尺节段模型进行疲劳试验，对新型镦边纵肋与顶板焊接构造细节和传统纵肋与顶板焊接构造细节进行对比试验和理论研究。研究结果表明：控制2类构造细节的主导疲劳破坏模式均为萌生于焊根、沿顶板开裂的疲劳破坏模式；该疲劳破坏模式下新型镦边纵肋与顶板焊接构造细节和传统纵肋与顶板焊接构造细节的疲劳性能基本一致，新型镦边纵肋与顶板焊接构造细节对于该疲劳破坏模式下的实际疲劳性能无明显的改善效果；切口应力法适用于该构造细节焊根的疲劳性能评估，从便于工程应用的角度考虑，距离顶板焊趾5 mm处的应力值亦可作为纵肋与顶板焊接细节疲劳性能评估的依据。
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  矩形钢管混凝土组合桁梁连续刚构桥实桥试验

  刘永健, 马印平, 田智娟, 袁卓亚, 熊治华, 杨健

  中国公路学报. 2018, 31(5): 53-62.

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  为了研究矩形钢管混凝土组合桁梁桥这种主梁由矩形钢管混凝土桁架和混凝土桥面板组成的新桥型的力学性能，以中国首座矩形钢管混凝土组合桁梁桥为对象开展了实桥试验。试验桥孔跨布置为24 m+40 m+24 m，结构体系为连续刚构。试验采用400 kN加载卡车3辆，共进行了3个荷载工况12个加载步的加载，对试验桥的整体力学性能、矩形钢管混凝土杆件力学性能以及桥面板有效宽度进行了研究。试验结果表明：在荷载效率为1.90~3.05的超载工况下各控制杆件的轴力-应变及荷载-位移实测数据线性关系显著，试验桥在加载过程中始终处于良好的弹性工作状态；实测受压钢管混凝土下弦杆钢管与管内混凝土荷载的分配符合二者的轴向抗压刚度比例关系；由于矩形钢管混凝土管壁内设置了纵向PBL加劲肋（开孔钢板加劲肋），其在开孔区域形成混凝土榫，大幅提高了矩形钢管混凝土杆件的抗拉刚度，使其可达受压杆件刚度的80%；两主桁之间桥面板实测有效宽度与既有文献研究结果符合良好，且剪力滞效应在节点处比节间处表现得更为明显。
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  混凝土连续箱梁桥拼接拓宽后箱梁顶板病害分析

  吴文清, 唐章翔, 张慧, 赵昊

  中国公路学报. 2018, 31(5): 63-73.

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  为探讨桥梁横向拼接拓宽给既有预应力混凝土箱梁桥箱梁桥面板可能带来的结构病害，利用有限元方法分析新旧箱梁之间产生的相互作用以及对既有箱梁结构应力状态的影响，研究既有箱梁顶板和翼缘板在拓宽后可能产生的结构病害及其产生的机理。结构分析中考虑的主要参数包括新建混凝土桥梁的收缩及徐变效应、新旧箱梁之间的不均匀沉降差、温度梯度以及车辆活载作用。研究结果表明：拓宽后既有箱梁的部分顶板和靠近新建箱梁的大部分内侧翼缘板顶面普遍处于较大的拉应力状态，其中新建桥梁混凝土收缩和徐变效应、新旧箱梁之间的不均匀沉降差是主要原因，将很可能造成翼缘板上翼缘大部分区域开裂，设计时需采取相应加固措施，并建议了箱梁桥面板横向加固方法；拓宽后新旧箱梁整体结构在梁端截面将发生较大的横向偏移变形，极有可能挤压侧向抗震挡块，造成结构损害，因此有必要限制需拓宽的混凝土连续箱梁桥总长；应重视以往桥梁拓宽设计时忽视的箱梁桥面板横向应力状态变化及其可能带来的结构病害，设计者应充分注意桥梁拓宽所带来的不利影响。
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  圆柱结构涡激共振耦合效应及其抗风设计参数

  马文勇, 汪冠亚, 袁欣欣, 岳光强

  中国公路学报. 2018, 31(5): 74-83,105.

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  为了解决亚临界区圆形断面细长结构涡激共振抗风设计参数取值不明确的问题，针对土木工程领域小直径圆形细长结构在亚临界区的涡激共振现象，对其涡激共振耦合效应进行了研究，获得其抗风设计的主要气动力参数。采用弹性悬挂节断模型风洞试验，模型两侧采用斜置上下不等刚度的弹簧提供三自由度的振动模型，试验风速对应的雷诺数区位于亚临界雷诺数区，分别测试风速增大和减小2种状态下模型的涡激共振，试验采用激光位移计和压力扫描阀同步测试模型振动位移和表面风压，通过分析位移和风压之间的关系，揭示涡激共振发生的耦合状态，并基于涡激共振抗风设计的要求，给出涡激共振锁定区间、气动力系数等抗风设计参数。结果表明：风速增大和减小2种状态下，涡激共振的耦合状态不同，风速增大过程中锁定区间更长；在锁定区间内存在强耦合和弱耦合2种机理的耦合状态，强耦合状态下的升力系数标准差和平均阻力系数值更大，旋涡脱落频率更强，气动力和流场的波动也更强；基于此，建议在对亚临界区的圆形断面结构进行涡激共振设计时，锁定区间为1.0~1.3倍起振风速，其中1.0~1.1倍起振风速范围内按照强耦合状态设计并考虑由耦合效应引起的气动力增强，1.1~1.3倍起振风速范围内按照弱耦合状态设计。
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  UHPC-TPO层间黏结性能研究

  李嘉, 王万鹏, 裴必达, 李洪

  中国公路学报. 2018, 31(5): 84-91.

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  为避免薄层结构黏结能力不足可能造成的层间滑移、早期破损等问题，采用UHPC-TPO复合试件层间黏结强度试验与有限元仿真相结合的方法，评估UHPC-TPO层间黏结性能。开展常温、高温拉拔试验和剪切试验，分析不同表面处理方式对试件层间力学性能的影响；模拟路面长期老化过程，测定UHPC-TPO老化后层间剩余强度；研究组合试件在受到水损害后层间力学性能的劣化规律。结果表明：常温下UHPC-TPO的拉拔强度大于3.93 MPa，抗剪强度大于15.08 MPa；高温下UHPC-TPO的拉拔强度大于1.12 MPa，抗剪强度大于1.89 MPa；UHPC表面处理方式对层间黏结性能有明显影响，其层间强度由大到小排序依次为抛丸2、抛丸1、清除浮浆；模拟老化剩余拉拔强度为原值的76.9%以上，耐老化性能较好；冻融循环后，UHPC-TPO层间抗剪强度为11.55 MPa，拉拔强度为3.22 MPa，表现出良好的水稳定性；冻融循环剩余强度与冻融循环次数呈指数关系，且剪切强度与拉拔强度具有良好的线性相关性。UHPC-TPO层间黏结性能优良，炎热地区、重载大交通、重要交通通道等对抗剪强度及抗滑移要求较高的工程，可采用UHPC表面抛丸处理，而对于一般工程可采用施工更方便的清除浮浆方式。
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  基于拉压杆模型的预应力深梁抗剪承载力

  仲济涛, 王来, 李云峰, 周满

  中国公路学报. 2018, 31(5): 92-98.

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  为了给中国桥梁工程中的深梁抗剪设计提供理论依据，针对深梁应变分布不符合平截面假定，在结构设计中属于力流紊乱区的问题，借助拉压杆模型理论对预应力作用下的混凝土深梁极限抗剪承载力展开试验与数值研究。首先利用通用有限元分析软件ANSYS并结合Tcl/tk语言联合开发插件程序，以图形用户界面的方式实现深梁拉压杆模型的自动构形。然后，借助生成的拉压杆模型，按改进的破坏准则推导考虑预应力效应的深梁极限抗剪承载力公式，并通过12组数值试验确定主拉应力沿深梁拉压杆模型压杆分布的不均匀系数表达式。最后，通过有黏结与无黏结预应力混凝土深梁试验对推导的预应力深梁极限抗剪承载力公式的有效性进行验证。研究结果表明：对于有黏结预应力混凝土深梁试验，试验结果与Tan教授预测结果的比值均大于与本文计算结果的比值，前者平均值为1.27，后者为1.10；对于无黏结预应力混凝土深梁试验，试验结果与Tan教授预测结果之比的平均值为1.13，与本文计算结果之比的平均值为1.10；相对于已有预测值，计算结果与试验结果更加吻合，并且偏于安全，说明该公式可以较可靠地预测深梁的实际承载力，具有一定的理论价值和实用意义。
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  钢桥面铺装修复界面疲劳特性试验

  李兴海, 钱振东, 周绪利, 薛忠军

  中国公路学报. 2018, 31(5): 99-105.

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  为研究钢桥面沥青铺装坑槽病害修复界面的疲劳性能，定量评价病害修复界面的修复效果，采用改进的Overlay Tester试验方法进行钢桥面铺装材料疲劳断裂试验。选取完好的Overlay Tester试件、含有初始裂缝的Overlay Tester试件和切割后进行黏接的Overlay Tester试件3种状态，分别采用传统的评价标准（荷载降低93%）、特定周期数和荷载降低75%三个评价标准进行分析，试验过程中采用高清视频记录裂缝扩展过程。建立基于荷载-周期曲线的疲劳方程，分析了疲劳破坏特征及裂缝扩展过程，提出了裂缝扩展速率、疲劳断裂能和裂缝完全贯穿时的周期3个量化评价指标。研究结果表明：不同状态下Overlay Tester试件的荷载-周期均呈幂函数关系；修复界面疲劳断裂过程复杂，微观层面的集料形状对裂缝扩展的路径有显著影响；考虑疲劳过程的疲劳断裂能和裂缝完全贯穿时的周期2个指标修复效果小于表征单次加载断裂的裂缝扩展速率计算的修复效果，更符合实际工程应用效果。
隧道工程
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  隧道近距大节理硬脆性围岩破裂机理

  钟志彬, 邓荣贵, 孙怡, 张志伟, 张颖, 付小敏

  中国公路学报. 2018, 31(5): 106-116.

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  为揭示近距大节理硬脆性隧道围岩的破裂机理，采用含天然节理的流纹岩开展双轴压缩试验，获得围岩应力分布特征及渐进破裂过程。PFC2D离散元颗粒流程序模拟了节理围岩和完整围岩在双轴压缩作用下的变形及破裂特征，并与室内试验结果进行对比分析。研究结果表明：双轴压缩作用下，含天然节理的隧道试样表现出显著的脆性破坏特征，节理面起裂发生滑移错动，拱顶和底板围岩逐渐拉裂，宏观破裂面穿过大节理并向隧道拱脚、边墙和试样边界扩展，造成试样的最终失稳破坏；PFC2D数值模拟结果显示，大节理面附近裂隙集中发育，并迅速扩展形成与节理大角度相交的破裂面，试样峰前破裂过程短暂，峰后裂隙加速扩展而承载力急剧下降，数值模拟与试验结果吻合；近距隧道大节理显著影响硬脆性围岩的破裂模式，大节理的剪切滑移引发试样的宏观破裂，靠近大节理的拱脚十分破碎，而边墙则形成“V”形破碎区。研究成果为节理隧道围岩的支护设计和防灾减灾提供参考。
交通工程
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  城市快速路通行能力再认识与新分析体系构建

  孙剑, 郑进炫

  中国公路学报. 2018, 31(5): 127-135.

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  为了解决目前城市快速路通行能力理论与经验研究中存在的3个问题，基于上海城市快速路与美国加州快速路的大量实测数据，从期望通行能力、随机通行能力、动态通行能力与运行通行能力4个方面系统梳理了快速路通行能力的计算方法。研究结果提出依次采用失效前稳定流率、考虑删失数据的生存分析方法、综合考虑动静态影响因素的多层统计分析模型、不同时间占有率/速度区间下的威布尔分布来估计上述4类通行能力；构建了一套适用于城市快速路规划、设计、运行与管理几个不同阶段的通行能力新分析体系，旨在为快速路生命周期全过程的通行能力计算提供关键技术支撑；对比分析国内外基本通行能力研究结果，从规划设计角度给出了基本通行能力的新定义：在通常的道路、交通与管控条件下，某一点或均匀断面，在15%的失效概率下，所容许通过的5 min失效前稳定流率。
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  考虑空间相关性的行人宏观安全研究

  王雪松, 杨俊广, 杨筱菡, 周清雅

  中国公路学报. 2018, 31(5): 136-142.

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  为了探究行人事故的发生机理，分析影响行人交通安全的显著因素，收集上海市中心城区263个交通分析小区（TAZ）的行人事故、道路、人口及土地利用数据，并开展行人宏观安全研究。考虑到TAZ之间存在的空间相关性，建立考虑空间相关性的贝叶斯负二项条件自回归模型，在条件自回归模型中对比分析了5种不同的空间权重矩阵，包括0~1邻接矩阵、边界长度矩阵、分析单元中心距离倒数矩阵、事故空间中心距离倒数矩阵这4种既有矩阵，以及首次引入的宏观安全建模中的分析单元中心距离多阶矩阵。结果表明：分析单元中心距离多阶矩阵的模型拟合效果和事故预测准确度均显著优于既有的4种空间权重矩阵，证明了在宏观安全建模过程中考虑研究对象交通特征（居民步行平均出行距离等）的必要性；人口数量、主干道长度、次干道长度、路网密度等因素均与行人事故呈现显著正相关，平均交叉口间距、三路交叉口比例等因素与行人事故呈显著负相关；相较于高等、低等土地利用强度，中等土地利用强度对行人事故的影响最大。
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  考虑出行时间窗的定制公交线路车辆调度方法

  王健, 曹阳, 王运豪

  中国公路学报. 2018, 31(5): 143-150.

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  为提高定制公交系统的运行效率，研究了带乘客出行时间窗约束的多条定制公交线路车辆调度方法。给出了乘客出行站点合并方法，将公交车早到、晚到站点所造成的乘客损失转变为当量运营里程，以多辆公交车总运营里程最小为目标，考虑乘客的站点约束、公交车容量约束以及乘客的出行时间窗，建立了定制公交车辆调度优化模型。其次分析了乘客出行起点、终点对模型求解的影响，通过提出虚拟源站点，将多辆定制公交车的调度问题转换为多旅行商问题；基于后向推导原则设计贪心算法求得模型的可行解；之后基于遗传算法，采用自然数编码机制，将每个站点作为基因位，按照访问次序排列成染色体对应问题的解；最后给出了贪心算法和遗传算法的流程。在理论研究的基础上以定制公交线路为例对建模过程和模型的求解过程进行了阐述。研究结果表明：所建立的优化模型能够输出合理的多条定制公交线路车辆调度方案，不仅可以给出每辆定制公交的途经站点、运营里程，还可以给出每个站点的准点程度以及由于公交早到、晚到折算得到的当量运营里程；在求解算法质量方面，与可行解相比，相对最优解输出的方案能够使综合运营里程降低10.4%；模型求解时间为30.3 s，可以满足定制公交企业的实时性需求。
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  基于泊松分布的出租车合乘概率及等待时间建模（双语出版）

  肖强, 何瑞春, 俞建宁, 张薇, 马昌喜

  中国公路学报. 2018, 31(5): 151-159.

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  为了反映城市出租车合乘的成功率，准确描述合乘的效果，利用出租车合乘概率和等待时间对合乘问题进行分析。依据泊松分布原理，讨论出租车合乘中出租车载客车辆的泊松分布，建立基于泊松分布的出租车合乘概率模型，并通过概率模型结合n重伯努利试验原理，构建出租车合乘等待时间模型，探讨出租车数量、空载率、平均行驶速率和行驶目的地分布对合乘概率和合乘等待时间的影响。以南京市雨花南路路段出租车行驶的GPS数据为研究对象，对模型进行验证。研究结果表明：出租车载客车辆数据通过显著水平为0.05的K-S检验，其分布服从泊松分布；出行的高峰时段，路段内出租车数量增大，空载率降低，对于行驶目的地分布相对集中的区域，出租车合乘的概率为60%~80%，合乘的等待时间为5~15 min；出行的低峰时段，路段内出租车的数量减少，空载率增加，对于行驶目的地分布相对集中的区域，出租车合乘的概率为20%~60%，合乘等待时间在15 min以上；在该路段内的出租车平均行驶速度相对稳定，对出租车合乘概率和等待时间影响较小；出租车合乘适宜在日常出行的高峰时段采用，可通过1次载客多次合乘的方式提高合乘效率；该模型具有一定的有效性和实用性，能够为交通管理部门和合乘者选择合乘提供参考。
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  基于视觉特性的驾驶人预瞄时间建模

  郑雪莲, 李显生, 任园园, 邢大伟, 严佳晖, 赵起超

  中国公路学报. 2018, 31(5): 160-166.

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  针对固定时长的预瞄时间无法真实反映驾驶人预瞄行为的问题，首先对自由流条件下的驾驶人视觉特性进行研究，得到直行路段驾驶人注视点多分布在车道中央、弯道路段驾驶人注视点多分布在内侧边缘线附近且视线近似与内侧边缘线相切的结论；在此基础上，探究直行和弯道路段驾驶人预瞄时间的求解方法，并借助驾驶模拟器进行试验，获得了17位驾驶人的预瞄时间。由于预瞄时间的原始数据分布离散程度高，难以直观地体现其随道路线形的变化规律，因而对预瞄时间随道路线形的分布特征进行研究，利用分组求中位数的方法进行数据处理，最终构建预瞄时间关于道路线形的分段线性函数和非线性指数函数。最后，通过数值仿真研究不同类型的预瞄时间（固定时长的预瞄时间、分段线性函数预瞄时间及指数函数预瞄时间）对人-车-路闭环系统动力学特性的影响。研究结果表明：驾驶人预瞄特性会对车辆的轨迹跟随和车道保持绩效产生重要影响；在闭环系统中使用随道路线形变化的预瞄时间可以显著提高车辆的轨迹跟随绩效，确保车辆在指定车道内行驶；驾驶人对道路环境的感知具有自适应性，通过其视觉特性可准确感知环境变化，并据此调整决策目标及其操纵特性。
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  认知分心对车辆跟驰过程操控安全性的影响

  李鹏辉, 廖呈玮, 郑志晓, 王颖, 李一兵

  中国公路学报. 2018, 31(5): 167-173.

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  为了研究车辆跟驰过程中驾驶人认知分心与驾驶安全的关系，采用驾驶模拟器构建城市道路车辆跟驰场景，并设计3种难度等级的认知分心次任务，采集35名被试驾驶人在试验过程中的方向盘转角、油门开度、制动踏板力等操作参数，以及车辆位置、速度、加速度等车辆运动参数。采用重复测量一般线性模型，分析不同等级认知分心对上述参数的影响。研究结果表明：在横向操控方面，随着认知分心程度增高，方向盘回转率增大，但车辆横向位置标准差减小，表明驾驶人处于认知分心时，采取频繁修正方向盘的补偿方式，降低车辆横向位置波动，过度补偿车辆横向安全性，且该补偿行为与认知分心程度正相关；在纵向操控方面，认知分心时，油门开度、制动踏板位置方差增大，且制动踏板位置均值增大，同时车头间距及时距未观察到显著性变化，表明认知分心时驾驶人采取频繁操作油门、制动踏板，增大制动幅度等方式进行补偿，使车头间距及车头时距等表征车辆纵向跟车安全性参数处于正常驾驶水平，但加速度标准差增大，表明跟车稳定性降低。研究结果为涉及分心的人车交互装置优化设计及考虑分心状态的驾驶人状态管理系统开发提供了一定的理论依据。
汽车与机械工程
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  基于遗传算法系统效率优化的PHEV电量保持模式控制策略

  林歆悠, 吴超宇, 林海波

  中国公路学报. 2018, 31(5): 174-182.

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  为了提高插电式混合动力汽车（PHEV）在电量保持下的燃油经济性，并解决插电式混合动力汽车在运行过程中动力元件效率对系统能量利用率影响的问题，制定了系统效率最优的控制策略。以PHEV关键动力部件的测试数据为基础，建立发动机、驱动电机、无级变速器（CVT）以及动力电池等关键部件的效率数值模型，并考虑了温度及荷电状态（SOC）对动力电池充放电功率的影响。设计以混合动力系统效率最优为适应度评价函数，将CVT速比、发动机转矩作为优化变量，以车速、加速度和SOC为状态变量，在动力性指标的约束下，运用遗传算法进行迭代寻优，PHEV的系统效率在第20代左右收敛于全局最优值。同时发动机转矩和CVT速比通过多代遗传进化，较快收敛于最佳值。将相关优化结果与车速、加速度拟合成相应的三维控制数表，综合数值建模和试验测试数据建模的方法，基于MATLAB/Simulink搭建插电式混合动力汽车整车控制策略仿真模型，采用新欧洲行驶循环工况进行仿真验证。结果表明：插电式混合动力汽车在电量保持模式下，利用遗传算法优化的系统效率最优控制策略相比优化前，动力电池SOC运行更为平稳，CVT效率有所提升，驱动电机及发动机转矩分配更为合理；百公里燃油消耗量从优化前的5.2 L降至4.5 L，燃油经济性提升了13.5%。
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  分布式驱动电动汽车转矩节能优化分配

  徐兴, 陈特, 陈龙, 蔡英凤, 王吴杰

  中国公路学报. 2018, 31(5): 183-190.

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  为了提高分布式驱动电动汽车的经济性和续航里程，对4个轮毂电机驱动转矩优化分配问题进行研究。通过轮毂电机台架试验得到轮毂电机的驱动效率特性，分析转矩优化分配实现节约整车能耗的可行性；建立侧重提高电机效率的目标函数，使电机转矩处于电机效率Map图中的高效区；建立侧重提高电机响应速度的目标函数，减小转矩分配瞬间电流波动过大带来的能耗；基于模糊理论设计以电机效率为变量的权重函数，实时调节权重来协调2种目标函数，提出一种转矩节能优化分配方法，得到最优的轴间转矩分配系数。在后轴驱动、平均分配、优化分配3种分配方式下进行整车能耗的ECE城市循环工况对比仿真分析。结果表明：提出的节能优化分配方法通过实时优化驱动电机的转矩，避免了电机工作在转矩过大和过小的低效区，提高了整个驱动系统的能量利用率，相比于后轴驱动和平均分配整车能耗效率提高了5.91%和10.54%；实车试验验证了转矩节能优化分配算法的节能效果，优化分配相比另外2种分配方式整车能耗效率分别提高了3.66%和8.58%。
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  工程车辆翻新轮胎承载变形特性

  王强, 焦生杰

  中国公路学报. 2018, 31(5): 191-198.

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  为了进一步明确工程车辆翻新轮胎的力学性能，提高其使用寿命，通过构建工程车辆翻新轮胎计算机几何模型、有限元分析模型、承载变形特性试验系统，对工程车辆翻新轮胎承载变形特性进行有限元分析及试验研究，并与同型号新轮胎进行对比分析，获得静态接地工况下工程车辆翻新轮胎的载荷-变形、载荷-刚度、载荷-压缩率等特性规律，构建26.5R25工程车辆翻新轮胎径向承载变形数学模型。研究结果表明：工程车辆翻新轮胎的径向变形、侧向变形变化规律与新轮胎接近，径向与侧向变形均比同型号新轮胎稍小；当胎压一定时，随着载荷的增加，工程车辆翻新轮胎径向变形呈线性增大，当胎压较低时侧向变形呈线性增大，当胎压较高时侧向变形呈非线性增大；工程车辆翻新轮胎的径向刚度及压缩率受径向载荷和胎压的影响较大，载荷一定时，径向刚度随胎压的增大而增大；胎压一定时，工程车辆翻新轮胎的压缩率随径向载荷的增大而增大，且稍小于同品牌、同型号新轮胎的压缩率；旧胎体的不同老化程度对工程车辆轮胎翻新后的承载-变形特性会产生较大的影响；在低载工况下，工程车辆翻新轮胎和新轮胎径向刚度差异不大，在接近标准载荷及高载工况下，工程车辆翻新轮胎径向刚度较新轮胎大，且随着载荷的增大，工程车辆翻新轮胎和新轮胎径向变形差异不断加大。