2022年, 第35卷, 第1期　刊出日期：2022-01-20

  

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  中国公路学报. 2022, 35(1): 0-0.

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  封一/四

  中国公路学报. 2022, 35(1): 1-0.

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  道路交通安全分析与事故主动防控专栏导读

  中国公路学报. 2022, 35(1): 2-0.

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隧道工程绿色环保建造专栏
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  地下空间施工技术进展及数智化技术现状（双语出版）

  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

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  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。
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  公路隧道光环境全寿命周期绿色指标应用案例分析

  朱合华, 邓越, 沈奕, 冯守中, 吴伟

  中国公路学报. 2022, 35(1): 13-22. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.002

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  为实现隧道建设节能低碳目标，基于隧道全寿命周期理论建立了隧道光环境评价模型。重点考察隧道全寿命周期中的建设期和运营期，用隧道光环境设计参数建立目标函数。目标函数根据不同的偏好权重，综合了碳排放量和造价的计算，是评价模型的核心。依托目标函数并结合安全性的约束条件形成公路隧道全寿命周期多维度的评价模型。基于该模型开发了隧道光环境碳排放计算程序，可根据运营时间形成可视化的图表并输出分析结果，实现了参数化计算流程。最后以某隧道光环境设计方案为例，运用该评价模型对5个光环境方案进行比选，对各方案的全寿命周期碳排放量进行了测算，从造价和碳排放2个维度进行分析。研究结果表明：全天运营模式的成本比半天运营平均多出33%，最高可达半天运营模式成本的1.5倍，运营时长会极大影响光环境全寿命周期成本。根据测算结果，综合建设期及运营期的碳排放量，隧道照明用电贡献了整个生命周期主要碳排放量，是光环境生命周期内碳排放最主要的来源，对照明系统的优化设计具有重要的意义。基于碳中和目标，绿色优势在光环境设计中可起到主导作用，绿色创新和环境导向的工艺优势显著影响方案的全寿命周期评价，是隧道工程中发挥碳中和作用的主导方向之一。
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  公路隧道景观设计现状和思考

  叶飞, 苏恩杰, 梁晓明, 张兴冰, 夏天晗, 魏艳春

  中国公路学报. 2022, 35(1): 23-37. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.003

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  公路隧道由于结构特殊性，导致其交通事故率和死亡率高于普通路段。适宜的隧道景观可以有效缓解驾驶人的不适心理，合理的隧道洞口景观还能缓和行车环境的剧烈变化，从而提高驾驶安全。由于缺乏成熟的设计体系和详细的行业规范，隧道景观在设计过程中随意性较大，效果把控困难。目前部分设计未充分考虑驾驶特性，使隧道景观在行车安全方面的作用未充分体现。针对隧道景观的设计与研究现状，基于驾驶安全和舒适性，对隧道洞口景观（洞门外观、洞口绿化、洞口标志）和洞内景观（拱顶及侧墙、洞内路面、洞内景观带）进行分析总结，提出了相应的设计建议，并指出了隧道景观设计中亟待解决的问题。结果表明：隧道洞门外观既要考虑单一元素，还要考虑不同元素的叠加效应，而目前对公路隧道洞门外观进行详细研究还较少，面对各种造型独特的洞门外观尚需有效的评价指标，以实现洞门外观定量分析；洞口绿化能够有效提高驾驶舒适性及缓和洞内外亮度差，应尽量设置丰富的绿化使隧道洞口更加美观，但植物种类选择、植被搭配、植株间距量化等方面仍需系统研究与总结；目前隧道铭牌设计的随意性较大，若设计不当可能存在负面影响，此外应尽量避免在洞口设置亮度高、颜色艳的广告牌和标语；洞内拱顶及侧墙设计应打破惯性思维，积极探索浅色系及合适的图案装饰；为了在隧道中充分发挥彩色路面的作用，尚需对彩色路面设置的位置、颜色、长度、形式等问题进行定量分析；洞内景观带可有效缓解驾驶疲劳，但其布设位置、间距及长度等参数仍需深入研究。同时，针对当前隧道景观研究方法存在的问题，在研究方式、试验人员选取及研究指标选取方面提出些许建议。
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  隧道渗漏封堵材料性能及封堵效果分析

  李平, 孙新飞, 白银, 范成文, 闵凡路

  中国公路学报. 2022, 35(1): 38-48. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.004

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  地下隧道由于埋深大、水压高，存在渗漏破坏的风险，会造成经济损失和生态环境危害。因此在高水压条件下对渗漏部位如何进行快速有效封堵越来越受关注。通过以快硬硫铝酸盐水泥、5044N可再分散乳胶粉（5044N）、丙烯酸酯共聚乳液（丙乳）作为封堵原材料，从封堵材料超早期性能角度对封堵效果进行探讨，并就聚合物种类和聚灰比对超早期性能及渗漏封堵效果的影响进行了分析。研究结果表明：5044N改性封堵材料初凝及终凝时间分别缩短14%和19%，而丙乳则延缓封堵材料的凝结时间；5044N改性封堵材料的黏度突变点提前40~120 s，可以采用封堵材料黏度突变点表征初凝时间，封堵材料黏度变化规律符合指数函数形式。将封堵材料的水化硬化过程分为平台期、突变期和稳定期，突变期的封堵材料已经形成固体骨架，根据波速突变点来表征终凝时间，5044N改性封堵材料波速突变点提前248 s，固相物质生成速率提高了55%~60%。聚灰比对封堵材料超早期性能的影响具有峰值特征，5044N在聚灰比为0.03时表现较好。使用扫描电子显微镜（SEM）对封堵材料凝块做出细观结构分析，发现5044N与水泥水化形成大量C—S—H凝胶包裹钙矾石，可有效填补孔隙，增加密实度。渗漏封堵试验中，利用出水口水流流速量化封堵效果，封堵效果随着黏度增长而提高，5044N改性封堵材料可提前2 min发挥封堵作用。
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  在役隧道环境侵蚀下管片承载能力概率劣化模型

  韩兴博, 叶飞, 夏天晗, 张稳军, 邓念兵

  中国公路学报. 2022, 35(1): 49-58. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.005

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  在役盾构隧道管片衬砌的承载能力劣化模型是隧道结构耐久性评价及科学养护的基础。以建立能考虑工程不确定性的钢筋混凝土管片概率承载能力劣化模型为目标，考虑隧道运营环境的主要侵蚀因子及管片衬砌的压弯受力特性，建立碳化侵蚀与氯离子侵蚀下管片主筋的锈蚀模型；考虑锈蚀管片中钢筋的截面面积损失以及钢筋-混凝土黏结滑移，以钢筋锈蚀率为媒介，构建锈蚀管片的时变抗弯及抗压承载能力计算模型；考虑衬砌管片抗弯及抗压承载能力的系统特性和相关性，基于概率统计理论，建立衬砌结构系统失效概率及可靠度的计算模型与方法。通过算例发现：管片抗弯承载能力劣化显著于抗压承载能力劣化，服役100年时，剩余抗弯承载能力和抗压承载能力分别约为初始值的30%和97%；结构抗力的均值与标准差均随结构劣化而减小；对管片的受弯模式，可靠度在95年时，拱顶、边墙及拱底部分位置不足规范要求，管片受压模式的可靠度（3.4~3.9）始终维持在较高水平；受弯和受压模式的相关性系数在0.93左右，管片结构的失效主要由抗弯承载能力不足引起。研究结果可为盾构隧道管片衬砌的耐久性设计及养护策略制定提供支持。
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  基于碳排放评价的超小净距隧道绿色施工优化研究

  陈鑫磊, 张学民, 陈进, 胡涛, 万正, 龙立敦, 杨峰

  中国公路学报. 2022, 35(1): 59-70. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.006

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  为推进生态文明社会建设发展，倡导绿色低碳施工理念，以碳排放评价作为切入点，开展了超小净距隧道绿色施工优化研究。依托贵州旧屋基原连拱隧道段工程，基于隧道施工碳排放模型，归纳了影响隧道施工碳排放量的直接影响因素和间接影响因素。综合分析认为，造成隧道施工碳排放量产生的主要因素为施工过程中的机械运作以及建筑材料生产，因此从缩短工期与优化结构形式2条技术路径对原方案进行绿色低碳施工优化具有可行性，进而提出分离式超小净距隧道优化方案，并将原CD开挖工法调整为“先行洞台阶法+后行洞超前小导洞扩挖工法”。采用数值模拟方法分析了不同中岩柱加固方法下超小净距隧道安全性，确定了中岩柱“中空注浆锚杆加固+三角区小导管注浆加固”的辅助加固方案。根据现场试验段监测数据，优化方案相比原方案施工工期缩短15 d，拱顶沉降最大值13.5 mm，收敛变形最大值9.53 mm，初支安全系数最小值2.13，满足支护结构安全性要求。基于碳排放系数法，对比分析了优化前后施工方案的碳排放量，结果表明：优化方案的总碳排放量相较于原方案减少25.43％，其中通过节省原材料减少碳排放量最为明显，减少碳排放量为30.14%，绿色低碳实施效果显著，对类似超小净距隧道施工的节能减排优化具有一定的参考意义。
道路交通安全分析与事故主动防控专栏
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  基于轨迹数据的非机动车道内冲突事件自动识别与可视化

  郑玉冰, 马羊, 程建川, 冯忠祥

  中国公路学报. 2022, 35(1): 71-84. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.007

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  准确识别非机动车道内的交通冲突事件既是量化评价非机动车道安全水平的基础，也是剖析与理解非机动车道内运行风险产生与发展过程的重要前提。基于轨迹的交通冲突识别与分析技术已被运用于城市交叉口处机动车之间以及机非之间的交互安全分析，但目前鲜有聚焦非机动车道场景内交通冲突事件的分析方法。针对该问题，提出一种基于个体的（Agent-based）的非机动车道冲突风险自动识别方法。该方法以非机动车道内运动个体的轨迹时序数据为输入，将每条轨迹视为单独的运动个体。在每一时间步下，从个体视角切入，利用多坐标系转换思想进行个体和其视觉域内运动个体的追尾冲突、角度冲突与正面碰撞冲突判断。在此基础上，构建可对单一时间步下非机动车道内所有运动个体同时处理的冲突识别并行计算框架，能有效保证多个体场景下的冲突计算效率，在自动判别各类冲突风险的基础上，亦可对冲突事件信息进行提取与存储。基于该方法，可从宏观与微观层面以冲突事件统计、冲突热力分布图、冲突事件网络图与冲突个体微观行为图等形式对非机动车道内的运行风险进行可视化输出。通过案例分析，验证所提方法在非机动车道场景进行冲突风险识别的有效性，并结合具体输出结果探讨该方法应用的可能性。研究成果为非机动车道的运行风险评价提供了有效的量化手段，对于深入理解非机动车道内的冲突形成机理及风险场景中非机动车的微观行为模式具有积极意义。
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  基于冲突极值模型的非常规信号交叉口安全评价

  郭延永, 刘攀, 吴瑶, 李清韵

  中国公路学报. 2022, 35(1): 85-92. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.008

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  为了评估非常规信号交叉口交通安全，提出了基于冲突极值模型的横断面分析方法。利用计算机视频技术提取了南京市3个信号交叉口（1个设施组和2个参照组）96 h的交通冲突数据和交通流数据，构建了包含数据层-处理层-先验层的3层贝叶斯超阈值冲突极值模型，利用马尔可夫链蒙特卡罗仿真方法对模型参数进行估计，采用预测交通事故和比值比计算了非常规信号交叉口安全改善效用。研究结果表明：外置左转车道非常规信号交叉口比常规信号交叉口的交通安全性高21.8%；平均左转弯半径、平均小时左转车流量和左转大车比对交通事故风险有显著影响；平均左转弯半径越大，交通事故风险越小；小时平均左转车流量越大，左转大车比越大，交通事故风险越大。研究结论显示层级贝叶斯超阈值冲突极值模型对交通冲突的数据利用率高，并且可以刻画冲突极值的非稳态性和异质性，应用前景广阔。
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  区分冲突类型的路段实时碰撞风险预测模型（双语出版）

  吕能超, 彭凌枫, 吴超仲, 文家强

  中国公路学报. 2022, 35(1): 93-108. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.009

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  使用交通数据建立路段实时碰撞风险预测模型（RTCPM）是主动交通安全管理的基础，路侧精细感知的行车数据和替代安全指标（SSMs）在RTCPM领域有着潜在价值。基于此，采用路侧精细感知数据生成SSMs作为输入，提出一种区分冲突类型的路段实时碰撞风险预测模型。以路段精细交通数据为基础，提取多种类别的交通参数以构建包含多类交通参数的精细数据库，参数包括车辆运动参数和SSMs等。提出一种基于车辆规避行为和时空接近性的交通冲突提取方法，从精细交通数据库中提取侧向和纵向交通冲突；将带有标签的交通冲突事件作为碰撞风险预测建模中样本的类别标签。极限梯度提升算法（XGBoost）被用于实时碰撞风险预测建模，使用了ENN方法重采样以消除样本数量不平衡问题，引入SHAP以解释模型特征对结果的贡献度。将交通冲突发生前的交通参数以30 s为时间窗进行集计，作为样本特征输入到XGBoost模型中进行训练和测试。研究结果表明：所建立的XGBoost模型能够在碰撞发生前30 s预测碰撞风险及类别，模型能够实现97.4%的总体准确率，以0.13%的误报率预测出93.0%的纵向冲突，以0.12%的误报率预测出61.8%的横向冲突；SHAP模型解释结果显示SSMs对于预测起到了比较重要的作用，5%分位的1/MTTC对纵向冲突预测模型的影响最大，交通流量和加速度的平均值是侧向冲突预测最重要的特征；提出的模型框架可为互通出入口影响区主动交通管理提供依据。
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  基于心理安全距离的行人风险评价及预警算法研究

  袁泉, 晏楠飞, 郝威

  中国公路学报. 2022, 35(1): 109-118. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.010

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  为实现在机非混行的交通环境下，对动态、随机弱势道路使用者的准确风险评估，基于行车安全场理论提出了考虑行人心理安全距离的碰撞行人风险评价模型。首先通过考虑行驶车辆是否会危及行人的心理安全，提出了心理安全距离的概念，包括心理安全通行距离和心理安全制动距离2个方面，并通过问卷调研挖掘其可能的影响因素进行数值分析；接着将心理安全距离融入行车安全场理论，建立行人风险动态评价模型，并据此提出针对典型行人过街场景的分级预警算法；最后，通过设置PC-Crash仿真试验对预警算法在典型行人过街场景的应用的效果进行分析。研究结果表明：①在无信号灯路段，行人在面对行驶车辆时，所需要的心理安全通行距离不低于50 m，心理安全制动距离一般分布在5~20 m，且车型、行人的性别和年龄等因素都会对心理安全距离数值产生影响；②车辆在分级预警算法作用下，为保证行人心理安全所需要的最小制动减速度分布在0~3 m·s^-2。与现有研究方法对比，该行人预警算法能够在避免事故的同时，有效保证行人的心理安全与车辆驾驶的稳定性，为汽车主动安全预警系统设计提供新的开发视角。
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  基于累积前景理论的无信控路段人车通行冲突博弈分析

  许伦辉, 骈宇庄, 林永杰, 黄紫林

  中国公路学报. 2022, 35(1): 119-136. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.011

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  无信控路段具有强交互性和高事故率，由于缺乏交通信号将人车进行分离，导致其容易形成人车通行冲突，影响道路通行效率和交通安全。为此，以各道路使用者的损失最小为目标，构建了基于累积前景理论的人车通行冲突博弈模型。通过研究过街行人与机动车辆的交互作用，分析双方决策行为影响因素并构建得失矩阵；同时在考虑决策者主观心理感知的前提下，引入累积前景理论和从众效应优化模型决策概率与收益函数；依据复制子动态求解模型，并采用数值模拟分析不同交通情形下各系统的演化趋势。研究结果表明：系统稳定状态及演化方向主要受到双方冒险成本、互让损失、从众效应权重和行人过街占比的影响，可形成“人让车”“车让人”“人车互让”和“人车冲撞”4种不同演化结果。此外，使用CITR数据集进行参数标定和模型校准，并采用系统迭代次数指标分析模型的收敛速度。相比EUTMCG模型，CPTMCG模型对系统收敛速度有着显著提升，平均收敛速度提高22.86%，模型决策准确率在行人和车辆方面分别提高9.44%和7.49%。此外，还研究了系统演化趋势与冒险成本、互让损失和从众效应等关键参数之间的耦合关系。分析结果表明，在弱从众效应环境下，互让损失的增加会对各自“通过”决策概率起上升促进和下降抑制的作用；随着权重增加至阈值，互让损失的提高将起上升抑制和下降促进的作用。而冒险成本的增加对通过概率呈现相反态势。同时，行人过街占比的提升对行人通过概率将起到促进上升和抑制下降的效果，权重的增加将加剧其变化程度。建立的理论模型可用于无信控路段人车通行冲突成因分析，从而为交通管理部门在事故多发路段制定政策法规提供合理的理论依据。
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  面向瓶颈多簇运动波消除的拥堵吸收智能驾驶模型

  王顺超, 李志斌, 吴瑶, 王秉通, 黎萌

  中国公路学报. 2022, 35(1): 137-150. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.012

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  高速公路瓶颈运动波是诱发通行延误与事故风险主要原因。智能网联下精细化感知与精准化控制为消除运动波影响提供了技术环境。在构建一种在线、主动消除广域运动波的拥堵吸收智能驾驶模型的基础上，解析车头间距与运动波传播关联机制，确定运动波完全消除设计实施条件，提出消除单个运动波最佳驾驶策略；面向多簇运动波形成时间-位置-规模等特性，解析多个运动波并发下协同消散条件，提出拥堵吸收协同驾驶策略；构建智能网联环境下微观交通流仿真模型，模拟不同运动波簇数量下3类典型场景，分析评价控制策略对于提升瓶颈路段效率与安全水平的效果，并对不同驾驶策略控制性能进行对比分析。研究结果表明：构建的拥堵吸收驾驶模型能够有效消除单个或多个运动波传播，对交通流运行效率提升效果为5.52%至8.42%，有效降低事故风险为46.42%至58.11%；控制策略面对不同数量、类别与规模的运动波场景中表现出较好控制性能；多簇运动波间距越小，协同消除驾驶策略控制效果越好，并显著优于单个运动波消除策略。研究成果有助于理解高速公路瓶颈运动波消除机理，并支撑智能网联下智能车辆驾驶策略构建。
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  消除高速公路运动波的可变限速控制方法

  韩雨, 郭延永, 张乐, 刘攀

  中国公路学报. 2022, 35(1): 151-158. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.013

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  运动波是高速公路一种常见的交通拥堵，可通过可变限速控制有效消除。近年来，研究中提出了大量消除高速公路运动波的可变限速控制方法，却鲜有方法成功落地应用。可变限速控制方法的成功应用需满足3个基本条件，即模型预测的准确性，优化求解的实时性，以及控制方案的安全性，而当前研究中的方法难以同时满足上述基本条件。因此，为提高高速公路交通效率，保障高速公路交通安全，提出了消除高速公路运动波的可变限速优化控制方法。构建了模拟运动波传播的离散一阶交通流模型，解析了可变限速控制对交通效率及安全的影响机理，建立了提升交通效率、保障交通安全的可变限速优化控制方法。利用数值仿真模拟，测试了轻微拥堵与严重拥堵2种不同场景下限速控制方法的控制效果，评估了控制方法在提升交通效率和安全方面的表现，对比了所提方法与文献经典方法在控制效果上的优劣。结果表明：可变限速优化控制方法在2种场景下降低总行程时间分别为10.1%和10.6%，降低事故风险指标TET分别为72.6%和73.1%，降低事故风险指标TIT分别为92.4%和82.9%。与文献方法相比，在预测模型准确性以及对交通流效率与安全的改善方面均有提升，其中在严重拥堵测试场景下，效果提升更为显著。
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  预期接管场景下接管绩效及接管风险研究

  马小翔, 陈丰, 张霖

  中国公路学报. 2022, 35(1): 159-168. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.014

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  为了解条件自动驾驶预期接管场景下，预提醒（有预提醒和无预提醒）、速度差（30 km·h^-1速度差和无速度差）和接管预留时距（5 s预留时距和7 s预留时距）对驾驶人接管绩效的影响，基于驾驶模拟器，设计了高速公路出口前的预期接管场景，进行接管过程的模拟驾驶试验。试验共招募39名被试（26名男性，13名女性），被试平均年龄为29.8岁（方差10.4岁）、平均驾龄6.2年（方差4.6年），被试在自动驾驶阶段执行手机游戏次任务，在听到接管提示后进行接管操作。研究结果表明：在预期接管情况下，接管初期驾驶人对后视镜区域注视比例极低（0.8%~2.1%），在有速度差和有预提醒的情况下驾驶人瞳孔直径更大；预提醒相比无预提醒时可明显缩短视觉反应时间，且可明显地改变驾驶人接管模式的选择，从先接管后观察转为先观察后接管；预提醒相比无预提醒可以减少驾驶人的接管反应时间，在没有预提醒时若接管车辆与前车有速度差，则驾驶人接管反应时间更短，而有预提醒时，有无速度差对驾驶人接管反应时间影响不再显著；预留7 s安全时距比预留5 s安全时距驾驶人的制动接管反应时间更大，无预提醒时驾驶人制动反应时间更长但分布更为集中，而加入预提醒可明显降低驾驶人的制动反应时间；虽然有无预提醒比不同预留时距对各接管绩效指标的影响更显著，但接管预留安全时距对接管风险的影响更显著。
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  自然驾驶状态下重型工程车驾驶人驾驶稳定性分析

  马永锋, 喻铃华, 陈淑燕, 张晨骁, 张子煜, 周穆雄

  中国公路学报. 2022, 35(1): 169-179. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.015

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  重型工程车行驶过程中事故风险大，发生恶性事故的概率高，易造成重大生命和经济损失，其运输安全管理问题面临挑战。为探究重型工程车驾驶人驾驶稳定性与相关影响因素之间的关系，开展重型工程车自然驾驶试验，提取车辆运动学、道路条件、驾驶人状态和工作时间等数据；采用速度均值和速度标准差表征驾驶人驾驶稳定性，以睡眠模式、道路线形、道路类型、交叉口影响区、载重量和工作时间作为解释变量，构建考虑驾驶人个体异质性的广义线性混合模型（GLMM）。模型结果表明：通过与线性模型比较，速度均值模型需考虑随机效应，睡眠模式、道路线形、道路类型以及载重量对速度均值均存在显著影响，睡眠模式为“差”的驾驶人更倾向于较低的速度；速度标准差模型排除驾驶人个体异质性，道路线形、交叉口影响区、道路类型、载重量以及工作时间均对速度标准差影响显著；为提高重型工程车驾驶人驾驶稳定性，建议驾驶人形成健康良好的睡眠模式，关注道路线形变化带来的潜在风险，在经过交叉口影响区、空载状态或白天行驶时需更加谨慎。研究结果可为重型工程车驾驶人的危险驾驶行为矫正以及工作调度管理提供一定的理论基础。
道路工程
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  基于介电特性的沥青混合料密度预估优化模型

  熊学堂, 谭忆秋, 肖神清, 孟安鑫, 吕慧杰, 张超

  中国公路学报. 2022, 35(1): 180-188. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.016

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  为了提高沥青路面传统密度预估模型精度，开展了沥青混合料密度预估模型参数优化研究。基于混合材料的介电混合模型，引入散射体影响系数v和形状因子u，推导出沥青混合料密度预估理论模型的通用公式；采用Percometer介电常数仪测量不同类型沥青混合料试件及其组分（沥青和矿料）的相对介电常数，基于麦夸特法和通用全局优化算法，求解通用公式密度预估值与表干法实测密度值的误差最小值，确定了ISO（Influence Coefficient and Shape Factor Optimization）模型的v和u最优解，并对ISO模型进行了可靠性SW检验；最后通过不同密度预估模型对比分析，验证了ISO模型密度预估的优越性。研究结果表明：ISO模型的v和u值分别为5.1、-4.5，采用ISO模型预估沥青混合料密度有效可靠；密级配沥青混合料的公称最大粒径越小，ISO模型密度预估值与实测密度值的拟合优度越高，平均相对误差越小；相对瑞雷模型和ALL模型，ISO模型密度的预估效果最好，能显著提高空隙率偏大沥青混凝土的密度预估精度。研究为更加准确地预估沥青路面密度提供了新方法。
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  基于Rayleigh波频散特征的路基模量反演成像方法与试验研究

  杨博, 刘境奇, 冯恺雯, 邹泽渝

  中国公路学报. 2022, 35(1): 189-199. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.017

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  路基动态回弹模量是影响路基路面结构耐久性与稳定性的关键参数之一。为了实现路基动态回弹模量无损检测精细化，基于Rayleigh波在弹性层状体系中的传播特性，揭示了Rayleigh波在基准路基路面结构中的理论频散特征，并通过显式瞬态动力有限元方法对路基路面结构体系中Rayleigh波场响应进行了数值计算，结合频域波数域变换法与相位移法建立了路基路面结构中Rayleigh波频散曲线的联合提取方法。通过将提取的Rayleigh波频散曲线按自适应遗传算法反演的路面各结构层模量值作为已知约束条件，进一步对路基工作区细化分层，以此建立了路基工作区动态回弹模量的反演成像方法。通过在足尺道路试槽内点对点依次进行Rayleigh波、FWD、承载板和弯沉测试，建立了各测试结果之间的相关关系。研究结果表明：Rayleigh波反演的路基动态回弹模量与其他测试方法相应结果的判定系数R²均大于0.85，且反演成像结果能够全面、清晰地反映路基的承载能力与压实质量。研究成果可为路基路面工作特性智能感知方法与技术的发展提供理论参考。
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  基于多功能CPTU测试的无黏性土状态参数评价研究

  段伟, 蔡国军, 刘松玉, 董晓强, 陈瑞锋

  中国公路学报. 2022, 35(1): 200-209. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.018

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  砂土的原位状态性能一直以来都难以得到有效评价，其中非常重要的一个原位状态参数则是砂土的体积变化评价指标。对近年来以静力触探（CPT）、孔压静力触探为代表的原位测试的状态参数评估方法的研究成果及其应用实践进行了回顾。评估方法主要从相对密实度和状态参数两方面展开，同时论述了各方法的优缺点。开展了南京河砂CPT标定罐试验以及江苏典型测试场地多功能CPTU原位测试，重点呈现了以CPT测试、地震波CPTU测试、电阻率CPTU测试原位状态特性评价的研究成果。建立了基于CPT测试的南京砂相对密实度评估方法及砂土原位状态参数高阶确定方法；提出了电学剪胀指标，并构建了土体状态评估的状态参数差与电学剪胀参数图表法；结合多功能CPTU状态参数确定方法的研究成果，形成了基于多功能CPTU测试的无黏性土原位状态特性综合评估体系。
桥梁工程
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  燃油火灾下预应力混凝土梁耐火试验

  张岗, 宋超杰, 李徐阳, 贺拴海, 侯炜

  中国公路学报. 2022, 35(1): 210-221. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.019

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  为研究预应力混凝土（PC）桥梁遭遇燃油火灾时的耐火性能，设计制作了3榀大比例PC简支缩尺模型试验薄腹梁，包括1榀箱形截面梁和2榀双T形截面梁，以荷载水平和截面类型为试验参数，开展了燃油火灾升温条件下PC梁局部受火试验。获取了梁截面混凝土温度和预应力钢束温度变化、跨中挠度变化、有效预应力衰变、裂缝开展、爆裂分布与深度以及耐火极限相关试验数据，深入探索了燃油火灾高温下PC梁的损伤演化规律和破坏模式。试验结果表明：梁截面各测点温度在受火期间随着受火时间的增加其整体趋势不断升高，由于水分的蒸发造成温度曲线在100 ℃~120 ℃之间有一明显的缓平段，箱形截面梁箱内温度在达到100 ℃后几乎保持不变。停火后，混凝土内部和预应力钢束温度持续升高，距受火面距离越远，在停火后升温持续时间越长，预应力钢束在停火后最高升温161 ℃。火灾下PC梁挠曲变形分为受火初期显著增长、受火中期缓慢增长和受火后期急速增长3个阶段，最终由于预应力钢束断裂表现出明显的脆性破坏特征。按常温下适筋梁设计的PC模型试验梁在火灾高温下呈现为少筋梁破坏特征；钢束的有效预应力在火灾高温下表现出先增加、后衰减，最后被拉断应力突然降低的三阶段变化特性。箱形闭口截面梁的混凝土温度和预应力钢束温度均低于双T形开口截面梁，其耐火性能明显优于双T形开口截面梁，破坏时预应力钢束临界温度分别为397 ℃和319 ℃。荷载水平由0.35增加至0.55时，火灾下PC梁耐火极限降低21%，破坏时预应力钢束临界温度由416 ℃降低至319 ℃。研究成果可为PC桥梁耐火试验提供方法指导，为其抗火设计和灾后应急提供理论依据。
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  大跨悬索桥吊索抗火性能与新防护结构研究

  刘伟庆, 宋佳润, 李雪红

  中国公路学报. 2022, 35(1): 222-237. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.020

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  为了使造型优美的大跨悬索桥能更好地保持原始设计性能，以获得更长久的安全使用状态，梳理分析了构成索桥吊索危害的最不利火灾工况，构建计算仿真模型，分析吊索极限断裂情况，提出了防护和承重载荷兼顾的新型吊索结构。在分析此方面研究成果的基础上，按照背景可通行的危害标的物选择油罐车火灾燃烧模型，依据试验数据和引用参考确定吊索材料热力学性能函数和火灾源燃烧模型；使用FDS软件建立火灾源火焰燃烧模型，分析不同风速火灾源的温度分布规律，得出风速为14 m·s^-1火灾源热释放率300 MW为最不利火灾工况。然后采用STAR-CCM+软件建立吊索热力耦合数值模型，获得吊索火灾高温断面应力随火灾源温度及力载荷的变化关系；构建无层析的复合层材料吊索热力结构耦合模型，分析相同热力条件下单层防护和不同复合层结构厚度吊索力学性能；应用ANSYS软件分析索桥整体结构热力学性能，获得最不利火灾条件下跨中吊索极限断裂条件，以及相邻吊索力学特征，发现跨中相邻吊索断裂根数大于3根，会引起吊索连续断裂并可能引起索桥坍塌的力学状态。最后依据吊索承载与防护相结合的新思想，设计了一种无层析的多效复合层吊索抗火新结构，分析了不同防护层厚度吊索的力学特征变化，指出了吊索芯材料与多效复合层材料的基本结构参数匹配量变关系。
交通工程
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  新冠疫情对居民休闲出行影响研究

  石京, 龙昱茜

  中国公路学报. 2022, 35(1): 238-251. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.021

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  为了就新冠疫情对疫情结束后居民休闲出行的影响展开调查研究，把握疫情后居民休闲出行偏好的变化，分析休闲出行意愿的影响因素和影响机制，并量化分析各因素的影响，基于计划行为理论和收益-风险分析构建结构方程模型，量化感知风险、感知正效用、出行态度、主观规范、感知行为控制等影响因素与疫情后休闲出行意愿的相互影响机制，并利用单因素方差分析法和独立样本T检验分析不同性别、年龄段、收入水平的居民受影响的差异。研究结果表明：结构方程模型的卡方自由度比（CMIN/DF）为1.902，RMSEA值为0.047，证明模型具有良好的适配性；感知行为控制、态度和感知正效用会直接正向显著地影响人们在疫情后的出行意愿，总效应分别为0.391、0.608、0.296；主观规范则间接正向显著地影响出行意愿，总效应为0.621；对疫情风险的感知可能性会间接负向显著地影响人们的出行意愿，总效应为-0.081；新冠疫情会对居民休闲出行的偏好和特征产生显著的影响；以家庭为单位、以私家车为主要交通工具的自助游将在疫情后成为主要方式，逐步占领旅游市场；疫情对26岁以下的青年人和41~50岁的中年人、工作相对不稳定和低收入群体产生较大影响，这部分人感知到较低的出行效用和较高的阻抗，出行意愿偏低。研究结论将为后疫情时代旅游业的复苏刺激政策提供数据支撑和方向指引。
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  交通管控措施对市域新冠疫情传播的阻断效果分析

  贾兴利, 周吴啸, 韩兴家, 燕孟华, 秦雪芳

  中国公路学报. 2022, 35(1): 252-262. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.022

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  面对局部暴发的新冠肺炎（COVID-19）疫情，进行城市交通管控是阻断疫情传播、控制疫情发展的重要途径。为了揭示不同交通管控措施对COVID-19传播的阻断效果，以不同阶段暴发疫情的荆州、孝感、荆门和石家庄4个行政市为研究区域，统计分析了市内道路封闭、客运交通停运和小区人口流动控制等3种典型交通管控措施实施前后的市域疫情传播趋势。基于经典的传染病动力学理论，考虑潜伏者传染性、人口迁徙、市内小区人口流动建立了市域COVID-19疫情传播SEIR优化模型，对比分析了4个行政市有/无交通管控措施以及不同交通管控措施对于疫情发展的阻断效果。研究结果表明：4个行政市的日发病率均与14 d前的迁入指数紧密相关；3种交通管控措施对阻断疫情传播效果明显，使荆州、孝感、荆门、石家庄无交通管控措施时的感染者峰值人数分别下降61.29%、53.71%、66.16%、66.33%；3种管控措施的阻断效果表现出一定的差异性，市内道路封闭措施的阻断效果最为明显，其不同实施节点可使市域潜伏者人数和感染者人数分别下降40.54%~70.88%和49.11%~64.34%。通过及时、全面地实施3种交通管控措施可以有效阻断疫情传播、控制市域疫情发展。考虑潜伏期特性的改进SEIR模型能够准确预测疫情发展趋势，可为疫情流行期间城市交通管控方案的制定提供技术参考。
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  基于CML的级联失效下异质多层交通网络节点抵抗特性研究

  王秋玲, 朱璋元, 陈红, 孙健, 官文英, RIVERA-DURóN R R

  中国公路学报. 2022, 35(1): 263-274. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.023

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  为了有效刻画拟合实际的多层交通网络级联失效过程，识别多层网络中对整体韧性安全影响显著的对象，提升交通网络抵抗失效的能力，建立一种基于耦合映象格子（Coupled Map Lattice， CML）的级联失效模型。首先，将交通管控措施赋予交通网络节点额外的容纳能力引申为节点抵抗特性，通过为CML添加抵抗参数H，形成考虑抵抗特性的级联失效（HCML）模型，沿常值-拓扑关联-时变拓扑关联的路径深化H的表征方式，并在小世界（Small World， SW）网络上对比3类表征方式的优劣；其次，应用Space H方法建立异质3层公共交通网络，对比度值与介数2种时变拓扑指标关联的抵抗效果，探究不同交通层抵抗系数对网络失效的影响程度；最后，在6组不同的网络结构上进行HCML模型与传统模型的对比，讨论建网方法、网络规模等不同网络性质的差异对模型有效性的影响，并结合实际客运数据验证HCML模型优越性。研究结果表明：3类表征方式中时变拓扑关联可以兼顾其余2类的优点；同等条件中网络在介数关联的抵抗特性作用下失效增速更缓，模型识别得到的对网络整体失效影响更大交通方式符合客流量实际；HCML模型在多种不同类型的多层交通网络中均可以有效实施，相比于传统模型，HCML模型的最终失效比例平均下降了5.78%，与实际交通级联失效过程更加拟合。
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  雾环境下高速公路驾驶人跟驰行为研究

  张续光, 高建平, 廖丽, BAJAJ D

  中国公路学报. 2022, 35(1): 275-285. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.024

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  雾环境下驾驶人行车与正常天气相比，在低能见度下视觉参照物较少，驾驶人更倾向于跟驰行驶。为研究雾环境下高速公路驾驶人跟驰行为，以真实雾环境下实车试验方式，选择多条高速公路作为试验路段，以Smart Eye眼动仪获取车辆在雾环境下高速公路驾驶人视觉参数，包含驾驶人注视区域、注视角度、注视持续时间、瞳孔直径、扫视速度以及扫视幅度等，以归一化方法对驾驶人注视重心进行分析，研究不同能见度下驾驶人的跟驰需求，并通过对雾环境下上述视觉参数进行规律总结。对雾环境下驾驶人跟驰特性进行统计及分类，将跟驰行为划分为主动、半主动、半被动以及全被动跟驰；通过分析雾区低能见度下驾驶人跟驰行驶条件，引入多维偏好理论及后悔理论，进行驾驶人跟驰决策模型构建，并基于差分法对模型进行参数标定及验证。研究结果表明：驾驶人在1次跟驰动态过程中，正常车道保持时驾驶人扫视速度较低，而当处于车道调整时，驾驶人扫视速度存在较大波动，且平均扫视速度较高，低能见度下驾驶人注视点转移速度27.0 （°）·s^-1明显低于晴好天气的52.0 （°）·s^-1；驾驶人在跟驰过程中，能见度对驾驶人跟驰时的视觉特征有显著影响，通过跟驰模型构建可为后续雾环境下车辆跟驰前后车距及车速预测提供理论支撑。
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  考虑多因素修正的山区二级公路弯坡组合路段小型车运行速度模型

  袁华智, 阎莹, 袁志兵, 张红英, 陈浩天, 王磊

  中国公路学报. 2022, 35(1): 286-297. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.025

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  为确定山区二级公路弯坡组合路段小型车运行速度规律，使用Metro Count 5600设备对国道G108和G244山区二级公路共128.8 km的71个特征断面车辆速度进行采集。基于实测数据分析了道路平纵线形及前一个断面车辆初始速度对当前断面运行速度的影响，在初步拟定自变量的基础上，分别采用偏相关分析和因子共线性分析对与因变量相关关系不显著及高度共线性的变量予以剔除，基于非线性回归方法构建曲线中点及曲线出口小型车运行速度预测基础模型；结合山区公路运行环境特点，分别考虑驾驶人视距、路侧静态和动态环境的干扰、交叉口密度对建立的基础预测模型予以修正，最后根据实测数据和预测数据的相对误差对模型进行验证。结果表明：曲线半径、曲线前半段坡度以及曲线入口运行速度对曲线中点运行速度有显著影响；曲线平均半径（当前曲线半径和即将驶入路段半径的平均值）、曲线出口前方坡度和曲线中点运行速度对曲线出口运行速度有显著影响；曲线中点和曲线出口处运行速度实测值和预测值的平均相对误差分别为5.64%和7.35%，模型较为有效。研究结果可为山区二级公路安全性评价及道路设计提供参考。
汽车工程
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  面向弱势道路使用者的多目标运动轨迹预测方法（双语出版）

  李克强, 熊辉, 刘金鑫

  中国公路学报. 2022, 35(1): 298-315. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.026

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  针对复杂行驶环境下弱势道路使用者（VRU）多目标轨迹预测方法存在的预测精度不足和预测性能不稳定的问题，提出一种基于历史序列信息的面向VRU的多目标轨迹预测方法（Vulnerable Road User Trajectory Predictor， VRU_TP）。首先，为了解决预测精度不足的难题，该轨迹预测方法框架融合时空的多维运动状态特征和多维外观语义特征因子，同时基于外观特征综合考虑目标的运动意图，提取多线索的轨迹预测因子作为各个VRU目标历史轨迹的编码输入。其次，为了克服现有方法预测性能不稳定的难题，在序列到序列的编解码器方法（Seq2Seq Encoder-decoder）的基础上，从网络结构设计和网络优化策略等方面提出适用于VRU轨迹预测的门循环神经网络（GRU）。该网络融合设计的plelu6激活函数，能基于历史的序列信息映射学习未来的轨迹信息，用来提高编解码器对未来轨迹的解码能力。最后，为了验证时空多元轨迹线索和门循环神经网络优化方法的有效性和实用性，在已公开的MOT16数据库和提出的VRU-Track数据库上，采用在图像空间上通用的归一化平均位置偏移（NADE）、平均重叠率分值（AOS）评价指标以及平均成功率（ASR）和成功率曲线（Success Plot）评价指标，并进行试验验证。研究结果表明：在MOT16划分的验证集中，相比于基准方法，NADE下降了19.4%，ASR提高了22.6%；在VRU-Track数据库测试集中，NADE下降了23.0%，AOS提高了17.1%，ASR提高了16.5%；提出的VRU_TP方法减少了预测值与真值之间的位置偏移，增加了预测值与真值的重叠率，提升了各类VRU目标轨迹预测的性能，而验证了该方法的有效性。
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  面向自动驾驶的仿真场景自动生成方法综述

  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

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  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。
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  基于驾驶人转向意图的双电机驱动电动汽车稳定性控制策略

  王姝, 赵轩, 余强, 余曼

  中国公路学报. 2022, 35(1): 334-349. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.028

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  为了使双电机驱动电动车在车辆稳定性控制过程中能够精确解读驾驶意图，使车辆实际行驶状态与驾驶意图期望的车辆行驶状态尽可能相符合，提出一种基于驾驶人意图辨识的稳定性控制策略。利用基于支持向量机递归特征消除（SVM-RFE）得到的特征参数构建基于长短期记忆（LSTM）模型的驾驶人转向意图辨识模型；基于转向意图识别结果，以方向盘的扭矩和角速度为计算参数，利用转向急迫程度系数建立考虑驾驶人转向意图的车辆稳定性控制修正参考模型，基于滑模控制理论构建车辆稳定性控制上层控制器。以车辆轮胎工作负荷率平方和最小为优化目标，考虑轮胎附着条件、电机及制动系统性能、电机运行状态的约束条件，构建车辆稳定性控制下层控制器。最后利用基于A&D5435半实物仿真系统的双电机驱动电动汽车试验平台，在双移线工况、单移线工况下进行实车验证。研究结果表明：双移线工况下在稳定性系统的作用下横摆角速度最大值为-18.953（°）·s^-1，与无稳定性控制相比减小了39.87%，质心侧偏角最大值为4.568°，与无稳定性控制相比减小了54.08%；单移线工况下在稳定性系统的作用下横摆角速度最大值为21.76（°）·s^-1，与无稳定性控制减小了65.3%，质心侧偏角最大值为5.208°，与无稳定性控制减小了92.6%。；提出的车辆稳定性控制策略能够正常工作，有效改善了车辆的行驶稳定性。
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  掺烧比对P50/甲醇双燃料发动机燃烧与排放的影响

  赵伟, 余宾宴, 苏欣, 陈昊, 耿莉敏, 杨传通

  中国公路学报. 2022, 35(1): 350-358. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.01.029

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  燃料富氧重整和双燃料燃烧模式是改善燃烧过程和降低颗粒物排放的重要方法。在一台四缸增压中冷的高压共轨柴油机上，采用进气道喷射甲醇、缸内喷射P50（50%体积比例柴油与50%体积比例PODE）的双燃料模式，研究掺混比对P50/甲醇双燃料发动机燃烧与排放特性的影响。研究结果表明：相比于纯柴油模式，P50及P50/甲醇双燃料燃烧模式均可同时降低NO_x与PM排放；与P50相比，在P50/甲醇双燃料模式下，随着甲醇掺烧比的增大，滞燃期延长、燃烧持续期缩短、峰值放热率增大；小负荷时，峰值缸内压力、峰值压力升高率和峰值燃烧温度降低；在中高负荷，峰值缸内压力、峰值压力升高率和峰值燃烧温度升高；NO_x排放逐渐降低；中等负荷下，颗粒物数浓度和体积浓度降低；大负荷下，颗粒物数浓度和体积浓度增加，但是远低于柴油；P50/甲醇双燃料发动机具有良好的减排效果。