重大交通基础设施是国家经济发展的重要支撑。由于现有设计方法不能充分考虑其长寿命期荷载和抗力的不确定性，无法清晰表征环境、荷载等因素的长期耦合效应，以致其设计寿命难以满足绿色长寿发展需求。加之施工、超载等因素影响，我国重大交通基础设施使用寿命普遍低于国际先进水平，导致全寿命周期建设运维成本增加，安全事故频发，严重制约了其服务保障能力。
    目前，重大交通基础设施长寿命设计已成为世界主流研究方向，许多发达国家先后发起了相关战略性研究计划,如美国路面长期性能研究计划（Long-term Pavement Performance Program）、欧盟长寿命桥梁（Long Life Bridges）项目等。然而，我国仍缺乏重大交通基础设施长寿命设计理论与方法的体系化研究。
    为此，本专栏依托国家重点研发计划项目“复杂条件下重大交通基础设施长寿命设计理论与方法（2021YFB2600900）”，针对我国重大交通基础设施服役寿命短等问题，解决极端环境、不稳定地质条件和大交通量等耦合作用下重大交通基础设施性能劣化、退化的基础科学问题，攻克长寿命设计中荷载与抗力的多指标多层次概率演化的理论难题，建立基于性能目标的全寿命、全概率设计方法体系，提出材料-结构-功能-环境协同的长寿命设计理论与试验验证方法，以期为我国重大交通基础设施长寿命设计提供坚实的理论基础和技术支撑，从而进一步服务国家“交通强国”战略实施和综合立体交通网高质量建设。
    本专栏旨在展示该项目的部分研究成果，并为重大交通基础设施的设计提供新理念、新方法，从而助力我国公路交通基础设施建设向更高质量、更高效能的方向发展。

道路工程快速发展过程中因路基永久变形所致的工程问题仍未彻底根治，明确长期循环荷载下路基永久变形的评价与控制方法对确保道路工程的耐久稳定运营意义重大。对公路路基永久变形的研究成果开展综述，探讨了路基土永久变形测试中的主要条件与设置方法，梳理了基于经典土力学或试验现象的路基土永久变形本构模型与经验模型，总结了路基永久变形的计算流程、验证方法与演变规律，讨论了临界动应力、结构措施、失效概率3种路基永久变形控制思路。分析发现，目前路基永久变形存在测试方法不准确、预估模型不完善、计算理论不合理、控制标准不清晰4个方面的主要问题，并详细阐述了每个方面的具体问题与潜在挑战。建议未来创建路基土静止土压力系数库，形成统一的路基土永久变形试验方法；明确荷载作用时间与间歇时间对路基土永久变形影响的真实规律与内在机制，在元件模型的理论体系下结合分数阶微积分理论推导路基土永久变形的力学模型；创新考虑动荷载影响的路基湿度场计算方法，建立基于路基土永久变形力学模型的湿化作用下路基永久变形全耦合计算方法，研发能科学模拟气候环境与受力状态等的路基综合验证平台；确定以可靠度为目标的基于路面服役性能要求的路基永久变形控制标准，量化结构失效与材料变形之间的对应关系，优化路基性能控制的粒料改善层结构设计方法。

围岩参数不确定性表征是隧道长寿命设计的基础，其中如何在有限数据样本条件下获得足够精度是关键。为此，结合Bootstrap方法和赤池信息量准则(AIC)，提出了一种隧道围岩参数不确定性表征方法，并以此研究获得足够精度所需的最小样本数。该方法先通过Bootstrap抽样计算小样本条件下围岩参数概率特征值；然后利用AIC方法识别概率分布类型；其次计算统计特征值落入95%置信区间的频率，确定目标准确率(如90%)所需的最小样本数，从而确保获取足够精度的围岩参数不确定性表征。以Hoek软岩参数为例演示了该方法，研究了软岩参数的不确定性表征与最小样本数；结果表明，满足90%精度需求时软岩参数均值和标准差所需的最小样本数分别为12和22。利用2处软岩实际数据对该方法进行了验证，结果表明在上述最小样本数条件下软岩参数不确定性表征精度满足要求。结合三倍标准差准则，应用该方法对岩体分级标准中的三、四级围岩进行不确定性表征分析，得到了重度、变形模量、黏聚力、内摩擦角和泊松比等围岩参数所需的最小样本数，可为工程实际中三、四级隧道围岩参数不确定性表征的采样提供有益参考，从而助力于隧道可靠性评估与长寿命设计。

针对现有基于深度神经网络的结构损伤识别方法需要大量标记数据的不足，提出了一种基于元学习的结构损伤定位和量化方法。首先，基于人工神经网络建立结构损伤定位和量化模型，学习结构模态参数(频率、振型)与刚度参数之间的非线性映射关系；其次，利用模型无关元学习方法训练损伤定位和量化模型，优化人工神经网络的初始权值参数，以提升损伤定位和量化模型在少量数据下的泛化性能；最后，在少量模态数据下基于训练模型进行快速学习，实现结构损伤的定位与量化。该方法利用模型无关元学习训练策略获取先验知识，可在少量训练数据条件下加速新结构损伤定位和量化任务的学习过程。采用3跨桥梁数值算例和Z24桥工程实例验证所提方法的有效性。结果表明：在少量模态数据下，该方法能有效且准确地定位和量化结构损伤;与传统的人工神经网络方法和迁移学习方法相比，该方法具有更快的收敛速度和更高的识别精度。

岩石冻融损伤是寒区隧道工程研究的关键问题。为更好地了解寒区岩石的力学性质和冻融侵蚀引起的细观损伤，开展了冻融作用下花岗岩压缩试验、声波试验和CT扫描试验，得到了冻融岩石的物理力学参数和细观损伤特征。通过三维重构，对冻融岩石孔隙演化进行了定量分析，揭示了寒区隧道围岩冻融劣化机制;并基于连续损伤理论和微元统计理论，推导了考虑初始冻融损伤和残余变形的力学损伤本构模型。结果表明：冻融50次后，试样纵波波速下降16.60%，总孔隙率由7.98%增加至10.01%，线弹性模量、峰值应力和残余强度减小，而峰值应变增大；冻融作用能加强孔隙间的连通性发展，提高渗流效应，且增大岩石延展性破坏概率，软化特征明显；新建本构模型参数易确定，物理意义明确，具有较好的准确性和实用性，适用于描述冻融岩石破坏全过程的应力-应变关系，体现岩石残余强度特性。相关研究成果可为寒区隧道工程的服役性能分析提供理论指导。

科学合理的吊索维护策略对保障索承桥梁安全运营具有重要作用。针对易损吊索的维护更换决策问题，考虑吊索外观性与结构性损伤状态，提出了一种以桥梁全寿命周期吊索系统维护成本及风险成本之和最低为目标的预防性维护决策方法。根据维护决策问题构建了优化目标函数，以桥梁吊索服役场景为环境，桥梁运维管理系统为智能体，建立了状态空间、动作空间、状态转移概率矩阵和奖励函数，以累计折减奖励的期望代替维护优化问题目标函数，构建了基于马尔可夫决策过程的状态预测和维护决策模型。然后，以吊索系统维护决策模型为基础，基于融合目标网络、经验回放机制的竞争双深度Q网络(Dueling Double Deep Q-Network, D3QN)算法，建立了吊索系统预防性维护决策方法。最后，通过状态预测模型和预防性维护决策方法构建了吊索系统维护决策框架，以一座悬索桥为例进行了分析，通过状态预测模型使智能体与环境不断交互，模拟吊索的劣化及维护过程，产生神经网络训练所需数据，基于交互所得数据训练D3QN算法网络模型，进而获得最优维护策略，并与传统策略进行了对比。结果表明：所提方法综合考虑了桥梁吊索维护成本与结构风险，可动态自适应调整维护策略，与传统策略相比，该方法所得策略可减少维护成本12%以上。

在面外变形或高应力幅下，传统止裂孔修复钢结构疲劳裂纹易出现裂纹穿孔发展(即裂纹二次萌生)，导致疲劳加固效果不佳。提出了一种钢结构疲劳裂纹的冷扩止裂孔修复技术，其原理是通过芯棒对止裂孔进行冷扩以产生孔周残余压应力，降低孔周疲劳应力水平，达到延长疲劳寿命的目的。开展了冷扩止裂孔修复含Ⅰ型裂纹钢板的冷扩试验和疲劳试验，获得了止裂孔冷扩后孔周残余应变的分布规律，明晰了疲劳荷载作用下冷扩止裂孔孔周残余应变的演化规律，研究了冷扩率(0%、1%、2%)以及孔尖距(0、5、10 mm)对含Ⅰ型裂纹钢板疲劳性能的影响，揭示了冷扩止裂孔修复含Ⅰ型裂纹钢板的增寿机理。研究结果表明：同一孔尖距下，冷扩率越大，疲劳寿命提升幅度越大；提高冷扩率(不超过2%)，可以扩大孔周残余压应力分布范围，提升残余压应力水平；增大孔尖距会削弱冷扩止裂孔修复效果；冷扩率为2%、孔尖距为0 mm时具有最大疲劳寿命，相较于孔尖距为0 mm的常规止裂孔试件，试件疲劳总寿命提升了50.82%。若继续增大冷扩率，其疲劳寿命将有望提高更多，提高幅度有待进一步研究。最后，提出了基于名义S-N曲线和疲劳缺口系数的冷扩止裂孔孔周疲劳裂纹萌生寿命预测方法。分析表明：在双对数坐标系下预测值与试验值吻合较好，孔尖距为0 mm时，误差在±5%以内；孔尖距为5 mm和10 mm时，误差在±20%以内。

针对路基土的黏弹性特性展开了深入研究，该特性使得路基在受到不同荷载作用时长作用时，动态回弹模量表现出显著的差异性。为准确预估路基动态回弹模量，通过改进的动三轴试验测试方法研究了路基土动态回弹模量与荷载作用时长、围压、循环偏应力、压实度和含水率等影响因素之间的关系。首先采用高液限粉土和低液限黏土2种典型路基土，开展不同工况下的动态回弹模量试验，进而分析了不同因素对动态回弹模量的影响。试验结果表明：随着荷载作用时长的增大，2种土样动态回弹模量均逐渐减小，且不同荷载作用时长下动态回弹模量对循环偏应力的敏感性不同。然后采用灰色关联度分析方法评估了荷载作用时长、循环偏应力、围压等因素对回弹模量的影响程度，进而结合Kelvin模型，建立了综合考虑压实度、含水率、应力状态、荷载作用时长的黏弹性回弹模量预估模型。最后采用了其他路基土的试验结果对所建立的预估模型进行了验证，并与传统未考虑黏弹性的模型进行了比较。结果表明：新建立的考虑路基土黏弹特性的动态回弹模量预估模型具有较高的精度和适用性，可为路基设计和工程实践提供有益参考。

为了研究爆炸荷载作用下钢筋混凝土(RC)桥墩的抗爆性能，对一座三跨简支梁桥的圆形截面双柱墩开展了实桥爆炸试验，分析了双圆柱桥墩在接触与非接触爆炸荷载作用下的破坏特征、损伤程度及动力响应。结果表明：因试验药量以及构件尺寸的变化，实桥桥墩破坏模式由模型试验时局部冲切破坏模式转变为受弯破坏模式，但破口处伴随局部受压裂缝与斜剪裂缝，且横、竖向破损尺度与对应方向上的截面刚度相关;此外，破口处的钢筋屈服后形态特征与常规受弯破坏存在差异;与接触爆炸相比，非接触爆炸的能量耗散更快，相同药量时破坏程度明显更小。由于实桥构件尺度较大，墩身迎爆面对冲击波的阻挡作用明显，进行实桥墩身抗爆分析时绕射波的影响可以忽略，但必须考虑桥下空间的约束效应与地面和护坡等构造物对冲击波的反射作用。在墩柱结构的抗爆设计及简化分析时，双柱墩纵桥向可简化为一端固结一端铰支的结构，横桥向可简化为两端固结的结构。

为了研究纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)-超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete, UHPC)组合梁的受剪性能，对FRP-UHPC组合梁进行四点受弯试验。组合界面采用FRP剪力键(FRP Shear Key, FSK)与环氧树脂胶结混合处理的方式降低界面滑移的影响。对组合梁的破坏模式、荷载-位移响应、应变响应和滑移响应进行分析，研究了混凝土类型、FSK间距、混凝土板宽度和高度对组合梁受剪性能的影响。研究结果表明：FRP-UHPC组合梁的破坏模式是剪切破坏，FRP-普通混凝土组合梁的破坏模式是弯、剪协同破坏；组合梁存在剪力滞后效应，随着混凝土板宽度的增大，剪力滞后效应越明显；混凝土采用UHPC、减小FSK间距和提高混凝土板截面尺寸都可以有效提高组合梁的抗剪性能，并减小界面滑移。基于合理假定，提出了FRP-UHPC组合梁的抗剪承载力和考虑剪切变形的挠度计算方法，预测结果与试验结果吻合较好。

地震动强度指标的选取是桥梁抗震分析的基础。为探究隔震曲线梁桥在脉冲型地震动作用下的合理强度指标，以某三跨隔震曲线连续梁桥为研究对象，选取了90条典型脉冲型地震动记录，采用有限元方法分析了地震动不同输入角度下隔震曲线连续梁桥的动力响应；在此基础上，研究了3类19种地震动强度指标与桥梁地震响应之间的相关性，并以概率地震需求模型中的有效性参数β_D|IM和充分性参数p作为评价指标，对不同地震动强度指标进行对比分析，进而确定了β_D|IM与地震动强度指标间的映射模型。研究结果表明：不同地震动输入角度下，速度型地震动强度指标(如地面峰值速度PGV、速度反应谱峰值PSV等)与隔震曲线梁桥地震动力响应间具有较好的相关性、有效性和充分性，可作为选择和调整脉冲型地震动的主要参数；相比于墩底弯矩，隔震支座剪切变形峰值更宜作为隔震曲线梁桥的地震需求参数；当开展概率地震需求分析时，采用幂函数可有效表征地震动强度指标与有效性参数β_D|IM之间的映射关系。上述结果可为隔震曲线梁桥抗震分析中地震动强度指标的选取提供参考。

对两跨预应力混凝土连续梁桥模型中墩两墩柱依次开展接触爆炸试验，并建立了模型桥精细化三维有限元模型，旨在探索接触爆炸作用下模型桥结构的动力响应、失效模式和倒塌破坏机理等。研究结果表明：①墩柱底部在接触爆炸作用下主要发生局部冲切破坏，轴力大小对墩柱毁伤程度影响显著，墩柱丧失承载力后模型桥会在自重作用下出现倒塌破坏；②除固定支座处外，两工况桥面加速度时程曲线变化趋势基本一致；桥面加速度峰值分布沿纵桥向和横桥向变化趋势基本一致；正弯矩区测点拉力波动最大幅值明显小于负弯矩区测点；③非线性数值模型能够较好地模拟接触爆炸作用下墩柱底部的冲切破坏模式和柱身裂缝分布，并能重现试验过程中模型桥在自重作用下的倒塌破坏现象。研究成果可为连续梁桥结构整体抗爆炸倒塌及其爆炸安全防护提供一定的参考。

当前公路车桥耦合振动系统普遍采用单点力轮胎模型，忽略了车轮的空间荷载效应对车桥耦合的影响，较难真实地模拟车辆对桥梁的动力响应。为解决这一问题，提出了一种考虑车轮接触面效应的车桥耦合理论与建模方法。首先，根据车辆轮胎实际的接触面积，建立由均匀分布的弹簧-阻尼单元组成的多点力车轮模型，代替传统的单点力轮胎模型，构建考虑车轮接触面效应的车桥耦合运动平衡方程；然后，基于新的建模方法，运用LS-DYNA分别建立了简支T梁和板桥的车桥仿真模型，与现有研究结果进行对比，研究车轮的空间荷载效应；最后，结合钢桥面的实桥动力试验和仿真结果，验证了多点车轮力接触模型的准确性和可行性。结果表明：对于T梁桥和板桥，车轮的空间荷载效应会在一定程度上削弱车桥的动力响应，且随着桥梁刚度的减小及路面状况的变差而越发明显。其中，板桥在E级路面下的多点力模型所对应的最大动态响应比相应的单点力模型结果低4.94%。对于结构局部刚度更小的钢桥面桥梁，未考虑车轮接触的单点模型的计算结果会明显高估桥梁的动态响应，在面板处测点最大动态响应计算值比实测值高8.83%。相比之下，考虑车轮接触面效应的仿真结果与实测值更为接近，不同疲劳细节处所对应的误差都在2%以内，U肋处的误差仅为0.33%。因此，考虑车轮接触面效应车桥耦合系统能更真实地反映桥梁尤其是钢桥面结构的车桥动力性能。

软岩隧洞大变形预测及分级是隧洞工程领域重要但难以解决的问题。总结了软岩隧洞大变形预测及分级存在的不足，鉴于有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)在模拟软岩隧洞破裂碎胀大变形方面的优越性，采用FDEM进行不同强度应力比下软岩变形及破裂过程模拟研究，揭示高应力软岩大变形机理及不同地应力下的围岩变形或破裂模式，并提出基于强度应力比的隧洞变形预测公式及大变形新分级。研究结果表明：①可采用临界迟滞阻尼实现软岩隧洞渐进大变形模拟，获得围岩最大变形量，避免动态响应；②随着强度应力比的降低，围岩可分为弹塑性变形、闭合破裂、滑移剪胀和碎胀4类破裂模式，据此提出了新的围岩变形等级划分，并提出了相应的支护措施建议；③根据不同强度应力比得到的围岩变形量，提出了隧洞变形量值预测公式；相比于已有预测模型，提高了预测精度和适用范围，尤其适用于低强度应力比围岩大变形预测，弥补了已有模型在低强度应力比时预测误差极大的不足，且能够预测无支护隧洞围岩总变形量，对于支护方案设计、支护参数选择和隧道掘进机(TBM)卡机状态预判具有指导意义。

为解决黄土隧道因不均匀荷载导致的支护结构安全性能降低问题，以中国已修建的27座浅埋黄土隧道的55个监测断面实测数据为基础，阐述了不同地理区划下浅埋黄土隧道围岩压力分布形态；联合数值计算和模型试验，揭示了浅埋黄土隧道不均匀荷载产生的原因，给出了隧道荷载调控技术，分析了调荷技术的实施效果。结果表明：浅埋黄土隧道围岩压力主要呈蝴蝶状分布，拱脚和拱圈60°位置普遍出现应力集中现象；围岩压力平均值为112 kPa，中位数为68 kPa，拱脚和拱圈60°位置对应荷载可达拱顶荷载的1.9~2.2倍和1.6~1.9倍；隧址区由黏质黄土、一般黄土到砂质黄土过渡，围岩压力蝶状分布愈发显著；地层不均匀沉降、破裂面不断扩展和相应位置较弱的土体强度等是浅埋黄土隧道不均匀荷载产生的主要原因，通过在隧道拱肩和拱脚一定位置施作“注浆小导管+注浆加固层”组合的荷载调控层，可实现对围岩压力的调控；调荷后的拱肩和拱脚荷载降幅20%~30%，拱顶土体沉降变形减少10%~20%，支护结构拱顶受拉得以缓解，拱肩和边墙侧受压减弱。所提出的荷载调控技术可改善支护结构受力，达到了较好效果。

隧道火灾快速感知可为隧道运营安全提供重要保障，并为隧道应急处置提供关键性决策信息。然而，现有的视频图像火灾烟雾检测方法在公路隧道复杂环境下存在准确性和时效性问题，并且缺乏基础视频图像数据。为此，通过开展实体公路隧道火灾试验，创建高清视频图像数据集，以真实隧道场景下模拟的火灾烟雾视频图像为研究对象，提出一种基于改进YOLOv5s的智能检测算法。在模型中，使用增强后的Mosaic方法对训练数据进行增强处理；引入Transformer Encoder模块增强网络全局特征提取的能力，改善较小烟雾目标特征提取较为困难的状况，以提升网络性能；利用最新的轻量级卷积方法GSConv替换掉部分卷积模块Conv，减少网络参数的同时保持网络性能，达到压缩网络目的；添加轻量级高效通道注意力模块ECA，通过局部跨通道交互策略缓解监控摄像机距目标较远与火灾初期烟雾漏检问题，在少参数量增加的情况下进一步提升网络性能；采用CIoU损失函数与SiLU激活函数的组合使网络更快得到收敛。为验证所提算法的有效性，选用YOLOv3、YOLOv3-efficientnet、YOLOv5s、YOLOX、YOLOv7、YOLOv7-tiny、SSD七种目标检测算法进行对比分析。结果表明：在自建的公路隧道火灾烟雾数据集上，所提算法的检测精确度达到97.27%，mAP@0.5为97.85%。尽管在原网络基础上提升的幅度仅为1.83%和1.13%，但相较于其他7种对比算法，所提算法对远距离和火灾初期的小尺寸烟雾目标有更好的检测效果，明显改善了漏检情况。此外，算法的检测速度为86.2 帧·s^-1，能够满足隧道火灾检测的时效性要求，同时利用重庆真武山隧道火灾视频验证了算法的可靠性，研究结果可为实现隧道复杂环境下的火灾快速感知提供技术支持。

纵向接头是预制综合管廊最薄弱部位，在外力和地基沉降作用下极易破坏,研究黏土地基预制综合管廊承插接头的受力性能，可为管廊接头或结构安全评价提供重要参考。以包头市新都市区地下综合管廊项目为研究背景，通过剪切模型试验探究了在剪切作用下预制综合管廊接头破坏特征及变形规律，揭示了综合管廊接头各部件的受力特性及工作机理。研究结果表明：管廊承口最先出现水平裂缝，随着竖向加载位移的增大，承口依次出现水平裂缝-斜裂缝-径向裂缝，当加载位移达到28 mm时，承口发生混凝土剥落，插口混凝土出现拉裂；接头顶板、底板向舱内变形，侧墙向外凸起，大舱室变形高于小舱室；高强螺栓应力最大提升了0.382 GPa，伸长量达到2.6 mm，螺栓在加载过程中受到拉-弯-剪共同作用；管节受力分为3个阶段，地基、接头混凝土、高强螺栓逐步参与到接头抗剪过程中，第2、第3阶段接头剪切刚度分别下降了73%和57.9%。预制综合管廊接头承口，尤其在倒角位置应进行局部加强，高强螺栓应尽早参与接头抗剪，防止承插接头提前破坏。

为从车道检测性能层面评估面向自动驾驶车辆的平原地区高速公路适驾性，利用搭载同济大学车载全息信息采集系统的测试车辆，在京沪高速和沈海高速(上海段)开展基于激光雷达的车道检测性能实车测试。将自车与相邻车道环境车辆可能发生侧面碰撞的情况作为安全临界，计算车道宽度检测上限和下限阈值，提取车道检测失效事件。将失效类型作为标签，将道路几何设计、道路路段、交通标线、车辆运行和环境等五大类特征作为输入特征，采用XGBoost集成学习模型，构建失效类型与特征变量的关系。利用SHAP事后解释方法，量化全局特征重要度，解析单个特征和交互特征的变化对失效类型的影响。结果表明：行驶速度、路段类型、下游大型车距离、车道位置、指示和警告标线类型、曲率、纵坡变化率、标线维护情况和车道标线组合类型对失效有影响，重要度依次递减。具体为：①当道路主线的平均曲率小于0.4 km^-1，纵坡变化率大于10%·km^-1(凸曲线)或30%·km^-1(凹曲线)，自车位于出入口主线或右侧车道，渐变段标线衔接不连续，存在指示和警告标线，标线维护不佳，下游大型车距离0~55 m时，车道检测失效概率增加；②渐变段标线连续衔接，磨损标线和旧标线养护提升，重要车道施画实线等手段可减小失效概率。研究结果可在车道检测性能层面对平原地区高速公路开展适驾性评估与优化，为交管部门提供自动驾驶车辆设计运行范围的量化依据，为传感器厂商和车企提供激光雷达性能的重点优化方向。

智能网联环境下通过对车辆群体中部分关键的网联与自动驾驶车辆实施反馈控制，能够间接影响人工驾驶车辆的运行，从而在效率、安全等方面实现对整体交通流的优化。基于此提出了一种基于谱聚类的牵制控制(Spectral Clustering Based Pinning Control, SC-PC)策略，旨在优化智能网联环境下车辆群体的微观控制方法与效果，提升交通流整体运行水平。首先，面向智能网联环境下的车辆群体提出了网络模型的构建与牵制控制的定义。其次，综合考虑网络拓扑静态信息与车辆动力学动态信息，提出了一种基于谱聚类算法的关键控制节点识别方法，用于确定牵制控制的实施对象。然后，以安全和效率等多目标为导向设计了针对牵制节点车辆的反馈控制方法。最后，基于真实场景下车辆跟驰行驶的TOD数据集开展数值仿真试验，对比分析不同牵制节点识别方法与不同牵制率下的牵制控制效果，并对所提SC-PC策略的有效性进行了验证。结果表明：相较于其他牵制控制策略，所提出的SC-PC策略能够更加准确地识别出车辆群体中的关键控制节点，在交通振荡、同步性、安全性指标方面分别至少提升5.3%、11.7%和16.0%，所提方法能够在提高交通流抗干扰性的同时，实现效率与安全性的同步优化，可服务于智能网联环境下交通流优化控制问题中资源投入与控制效果的权衡。

为了提高混合交通流条件下信号交叉口的车辆通行效率，提出一种智能网联车辆低渗透率下的信号交叉口车辆排队长度估计策略。首先，根据信号交叉口上游区域车辆的随机到达特性，构建考虑智能网联车辆与人类驾驶车辆组成的车辆排队场景。其次，以智能网联车辆的位移差，速度差以及加速度差为输入，以人类驾驶车辆位移差为输出，建立基于Seq2seq架构的车辆微观轨迹前/后向重构模型，采用时间注意力机制判断车辆行驶状态变化的关键时域，提高模型对车辆“走-停”波的重构能力。再次，以当前信号周期排队车辆数为输入，以车辆排队长度为输出，建立基于XGBoost的车辆排队长度估计模型，可在历史样本数据较少的条件下准确估计车辆排队长度。最后，试验基于NGSIM数据集进行模型训练，在不同智能网联车辆渗透率、单信号周期以及多信号周期等条件下验证所提方法性能。结果表明：在10%~30%的低渗透率条件下，与经典时间序列预测模型RNN、LSTM、Seq2seq以及CNN模型相比，所提出的车辆微观轨迹前/后向重构模型的损失函数收敛速度较快，稳定性更好，车辆轨迹均方根误差降低了8.9%~71.7%，且能够准确描述信号交叉口区域车辆的“走-停”波；相比于基于KNN、随机森林与多项式回归模型的排队长度估计方法，所提方法的均方根误差降低了13.56%~91.99%，排队长度估计的运行时间降低至约8 ms，有效证明了所提方法在交叉口车辆排队长度估计的精确性和实时性。

针对现有区域绿波协调控制模型主要面向单周期控制方式的局限，提出了一种适于不等双周期控制需求的区域绿波协调控制模型。该模型给出了区域公共信号周期取值范围计算及双周期交叉口确定方法；根据双周期控制方式的主要特点，分别针对单周期与双周期交叉口建立了相位起始时刻、相位执行时间、相位相序、协调车流的起始时刻与通行时间的约束条件；利用投影计算方法，以各股协调车流的绿波带宽占比与交通流量加权之和最大作为优化目标，建立了区域绿波协调控制目标函数。以深圳市福田区部分实际路网作为案例，分别从单交叉口、协调路径链和区域整体的角度，以平均延误时间和平均停车次数作为评价指标，对比了现状方案、Synchro优化方案与所提出模型方案的控制效果。结果表明：所提出的双周期控制模型方案能够有效降低交叉口及整个区域的平均延误时间，与Synchro双周期控制方案相比，区域车辆平均延误时间和平均停车次数分别减少了13.94%和9.71%；同时该模型也能够显著提升区域内协调路径链的整体控制效果，与Synchro双周期控制方案相比，协调路径链车辆平均延误时间和平均停车次数分别减少了66.41%和55.73%。可见，该模型能够实现协调区域内单周期与双周期交叉口的协调优化，适用于协调区域内存在路段人行横道、主路与支路相交或干道与支路相交的复杂交通场景，在控制区域内，特别是协调路径链上取得了较好的协调控制效果。

针对连续流场景的交通状态估计问题，提出了一种基于卷积神经网络的改进自适应平滑方法。该方法能够利用稀疏的固定断面观测数据，重构完整的交通状态。与传统的自适应平滑方法相比，所提出的方法不依赖于经验选择交通状态的传播特征，而是针对交通状态的传播特性，设计了3种各向异性卷积核，分别对应于交通波的前向传播、反向传播和双向传播特征，有效提取自由流和拥堵流状态的特征。基于交通流稳态基本关系和冲击波理论，进一步提出交通基本图(Fundamental Diagram, FD)权重算子，用于自适应加权不同的交通特征，优化交通状态的重构效果。不同于传统自适应平滑方法采用Sigmoid函数确定加权权重，所提出的算子在加权过程中明确包含了交通流波动的物理意义，并能直观反映交通流的一阶连续流特性。通过对高速公路真实轨迹数据集的验证，结果显示在所提出的深度学习估计框架下，各向异性卷积核能够在确保估计精度的同时，减少约1/3的待训练参数量，并使估计结果更符合交通流的物理特征。同时，所提方法能显著降低整体平均绝对误差(MAE)和平均相对百分比误差(MAPE)，与传统自适应平滑方法相比，分别降低了22.3%和31.35%。特别是在拥堵状态下，所提方法能进一步减少估计误差，MAE和MAPE分别降低了31.1%和37.58%。此外，所提方法对微小交通扰动的敏感性较低，且随着估计点与观测断面距离的增加，误差增长速度更慢。在不同观测断面间距下的性能对比显示，所提方法在任意断面间距下均展现出最低的估计误差，并且随着断面间距的增加，误差增长速度最慢。这些结果从多个角度证明了所提方法的有效性和优越性。

针对集成式线控制动系统(Integrated Brake-by-Wire System, I-BBW)在轮缸压力控制介入后存在液压系统刚度突变、制动液不足等问题，提出了一种基于电机-电磁阀协同补液逻辑的I-BBW轮缸压力控制策略。首先，分析I-BBW的工作原理并构建其关键子系统的数学模型。随后，设计I-BBW轮缸压力控制策略，电机-电磁阀协同补液逻辑根据伺服缸液压力-活塞位置刚度特性变化动态调节压力调控器内置参数，维持I-BBW制动液充足；伺服缸压力调控器采用基于液压系统变刚度拟合前馈的压力环、鲁棒滑模位置环以及电机电流环，实现对I-BBW高压源压力的精准调控，克服液压系统刚度突变问题；轮缸压力调控器基于测试数据拟合进/出液电磁阀的增/减压特性，将轮缸与电磁阀间复杂的压力调节逻辑转换为结构简洁的特性映射模型，实现轮缸压力精确控制。最后，搭建硬件在环试验台对设计的算法进行测试验证。结果表明:所提出的算法能够实现I-BBW的压力精准控制，伺服缸和轮缸平均压力跟踪误差分别在0.15、0.25 MPa以内，并且当I-BBW制动液不足时，能够在100 ms内快速响应制动补液需求，保证I-BBW稳定、精确的制动压力调控能力。

为确保以路面不平度为输入的车辆动力学仿真研究结果的可靠性，提出了一种基于并联型相干与非相干函数对调制小波重构白噪声的双轮辙路面不平度模型。首先，对标准白噪声信号进行小波分解操作后移除下截止频率以下的信号，重构得到下截止频率以上的白噪声。然后，将上述重构白噪声输入至具有精度校正项的积分传递函数，获得非平稳单轮辙路面不平度。最后，利用一对并联型相干与非相干传递函数调制3个独立的小波重构白噪声精度校正积分，生成得到非平稳双轮辙路面不平度。其中，对标准白噪声信号进行小波分解重构操作旨在提高下截止频率附近路面不平度功率谱密度的建模精度，使用具有精度校正项的积分传递函数是为了适应不同的路面不平度频率指数，采取并联型相干与非相干传递函数对调制操作保证了双轮辙路面不平度相干函数的建模精度。针对实际道路的2个建模应用结果表明，建模得到的路面不平度的功率谱密度和相干函数曲线与实际路面不平度的对应曲线高度吻合。

在数字化和智能化的背景下，智能压实技术逐渐成为机场、道路、港口等领域填土压实的主流趋势。然而，当前的冲击碾压施工工艺仍然采用人为确定路径的方式对路径进行规划与控制，严重影响了压实效率和压实质量。为了解决该问题，提出了一种冲击压路机路径优化与控制方法。首先，详细描述了冲击压路机的压实过程，揭示了冲击压路机路径规划问题的本质。将压路机路径规划问题等效为经典的旅行商问题，建立了以最短转弯距离为目标的数学模型，同时设计了相应的路径优化模型求解器，以实现对压实路径的自主优化。其次，结合数据库、GMap.NET二次开发及物联网等技术，研发了基于.NET框架的路径导航平台，用于实时控制压实路径。最后，通过算例和现场测试对所提方法进行验证。结果表明：所提方法能够根据工作面情况以及压路机基本参数确定最佳压实路径，相较于传统的路径规划方法，该方法能够缩短压实路径，提高压实效率。同时，研发的路径导航系统能够在压实过程中稳定地提供可视化路径，实现路径的实时控制，从而有效保障压实质量。