阅读排行

  • 一年内发表的文章
  • 两年内
  • 三年内
  • 全部
Please wait a minute...
  • 全选
    |
  • 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 (3734) PDF全文 (2348)   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。
  • 路基加固与长期性能保持技术专栏
    崔新壮, 张小宁, 王艺霖, 曾浩, 高上, 曹天才, 吕伟, 韩柏林
    中国公路学报. 2024, 37(6): 1-33. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.001
    路基湿度状态是影响道路工程全寿命周期服役性能的关键因素之一。准确测量路基湿度、揭示路基湿度演化规律、提出合理的路基湿度调控技术一直是道路工程的重点问题。近年来,随着科学技术的不断发展,在路基湿度调控的相关研究中涌现出了大量新理论、新方法和新技术。聚焦路基湿度测量方法、演化规律以及调控技术3个方面,系统阐述了国内外有关路基湿度的研究现状。综合分析表明,在路基湿度测量方法上,传统破坏性路基湿度测量方法逐渐被低扰动和非扰动测量方法替代,时域反射技术(TDR)、频域反射技术(FDR)和探地雷达技术(GPR)等新技术为路基湿度测量提供了新方法,但在原位、无损、精准和快速测量方面仍有提升空间。在路基湿度演化规律研究上,理论计算、数值分析和缩尺模型试验是揭示路基湿度演化规律的主要研究手段,并从水-力-热多因素耦合下的非饱和土渗流、多孔介质的流动传热、缩尺模型的搭建等方面对路基湿度演化规律进行了研究与分析。然而路基湿度演化受复杂环境的直接影响,具有明显的时空效应,目前的研究成果尚不足以全面、精确地反映路基湿度演化规律。在路基湿度调控技术上,传统的路基内外部排水系统和以粒料隔离层为代表的路基结构在路基湿度调控方面具有显著效果,但由于无法阻隔路基内部的水汽迁移,其调控效果随着服役时间的增加逐渐减弱。以高性能吸疏水材料为代表的新型调控技术可实现路基湿度的主动调控,但尚未实现路基湿度的精细化、智能化调控,未来可向低成本、高效率和高实用性的路基湿度调控技术方向发展。
  • 智能新能源汽车专栏
    胡满江, 杨智元, 李洋, 陈晓龙, 徐彪, 黄春
    中国公路学报. 2024, 37(3): 98-116. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.03.003
    智能汽车人机协同决策是指驾驶人与驾驶自动化系统之间进行信息共享、交互和协同决策的过程,其对于提升智能汽车的安全性、舒适性和通行效率具有重要意义。针对人机协同决策技术在当下文献研究中碎片化且缺乏相关综述研究的现状,介绍了智能汽车人机协同决策技术的研究现状及未来的发展趋势。首先,基于对人机协同驾驶领域研究现状的梳理,从驾驶权限和人机交互2个维度对人机协同决策方法进行分类,前者包含以人为主、人机驾驶权限切换和以机为主的3种决策方式,后者包含人机直接交互和人机间接交互2种决策形式。进一步根据智驾系统中人机协同决策的层级差异,将人机协同决策技术分为人机协同行为决策、人机协同运动规划两大关键技术。前者可分为仲裁驾驶权限、协调驾驶意图和人类在环学习3类,后者可分为人机协同的路径规划和轨迹规划2类。最后,对智能汽车人机协同决策技术的发展趋势进行了总结与展望。通过梳理总结认为:智能汽车人机协同决策技术的发展不仅局限于决策层面,也依赖于上下游共同的技术进步,且多模态人机界面和深度强化学习等技术将成为其进一步发展的重要动力;未来,人机协同决策技术将依托新型决策意图传导技术与大语言模型步入新阶段。
  • 隧道智能建造技术及装备专栏
    李利平, 邹浩, 刘洪亮, 屠文锋, 陈雨雪
    中国公路学报. 2024, 37(7): 1-21. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.07.001
    近年来,随着人口老龄化的加剧以及隧道建造环境越来越恶劣,机器代人成为了当前隧道建设发展的必然趋势。作为当前隧道工程的两大主流施工工法之一,钻爆法相较掘进机法能够适应各种隧道断面形式和地质条件,灵活性和适应性更强,应用更加广泛;同时,得益于大数据、物联网、5G通讯、人工智能等技术的快速发展和深度融合,钻爆法隧道智能建造技术已经得到了迅速的发展,在隧道围岩智能评价与爆破设计、智能施工装备、智能化建造管控平台以及辅助工序装备上均有了一定的积累和突破。由此,在信息技术、隧道建造技术和智能装备进一步融合的基础上,已初步形成了隧道建设新模式——钻爆法隧道智能建造。首先,系统阐述了钻爆法隧道的发展历程,详细介绍了当前钻爆法隧道智能建造体系;其次,介绍了围岩智能评价与智能化爆破设计的相关进展;随后,介绍了智能凿岩台车、智能锚注台车、智能拱架台车、智能湿喷台车及智能衬砌台车的发展历程和智能化提升过程,同时,对当前隧道智能化管控平台技术体系和应用情况进行了说明;之后,在前期的科研成果基础上,针对隧道施工辅助工序中遇到的问题,研发了隧道掌子面勘察测量机器人和掌子面围岩坍塌预警机器人,部分成果已经在现场推广应用。最后,针对智能化机器人在长、大、深埋隧道中自主行进、自主控制和自主作业的难题,提出了探索思路,以期为中国隧道智能化建造技术发展和灾害主动防控提供参考。
  • 桥梁抗爆抗冲击专栏
    樊伟, 钟正午, 王君杰, 夏烨, 吴昊, 吴青霖, 刘斌
    中国公路学报. 2024, 37(5): 38-66. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.05.002
    近年来,桥梁船撞事故频发,船撞已成为桥梁失效的主要原因之一。为推动桥梁防撞设计方法的发展与桥梁防撞技术的进步,对近20年的桥梁船撞研究展开综述,评述重点涵盖风险评估、响应分析与防护措施3个方面。首先,从实际的桥梁抗撞需求出发,搜集了中国2012~2022年桥梁船撞事故,总结出近年桥梁船撞事故所呈现出的4个新特征,弥补了这一时段中国船撞事故信息的缺失。然后,从研究方法的角度切入,介绍了桥梁船撞风险评估方法与响应计算方法,总结了试验法、接触有限元分析法、等效静力法和等效动力法这4种碰撞响应计算方法的发展动机、特点、应用场景及局限性。防护措施方面,着重梳理了浮式拦截系统与自浮式防撞装置这2种被动防撞措施的发展历程与构造特点,以及主动预警防护措施研究中所涉及的算法实现与更迭。最后,指出了当前桥梁船撞研究在考虑全要素分析、多灾害耦合、规范化设计等方面所面临的诸多挑战,并对桥梁船撞研究未来发展的主要方向做出展望。
  • 路基加固与长期性能保持技术专栏
    徐佳伟, 蒋玮
    中国公路学报. 2024, 37(6): 76-86. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.006
    摘要 (802) PDF全文 (1069)   可视化   收藏
    为了探究地震和降雨耦合作用下路堤边坡稳定性演化以及变形破坏特性,基于离心模型试验和有限元数值模拟方法,针对降雨、地震后降雨、考虑初始降雨的地震后降雨等不同工况下边坡渗流、变形及失稳破坏过程进行了研究,并将试验结果与模拟结果进行对比,分析了地震动力荷载作用对路堤边坡变形的影响以及地震后降雨过程中路堤边坡孔压发展特点、变形演化规律与失稳破坏特征。研究结果表明:地震导致路堤边坡土体不连续变形以及表面张拉裂缝产生,滑移面上土体变形在下部最为明显和集中,且随着土体高度的增大而逐渐减小;与均质路堤边坡相比,含地震裂缝的路堤边坡在地震后降雨下,坡内孔压的发展更为迅速、增幅更大,且土体变形受地震裂缝的影响较大,主要沿着坡肩附近裂缝发展,而均质路堤边坡在降雨中的变形延伸至距离坡肩较远位置;前期降雨增湿作用造成路堤边坡土体饱和度增大和有效应力降低,地震作用下边坡变形明显,地震后降雨导致路堤边坡失稳启动时间提前且变形破坏更为迅速。
  • 交通工程
    孙剑, 秦国阳
    中国公路学报. 2024, 37(7): 218-236. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.07.018
    数字孪生的概念和技术的兴起为建立物理和虚拟空间融合交互的道路交通系统提供了关键的理论框架和技术指引,因此受到国内外学术界、工业界和政府部门的广泛关注。然而,在研究和应用过程中,道路交通系统数字孪生存在以下突出问题:①概念有待明晰;②孪生对象有待明确;③能力成熟度分级有待制定;④支撑数字孪生的新交通技术研究有待加强。为此,首先系统梳理并界定道路交通系统数字孪生的对象和概念,进一步提出道路交通系统数字孪生“可视-可诊-可管-可优”四级成熟度VDMO模型。以典型应用场景为切入点,系统分析了四级成熟度模型对应的研究进展、科学问题和关键技术。最后,从可持续发展和工程实践应用的视角,总结了道路交通系统数字孪生未来应用挑战和展望。该综述可为道路交通系统数字孪生的技术研究,工程实践及其可持续发展提供重要参考。
  • 智能新能源汽车专栏
    张炳力, 潘泽昊, 姜俊昭, 张成标, 王怿昕, 杨程磊
    中国公路学报. 2024, 37(3): 181-193. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.03.009
    针对智能汽车道路目标检测任务中单一传感器感知能力有限、多传感器后融合处理复杂等问题,提出了一种基于Transformer交叉注意力机制的多模态感知融合方法。首先,利用交叉注意力机制能较好地融合多模态信息的优势,搭建了基于深度学习方式的端到端融合感知网络,用以接收视觉与点云检测网络的输出,并进行后融合处理。其次,对点云检测网络的三维目标信息进行高召回处理,与视觉图像检测器输出的道路目标信息一同作为网络的输入。最后,通过网络实现二维目标信息向三维信息的融合,输出对三维目标检测信息的修正,从而得到准确度更高的后融合检测信息。在KITTI公开数据集上的验证指标表明,通过所提融合方法引入二维检测信息后,相比较PointPillars、PointRCNN、PV-RCNN及CenterPoint四种基准方法,对车辆、骑行人、行人3种类别的综合平均提升分别为7.07%、2.82%、2.46%、1.60%。通过与基于规则的后融合方法对比,所提融合网络在行人和骑行人中等、困难样本检测上,分别有平均1.88%与4.90%的提升。进一步表明所提方法具有更强的适应性与泛化能力。最后,进行了实车试验平台的搭建及算法验证,选取实车试验场景进行可视化定性分析,在实际道路场景下验证了所提检测方法与网络模型。
  • 智能新能源汽车专栏
    王震坡, 张普琛, 孙逢春, 张照生, 刘鹏
    中国公路学报. 2024, 37(3): 82-97. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.03.002
    随着新能源汽车的推广应用,车辆规模爆发式增长的同时,在新能源汽车的产品端、运行端以及服务端出现了一系列问题:产品质量监管成效低、运行安全管控不精准、公共服务管理不全面。这些问题影响着新能源汽车的安全可靠运行,制约着新能源汽车产业的发展,已经成为了行业的痛点。在汽车数字化的时代背景下,以大数据为核心,推动新能源汽车管理与服务关键技术的发展,是实现新能源汽车安全可靠高效应用、消除消费者安全焦虑、推动产业跨越式发展的必要支撑和保障。为了较为全面地综述该领域的技术水平和创新成果,从新能源汽车质量测评和溯源技术、新能源汽车安全运行管控和充电服务技术、新能源汽车行为分析辨识和碳核算技术3方面详细论述新能源汽车管理与服务关键技术的研究现状,并重点介绍了“运行大数据+”的新能源汽车“质量监管-运行管控-服务管理”技术体系,最后对目前新能源汽车管理与服务关键技术在产品质量监管、运行安全管控以及公共服务管理等方面存在的问题进行总结,对以大数据分析和挖掘为核心的新能源汽车“质量监测-运行管控-服务管理”技术进行展望。该综述可为新能源汽车管理与服务相关技术的进一步提高提供借鉴,也可为未来该领域技术的发展方向提供参考。
  • 汽车工程
    褚端峰, 王如康, 王竞一, 花俏枝, 陆丽萍, 吴超仲
    中国公路学报. 2024, 37(10): 209-232. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.10.019
    端到端自动驾驶方法无需人工预先定义规则和模块间显式接口,直接从原始传感器数据映射出轨迹点或控制信号,消除了传统模块化方法中的信息丢失、级联误差等固有缺陷,突破了规则驱动下的系统性能瓶颈。近年来,基于自监督学习的生成式人工智能展现出强大的“智能涌现”能力,显著推动了端到端方法的发展。然而,现有综述未能系统总结端到端自动驾驶的进展。为此,全面梳理了端到端自动驾驶研究进展、技术挑战和发展趋势。首先,归纳了端到端模型的输入和输出模态,并基于端到端自动驾驶的发展历程,对传统端到端方法、模块化端到端方法、生成式端到端方法的基本概念、研究现状、技术挑战进行了概述和对比分析;然后,总结了端到端模型的评估方法及其训练数据集;再则,探讨了当前端到端自动驾驶技术在泛化性、可解释性、因果性、安全性、舒适性等方面所面临的挑战;最后,展望了端到端自动驾驶的发展趋势,指出了场景数据生成为端到端模型训练提供支撑,知识驱动有助于提升模型的泛化能力,自监督学习有效提升模型的训练效率,个性化驾驶优化驾乘体验,世界模型则成为端到端自动驾驶进一步发展的关键方向。研究结果可为完善端到端自动驾驶的理论体系和提升系统性能提供重要的参考。
  • 电动汽车充换电设施布局规划与调控运营专栏
    孙健, 宋茂星, 邱果, 刘占文
    中国公路学报. 2024, 37(4): 48-60. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.04.005
    电动汽车充电站规划对设施建设成本、后期盈利以及用户满意度具有重要影响。提出一个多等级充电站双目标优化选址模型,包含2个不可相互转换的优化目标——最小化充电站建设总成本和车辆行驶成本,考虑不同等级充电站的建设成本和服务能力。首先,通过分析已有车辆运行轨迹大数据,提出车辆停驻状态分析方法,基于改进K-means聚类算法获取电动汽车的潜在充电需求,进行充电站初次选址;然后,构建电动汽车多等级充电站选址模型,分析充电需求,并基于禁忌搜索(Tabu Search, TS)算法进行求解和充电站二次选址;最后,基于排队论建立充电设备定容优化模型,并利用成都市电动出租车GPS轨迹大数据进行实证分析,分别基于K-means聚类和多等级选址模型2种方案对充电站进行选址,从服务能力及经济性方便性等方面对比选址结果。研究结果表明:2种选址方案均具有较好可行性,基于多等级选址模型方案的2.5 km服务半径覆盖率为91.2%,虽较K-means聚类选址方案的93.6%略差,但均超过90%覆盖率。经济效益方面,基于多等级选址模型方案明显优于K-means聚类选址;该方案在建设成本降低了11.7%的前提下,总盈利提高14.4%,利润率提升23.4%;表明提出的电动汽车充电设施选址定容方法可有效降低充电设施建设成本,提升设施盈利水平以及用户充电体验,进而获得良好的社会效益。
  • 特别策划
    《中国公路学报》编辑部
    中国公路学报. 2024, 37(12): 1-160. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.12.001
    近年来,我国桥梁建设步伐不断加快,工程规模和技术水平达到世界领先,桥梁的高质量、创新性发展是实现交通强国建设的重要抓手和基本前提。为进一步提升我国桥梁工程学科实力,促进我国桥梁工程绿色低碳、可持续、智能化高质量发展,助力交通强国建设,在分析行业发展现状与趋势的基础上,围绕桥梁工程结构设计与体系创新、防灾减灾与结构安全、绿色施工与智能建造、健康运维与长寿保障等四大主题,系统总结了我国桥梁工程领域近年科技创新的最新成果,全面梳理了未来重点发展方向。具体涵盖桥梁作用与分析、高性能材料、钢桥与组合结构桥梁、大跨桥梁结构、桥梁基础结构创新、桥梁韧性抗震研究新进展、桥梁抗风、抗火、抗爆、桥梁工程抗撞与防护、抗水与韧性、桥梁多灾害耦合、桥梁高品质建造、绿色施工技术及建造技术、桥梁监测与评估、智能检测、桥上行车安全性、桥梁寿命增强技术、建养一体化平台、桥梁智能传感测试设备等21个热点研究方向,分析论述其学术研究现状、存在问题、具体对策及发展前景。该综述可为中国桥梁工程学科发展提供指引和参考,为桥梁工程领域研究人员和技术人员提供新的视角和基础资料。
  • 智能新能源汽车专栏
    汪洪波, 王春阳, 赵林峰, 胡延平
    中国公路学报. 2024, 37(3): 157-169. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.03.007
    为了解决智能车辆在工况变化时跟踪精度下降和稳定性变差的问题,提出基于强化学习的变参数模型预测控制(MPC)算法多目标控制策略,实现智能车辆路径跟踪控制系统的参数自适应整定。基于车辆动力学模型设计其线性时变MPC控制器,获得最优前轮转向角和附加横摆力矩。基于Actor-Critic强化学习架构,设计进行控制参数整定的深度确定性策略梯度(DDPG)智能体和双延迟深度确定性策略梯度(TD3)智能体,构造以跟踪精度和稳定性为目标的收益函数,并搭建对接工况和变曲率工况2种典型仿真场景进行算法性能验证,当车辆处于对接工况时,根据路面附着系数的变化及时调整控制器的预测时域和权重矩阵;当车辆处于变曲率工况下时,针对道路曲率变化及时调整控制器的预测时域和权重矩阵。通过MATLAB/SimuLink、CarSim和Python联合仿真分析,将强化学习方法参数整定MPC与固定参数MPC和模糊控制方法参数整定MPC进行对比,结果表明:强化学习方法更能够在保证车辆安全性的前提下,尽可能提高智能车辆在不同路面条件下的路径跟踪精度。在对接工况下,强化学习方法参数整定MPC相较于固定参数MPC和模糊控制方法参数整定MPC,横向偏差平均值分别减少了99.8%和97.6%,前轮转角变化率平均值分别减小了99.7%和77.0%;变曲率工况下,横向偏差平均值分别减少了79.6%和90.8%,前轮转角变化率平均值分别减小了40.6%和2.6%。说明所提出的基于强化学习的智能车辆径跟踪变参数MPC多目标控制能够解决变工况下的路径跟踪的稳定性和跟踪精度控制问题,为复杂场景下的路径跟踪控制提供了一种思路。
  • 桥梁抗爆抗冲击专栏
    宗周红, 甘露, 院素静, 李明鸿, 单玉麟, 林津, 夏梦涛, 陈振健
    中国公路学报. 2024, 37(5): 1-37. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.05.001
    伴随着事故型爆炸、恐怖袭击和精确制导武器打击等威胁的增强,桥梁结构抗爆安全防护问题越来越受到人们的关注,而目前桥梁结构设计中还没有特别考虑抗爆及其安全防护问题。从爆炸荷载模型、桥面板和主梁抗爆与防护、墩柱及缆索抗爆与防护、桥梁水下抗爆、整桥结构抗爆与防护、桥梁爆炸易损性分析和韧性评估等8个方面较为详细地梳理了国内外研究现状以及取得的主要成果,归纳了各自存在的主要问题,并对未来主要研究方向进行了展望,以期对桥梁结构抗爆安全防护研究提供新的视角和一定的借鉴。
  • 智能新能源汽车专栏
    吕皓玉, 王翔宇, 谢斌, 李全通
    中国公路学报. 2024, 37(3): 231-244. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.03.013
    分布式电驱动汽车能够通过原地转向功能提高车辆的机动性。原地转向下车辆的4个车轮均处于滑移状态,极易发生车身偏移甚至失控。为了实现稳定精准的原地转向控制,分析了原地转向的动力学机理,并提出横摆角速度与滑转率协同的控制策略。基于纵向动力学设计路面附着估计算法,完成原地转向前的路面状况判断;采用了分层式控制架构,上层控制器基于车辆状态协调转矩控制策略,下层控制设计横摆角速度决策框架,根据油门开度计算原地转向的名义横摆角速度,基于二次性能指标的单神经元自适应PID控制算法计算四轮驱动转矩,以实现横摆角速度的跟踪控制,并引入模糊逻辑推理得到四轮期望滑转率,通过PID算法计算驱动转矩调节量,配合横摆角速度转矩控制以抑制转向中心的偏移。仿真测试和实车试验表明:在附着系数一定的情况下,稳态原地转向的轮胎视为刚体,侧偏角与地面侧向反作用力基本不变,试验结果符合所推断的原地转向动力学机理;并验证横摆角速度跟踪控制算法在不同附着系数下具有理想的跟踪效果和鲁棒性,响应速度相比于PID提高46%,最大超调量减小24.0%,平均调节时间缩短1.3 s,平均稳态误差均在0.01 (°)·s-1;横摆角速度与滑转率协同控制减小横、纵坐标偏移量2.94、1.69 m,对转向中心偏移起到了抑制作用。
  • 交通工程
    杨晓光, 刘麟玮
    中国公路学报. 2024, 37(5): 314-342. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.05.021
    拥堵、事故、排放与能耗等“交通病”日趋凸显,提升城市交通治理能力及现代化水平是防治交通病的重要策略。城市道路交通体检(Urban Road Traffic Examination, URTE)旨在城市体检的基础上聚焦城市道路交通,定期监测城市道路交通健康状态,以及时、精准地发现交通病并诊断致因,是交通治理的关键基础和有效环节。数字化、信息化与智能化的快速发展推动着交通体检数据获取和分析技术的变革,城市道路交通体检已成研究热点,但尚处起步阶段。通过梳理和分析城市交通体检的内涵、外延及理论基础,提出城市道路交通体检概念及体系架构,包括研究体系和应用体系。针对研究体系,特别综述了城市道路交通体检相关的基础理论和关键技术。首先总结了相关数据的基本特征及应用价值,归纳了基于模型和数据驱动的交通状态参数计算方法;随后,进一步梳理了全息城市道路交通特征、交通病识别和特征分析及体检指标构建方法;最后,从交通规划、设计、管理和控制层面,依次分析城市道路交通病(问题)致因。综述研究表明:虽然城市道路交通体检研究已初具基础,但关于交通体检指标体系及方法体系构建、交通健康状况诊断和交通病致因解析等关键问题仍是亟待解决的难题;因此,展望并针对性地提出了未来的研究方向,为城市道路交通体检研究提供参考。
  • 电动汽车充换电设施布局规划与调控运营专栏
    李佳佩, 谢驰
    中国公路学报. 2024, 37(4): 1-13. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.04.001
    针对高速公路网中电动汽车充电基础设施选址优化问题,从由充电节点间子路径构成的元网络出发,构建了一个两阶段混合整数线性规划模型,并相应地设计了一种两阶段优化算法。第1阶段,在原始节点-路段网络中找到每对充电节点间的距离约束最小成本子路径,通过双目标标号修正算法来求解,其结果用以构建充电节点-子路径元网络;第2阶段,在元网络中应用分支定界算法,其核心计算步骤是找到每个起讫对之间的最小成本路径,可通过经典的单目标标号设定算法求解;最后将提出的基于元网络的分支定界算法应用于长江三角洲高速公路网。结果表明:充电站建设成本限制和电动汽车续航里程限制是决定充电站选址决策和出行者路径-充电决策的重要因素;其与传统基于原始网络的分支定界算法在3种不同规模网络算例中的应用性能比较表明,对于求解较大规模的基础设施选址优化问题,基于元网络的分支定界算法表现出压倒性的计算效率优势。
  • 智能新能源汽车专栏
    严永俊, 彭林, 王金湘, 皮大伟, 刘亚辉, 殷国栋
    中国公路学报. 2024, 37(3): 117-133. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.03.004
    在自动驾驶车辆与人工驾驶车辆混行的复杂交通环境中,如何减小驾驶行为截然不同的2类车辆间的复杂相互作用对于车辆行驶安全性、乘坐舒适性和交通通行效率的影响,是当前自动驾驶决策与控制领域亟待解决的关键问题。提出了一个人机混驾环境下人工驾驶车辆与自动驾驶车辆之间的非合作博弈交互框架。首先,综合考虑车辆加速度线性递减的驾驶人纵向操纵特性、差异化配合程度和不同的延迟响应特性,建立人工驾驶车辆的纵向博弈策略。其次,考虑自动驾驶车辆与周围车辆的安全性约束,以及自动驾驶车辆在换道过程中的舒适性和通行效率目标,设计了自动驾驶车辆的纵向博弈策略。然后,基于主从博弈理论对不同混驾环境下人工驾驶车辆与自动驾驶车辆的博弈交互问题进行求解,得到最优的换道间隙和自动驾驶车辆的纵向速度轨迹,并采用模型预测控制方法规划出自动驾驶车辆的横向安全换道轨迹。最后,根据人工驾驶车辆不同配合度和延迟响应时间的差异,设计了多组人机混驾试验工况进行验证。试验结果表明:自动驾驶车辆能够快速准确识别人工驾驶车辆的配合度,选择出最优的目标换道间隙,并与间隙周围的自动驾驶车辆协作来汇入目标间隙。在换道过程中,自动驾驶车辆始终与周围车辆保持安全距离,并且在车速为20 m·s-1的情况下,换道车辆的纵横向加速度均不超过1.25 m·s-2,安全性和舒适性都得到了保障,验证了该非合作博弈交互框架的有效性。
  • 智能新能源汽车专栏
    谷梦路, 葛振振, 王畅, 苏彦奇, 郭应时
    中国公路学报. 2024, 37(3): 134-146. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.03.005
    为研究智能网联车辆(Intelligent Connected Vehicle, ICV)与高速公路主线传统人工驾驶车辆(Human-driven Vehicle, HDV)交互时通过高速公路加速车道的汇入控制算法,提出了一种融合随机森林(Random Forest, RF)算法和深度Q网络(Deep Q-network, DQN)算法的ICV汇入控制模型(DQN-RF)。首先,建立路侧数据采集平台,采集了中国G70高速公路加速车道汇入区域HDV的真实汇入过程数据。其次,考虑汇入环境车辆历史数据流和汇入车在加速车道的汇入紧迫度,建立了基于RF算法的类人化汇入决策模型。采用城市交通仿真(Simulation of Urban Mobility, SUMO)平台搭建了高速公路加速车道ICV汇入场景,并基于Python语言建立了ICV汇入控制深度强化学习测试脚本环境,建立了基于DQN的纵向加速度控制算法。最后,将RF汇入决策模型嵌入DQN纵向加速度控制算法中,实现了ICV汇入决策和纵向加速度控制的融合。将SUMO内置的LC2013换道模型与DQN模型融合为DQN-LC2013模型,作为基线模型与DQN-RF模型进行对比。研究结果表明:相较于未考虑类人化汇入决策的DQN-LC2013模型,考虑类人化汇入决策的DQN-RF模型获得了更高的奖励值;当加速度动作取值空间为[-1,2] m·s-2时,DQN-RF和DQN-L2013控制下的ICV通过汇入控制区域的平均加速度分别为0.55、0.09 m·s-2,通过汇入控制区域的速度分别为21.4、19.7 m·s-1;DQN-RF模型控制下ICV无停车等待现象,DQN-LC2013控制下ICV在100次汇入过程中出现了7次停车等待。提出的DQN-RF汇入控制模型可以实现类人化的驾驶决策,提高ICV通过汇入控制区域的效率和汇入成功率,可用于ICV通过高速公路加速车道汇入区域的汇入决策和纵向加速度控制。
  • 路面工程
    刘志杨, 董泽蛟, 周涛, 单丽岩, 马宪永
    中国公路学报. 2024, 37(4): 98-120. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.04.009
    材料信息学是推进材料基因组计划的理论核心,为组成多相、结构随机、行为复杂、具有显著多尺度特征的沥青混合料性能提升与新材料研发提供了重要手段。为推动材料信息学在沥青混合料相关研究中的应用,综述了材料信息学理论在沥青及沥青混合料性能预测与耐久性提升方面的应用研究。首先,总结了材料基因组及材料信息学理论基本内涵及其在沥青路面材料领域的应用;然后,介绍了常见的材料数据标准,总结了沥青及沥青混合料材料多尺度特征与材料特征基因数据库发展;进而,介绍了基于化学组分、胶体结构基因特性的沥青性能预测及改性沥青组成优化研究,总结了数据挖掘及机器学习算法在沥青混合料力学及路用性能预测方面的应用,主要包括混合料设计指标、动态模量、高温抗车辙能力、抗疲劳性能、低温抗裂性及水稳定性预测模型,分析了基于性能预测及智能寻优方法的沥青混合料组成结构优化,从而实现混合料路用性能的定向提升;最后,讨论了沥青混合料材料信息学应用架构,分析了沥青混合料材料基因特性体系与基于机器学习的混合料性能预测研究可能面临的挑战,展望了未来沥青混合料材料信息学研究可能需要解决的问题。该综述对沥青路面材料耐久性提升具有推动作用。
  • 路面工程
    王朝辉, 陈谦, 李彦伟, 左志武, 冯雷, 黄帅
    中国公路学报. 2024, 37(10): 1-13. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.10.001
    为进一步开拓吸能材料在道路养护领域的全新应用,赋予预防养护封层兼顾路表功能改善与既有路面结构承载力提升的双重功效,以新型路用吸能材料为载体,“夹芯式”封层结构为框架,考虑纹理重构,设计并制备了道路养护吸能封层;采用图像处理技术和加速加载试验,分析了道路养护吸能封层表面纹理特征与路表功能的衰变规律,明确了其耐久性;借助轮碾连续加载试验,评价了道路养护吸能封层对沥青混凝土板底应变的消减效果,探明了其耐荷缓力功效;基于动态热机械分析,阐释了道路养护吸能封层微观吸能特性及阻尼行为,揭示了其缓力机理;最终为道路养护吸能封层的深入探索与推广应用奠定坚实基础。结果表明:基于封层表面纹理及耐磨、抗滑等表面功能变化规律,确定集料覆盖率为40%,2.36~4.75 mm和1.18~2.36 mm两挡集料的比例为25∶75,吸能材料洒布方案为上层1.0 kg·m-2+下层2.0 kg·m-2;加载磨耗4万次后,道路养护吸能封层表面纹理轻微衰减,表面功能耐久性良好;道路养护吸能封层有效降低沥青混凝土板底部的纵向与横向应变,可使原始拉应变转化为压应变,或者降低原始拉/压应变数值30%~50%;吸能封层材料损耗因子[tan (δ)]维持在0.1~0.3,能够在-50℃~200℃、10-4~108 Hz较宽温度域与频率域中表现优异阻尼性能。
  • 桥隧结构极端荷载与安全运维专栏
    刘志, 李国强
    中国公路学报. 2024, 37(9): 1-16. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.09.001
    为计算车辆火灾下悬索桥吊索系统的抗火性能,将桥梁车辆火灾分为五级:第一、二级为乘用车火灾,第三、四级为货车火灾,第五级为油罐车火灾,采用不同的最大热释放速率和最大燃烧时长对其进行表征。根据已有的车辆火灾试验,验证该分级方法的合理性,并结合车辆火灾事故,建立第三、四、五级车辆火灾火源的几何特征。采用圆柱火焰辐射体模型,计算乘用车火灾的空间辐射热流密度,并得到3例足尺汽车火灾试验的验证;采用棱柱火焰辐射体模型,计算货车火灾的空间辐射热流密度;采用经液化天然气池火试验验证的计算流体动力学方法,计算有横风时油罐车火灾下吊索表面的空间热流密度包络;推导了吊索截面在辐射热流密度边界条件下的增量法升温计算公式,并得到了有限元模型的验证。根据已有的高强钢丝高温力学性能试验,基于吊索在火灾下的承载能力极限状态,提出了吊索临界温度与吊索设计安全系数的函数关系。最后,整合上述研究结果,提出了分级车辆火灾下吊索系统抗火性能的五步计算方法,可为悬索桥吊索系统的抗火安全评定与设计提供参考。
  • 汽车工程
    熊璐, 吴建峰, 冯天悦, 邢星宇, 陈君毅
    中国公路学报. 2024, 37(5): 371-382. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.05.024
    如何评价自动驾驶安全性测试的全面性已成为亟待解决的问题。为此,面向逻辑场景评价提出全面性、准确性、可见性的评价目标。进而,提出面向逻辑场景危险域模态、分布和占比的危险域识别方法,基于离散的具体场景测试结果,在逻辑场景层级全面评估被测系统的安全性。首先,基于Mean Shift算法对具体危险场景聚类实现危险域分区,以发现不同危险场景类别;其次,采用基于特征选择记忆化的决策树算法划分各危险模态的区域边界;最后,解析划分路径以自动化计算危险域占比。为验证所提出的危险域识别方法,将其与基线方法在多模态测试函数上进行对比,发现所提方法在危险域模态、分布和占比方面的计算准确度均优于基线方法。进一步在测试函数和切入逻辑场景中开展应用试验。在测试函数上,基于不同的优化算法进行危险域识别,验证了危险域识别方法的通用性,并基于识别结果对比了不同优化方法的搜索效率。在切入场景上,应用所提方法识别得到切入场景中占比为44%的3个危险域模态及相应的空间分布;并在分析其中2类典型危险场景的基础上,对被测系统提出4项改进要求。研究结果表明:所提出的危险域识别方法可以有效识别自动驾驶逻辑场景中的危险域,在逻辑场景层级全面且准确地评估被测系统安全性。
  • 交通工程
    刘倩, 王雪松
    中国公路学报. 2024, 37(4): 297-309. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.04.024
    自动驾驶技术在混合交通环境中仍面临诸多安全挑战,交叉口是自动驾驶车辆事故的高发地,为了解决交叉口自动驾驶车辆事故前场景生成和事故致因分析问题,构建了“道路-交通参与者-关键事件-事故前运动状态”的事故前场景方法。基于加州470份自动驾驶车辆事故报告,生成了交叉口31类自动驾驶车辆事故前场景,基于统计方法确定了自动驾驶车辆与传统车辆事故前场景的显著差异。提出了基于系统控制结构的事故致因方法,解析了自动驾驶车辆事故与道路、交通情况、环境、自动驾驶系统、驾驶人(测试员)、车辆的交互关系,分别识别了追尾和换道场景的九类事故致因类型和致因链。研究结果表明:自动驾驶车辆被传统车辆追尾的比例是传统车辆追尾的4.03倍。追尾事故的主要原因是传统车辆跟车过近、自动驾驶系统减速停止或启动决策不充分;换道事故的主要原因是传统车辆危险换道或超车、自动驾驶系统对他车换道意图识别和减速避撞决策不充分。该研究推动了基于场景的事故致因方法的应用,研究结果可以指导自动驾驶测试场景的构建,并为自动驾驶系统开发优化和交叉口安全改善提供参考。
  • 复杂条件下重大交通基础设施长寿命设计理论与方法专栏
    张军辉, 张安顺, 彭俊辉, 李崛, 骆俊晖, 谢唐新
    中国公路学报. 2024, 37(11): 1-25. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.11.001
    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。
  • 汽车工程
    黄晶, 刘祥臻, 胡林
    中国公路学报. 2024, 37(5): 356-370. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.05.023
    自动驾驶车辆的发展与普及极大地提高了交通安全性和通行效率,然而由于当前大多数自动驾驶车辆的决策规划算法和控制策略侧重于考虑安全准则而忽视了驾乘人员的驾驶习惯差异及人机协调准则,在自动驾驶过程可能造成乘员的不适感觉。因此,在保证自动驾驶车辆安全性的同时实现舒适性的优化,特别是解决乘员晕动关联舒适性问题已成为自动驾驶车辆舒适性提升中亟待解决的重要问题。基于此,针对自动驾驶车辆的乘员晕动关联舒适性的防治问题,首先从乘员晕动症内在产生机理和自动驾驶车辆外部运动参数两方面进行晕动致因分析;然后梳理分析了当前晕动关联舒适性研究中常用的主观、客观评估方法和晕动关联舒适性预测方法;最后,结合致因分析结果,从自动驾驶规划控制算法的优化和人机交互功效改善两方面归纳总结了乘员晕动不适的减缓控制策略。针对现有研究存在的局限性,从晕动致因模型的完整性、生理信号采集方式及其有效性、晕动关联舒适性评价标准量化与数据库的建立以及乘员晕动减缓控制策略的进一步优化等方面提出未来展望,这些将为自动驾驶车辆的晕动关联舒适性理论体系的完善和进一步提升提供研究参考。
  • 桥梁工程
    张清华, 李俊, 崔闯, 张永涛, 黄成造
    中国公路学报. 2024, 37(5): 246-266. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.05.016
    正交异性钢桥面板疲劳开裂显著影响钢桥的服役性能,其加固处治问题是工程界近年来高度关注的热点问题。对钢桥面板结构疲劳开裂加固处治的发展状况进行了分析总结,重点剖析了加固处治的关键问题和未来发展方向。结果表明:多开裂模式是钢桥面板结构疲劳问题的基本属性,加固处治方法的适用性和强化效应与开裂模式、裂纹扩展特性、裂纹长度等因素密切相关;以装配式加固处治法为代表的多类加固处治方法,通过加固件与开裂结构形成协同受力体系改变裂纹局部区域的受力特性,从而实现性能强化和延寿,加固体系中含有既有疲劳裂纹和已有一定损伤累积的未开裂模式,引入装配件或局部补强将产生新的疲劳易损部位和开裂模式,其疲劳开裂模式相较于加固前更多样、更复杂;加固前各开裂模式的损伤状态、加固体系的受力特性与开裂模式、及其剩余寿命预测等关键问题,是钢桥面板结构疲劳开裂加固处治研究的重要基础;在役钢桥面板结构的实际损伤状态评估及损伤重构方法、加固体系的剩余寿命预测和基于加固体系剩余寿命的加固设计是迫切需要解决的重要研究课题;基于功能材料的加固处治新方法和重度疲劳开裂的综合加固处治法是亟待突破的重要研究课题。
  • 交通工程
    宋瑞, 边疆, 何世伟, 迟居尚
    中国公路学报. 2024, 37(3): 395-406. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.03.026
    卡车与无人机配送的母船模式是指卡车搭载无人机至离客户较近的地点后,由无人机起飞配送多个客户点,再与卡车汇合的协同配送方法,是交通工程领域中具有潜力的重要发展方向之一。考虑到现实中存在部分客户点需求量超出无人机最大载重,或所处位置超过无人机最大航程覆盖范围的情况,在母船模式基础上,提出考虑超重超远客户的卡车与无人机协同配送模式(Truck-Drone Joint Delivery with Consideration of Customers with Great Demands and at Great Distances, TDJD-CGDGD)。该模式允许卡车服务超重超远客户,并允许无人机起降于不同地点。该模式下待求解的问题为含无人机的旅行商问题。以最小化总配送成本为目标,构建了混合整数线性规划模型。为高效求解大规模算例,提出了一种融合贪婪随机自适应搜索(GRASP)与自适应大邻域搜索(ALNS)的混合算法。算法首先在附加约束条件下,生成车机共同配送路径,该约束可简化车机路径优化过程。随后放松附加约束,针对性地调整一部分无人机路径,进一步降低总成本。试验结果表明:所提算法具有较好的计算性能;本协同配送模式与仅由卡车配送的传统模式相比可平均节约成本19%;允许无人机在超重客户点处起降与不允许情况相比可平均节约成本5%。
  • 路面工程
    季节, 于淼章, 王玉果, 周艳东, 王涵, 李伟, 郑文华
    中国公路学报. 2024, 37(9): 170-185. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.09.014
    为实现沥青混合料设计、施工与服役期间的性能一体化,引入沥青混合料工作性能指标,从黏聚性、黏附性、流动性、可压实性和均匀性5个方面分析其对混合料工作性能的影响特征。首先分别阐述了上述5个方面各自的评价方法与指标,总结了现有评价体系的不足与未来研究方向;其次,综合分析了上述5个方面之间的内在联系及其对混合料路用性能的影响规律;最后,基于沥青混合料的工作性能与路用性能,提出合理、便捷且具有代表性的沥青混合料工作性能综合评价方法及指标,并将该综合指标嵌入设计阶段,提出基于工作性能与路用性能的沥青混合料平衡设计法,以此来调整和优化沥青混合料的设计,推动沥青混合料设计方法的完善与升级,促进沥青路面的可持续与高质量发展。
  • 电动汽车充换电设施布局规划与调控运营专栏
    刘小寒, 程颖, 王聘玺, 马皓, 马晓磊
    中国公路学报. 2024, 37(4): 14-23. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.04.002
    为了促进公交企业深度脱碳,一种可行途径是通过部署“光储充”一体化公交充电设施降低公交系统充电成本与碳排放量。首先确立了“光储充”一体化公交充电设施选址问题的优化目标。其次,考虑气候改变对光伏发电系统输出功率的影响,构建了光伏发电输出功率的预算不确定集,并提出了两阶段鲁棒选址模型。第一阶段问题决定充电场站的位置与类型(常规型与“光储充”型),第二阶段问题求解光伏发电最优能源调度。以北京市17条公交线路为例进行算例分析,检验了所采用的行列生成算法的性能,剖析了最优解结构特征,并对太阳能资源禀赋、光伏发电设施建设成本、光伏上网电价进行了敏感性分析。研究结果表明:行列生成算法表现良好;“光储充”一体化公交充电设施可以显著降低公交系统总成本、运营成本与二氧化碳排放量;相比于光伏发电设施建设成本,模型结果对太阳能资源禀赋的变化更为敏感;且光伏上网电价能够显著影响光伏发电的经济效益与社会效益。
  • 交通工程
    张锐, 黄卫, 郭建华, 李美叶, 钟晓斌
    中国公路学报. 2024, 37(3): 382-394. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.03.025
    20世纪中后期信息技术的迅猛发展及其向社会各行各业的渗透催生了综合运输系统的智能化建设新趋势。作为综合运输系统的关键节点,机场的智慧化建设也受到了广泛的关注,智慧机场建设方兴未艾。然而,当前中国智慧机场建设主要侧重于信息技术的应用,建设内容、建设目标各不相同,对智慧机场的理解尚不统一。因此,亟需构建智慧机场体系框架,厘清智慧机场的建设内容和建设目标,推动智慧机场的协调化、规范化发展。针对上述需求,采用系统工程方法,明确了业务生产设施、业务生产设备、业务协调中心及交通运输工具共17个领域4类物理实体和生产运行保障用户、管理用户与社会用户共20个部门3类用户,划分了空中管理、飞行区管理、旅客服务、航空物流、应急保障、运行管理、商业管理、陆侧交通管理和企业管理共九大功能域,设计了包括9个逻辑子系统的智慧机场顶层逻辑框架及相应的信息流程,并针对逻辑框架建立了以8个中心为核心的智慧机场顶层物理框架及相应的信息流程,最终形成了面向机场全业务体系的智慧机场体系框架。该体系框架有助于明确对智慧机场的理解,促进智慧机场基础理论的研究,推动智慧机场建设的标准化与协同化发展。
  • 电动汽车充换电设施布局规划与调控运营专栏
    高虹, 刘锴, 姚恩建
    中国公路学报. 2024, 37(4): 24-36. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.04.003
    传统的电动公交系统受到固定车辆容量等限制,难以通过灵活地调度应对时空不均衡的站点需求。为突破这一瓶颈,基于一种采用耦合/解离操作实现容量动态调整的电动模块车技术,提出考虑站点需求响应的模块化公交重组调度优化模型,可以较好解决乘客在车站的滞留问题。模型以单公交线路为研究对象,通过优化电动模块车在组合站点的容量重组操作和不同班次间的序列决策,旨在最小化包括车辆派遣、运营能耗等多项成本在内的总成本。特别考虑到模块车电池容量较小等特点,调度模型强调了车辆个体的能耗限制和充电计划。针对提出的混合整数非线性规划模型,引入辅助变量将约束中所涵盖的非线性部分转化为线性约束,增强模型的可求解性。采用郑州市电动公交实际运营数据提取的多项参数作为模型输入,将优化后的车辆使用数、系统总成本、未服务乘客的惩罚成本以及充电成本等多项指标与其他2种调度策略进行对比。结果表明:相较于传统电动公交,考虑站点需求响应的模块车调度策略可使系统总成本降低约26.6%,特别是站点间动态容量调整的优势可以使滞留乘客的人数降低95.4%,提高公共交通服务的便民性;与非站点响应的模块车调度模式相比,总成本也降低约7.3%,其中运营和充电成本的减少最为显著。最后展开敏感性分析为实际运营中关于车型选择、电池容量配置以及寻找乘客服务水平和运营经济性二者的均衡点提供了决策依据。
  • 电动汽车充换电设施布局规划与调控运营专栏
    胡路, 徐尉耀, 李皓
    中国公路学报. 2024, 37(4): 37-47. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.04.004
    自动驾驶电动共享汽车作为未来可持续发展的交通方式,结合配建充电车位与非充电车位(混合车位)的站点,是调和城市出行、停车和充电供需矛盾的有效途径。考虑混合车位配置、基于Logit弹性需求研究动态定价和车辆自主调度的联合优化问题。基于单商品流时空电池网络,构建了以车位数、出行定价、时空电池弧流量为决策变量,以运营利润最大化为目标的混合整数非线性规划模型。由于该模型难以得出高质量解,以外内切割线近似方法逼近Logit函数,之后通过一种基于二次方的整数变量分解与车位约束松弛方法,共同将原模型重构为混合整数线性规划,并利用GUROBI优化引擎求解。对比了重构前后的配置和运营联合决策优化结果,表明所提出方法可以有效提升求解效率。成都市案例结果表明:与全部使用充电车位相比,混合车位配置在同等订单满足率的前提下,充电车位提高10.59%的利用率并降低28.87%的成本,缩减4.15%的搬迁成本;与固定出行定价相比,动态定价策略在提升整体运营利润的基础上,有效缩减16.03%的非必要调度;动态定价区间高低与车辆搬迁数、OD实际需求量成反比;高车位成本将使非充电车位的租赁数急剧下降;充电速率下降则减少运营收益可达12.35%,且充电与非充电车位数分别增幅14.75%和12.34%。
  • 路基加固与长期性能保持技术专栏
    张锐, 凌时光, 郑健龙, 周豫, 王欢
    中国公路学报. 2024, 37(6): 87-97. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.007
    为了提出一种用于新开挖膨胀土路堑边坡加固的方法并揭示其作用机理,设计了一种柔性面层+土钉加固结构,并建立了相应设计方法;依托云南某高速公路弱膨胀土路堑边坡加固工程,进行了加固结构设计计算及现场试验;开展了加固结构的受力及变形监测,探究了加固结构的作用机理。研究结果表明:当柔性面层允许边坡法向发生3.0%的膨胀变形时,所受到的法向膨胀应力可较不允许发生膨胀变形时下降61.1%,设计的柔性加固结构可满足稳定性的要求。一年内,在雨季土钉中部轴力普遍出现增长,在旱季离坡面较近的土钉端头轴力显著减小;土钉轴力沿土钉长度方向总体呈现“中间大,两端小”分布,与锚杆框架梁相比,受力更为均匀;柔性面层网面的最大拉应变均出现在阶段性停雨后,具有明显的滞后性,且远小于材料极限伸长率;坡面土压力变化与高强加筋三维网应变变化规律基本一致,雨季呈波动增长,旱季缓慢回落,坡面土压力增值与计算所得膨胀力接近;随着土体雨季增湿膨胀、旱季干燥收缩,钢缆绳轴力变化呈现出缓慢增长、持续衰减及逐渐稳定3个阶段;3个监测点位中边坡坡顶水平位移最大,为5.4 mm,边坡整体稳定。监测结果综合反映了柔性加固结构“以柔治胀”的作用机理。所得结论可为新开挖膨胀土边坡的加固设计和施工提供参考。
  • 交通工程
    李鹏辉, 董倩茹, 袁赫男, 胡文浩, 孙巍, 谷远利, 董春娇
    中国公路学报. 2024, 37(7): 237-249. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.07.019
    为解决虚拟仿真测试所需高覆盖场景的生成难题,以自动驾驶车辆事故高发的高速公路切入场景为研究对象,基于搭载多源传感器实车采集的自然驾驶数据,开发基于规则的切入场景自动提取算法;选取核心场景要素建立基于运动学特征的车辆切入轨迹模型,量化分析模型参数分布特征;基于高斯混合模型构建多维度逻辑场景参数联合概率密度函数,在此基础上提出基于哈密尔顿蒙特卡洛(Hamiltonian Monte Carlo, HMC)采样与Jensen-Shannon(JS)散度覆盖度表征的多维空间场景参数高覆盖生成方法。基于所提取的2 422例车辆切入片段研究发现:①基于起始时刻主车速度Ve0、相对速度Vr0、车距Dx0、切入时长T、切入车辆横向加速度ay和纵向加速度ax六参数的横纵向运动学模型可有效表征切入车辆运动轨迹,平均拟合均方根误差为0.7 m;②八分量高斯混合模型对切入场景参数的联合概率密度分布拟合效果最佳;③JS散度随着场景采样数量的增加快速下降而后逐渐收敛至0.01,表明HMC方法可实现切入场景参数的快速采样与高覆盖生成;④本方法实现切入数据集片段信息全覆盖所需场景生成数量为2 160个,相比于传统马尔科夫蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)方法所需场景生成量缩小约73倍,测试效率显著提高,推荐用于高速公路全量切入场景库构建。提出的切入场景轨迹模型与高覆盖生成算法具有可解释性、高覆盖度、生成快捷的特点,将为自动驾驶虚拟仿真测试提供有力支撑。
  • 目录
    中国公路学报. 2024, 37(7): 4-0.
    近年来, 随着“一带一路”合作倡议和“交通强国”战略的不断推进, 我国隧道建设技术不断提升, 隧道和地下工程发展取得了显著成就。国家《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》提出, 要加快城市轨道交通装备关键技术产业化, 提升绿色安全水平, 推动云计算、大数据、物联网、移动互联网、智能控制等技术与交通运输的深度融合, 实现基础设施和载运工具数字化、网络化、智能化发展。在此背景下, 加快隧道及地下工程智能建造水平, 已成为我国地下工程建设的战略重点。隧道智能建造是工程建造领域的发展方向, 也是新形势下隧道工程建设发展的必然趋势, 智能时代的到来给隧道建造技术的创新发展带来了新的机遇与挑战。随着我国工业水平和经济的快速发展, 隧道工程机械行业经历了从无到有、由弱到强的发展历程。近年来, 公路隧道机械化装备配套施工、爆破智能设计、掌子面地质与力学信息智能采集和监测、隧道辅助工序智能机器人与装备、机械化施工工序优化与智能管控等技术的不断创新, 促进了我国隧道智能建造技术与装备的快速发展。
    为充分展现我国隧道智能建造技术与装备领域的最新研究成果, 及时总结该领域的前沿动态与技术发展, 推动隧道建设的智能化创新与应用, 《中国公路学报》编辑部联合山东大学李利平教授、广西大学张稳军教授(本刊副主编)共同策划了“隧道智能建造技术与装备”专栏, 并邀请山东大学李术才院士、深圳大学陈湘生院士、同济大学朱合华院士、中国煤炭科工集团王国法院士作为顾问专家, 中国中铁李建斌高级专家、中国铁建股份有限公司程永亮副总工程师、北京交通大学袁大军教授、西南交通大学王明年教授、中国铁道科学研究院集团有限公司马伟斌主任研究员、高端工程机械智能制造全国重点实验室程磊主任、同济大学李晓军教授、长安大学叶飞教授、北京航空航天大学杜博文教授、青岛国信(集团)有限公司曲立清总工程师、山东高速建设管理集团有限公司侯福金总经理、中铁十四局集团有限公司陈健副总工程师作为组稿专家, 共同向该领域的知名专家、学者约稿, 出版本期“隧道智能建造技术与装备”专栏。本专栏共收到相关论文20余篇, 最终录用7篇, 研究内容主要集中于以下3个方面:
    (1)钻爆法隧道智能建造技术进展与发展趋势。主要内容包括:钻爆法隧道智能建造进程、智能建造体系、钻爆法隧道智能化围岩评价与爆破设计、智能建造施工装备与管控平台、隧道智能建造辅助工序机器人装备等。
    (2)隧道机械化快速施工与施工工序优化。主要内容包括:公路隧道装配式仰拱、仰拱接头变形特征与破坏规律、仰拱接头模型试验与有限元分析、接头设计、全机械化施工装备配套、二次衬砌支护时机动态确定、考虑二衬时机的隧道力学解析与稳定性分析。
    (3)隧道典型灾害风险预测评估方法。主要内容包括:岩溶隧道突涌灾害风险预测、基于深度神经网络和属性数学的灾害预测方法、灾害等级划分与概率预测。
    在此特向专栏组稿专家、审稿专家、论文作者的辛勤付出致谢, 希望本期专栏的出版可以进一步推动“交通强国战略”和“双碳战略”背景下交通基础设施中隧道智能建造技术与装备的高质量发展。《中国公路学报》将持续关注该领域的国内外最新研究进展, 以期为广大专家、学者及工程技术人员提供学习、交流的平台, 促进我国隧道工程建造的高质量与可持续发展。由于水平及时间有限, 专栏中的不足之处在所难免, 恳请各位专家不吝指出。
  • 路基加固与长期性能保持技术专栏
    张军辉, 张安顺, 彭俊辉, 胡惠仁
    中国公路学报. 2024, 37(6): 34-45. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.002
    为了合理表征路基土的永久变形特性,用分数阶Abel黏壶替换黏塑性模型中的整数阶牛顿黏壶,在此基础上串联一个范德普模型,构建了路基土的非线性黏弹塑性元件模型。根据黏弹塑性力学理论,推导了循环荷载下路基土永久变形的力学模型,并使用该模型对长沙典型黏土的永久变形试验结果予以辨识。研究结果表明:分数阶黏弹塑性力学模型能够与永久变形试验曲线很好吻合;荷载的作用时间增长及间歇时间缩短均会导致路基黏土永久变形增大,间歇时间的影响存在临界值,超此临界值永久变形基本不变;循环应力幅值增大或围压减小时,永久变形均随之增大,且累积变形速率变快;永久变形受湿化作用影响显著,含水率小幅增长即可使永久变形成倍增加,且当含水率由中低水平升高至较高水平时,永久变形由塑性安定型转变为塑性蠕变型,发展状态不再收敛。对力学模型参数进行敏感性分析发现,黏弹性参数G1η1对各个影响因素的敏感性极低,黏塑性参数βη2与荷载作用时间、荷载间歇时间、循环应力幅值、围压以及含水率等具有较强的相关性,进而建立了参数βη2的多元回归方程。验证结果显示推导的力学模型可较为准确地描述路基黏土的永久变形,以用于循环荷载下黏性土路基永久变形的数值计算与分析。
  • 交通工程
    孙剑, 黄, 田野, 余荣杰, 赵晓聪
    中国公路学报. 2024, 37(8): 248-258. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.08.021
    自动驾驶是众多国家战略及政产学研各界关注的聚焦点,科学的测试与评价是推动自动驾驶技术进步的重要基础和核心保障。在自动驾驶科研实践中,存在不同研发主体间算法效果难共识、测试场景覆盖度低、测试工具门槛高、测试迭代速度慢、测评标准不统一等共性问题,催生出自动驾驶在线测试公共服务平台的研发需求。为此提出了具备“测试场景高覆盖、测试部署轻量化、测试过程加速快、测评标准统一化”典型特征的自动驾驶测试公共服务平台(OnSite)的建设技术框架;为进一步应对基于场景的自动驾驶测试方法论的新型研究需求,创新性地提出了场景自动泛化生成、关键场景加速测试、被测物与背景车流双向交互测试等平台特色功能。通过分析依托OnSite平台举办的比赛测评结果,讨论了自动驾驶决策规划算法研发中的薄弱点以及对基础研究的启示。最后提出了分别以“规控测评-全栈测评-虚实融合测评-协同驾驶测评-算测一体”为典型特征的五阶段建设计划。OnSite平台建设为自动驾驶测试提供了“泛在”服务,将加速理论成果从“书架”走向“货架”,打通从理论到实践应用的成果转化瓶颈。
  • 电动汽车充换电设施布局规划与调控运营专栏
    黄健畅, 宋国华
    中国公路学报. 2024, 37(4): 84-97. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.04.008
    交通流的物理本质是能量驱动的物质位移。为挖掘交通流和能量的关系,基于交通流功率分布模型探索建立了流量、速度、密度和能量四要素图谱。其中,能量(kJ·km-1·h-1)在数学上描述为能耗因子(kJ·km-1·veh-1)和交通流量(veh·h-1)的乘积。首先,基于均衡态交通流不同空间平均速度下的功率分布,建立随平均速度变化的能耗因子曲线;其次,基于4个经典交通流基本图模型(Greenshields、Greenberg、Underwood和Van Aerde)建立速度与流量关系;最后,结合流量和能耗因子得到流量-速度-密度-能量图谱。当能量转换效率为100%时:在速度-能量方面,流量对能量的变化起到主导作用,因此,随着速度上升能量呈现先上升后下降趋势;在密度-能量方面,随着密度上升能量同样先上升后下降,但由于密度和速度呈负相关,其变化原理与速度-能量相反;在流量-能量方面,同一流量可对应低速/高速下的拥堵/非拥堵状态,能耗因子随着流量上升呈现2种状态,能耗因子上升或能耗因子下降,但下降速率低于流量上升速率。该研究是面向能量网络制定精细化政策和优化能源网络设施设计的先行工作。
  • 桥梁工程
    晏班夫, 寇宇航, 秦筵越, 罗磊, 李寿科, 李水生
    中国公路学报. 2024, 37(3): 283-297. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.03.017
    裂缝的全局动态识别对揭示混凝土结构的破坏机理十分重要。为解决传统单点位移及应变测试手段难以实现全局裂缝识别的问题,提出了一种基于数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)对混凝土结构裂缝开展全局识别与重构的方法。通过设置裂缝识别阈值,在DIC位移场中按水平方向逐行逐点识别表征开裂位置的位移突变点,随后对开裂位置两侧位移向量作差得到裂缝水平缝宽,再通过局部最小二乘拟合得到裂缝开展走向,根据水平缝宽与裂缝走向关系得到开裂处实际宽度。对位移场内所有目标点执行上述操作即可实现对裂缝形态的全局识别与动态重构。针对图像噪声问题,通过模拟试验验证了位移场降噪的必要性;采用均方根误差、信噪比与平滑度指标量化分析了不同降噪方法的去噪效果。针对实际工程中最优裂缝识别阈值的选取问题,引入信息熵与相关系数,基于缝宽分布熵值曲线与识别损失相关系数曲线提出了最优阈值的确定方法。最后通过超高性能混凝土加固混凝土梁加载试验进行验证。结果表明:该方法实现了混凝土结构裂缝开展过程的自动测量与可视化展示,与裂缝观测仪的对比测试结果表明缝宽测量误差在0.01 mm以内,满足工程要求。该研究为工程结构加载试验提供了一种非接触、可视化、精确的裂缝全局测量手段。