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期刊信息/Journal information
中国公路学报
中国公路学报

马建

双月刊

1001-7372

glxb@chd.edu.cn

029-82334387

710064

西安市南二环路中段长安大学内

中国公路学报/Journal China Journal of Highway and TransportCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国公路学会主办的公路交通行业最权威的学术性刊物，主要刊载道路工程、桥隧工程、筑路机械工程、汽车与汽车运输经济与工程经济等专业的应用技术及理论性文章，并适当报道有关公路交通的新技术、新材料、新工艺以及国内外重大学术活动、工程建设及科技动态信息等。
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    接触爆炸下混凝土连续梁桥倒塌破坏试验

    院素静宗周红林津潘亚豪...
    139-151页
    查看更多>>摘要：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.

    桥梁工程混凝土连续梁桥接触爆炸试验非线性数值模拟动力响应倒塌破坏

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    考虑车轮接触面效应的车桥耦合振动分析方法研究

    张龙威尹诗定曹君辉袁帅华...
    152-163页
    查看更多>>摘要：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.

    桥梁工程车桥耦合数值模拟车轮接触模型路面粗糙度钢桥面实桥试验

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    基于FDEM数值模拟的软岩大变形预测及新分级研究

    邓鹏海刘泉声
    164-180页
    查看更多>>摘要：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.

    隧道工程大变形预测与分级FDEM数值模拟围岩破裂临界迟滞阻尼

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    浅埋黄土隧道围岩压力调控技术及效果分析

    来弘鹏赵铭坤刘禹阳
    181-193页
    查看更多>>摘要：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.

    隧道工程荷载调控数理统计模型试验数值计算围岩压力

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    基于改进YOLOv5s的公路隧道火灾烟雾智能检测算法

    邓实强丁浩蒋树屏杨孟...
    194-209页
    查看更多>>摘要：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EC A,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％,m A P@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.

    隧道工程烟雾检测火灾试验目标检测YOLOv5s

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    带高强螺栓预制综合管廊承插接头抗剪性能试验

    张朝聂绪致刘杰庞跃魁...
    210-219页
    查看更多>>摘要：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 m m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0.382GPa,伸长量达到2.6mm,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.

    隧道工程预制综合管廊模型试验承插接头力学性能高强螺栓

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    基于车道检测性能的自动驾驶车辆平原地区高速公路适驾性评估

    叶欣辰王雪松田炜
    220-234页
    查看更多>>摘要：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.

    交通工程自动驾驶车辆实车测试高速公路适驾性集成学习模型车道检测

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    智能网联环境下基于谱聚类的车辆群体牵制控制策略

    王灿赵妍李林恒曲栩...
    235-248页
    查看更多>>摘要：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T OD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.

    交通工程混合交通优化牵制控制车辆群体谱聚类智能网联环境

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    智能网联车辆低渗透率下交叉口排队长度估计策略

    房山杨澜赵祥模王威...
    249-261页
    查看更多>>摘要：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XG-Boost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 m s,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.

    交通工程车辆排队长度估计车辆轨迹重构数据驱动

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    适于不等双周期的区域绿波协调控制模型

    卢凯林晓鹏赵一鸣叶志宏...
    262-274页
    查看更多>>摘要：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.

    交通工程区域控制协调路径链双周期绿波协调

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