交通运输工程学报

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2025年第25卷第4期封面与目录

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葛冬冬, 姜向阳, 吕松涛, 张洪刚, 琚子豪, 雷杰超

摘要: 明确界定了不同工艺橡胶沥青混合料的定义，系统梳理了橡胶颗粒的组成及制备技术；围绕其改性理念，深入分析了橡胶颗粒作为弹性集料的作用模式、与沥青的相互作用及关键影响因素；总结了干法橡胶沥青混合料的设计参数及其对混合料性能的影响，并基于数理统计与现行规范划分了性能等级。研究结果表明：材料层面，橡胶颗粒的形态特征与组分异质性共同决定其“弹性集料”效能，但现有研究对炭黑迁移、组分重分布等二次改性机制尚未完全阐明；机理层面，揭示了干法工艺中“梯度溶胀-动态降解”的核心机制，指出橡胶颗粒外层与内芯的溶胀差异；设计层面，通过对级配设计、橡胶粒径与掺量、沥青含量、工艺改进及焖料时间等参数的精准调控，可有效提升干法橡胶沥青混合料的整体性能；性能层面，掺入多种外加剂至干法橡胶沥青混合料中，可强化橡胶颗粒与沥青的结合，进一步提高混合料路用性能与稳定性。建议未来研究应聚焦于橡胶-沥青界面反应的微观表征指标开发、融合环境与功能属性的全生命周期评价体系构建，以及基于智能化技术重塑干法橡胶沥青混合料的研究范式，为干法工艺工程化应用提供理论支撑。更多>

2025, 25(4): 1-27. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.001

摘要(465) HTML (123) PDF (28435KB) (79)

动态车辆阴影对公路光伏路面发电效率的影响

刘状壮, 黄宇, 程伟, 马浩然, 孙浩, 沙爱民

摘要: 为研究路面车辆阴影对公路光伏路面(HPVP)发电效率的影响，通过构造36.00 m×3.20 m的理想光伏路面模型(4×12阵列)，建立了包含电池组件参数、路面参数、环境参数、车辆参数和交通参数的光伏路面发电模型；通过理论仿真，研究了太阳高度角、车辆构成、行驶速度、车流量等因素对HPVP发电效率的影响规律；通过搭建的HPVP测试平台，研究串联、并联光伏电池板组成的4×2光伏阵列阴影遮挡试验，验证光伏阵列模型和阴影遮挡模型的准确性。研究结果表明：在构造条件下，车辆行驶时的光伏路面输出功率呈现周期性波动；针对光伏路面发电效率，大型车造成的阴影遮挡不受太阳高度角影响，而小型车造成的阴影遮挡受太阳高度角影响明显；对小型车阴影遮挡影响，太阳高度角临界值为65°，当高度角大于65°时，光伏路面发电效率随着高度角的增大而增大，当高度角小于65°时，光伏路面输出功率不随高度角的变化而变化；行驶速度越快，动态阴影遮挡时间越短，光伏路面发电损失越小，当行驶速度超过70 km·h^-1后，行驶速度增加对降低发电损失效果减缓；车流量增加会导致HPVP发电损失缓慢增加，且车流量对光伏路面发电效率的影响大于车辆行驶速度的影响；极限条件下，大型车和小型车对光伏路面造成的发电最大损失分别为26.82%和11.37%；通过验证试验发现，阴影的纵向遮挡和横向遮挡下光伏路面最大发电效率仿真值的一致性分别为98.63%和98.27%。更多>

2025, 25(4): 28-41. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.002

摘要(320) HTML (171) PDF (17942KB) (42)

道路隐性病害三维探地雷达图谱轻量化识别改进算法

白桃, 安奕铭, 金光来, 张伟光, 林杰

摘要: 针对目前三维探地雷达检测技术中对于道路隐性病害实时检测真实数据规模较小、人工解译困难、传统算法检测精度和效率不足的问题，提出了一种基于YOLOv8的轻量化改进算法YOLOv8-CES；根据采集到的道路隐性病害三维探地雷达图谱，对病害进行信息标注分类以建立数据集；基于无参SimAM注意力机制对小目标检测做出改进，提出了一种Cut_SimAM注意力机制，添加于主干网络中以提高对目标区域的关注度和小目标检测能力；基于C2f结构，在颈部网络引入C2f_EFAttention特征提取模块，优化特征融合过程，降低了参数量提高检测效率；使用Slide Loss滑动加权损失函数结合D-IoU边界框损失函数，加快模型收敛，提高了对困难样本的检测精度；采用多类别平均精度、参数量、计算量、检测帧率等指标，通过消融试验验证了各个模块对模型性能的影响，通过对比试验评价了改进算法相较于其他算法的检测精度和检测效率。试验结果表明：在采集到的雷达病害图谱数据集中，YOLOv8-CES的多类别平均精度达到了61.5%，相较于基线模型提高了3.6%，且参数量从3.0×10⁶降低至2.5×10⁶，每秒浮点运算次数从8.1 GFLOPs减少至7.1 GFLOPs，每秒检测帧数提高16.7%；改进后的模型对于道路隐性病害的识别与分类精度更高，且模型对于计算资源的需求量更低。YOLOv8-CES算法的高精度和轻量化设计使其更有利于嵌入三维探地雷达检测设备并实现实时检测，表明其在道路检测方面具有潜在应用价值。更多>

2025, 25(4): 42-57. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.003

摘要(335) HTML (144) PDF (8318KB) (42)

高功率加热棒作用下高含冰量冻土的融化行为

朱旭伟, 田波, 权磊, 李立辉, 李思李, 张盼盼, 何哲

摘要: 为探究高含冰量冻土在高温作用下的融化过程和水热变化，在负温环境箱内将干土、冰晶、水按配合比制成温度为-1.5 ℃，体积含冰量分别为20%、30%、40%和50%的4种冻土，然后利用自制的高功率加热棒对4种高含冰量冻土进行了预融对比试验，并通过传感器对冻土解冻过程中土体的温度和体积含水量进行实时监测，分析了加热棒作用下冻土温度和水分随时间的变化规律以及融化速率；通过现场试验验证了高功率加热棒用于预融深层高含冰量冻土的有效性和可靠性，并利用静力触探试验(CPT)判断了土体的融化范围。研究结果表明：加热棒作用下冻土的融化过程可以分为3个阶段，即冰水相变融化阶段、升温阶段和降温阶段；冻土融化由温度梯度和湿度梯度下共同作用引起的水热迁移主导，土体的最高温度随着含冰量和径向距离的增加逐渐减小；高温作用对径向为0~5 cm处的融土水分具有显著驱动作用，在加热时间内径向为5 cm处冻土的含水量在达到设计含水量之后逐渐减小；冻土在0~5 cm范围内的融化速率远大于其他范围且融化速率随着径向距离和含冰量增加而大幅减小；通过水分场判断冻土的融化时间和范围具有一定的滞后性，其会低估冻土的融化速度和范围，建议融化试验过程中通过温度响应时间来判断冻土冻融状态；通过CPT可以快速判断现场预融过程中冻土的融化范围。更多>

2025, 25(4): 58-70. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.004

摘要(193) HTML (92) PDF (20247KB) (31)

循环湿化条件下粉土联合石灰改良弱膨胀土的动力累积变形特性

章定文, 刘文俊, 侯爵, 陈加富, 唐紫琼

摘要: 对不同掺入量粉土和石灰的改良膨胀土试样开展了物理力学特性及微观电镜扫描试验，分析其改良机理；在此基础上，采用GDS动三轴仪开展改良土动三轴试验，研究不同动应力幅值、含水率、循环湿化次数对改良膨胀土动力累积变形的影响规律，并构建了改良膨胀土累积变形预测模型。研究结果表明：掺入2.5%的低剂量石灰既可以通过“砂化”作用提高粉土和膨胀土的拌和性，又能提高单一粉土物理改良土的强度和水稳性；掺入粉土可改善膨胀土颗粒级配，增大土体孔隙率，抑制膨胀土的膨胀潜势，并提升改良土加州承载比(CBR)值；研究中采用40%粉土联合2.5%石灰改良膨胀土可满足公路路基填料各项指标要求；循环加载初期，改良土累积应变增长迅速，前2 000次循环加载后，改良膨胀土累积应变占79.3%，随后累积应变增长速率趋于稳定，呈塑性安定型；改良土最终累积应变与循环湿化次数成幂函数增长关系；最不利工况下最终累积应变小于1.0%，工后变形满足路基长期稳定性要求；构建的考虑动应力幅值、含水率及湿化次数影响的动力累积应变预测模型，可为粉土石灰改良膨胀土路基长期变形估算提供依据。更多>

2025, 25(4): 71-79. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.005

摘要(188) HTML (59) PDF (3647KB) (29)

软岩隧道初期支护主动补强加固原理与工程实践

陈丽俊, 陈建勋, 高剑峰, 王万平, 杨宝东, 郭会杰

摘要: 总结了软岩大变形隧道初期支护常见变形破坏模式及原因，指出小导管注浆加固在软岩隧道大变形处治方面存在的不足，提出了采用小孔径预应力补强锚索(简称补强锚索)对软岩隧道初期支护关键部位实施补强加固；通过理论和数值计算分析了补强锚索的主动补强加固原理、方法及主动加固效应；以典型软岩大变形隧道为工程背景，开展了补强锚索对初期支护关键部位实施快速主动补强的加固设计和应用研究。研究结果表明：受围岩产状、施工扰动、开挖跨度及高度等因素影响，软岩大变形隧道初期支护拱顶、拱腰、边墙及紧急停车带端头、主洞与横洞交叉口附近等区域易首先发生变形破坏，是待补强加固的关键部位；补强锚索利用初期支护表面与围岩内部的位移速率差，使初期支护被锚固于相对稳定的岩层；补强锚索预紧力的施加能快速减小初期支护危险截面的弯矩，同时对围岩提供主动支护力；补强锚索加强了初期支护关键部位的约束条件，提升了初期支护对后续新增荷载的承载能力；补强锚索预紧力并非越高越好，建议取值为100~300 kN；补强锚索实现了对初期支护结构的快速、主动补强，取得了理想的应用效果。更多>

2025, 25(4): 80-93. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.006

摘要(214) HTML (50) PDF (5943KB) (24)

隧道结构对其联络通道顶管施工破洞过程的力学响应

刘小锋, 李晓龙, 段盛龙, 胡锦华, 于兴国, 张文杰, 陈影

摘要: 为探究顶管始发破洞过程对主隧道结构力学响应的影响机制，以郑州地铁12号线联络通道施工项目为背景，建立了联络通道顶管法施工三维仿真模型，通过与现场监测数据对比验证了所建模型的准确性；研究了顶管始发破洞施工对主隧道管片变形、内力及螺栓受力的影响，系统分析了主隧道结构在破洞施工过程中的力学响应演变规律。研究结果表明：破洞施工对管片环向扰动影响显著大于纵向，其扰动范围约为洞口两侧2倍主隧道直径；半切削环90°位置受破洞施工影响最为显著，并在其外弧面形成了明显的拉应力带，最大拉应力达到9 MPa，但该处的钢混复合管片结构能保障其安全；内支撑体系可为主隧道分担外部水土压力，有效减小管片内力及变形；随着管片切削厚度增加，衬砌环横椭圆变形逐渐增大，螺栓应力也随之增加，环向螺栓应力显著高于纵向螺栓，并接近于屈服强度；洞口上下端的内力骤减，产生了明显的悬臂效应，其损失的荷载通过纵向螺栓向受损较小的邻近环转移，导致半切削环90°位置的内力明显增加，且内力重分布主要发生在切削3/4管片厚度阶段。研究结果为揭示联络通道顶管法施工对主隧道结构力学响应的影响机理提供了重要依据，并为今后同类工程的设计与施工提供了理论参考。更多>

2025, 25(4): 94-108. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.007

摘要(228) HTML (55) PDF (19662KB) (20)

基于三维探地雷达的地下空洞病害反射特性与形态辨识研究

王艳辉, 刘文静, 崔广炎

摘要: 针对三维探地雷达(3D GPR)在空洞病害反射特性领域研究的不足，采用gprMax正演模拟软件建立了包含多种形态特征(球体、正方体、三棱柱和不规则几何体)的道路结构空洞模型；通过对B-Scan剖面图像和C-Scan深度切片图像的反射特征进行机理分析和规律总结，提出了相应的辨识方法；以南昌市某城市道路为例进行了工程应用和开挖验证。研究结果表明：在二维剖面图像中空洞病害均呈现半双曲线特征，且空洞病害与测线的位置关系会影响半双曲线的显示深度；C-Scan深度切片图像更有助于显示空洞病害的外观形态，尤其是圆形空洞病害；在C-Scan深度切片图像中，空洞病害形状会随着时间深度的加深而逐渐变大；仅从B-Scan剖面图像中难以准确辨识空洞病害形态，需要结合C-Scan深度切片图像进行综合解译。提出的方法有助于提升3D GPR图像解释的准确性，实现对城市道路病害治理和预防塌陷的目标。更多>

2025, 25(4): 109-123. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.008

摘要(180) HTML (53) PDF (24805KB) (10)

变截面单桩基础桩周软土震陷特性及负摩阻力

张聪, 冯忠居, 彭建兵, 王富春, 王溪清, 李玉婷

摘要: 为探明地震作用下震陷场地变截面单桩动力响应及负摩阻力特性，以翔安大桥为工程背景，通过大型振动台物理模型试验，建立了变截面单桩-软土动力相互作用模型，开展了0.10g~0.45g 5010波作用下土层震陷特性、桩身加速度、桩顶水平位移及负摩阻力研究，提出了基于震动固结原理的土层震陷量计算公式以及综合考虑软土层厚度和地震动强度的负摩阻力计算公式。研究结果表明：软土震陷量随地震波强度增大而增大，地震波强度为0.45g时，软土震陷量高达0.48 cm；提出的基于震动固结原理的软土震陷量理论计算公式与试验结果一致性较好；变截面单桩基加速度均沿地震波传递方向逐渐增大，且均在桩顶处产生加速度放大效应；桩顶加速度放大系数均大于1，放大效应随加载地震动强度的增大而减小；相同强度地震波作用下，桩端加速度峰值出现时刻早于变截面与桩顶；变截面单桩的桩顶水平位移在地震波加载前期变化比较明显，后期振幅逐渐减弱；变截面单桩负摩阻力出现在软土层以下0~3倍大截面桩径范围内，且随着地震波强度的增大而逐渐增大。综上所述，地震作用下软土震陷场地变截面单桩易产生负摩阻力效应，在工程设计中可通过优化桩基截面设计，降低负摩阻力对桥梁桩基产生的不利影响。更多>

2025, 25(4): 124-134. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.009

摘要(131) HTML (75) PDF (10602KB) (18)

高速磁浮新型梁轨分离式轨道结构静力性能试验

秦世强, 李月闲, 龚俊虎, 毛羚, 王秋萍

摘要: 为解决高速磁浮梁轨一体轨道梁制造工序复杂、施工难度大及轨面线形调整困难等问题，提出一种桥梁与轨道分离式(简称“梁轨分离式”)轨道板；为了解新型梁轨分离式轨道板的静力性能，设计并开展了足尺模型试验，测量纵横梁式混凝土轨道板、钢筋和钢扣件系统在不同荷载下的位移和应力，分析了其承载能力、破坏特征和关键部位应力分布规律；基于有限元软件ABAQUS建立轨道板精细化数值模型，开展了设计参数敏感性分析，研究了钢筋直径和栓钉直径对新型轨道板静力性能的影响，对比不同钢筋直径和栓钉直径下轨道板的位移及各部件应力分布，给出了新型轨道板结构参数的合理取值。研究结果表明：在设计荷载下，轨道板处于线弹性阶段，位移峰值为0.11 mm；在3倍设计荷载下，混凝土横梁首次出现微裂缝；在5倍设计荷载下，新型轨道板仍处于带裂缝工作阶段，位移峰值为0.46 mm，小于规范容许值0.516 mm；新型梁轨分离式轨道板的承载力满足设计要求，承载力具有较高富余量；在正常运营状态下，磁浮列车荷载主要由混凝土轨道板承受，轨道板各构件受力明确，局部效应明显；适当增加钢筋直径可提高轨道板整体刚度，减小各构件的应力；增加栓钉直径对轨道板静力性能影响较低。研究结果可为新型梁轨分离式轨道板设计提供参考。更多>

2025, 25(4): 135-147. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.010

摘要(94) HTML (32) PDF (20138KB) (9)

基于轮轨垂向力的波磨干预程度量化方法及应用

牛留斌, 吴宁, 蒋曙光

摘要: 为了获取钢轨波磨待治理干预程度和轮轨垂向力之间映射关系，以中国典型高铁线路和服役车辆悬挂参数建立轮轨动力学模型，精细化建构钢轨波磨区段轨面不平顺，考虑了随机短波不平顺和车轮不圆顺的影响，通过高铁线路实测波磨区段轮轨垂向力验证轮轨动力学模型数值计算的准确性；仿真研究300 km·h^-1时4组波长算例下钢轨波磨激励的轮轨垂向力及其时频域分布特性，分析了不同波长工况下轮轨垂向力随谷深值的变化趋势，揭示了不考虑波磨激励特性时轮轨垂向力评价指标的不适应性；拟合了波长在40~300 mm内波磨在打磨整治预限值和重度损伤阈值工况下轮轨垂向力与波长之间映射关系，分析了钢轨固有振动模态及轮轨接触行为等因素对上述映射特性的影响；对轮轨垂向力数据进行波长加权，获取波磨干预值指标用于量化波磨严重程度，提出实测轮轨垂向力获取干预值的计算流程，最终实现了面向实际线路上40~300 mm波长范围的波磨识别和干预程度评估算法。研究结果表明：波磨干预值在高铁线路58组波磨样本实测谷深值和干预值对比中，波磨状态评价的准确度为91.4%；波磨干预值综合考虑了波磨波长激励特性和轮轨垂向力学行为，在波磨识别和严重程度评价方面具有良好应用效果。研究成果可为300 km·h^-1高铁线路波磨激励特性、状态评价和打磨治理决策提供科学支撑。更多>

2025, 25(4): 148-160. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.011

摘要(116) HTML (36) PDF (17732KB) (10)

长寿命耐候钢桥锈层稳定性原位测试与评价

王春生, 王一伟, 张静雯, 段兰

摘要: 基于耐候钢锈层形成和损伤机理，总结了耐候钢桥锈层检测及评价方法，并以中国首批3座免涂装耐候钢桥为工程依托，采用目测检查法和胶带黏附力测试法对典型构件的构造细节处锈层进行原位测试，通过对锈层稳定性的定性与定量分析，明确了结构型式、气候气象和环境条件等对耐候锈层形成的影响规律，分析了不同位置的表面锈层分布特点及稳定性差异，建立了长寿命耐候钢桥锈层稳定性技术状况评价模型，开展了全桥锈层稳定性技术状况评价，提出了锈层的针对性维护管养建议。研究结果表明：稳定锈层的形成受结构构造形式、水汽及光照等各种因素作用影响；耐候钢桥受日照充足的区域，其耐候锈层形成快、稳定性好；通风好且不易积水积尘区域的耐候锈层状况优于积水积尘区域和潮湿通风不畅区域；高湿热环境中的耐候钢桥，通风、日照条件好的区域，其耐候锈层形成快且稳定；耐候锈层稳定性技术状况可根据承重结构锈层稳定性状况、桥梁附属结构技术状况和桥位环境状况3类评价指标分为1~4级，综合评价眉县常兴二号桥、黄延高速隆坊跨线桥和西藏扎墨公路达国大桥锈层稳定性技术状况等级分别为2级、2级和3级；稳定可靠的耐候锈层是实现耐候钢桥长寿命设计和使用的技术保证之一。长寿命耐候钢桥锈层检测方法与评价指标可为桥梁构造设计及锈层维护管养提供依据，将推动长寿命耐候钢桥的工程应用。更多>

2025, 25(4): 161-178. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.012

摘要(114) HTML (38) PDF (9037KB) (14)

厚板T型接头焊接残余应力的形成机制与演变过程

刘小光, 朱伟庆, 周波, 余琪, 张毅毅, 王浩

摘要: 为明确厚板T型接头焊接过程中残余应力的形成机制及其分布特征，通过开展现场T型接头焊接试验，测量了各焊道的应变变化曲线、热循环曲线和熔敷尺寸，并结合ABAQUS有限元软件模拟，采用生死单元技术模拟了多道焊焊接过程，计算了焊接温度场、热变形和残余应力的空间分布；根据试验与数值模拟的结果，结合已有焊接残余应力理论，研究了厚板T型接头焊接残余应力的形成机理；取T型接头中部截面及特定路径分析了焊接残余应力的演变过程及分布情况。研究结果表明：在焊接过程中，模拟与试验结果的热循环曲线均呈现阶梯式上升，母材的热变形表现出周期性变化；焊缝区域分布的残余应力以三向受拉为主，焊缝纵向残余应力分量最大值可达915 MPa，随着焊道层数的增加，拉应力峰值逐渐升高，且其分布位置随焊道层数的增加向外扩展，而热影响区内的母材则主要承受压应力；沿板厚方向，纵向及横向的残余应力分量均呈现出“C”形分布特征，残余应力的分布面积和峰值同样随焊道层数的增加而增大，最大可达486 MPa；压缩残余塑性应变为焊接残余应力形成的主因，对于厚板的多层多道焊，外层焊道对内层焊道的回火效应以及总体的焊接顺序显著影响了其焊接残余应力形成过程与最终分布。更多>

2025, 25(4): 179-189. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.013

摘要(148) HTML (49) PDF (5577KB) (9)

直线电机地铁车辆低频晃动成因及控制措施

李伟, 刘增华, 胡怡东, 陈希隽, 周亚波, 温泽峰, 李肖肖, 陈健

摘要: 针对国内一种直线电机地铁车辆线路运营10多年后出现的车体低频晃动问题，采用现场试验和数值仿真相结合方法开展了晃车成因及控制措施研究；现场测试了磨耗轮轨廓形状态、服役轨道的几何不平顺、车辆动力学性能和振动特征，分析了轮轨匹配等效锥度、轨道几何不平顺与晃车特征的关联关系；结合车辆动力学系统仿真，分析了车辆异常晃动机理及关键影响因素；从轮轨等效锥度控制、悬挂参数优化和轨道几何不平顺管控等角度提出了晃车防治措施，并进行了线路试验验证。分析结果表明：不同里程服役车辆在直线和大于1 km半径曲线轨道上以70~90 km·h^-1高速运行时车体均出现约2 Hz低频横向晃动，晃动车辆横向平稳性指标最大超过4.0，实际轮轨匹配等效锥度为0.1~0.2，该晃动现象与由轮轨低锥度引发的车体蛇行失稳不同；该车辆低频晃动是转向架蛇行频率、线路波长11~13 mm的周期性轨道几何不平顺激扰频率与车体上心滚摆频率三者接近导致的；使用小于0.05的低锥度轮轨廓形降低转向架蛇行频率或控制轨道波长11~13 mm的几何不平顺消除2 Hz左右激扰源可抑制直线电机车辆异常晃动现象的发生；一系定位刚度从10 MN·m^-1增加到18 MN·m^-1，空簧水平刚度由0.183 MN·m^-1降低为0.120 MN·m^-1，二系横向阻尼由40 kN·s·m^-1改为20 kN·s·m^-1及采取0.1~0.2的轮轨摩擦因数可一定程度改善晃车现象。研究成果为直线电机地铁车辆低频晃动问题的解决提供了理论指导，具有重要工程应用价值。更多>

2025, 25(4): 190-204. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.014

摘要(124) HTML (60) PDF (20895KB) (11)

玻璃钢平板抗异物冲击及聚脲增强特性

李健, 周垚光, 谢子豪, 高广军

摘要: 针对高速列车玻璃钢外包围结构抗异物冲击性能提升需求，开展了聚脲增强玻璃钢复合材料的力学特性与冲击损伤机理研究；通过准静态拉伸试验测定了聚脲和玻璃钢材料的力学性能参数；基于空气炮冲击试验装置，分别采用直径30 mm冰球(模拟冰雹)和直径24.5 mm铝球(模拟砾石)作为冲击物，对3 mm厚玻璃钢板及其不同聚脲涂层厚度(2.5、3.0、4.5、5.0 mm)的涂覆板进行了冲击试验；采用高速摄影记录冲击过程，用以分析冲击变形序列、损伤演化规律及失效模式；运用扫描电子显微镜对严重损伤试样进行微观形貌表征，揭示了其损伤机理。研究结果表明：聚脲材料呈现高延展性特征(断裂应变为2.35)，玻璃钢表现出高强度特性(抗拉强度为141.4 MPa)；对于3 mm厚玻璃钢板，冰球冲击轻微损伤临界速度为145.3 m·s^-1，涂覆2.5 mm聚脲后临界速度提升至162.6 m·s^-1以上，至少提升11.9%；铝球冲击时，未涂覆玻璃钢板的轻微损伤和严重损伤临界速度分别为73.2、88.8 m·s^-1，涂覆4.5 mm聚脲后分别提升至88.7、119.2 m·s^-1，提升幅度达21.3%和34.4%；聚脲涂层厚度从2.5 mm增加到4.5 mm时，铝球回弹速度从13.15 m·s^-1降至11.92 m·s^-1，铝球穿透后残余速度从21.1 m·s^-1降至16.9 m·s^-1；扫描电镜分析显示，聚脲涂层能有效保持损伤区域玻璃纤维的结构完整性；涂层厚度增加至3 mm后，轻微损伤临界速度提升效应趋于饱和，但严重损伤临界速度仍可继续提高。研究成果为高速列车轻量化结构抗冲击设计提供了涂层厚度优化依据。更多>

2025, 25(4): 205-220. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.015

摘要(145) HTML (34) PDF (48948KB) (6)

氢电混合动力船舶功率分配控制与能量管理策略试验验证

刘汉有, 范爱龙, 夏民杰, 李涛涛, 王昕伟, 管聪, 杨福宝

摘要: 为探究船舶能量管理策略在实际混合动力系统以及复杂工况下的真实性能，基于缩比试验平台测试了3种能量管理策略的性能；以一艘氢电混合动力船为研究对象，借鉴船载能量管理系统特点，设计了既有策略Ⅰ；通过制定8个燃料电池堆栈的启停规则，设计了既有策略Ⅱ以及状态机策略；提出了试验平台缩放方法，模拟了燃料电池系统和蓄电池系统；依据燃料电池的最佳效率点和试验平台特点，设计缩放系数为342.857；在稳态工况和瞬态工况下，基于试验数据分析了功率分配控制性能、效率、能耗、运行压力以及应用特点与局限性。试验结果表明：试验平台的功率分配控制平均偏差在1%以内，可以非常好地跟踪能量管理策略优化后的燃料电池参考功率，其中状态机策略在稳态和瞬态工况实际电流和参考电流的平均绝对偏差分别为0.120%、0.029%；在所提出的3种能量管理策略中，状态机策略在节能和降低燃料电池运行压力方面表现综合最佳，在稳态工况和瞬态工况下，相比既有策略Ⅰ可分别降低2.84%和7.23%氢气消耗，相比既有策略Ⅱ可以分别降低83.00%和84.23%的燃料电池堆栈启停频率；状态机策略下能够使得燃料电池堆栈平均效率维持在52%以上；状态机策略在应用过程面临着燃料电池频繁启停、决策权冲突以及燃料电池性能退化等挑战；所提出的试验方法存在一定局限性，燃料电池模拟设备的响应时间为1 s且存在300 W功率损失，并受到试验环境以及缩放和简化过程的影响；所提出的试验方法与能量管理策略可以用于指导实船高效能量管理策略的研究与应用。更多>

2025, 25(4): 221-237. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.016

摘要(456) HTML (47) PDF (9715KB) (2)

短暂封航的枢纽港船舶与泊位再调度优化

郑红星, 卢启航

摘要: 为灵活应对枢纽港短暂封航事件的冲击，研究了集装箱枢纽港船舶调度与泊位分配协同优化问题。首先针对某一个拥有单向航道的集装箱枢纽港，重点考虑航道内不确定性事件引发部分时段航道封闭的情况，同时考虑预期抵港干支线船舶的抵达信息变动对船舶调度与泊位分配的影响，提出应对不同场景的再调度决策机制；兼顾单向航道进出港时段限制及干支线转运衔接作业的时间约束，构建了以船舶总服务成本及未完成集运的支线船舶惩罚成本之和最小为优化目标的数学模型；针对模型特点设计了融入变邻域搜索思想的改进遗传算法，考虑到实际调度中的船舶进出港次序重组或局部调整的情况，分别设计了Cross算子、2-opt算子和Or-opt算子，为避免陷入局部最优，结合变邻域搜索的思想随机选择算子进行邻域搜索替代传统遗传算法中的交叉变异操作；为增加种群多样性，算法还设置了干扰规则，以防止搜索过程中出现早期收敛现象，设计并开展了多组不同规模的船舶算例试验。研究结果表明：相较于先到先服务方案和仅考虑泊位分配方案，通过文中模型和算法获得的船舶与泊位最佳的再调度方案可使总费用分别降低28.56%和11.78%，且该算法的求解效率优于和声搜索算法与免疫遗传算法；封航时段长度与封航时机均会对总目标造成影响，但封航时机对总目标的影响更为显著。研究成果可为港口提供一定的决策支持。更多>

2025, 25(4): 238-253. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.017

摘要(350) HTML (56) PDF (11950KB) (18)

机坪货运保障人员配置计划优化方法

毕军, 回晶, 成沛璇, 王永兴

摘要: 为了提高航空货运保障效率，优化机坪货运保障人员的配置方案，确保航空货运的高效运转与时效性，提出了一种兼顾人力资源优化与任务均衡性的科学优化方法；基于航空货运业务的需求特性，设计了机坪货运保障人员的编组构成；在充分考虑各项机坪货运保障流程相关约束的基础上，建立以最小化机坪货运保障总人力资源数与机坪货运保障人员任务量均衡为目标的优化模型；结合模型特点，提出了一种改进染色体搜索方向的任务分配优化策略，进而设计改进遗传算法实现对模型的高效求解；基于国内某机场的实际运行数据，设计了数值案例以验证模型和算法的可行性和有效性。研究结果表明：与传统遗传算法相比，设计的改进遗传算法在资源利用率方面有显著提升，所求解的机坪货运保障人力资源总数由44人减少至28人，人力资源利用率提高了36.36%；相比于Gurobi求解器直接计算所得结果，改进遗传算法在求解精度上与其保持高度一致，但在求解效率上展现出明显优势，Gurobi求解器的求解时间为112.28 s，而改进遗传算法的求解时间仅为其11.17%。提出的优化方法能够在多任务、多约束的动态环境中减少冗余配置和优化人员任务负荷分布，为优化航空货运保障人员配置问题提供了一种科学、高效的解决方案。更多>

2025, 25(4): 254-266. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.018

摘要(424) HTML (49) PDF (7132KB) (13)

基于多尺度时序图卷积网络模型的高速公路关键检测节点识别方法

赵妍, 王灿, 芮一康, 陆文琦, 冉斌

摘要: 为提升高速公路交通检测数据质量并优化检测器布局，提出了一种基于多尺度时序图卷积网络(MT-GCN)的关键节点识别方法；融合了多尺度时序分析与自适应扩张卷积以增强模型对短期波动和长期趋势的学习能力，改进了图卷积网络学习交通网络拓扑结构，以捕捉关键节点的空间交互关系，结合梯度重要性分析筛选最具代表性的关键检测节点；设计了2组对比试验以验证方法有效性，并设计了消融试验分析多尺度时序分析与传统图卷积网络(GCN)空间特征学习的具体贡献。研究结果表明：MT-GCN在所有节点覆盖率下均取得最小误差，与Traffic Former结合时组合表现最优，60%节点覆盖率下平均绝对误差为2.08 km·h^-1、平均绝对百分比误差为6.25%，80%节点覆盖率下平均绝对误差为1.42 km·h^-1、平均绝对百分比误差为4.91%；关键节点覆盖率在60%~65%时，可实现性能与资源的最优平衡；消融试验显示了完整MT-GCN性能优于仅用GCN或多尺度时序分析的模型，如在80%节点覆盖率下与时空图神经网络(ST-GNN)结合时，MT-GCN的平均绝对误差为1.59 km·h^-1，而多尺度时序分析模型和GCN模型的平均绝对误差分别为1.89和2.02 km·h^-1；与其他方法相比，MT-GCN在全局交通流表征方面更优，即便与性能较弱的估计方法结合仍能保持较低误差率。更多>

2025, 25(4): 267-280. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.019

摘要(174) HTML (46) PDF (6071KB) (16)

多车响应的网联自动驾驶纵横向协同控制方法

曲大义, 李奥迪, 张智, 魏传宝, 王韬

摘要: 为了研究网联环境下的多车协同控制，提高道路通行效率，提出了网联自动驾驶的分层协同控制框架；将网联自动驾驶协同控制分为上下两层，首先针对交通管理层确定了纵向行驶策略，采用微分博弈控制网联队列的纵向运动，以优化队列中车辆的运行状态；其次针对车辆控制层中转向机构的控制问题，提出了考虑前馈的反馈线性二次调节器(LQR)，并在此基础上使用人工势场法动态调节LQR参数矩阵，以处理不同距离的障碍物，提高车辆横向控制的精确性；然后针对网联自动驾驶车辆(CAV)汇入队列的安全问题，以虚拟队列为基础，考虑车身尺寸和临界碰撞约束来控制车辆，确保CAV汇入的安全性; 最终使用CarSim/Simulink搭建汇入场景进行仿真试验，分析验证多车纵横向协同控制可行性和有效性。仿真结果表明：微分博弈应用速度为16.67 m·s^-1时，车辆队列内间距大于20 m，而22.22 m·s^-1时车辆队列内间距小于40 m，证明该策略在保证安全车距的前提下提高了通行效率；与传统LQR相比，考虑势场强度的LQR在22.22 m·s^-1的速度下横向误差与航向误差分别降低了6.19%、7.66%。针对网联环境下多车响应的自动驾驶协同控制问题，提出的纵横向分层协同控制框架在满足车辆队列纵向安全控制和稳定性，以及提高车辆横向控制精确性的基础上，实现了CAV汇入网联队列的多车协同和安全运行。更多>

2025, 25(4): 281-295. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.020

摘要(179) HTML (68) PDF (11515KB) (23)

元胞推演多步决策的交叉口深度强化学习信号连续控制

赵红星, 王钰捷, 聂江龙, 梁瑞艳, 何瑞春

摘要: 为解决目前大部分基于深度强化学习的自适应信号控制模型中智能体仅能依赖当下状态对信号灯做离散控制的问题，引入多步决策机制建立了交叉口深度强化学习信号连续控制模型；利用元胞推演模拟交叉口交通流的运行和转化，实现交叉口的状态转移；将元胞推演获得的状态经特征提取后与当前放行相位、上一决策周期车辆到达率、驶离率进行拼接作为模型的状态输入，提高智能体决策的准确性；采用多步决策机制完成4个相位的预决策后进行整合并传递至信号灯，实现自适应信号连续控制；为验证所建模型的适用性，基于SUMO平台进行仿真分析，采用交叉口实测流量数据在不同试验场景下与其他5种模型进行比较。分析结果表明：在4种不同的交通场景下，提出模型与基于离散网格状态的深度强化学习信号控制模型优化效果相当，相对基于特征值向量状态的深度强化学习信号控制模型在平均等待时间和油耗指标上最少降低了约9.80%和4.56%，相对传统Webster配时模型在平均等待时间和油耗指标上最少降低了约9.30%和4.67%。可见，提出的模型在实现交通信号连续控制的同时具有良好的稳定性与适应性，对深化DRL信号控制的实际应用具有积极意义。更多>

2025, 25(4): 296-310. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.021

摘要(130) HTML (47) PDF (8068KB) (11)

基于双重时空掩码与双向Mamba状态空间的高速公路交通异常事件检测模型

张鼎开, 王一喆, 王鹏飞, 彭晴, 丁露

摘要: 为了有效处理交通异常事件检测中的挑战，提出了一种基于双重时空掩码与双向Mamba状态空间建模(DSTBM)的交通异常事件检测模型；引入了基于异常事件时空范围和影响范围的掩码，学习异常事件对交通流在时间和空间上的动态影响，自适应遮掩事件发生时段和区域及其影响范围，帮助模型关注流量异常特征；设计了双向Mamba状态空间模型，结合多尺度特征提取与双向状态空间建模，进一步扩展状态空间建模的方向性，捕捉异常事件的短时动态特性和多尺度时空依赖关系，同时缩短检测延迟；构建了结合孤立森林算法与K-means聚类的异常评分方法，根据流量时空特征计算异常得分，区分一般与异常流量状态；将所提出的模型在3个真实数据集上进行评估。研究结果表明：DSTBM模型在SCJ和OKA数据集上均超越了对比试验中的基线模型，其中评估模型准确性的指标精确率、召回率和F1分数分别至少提高了15.32%、14.98%和15.61%，衡量模型响应速度的指标延迟率降低了19.79%；国内案例研究表明，DSTBM在复杂城市道路环境中依然具备有效的异常检测能力，在K=10%时召回率达0.607、总延迟为12.2 min，展示出其在国内高密度、复杂路网中的应用潜力和改进空间。所提出的DSTBM模型能够有效捕捉复杂时空依赖性，并缩短对交通异常事件的检测延迟。更多>

2025, 25(4): 311-327. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.022

摘要(178) HTML (54) PDF (4640KB) (9)

基于历史航迹数据的民用航空器极曲线估算方法

王兵, 张博雯, 彭瑛

摘要: 为有效解决民用航空器极曲线参数不能通过公开渠道获取的问题，提出了一种基于历史航迹数据的航空器极曲线估算方法；根据航空器性能与推力模型构建了极曲线参数优化模型；通过基于NUTS采样器的马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)算法对优化模型求解，得到了航空器的极曲线参数；分别以某A320航空器的3次直飞航班及当前民用航空的12种主流机型(1 564个航班)为例，通过估算极曲线并对航线爬升阶段进行航迹预测，对比预测剖面与快速存取记录器(QAR)数据中的爬升剖面，验证了方法的有效性与普适性。研究结果表明：对于典型样本航班，生成的爬升剖面(爬升至巡航高度34 100英尺，约10 400 m)与QAR数据中的爬升剖面相比，平均爬升率相对误差为1.16%，气压高度最大绝对误差在500英尺(约152 m)以内，与使用传统的航空器性能数据库中参考极曲线所预测得到的爬升剖面相比，预测精度得到了明显提高；对于批量样本航班，其中占比96.48%的航班预测爬升剖面绝对误差在1 000英尺(约300 m)以内，所有航班最大绝对误差的平均值为497.71英尺(约151.7 m)。所建立的航空器极曲线估算方法适用于大批量航班，可为高精度民用航空器轨迹仿真与预测工作提供技术支撑。更多>

2025, 25(4): 328-339. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.023

摘要(319) HTML (48) PDF (5067KB) (10)

深度生成模型的轨迹数据发布隐私保护机制

王超, 张泽晖, 樊娜, 罗闯, 穆鼎, 张梦瑶

摘要: 为克服当前轨迹数据发布中轨迹数据质量欠佳和隐私保护不足等问题，提出了一种基于深度生成模型的轨迹数据发布隐私保护机制；通过结合时间、距离和速度等多维度特征提取轨迹停留点，对车辆的原始轨迹进行分段，从而降低数据冗余与模型训练复杂度；为有效捕捉轨迹数据中的时空特征，运用长短期记忆网络并结合自注意力机制，设计了一种基于生成对抗网络的轨迹合成模型；利用长短期记忆网络和自注意力机制对轨迹序列进行学习，再结合生成对抗网络模型进行训练以生成高质量的合成轨迹；为进一步增强轨迹的个性化隐私保护，应用双向门控循环单元设计了面向用户的轨迹预测模型，并对用户历史轨迹信息进行训练，通过学习-预测的模式，从训练数据中挖掘分析用户的出行规律，形成个性化的用户轨迹预测模型；通过轨迹预测模型对合成轨迹进行分段预测，根据预测结果，识别需要进一步进行强化隐私保护的轨迹段，并添加差分隐私噪声，提升隐私保护，从而获得用于数据发布的隐私保护轨迹。仿真试验结果表明：与现有方法相比，在西安出租车和重卡轨迹数据场景下，均方根误差值降低至26 m，JS散度值在空间分布和时间分布上分别降低至0.12和0.19，互信息值降低至1.97。提出的轨迹数据保护机制在轨迹可用性和隐私保护性能方面均有显著提升，证明了该机制在隐私保护和数据效用之间的良好平衡。更多>

2025, 25(4): 340-354. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.04.024

摘要(176) HTML (64) PDF (4064KB) (14)

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