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《中国公路学报》 CSCD 北大核心

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专业技术性刊物。反映公路建设、交通运输面的科技成果，内容包括道路工程、桥隧工程、交通工程、筑路机械工程、汽车运输工程、客挂车技术、公路运输经济与工程经济等面。查看详情>>
  • 主办单位中国公路学会
  • 国际标准连续出版物号1001-7372
  • 国内统一连续出版物号61-1313/U
  • 出版周期月刊
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基于强化学习的智能车辆路径跟踪变参数MPC多目标控制
1
作者 汪洪波 王春阳 +1 位作者 赵林峰 胡延平 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期157-169,共13页
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... 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。 展开更多
关键词 汽车工程 路径跟踪 模型预测控制 强化学习 控制参数整定 附加横摆力矩控制
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沉管隧道新型剪力杆组合结构的抗剪应用研究
2
作者 叶亮 陈鸿 +3 位作者 禹海涛 陈正杰 张巍 张乐乐 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期356-370,共15页
为了提高节段接头施工效率和沉管隧道预制化水平,改善现有节段接头连接方案存在的接头截面利用率低、中埋式止水带安装困难、工效低和剪力键浇筑质量差等突出问题,提出以新型钢剪力杆组合结构替代传统剪力键的节段接头连接方案。通过开... 为了提高节段接头施工效率和沉管隧道预制化水平,改善现有节段接头连接方案存在的接头截面利用率低、中埋式止水带安装困难、工效低和剪力键浇筑质量差等突出问题,提出以新型钢剪力杆组合结构替代传统剪力键的节段接头连接方案。通过开展剪力杆组合结构单杆、多杆剪切试验,测量剪切荷载、接头相对错动、钢套筒应变和钢筋应力,研究其抗剪性能。以大连湾海底沉管隧道工程为依托,基于材料塑性损伤本构模型,考虑节段接头的细部构造,根据剪力杆组合结构剪切试验对数值仿真方法的有效性进行验证。利用数值模拟研究了节段接头水平向、竖直向剪切,绕横轴、竖轴弯曲的变形规律和破坏特征,进一步建立三维仿真模型,研究剪力杆组合结构在大连湾海底沉管隧道工程中的工作情况。研究结果表明:剪力杆组合结构的失效由剪力杆的剪断破坏控制,破坏延性特征明显。剪力杆破坏荷载-位移关系可以分为弹性、塑性加强和塑性破坏3个阶段。接头存在间隙时,剪力杆组合结构破坏屈服特征明显。剪切试验数值结果与现场试验结果吻合良好。节段接头数值试验揭示,在剪切、弯曲作用下接头破坏过程较为复杂,且均呈现出阶段性特征。基于接头损伤分析,提出了节段接头位移安全评价指标。对控制工况下的三维全长数值模型的节段接头计算位移指标进行安全评价,评价结果显示,剪力杆组合结构适用于大连湾海底沉管隧道工程并具有良好的经济性。 展开更多
关键词 隧道工程 沉管隧道 剪切试验 抗剪性能 剪力杆 节段接头 剪力键
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高地应力软岩隧道分级让压支护结构的力学特性分析
3
作者 董建华 徐斌 吴晓磊 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期342-355,共14页
针对高地应力软岩隧道中让压支护结构让压量小、协同性差等不足,基于合理释放围岩应力及协同变形机理,提出了具备两阶段让压功能的隧道分级让压支护结构。根据两阶段变形特点,基于荷载结构法,建立了分阶段力学简化计算模型,揭示了让压... 针对高地应力软岩隧道中让压支护结构让压量小、协同性差等不足,基于合理释放围岩应力及协同变形机理,提出了具备两阶段让压功能的隧道分级让压支护结构。根据两阶段变形特点,基于荷载结构法,建立了分阶段力学简化计算模型,揭示了让压结构变形与围岩压力间的相互关系。此外,通过收敛约束法建立数值分析模型,对比强支护和让压支护时的围岩变形特点,揭示了让压支护结构应力分布规律。结果表明:让压点决定了结构进入让压阶段的时机,让压点过小将导致结构急速失稳,不满足围岩的早期变形控制要求,让压点过高则不利于结构让压变形的完全释放,延缓结构稳定时间,影响围岩稳定;增大让压量可显著释放围岩应力,降低结构受力,保障支护结构的稳定性。合理调控两阶段的让压量分担,可提高内拱架的稳定性,减小内拱架的应力集中,提高结构承载能力。所提出的分级让压支护结构通过两阶段让压达到提高让压量、释放围岩应力、减小结构受力的目的,保障了隧道围岩稳定,可为高地应力软岩环境下的支护措施提供借鉴。 展开更多
关键词 隧道工程 高地应力软岩 让压支护 力学分析 应力释放
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交通流“流速密能”图谱模型与应用
4
作者 黄健畅 宋国华 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期84-97,共14页
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^(-... 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。 展开更多
关键词 交通工程 流速密能 图谱 功率分布 能量 交能融合
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流线箱梁弯扭耦合气动力非线性特性与颤振行为预测
5
作者 赵林 王达 +2 位作者 方根深 崔巍 葛耀君 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期273-282,共10页
传统大跨度桥梁空气动力学颤振分析忽略了结构和气动力非线性,多用于预测颤振临界风速而难于对颤振后行为进行合理分析。为此,通过强迫振动试验对气动力叠加性进行详细考证,阐明其适用范围。在传统复模态特征值分析中引入了随幅值变化... 传统大跨度桥梁空气动力学颤振分析忽略了结构和气动力非线性,多用于预测颤振临界风速而难于对颤振后行为进行合理分析。为此,通过强迫振动试验对气动力叠加性进行详细考证,阐明其适用范围。在传统复模态特征值分析中引入了随幅值变化的结构阻尼比和颤振导数,实现了颤振后状态结构振幅的预测分析,并与风洞试验结果进行了对比验证。结果表明:试验范围(竖向振幅Ah/B≤1.0,扭转振幅Aα≤12°)内,流线箱梁断面弯扭耦合气动力近似满足叠加性;节段模型风洞试验中结构阻尼和气动力的幅值依赖性是系统非线性的主要表现形式,在复模态特征值分析中引入幅变的颤振导数和结构阻尼比可以较好地预测滞回颤振振幅随风速的变化关系。 展开更多
关键词 桥梁工程 流线箱梁断面 非线性气动力 颤振后 气动力叠加性 复模态特征值法
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随机行程时间的电动公交调度模型 被引量：1
6
作者 巫威眺 林越 +2 位作者 李余 靳文舟 李成 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期235-253,共19页
在低碳发展政策指引下,全国各地已开始普及电动公交。然而,由于电动公交车技术性能和运营环境的特点,如续驶里程、充电时长约束、随机路网环境等,为电动公交车辆和充电调度带来新的挑战。随机行程时间导致车次衔接中存在延误,由于连续... 在低碳发展政策指引下,全国各地已开始普及电动公交。然而,由于电动公交车技术性能和运营环境的特点,如续驶里程、充电时长约束、随机路网环境等,为电动公交车辆和充电调度带来新的挑战。随机行程时间导致车次衔接中存在延误,由于连续车次任务的相依性,上游车次延误可能造成下游车次晚点,引发车次延误传播的“连锁反应”,致使车次和充电计划的风险承受能力变得非常脆弱,电动公交调度的效能无法得到充分释放。考虑电动公交调度问题中的车次延误传播效应,在分析随机行程时间对电动公交车次与充电计划影响的基础上,从单线调度到区域调度模式建立优化模型获得经济可靠的公交调度方案。首先,运用网络流模型描述电动公交调度过程,并引入马尔科夫过程刻画延误传播效应。在此基础上,计算期望等待时间、期望延误时间等服务质量指标并纳入到目标函数,建立混合整数线性规划模型。然后,运用多商品流模型,将单线调度模型拓展为通用的区域调度模型,设计“延误状态层”用以计算延误时间分布并提高计算效率。最后,以广州市的2条电动公交线路实际数据进行案例分析,调用商业求解器Gurobi获得精确解。结果表明:充电计划的最优时间窗间隔为40 min;在最优调度方案下,车辆能充分利用日间运营的闲暇时段进行充电,且这一特性不受时间窗间隔大小的影响;随着延误惩罚系数的增加,期望延误时间均值先减少后保持波动,当延误惩罚系数大于2元·min-2时,期望延误时间均值小于15 s,相较传统模型降低幅度超过50%,说明模型能有效降低行程延误;随着延误惩罚系数的增加,期望等待时间均值先增加后保持波动,说明模型可以智能调整车次之间的衔接顺序,增加等待时间作为缓冲时间,从而减少延误的发生。 展开更多
关键词 交通工程 公共交通 混合整数规划 车辆调度问题 随机行程时间 延误传播
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盾构隧道结构韧性设计方法研究 被引量：2
7
作者 肖明清 封坤 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期204-213,共10页
盾构隧道主体结构通常采用装配式管片衬砌,在面临灾害作用时其力学行为复杂,易受灾害影响且修复困难,亟需进行韧性设计以提升其应灾能力。鉴于此,针对盾构隧道结构特征和灾害特点,提出了盾构隧道结构韧性设计的理念,综合考虑盾构隧道结... 盾构隧道主体结构通常采用装配式管片衬砌,在面临灾害作用时其力学行为复杂,易受灾害影响且修复困难,亟需进行韧性设计以提升其应灾能力。鉴于此,针对盾构隧道结构特征和灾害特点,提出了盾构隧道结构韧性设计的理念,综合考虑盾构隧道结构韧性设防类别、工作状态、灾害损失、经济损失和修复难易程度等因素,提出了盾构隧道结构韧性设计的设防目标,明确了其韧性极限状态;在此基础上,从结构冗余性、鲁棒性、可恢复性、经济性4个方面建立了盾构隧道结构韧性设计指标体系,并考虑承载能力和正常使用极限状态,从“强度”、“变形”和“裂缝控制”3个角度细化了盾构隧道结构的冗余性、鲁棒性指标,提出了相应的控制方程,构建了韧性设计功能函数和基于可靠性的分项系数校准流程,建立了“设计+评价”的盾构隧道结构韧性设计方法,可为隧道结构韧性设计与相关研究提供重要参考。 展开更多
关键词 隧道工程 韧性设计 设计理念 设防目标 设计指标体系
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道路交通安全分析与评价方法综述 被引量：3
8
作者 吕能超 王玉刚 +1 位作者 周颖 吴超仲 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期183-201,共19页
道路交通安全分析与评价贯穿道路设计、运营及施工养护全过程,不同阶段和运行特点的道路交通安全分析与评价的目标和内容不尽相同,因此,需根据具体情况选择针对性的交通安全分析与评价方法。为了明确各种道路安全分析与评价方法的特点... 道路交通安全分析与评价贯穿道路设计、运营及施工养护全过程,不同阶段和运行特点的道路交通安全分析与评价的目标和内容不尽相同,因此,需根据具体情况选择针对性的交通安全分析与评价方法。为了明确各种道路安全分析与评价方法的特点和适用情形,调研交通事故统计分析、运行速度分析、交通冲突分析以及驾驶行为分析4种典型道路交通安全评价方法,从数据采集、特征指标、方法建模及实践应用等方面综述不同评价方法的特点和适用情形,并总结不同方法的发展趋势。文献分析表明:基于交通事故统计和运行速度分析的道路交通安全分析与评价方法已形成较为成熟的理论模型,并应用于道路交通安全评价;然而,基于交通冲突和驾驶行为的安全评价方法仍存在数据来源和指标一致性等问题。道路交通事故评价方法在数据共享平台建设、数据完整性、数据时空相关性和数据潜在特征分析等方面还存在诸多有待深入研究的问题;运行速度分析方法在精细数据获取、模型开发与标定和零碰撞路段可靠性阈值筛选等方面尚需要持续深入研究;交通冲突分析方法在冲突样本量估计、动态交通冲突估计模型构建、交通冲突判别指标筛选以及驾驶人因对交通冲突建模影响方面也存在尚未解决的问题;驾驶行为分析方法需要在数据采集一致性、采集时长和评价指标一致性等方面达成共识。同时,随着智能网联技术的快速发展,未来会出现更多与道路交通安全运行有关的数据,这可能会改变人们对道路交通安全分析与评价方法的既有共识,也对开发新的道路交通安全分析与评价方法带来机遇和挑战。研究结果有助于全面掌握道路交通安全分析与评价方法理论体系、实现道路交通安全问题的准确评价。 展开更多
关键词 交通工程 交通安全 综述 分析评价 事故统计 运行速度 交通冲突 驾驶行为
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循环荷载下水泥土桩复合单元体变形特性及其地基长期沉降计算方法 被引量：2
9
作者 张振 郑文强 +1 位作者 叶观宝 陈勇 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期21-29,共9页
对于软土地区的路基工程,若路基处理不当,在长期交通荷载作用下,容易导致服役期路面开裂、不均匀沉降等问题。水泥土搅拌桩法是软土地区最常用的路基加固方法之一。研究循环荷载下水泥土桩复合地基的变形特性,对于指导交通荷载下软土地... 对于软土地区的路基工程,若路基处理不当,在长期交通荷载作用下,容易导致服役期路面开裂、不均匀沉降等问题。水泥土搅拌桩法是软土地区最常用的路基加固方法之一。研究循环荷载下水泥土桩复合地基的变形特性,对于指导交通荷载下软土地基长期沉降控制具有重要意义。然而,现有研究主要集中在软土和水泥土单一介质,对于水泥土桩复合体的研究较少。通过开展水泥土桩复合单元体大型动三轴试验,分析围压、静偏应力和置换率等因素对水泥土桩复合体累积塑性应变的影响。研究结果表明:循环荷载下水泥土桩复合体累积塑性显著小于软土,且应变随围压、动应力比及静偏应力的增大而增大,随置换率的增大而减小;静偏应力的增加会导致复合单元体临界动应力比的减小。基于试验结果,建立了水泥土桩复合体长期沉降计算方法。结合现代有轨电车算例,分析交通荷载作用下软土路基以及经水泥土桩法处理后的路基长期沉降结果。计算结果表明,采用水泥土桩法可有效减小软土路基长期沉降。 展开更多
关键词 道路工程 长期沉降 大型动三轴试验 水泥土桩复合体 计算方法 分级循环加载
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高速路网不停车收费车道优化布设方法 被引量：9
10
作者 刘成龙 陶莎 +2 位作者 赵聪 暨育雄 杜豫川 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期179-188,共10页
合理设置高速公路收费站ETC(Electronic Toll Collection)车道数量,对高速公路通行效率至关重要。针对目前路网中ETC与MTC(Manual Toll Collection)车辆混行的情况,考虑ETC的普及率,结合多用户路网均衡模型和排队论方法,建立基于双层规... 合理设置高速公路收费站ETC(Electronic Toll Collection)车道数量,对高速公路通行效率至关重要。针对目前路网中ETC与MTC(Manual Toll Collection)车辆混行的情况,考虑ETC的普及率,结合多用户路网均衡模型和排队论方法,建立基于双层规划模型的高速路网ETC车道优化布设方法。上层模型以车辆总通行时间最小为目标,优化设置进出收费站的ETC车道数量;下层模型为多用户路网均衡模型,反映ETC和MTC车辆的路径和收费车道选择行为。下层模型通过设计收费站的等价拓扑结构,表征收费站的车道使用规则及车辆的收费车道选择行为,并采用排队论方法估计ETC和MTC车道的收费排队时间。根据模型的特点设计了基于主动集的启发式算法,利用参数二进制与拉格朗日函数法确定迭代下降方向,解决了下降方向与步长难以计算的问题;通过内嵌优化函数的方式,保证在主动集转化过程中上层约束均不会失效,且避免了迭代过程中的模型解退化问题。基于上海市绕城高速进行实证分析,结果表明:随着ETC普及率的提升,收费排队时长按照负指数趋势下降;与按比例布设ETC车道的方法相比,所提方法最高可降低57.4%的收费排队时间,且该方法可以避免ETC车道布设过多对于MTC车道通行能力挤压造成的负面效果。研究成果可以有效指导高速路网ETC车道的布设,提高路网通行效率。 展开更多
关键词 交通工程 车道布设 双层规划 不停车收费 排队论 用户均衡
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不同情景下自动驾驶接管行为的影响特征 被引量：1
11
作者 赵晓华 陈浩林 +3 位作者 李振龙 李海舰 巩建国 付强 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期195-214,共20页
为探究不同情景下自动驾驶接管行为的影响特征,面向驾驶人、自动驾驶车辆、交通环境等内容提出自动驾驶测试研究框架。基于驾驶模拟技术开发自动驾驶测试平台,通过案例验证其有效性,为自动驾驶相关技术的测试评估提供有力支撑。研究以... 为探究不同情景下自动驾驶接管行为的影响特征,面向驾驶人、自动驾驶车辆、交通环境等内容提出自动驾驶测试研究框架。基于驾驶模拟技术开发自动驾驶测试平台,通过案例验证其有效性,为自动驾驶相关技术的测试评估提供有力支撑。研究以接管场景、接管请求时间、驾驶次任务、交通流为要素设计18个高速公路接管情景,邀请被试开展驾驶模拟试验测试。从主观维度探究驾驶人对自动驾驶的适应性差异,从客观维度构建广义线性混合效应模型,研究驾驶人属性因素(性别、年龄、驾龄)和接管情景因素(接管场景、接管请求时间、驾驶次任务)的主效应及其交互作用对接管行为的影响。统计分析结果表明:(1)性别因素对自动驾驶的信任度和状态感知度有统计学差异,男性对自动驾驶的适应性高于女性;(2)驾驶人的年龄和驾龄因素对试验前和试验后的技术接受度具有显著影响,对技术信任度和状态感知度具有统计学差异,中年人和老年人、中驾龄和高驾龄人群的适应性相对较高;(3)不同因素水平对应的接管成功率、正确率和第一操纵行为不同。广义线性混合效应模型结果表明:(1)接管情景因素及其交互作用对接管行为指标具有显著影响;(2)模型中引入驾驶人属性因素,发现与接管情景因素存在交互效用。研究基于驾驶模拟技术开发自动驾驶测试平台的方法具有一定的推广性,研究结果可为深度挖掘自动驾驶接管行为影响因素及其作用机理奠定基础。 展开更多
关键词 交通工程 自动驾驶 广义线性混合效用模型 接管行为 影响因素 驾驶模拟技术
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分级加载下组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基固结解答 被引量：2
12
作者 武崇福 李文雪 +2 位作者 李文涛 芦建鑫 韩毅 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期140-150,共11页
为了进一步完善组合渗流排水桩-不排水桩复合地基固结理论,就分级加载下组合型复合地基的固结理论计算展开研究。以组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基为研究对象,考虑碎石桩固结变形、不同桩体的涂抹效应和附加应力随深度与时间变化等因素,... 为了进一步完善组合渗流排水桩-不排水桩复合地基固结理论,就分级加载下组合型复合地基的固结理论计算展开研究。以组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基为研究对象,考虑碎石桩固结变形、不同桩体的涂抹效应和附加应力随深度与时间变化等因素,结合软土路基分级填筑的工程状况,运用解析法推导出分级加载下组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基固结解析解,并得到任意时刻复合地基的整体平均固结度解答。进一步地,将本文解退化为瞬时加载下附加应力沿深度非均布条件下的解,大大简化了计算公式。运用MATLAB软件对本文解进行编程运算,以不同加载历程、附加应力沿深度分布的3种模式和桩土模量比为基本变量,绘制出相应工况下复合地基的整体平均固结度曲线,然后对计算结果进行参数分析。研究结果表明:采用与工程实际更为接近的分级加载模式,发现不同加载历程对复合地基固结速率的影响较大;分级加载下附加应力沿深度非均布的固结度曲线基本重合,表明考虑应力时效性的应力分布模式对复合地基固结速率影响不大,从而可以将固结度计算公式简化,易于工程应用;但是在不同的CFG桩土模量比下,附加应力沿深度分布模式的不同导致地基的最终沉降结果有较大差异,增大桩土模量比有助于减小复合地基变形量,缩小沉降差异,维持地基稳定。 展开更多
关键词 道路工程 复合地基 解析法 分级加载 附加应力
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基于状态空间采样的高速公路智能网联车辆轨迹动态规划 被引量：3
13
作者 郭烈 王旭 +1 位作者 胥林立 秦增科 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期253-267,共15页
为实现智能网联车辆在高速公路动态行车环境下的轨迹实时规划,提出一种基于状态空间采样的轨迹动态规划方法。首先,以安全性为原则选取主车当前行驶的理想车道。基于Frenet坐标与笛卡尔坐标的转换关系,建立车辆运动横、纵向解耦的独立... 为实现智能网联车辆在高速公路动态行车环境下的轨迹实时规划,提出一种基于状态空间采样的轨迹动态规划方法。首先,以安全性为原则选取主车当前行驶的理想车道。基于Frenet坐标与笛卡尔坐标的转换关系,建立车辆运动横、纵向解耦的独立积分系统。将高速公路常见的行驶状态分为车道保持与定速巡航、变道以及前车跟随3类,预测主车行驶车道并针对3类行驶状态分别设计轨迹终端的目标配置方法。然后,利用多项式函数生成连接初始配置和目标配置的多条待选轨迹。构建考虑轨迹偏离理想车道程度、始末速度变化、规划周期和轨迹舒适性的综合损失函数,结合速度、加速度、曲率检查来评价各条待选轨迹的成本并进行排序。最后,预测车辆的横、纵向运动轨迹并构建一种胶囊形的车辆虚拟安全边界,通过碰撞检测,确定主车的最优轨迹,设置动态规划触发条件及时更新最优轨迹并避免过度规划浪费资源。研究结果表明:提出的算法能满足高速公路场景的动态规划需求;通过对轨迹规划周期、虚拟安全边界、动态规划时间间隔等关键参数的分析与优化,主车的横摆角速度范围稳定在-0.1~0.15(°)·s^(-1),横向加速度范围稳定在-0.16~0.32 m·s^(-2),跟踪参考轨迹的最大误差不超过0.022 m,提出的算法能规划出具有高安全性、稳定性和舒适性的轨迹。 展开更多
关键词 汽车工程 轨迹动态规划 状态空间采样 智能网联车辆 损失函数 碰撞检测
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基于自然驾驶数据挖掘的二阶车辆与行人交互测试场景 被引量：2
14
作者 马峻岩 田叶凡 +2 位作者 赵祥模 王卓 柳有权 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期139-152,共14页
针对当前网联车车辆与行人交互(以下简称人车交互)测试场景复杂性低、无法充分涵盖真实道路情况下的人车交互场景测试需求问题,提出了一种基于自然驾驶数据的人车交互测试场景构建方法。该方法首次提出了二阶人车交互测试场景的概念,在... 针对当前网联车车辆与行人交互(以下简称人车交互)测试场景复杂性低、无法充分涵盖真实道路情况下的人车交互场景测试需求问题,提出了一种基于自然驾驶数据的人车交互测试场景构建方法。该方法首次提出了二阶人车交互测试场景的概念,在传统人车交互场景基础上组合前序车辆运动场景,实现交互场景时间域扩充,并通过挖掘自然驾驶数据中人车交互场景及其前序场景的关联性与特征参数,构建更加符合真实情况的复杂人车交互测试场景。首先,在795776条人车交互数据基础上筛选出135起有效人车交互事件及其前序事件,通过统计分析得到典型前序事件——跟车事件。其次,对跟车事件与人车交互事件进行特征挖掘聚类,得到3类跟车场景与4类一阶人车交互场景;将一阶人车交互场景与跟车场景进行拼接组合,通过联合频数统计,从场景拼接组合中提取出6类典型二阶人车交互场景。最后,基于IDM(Intelligence Driving Model)跟车模型与典型AEB(Autonomous Emergency Braking)控制算法,建立了二阶场景下单车环境与网联车环境数值仿真模型,对6类典型二阶人车交互场景生成的测试用例进行评估。结果表明:对于6类二阶场景,网联车环境危险测试用例总量均较单车环境情况有显著下降;对相同一阶场景进行时间域扩充得到的二阶人车交互场景,使得单车环境和网联车环境下的危险测试用例数量都存在着显著差异;提出的二阶人车交互场景构建方法,可以挖掘出更多接近真实道路情况下潜在的危险人车交互测试场景,实现对网联车辆充分、有效的测试。 展开更多
关键词 交通工程 测试场景 聚类 自然驾驶数据 行人与车辆交互
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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 被引量：10
15
作者 郭延永 刘攀 +1 位作者 吴瑶 李清韵 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期85-92,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 交通工程 非常规信号交叉口 极值统计 交通冲突 安全评价
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大数据背景下的路径选择行为建模
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作者 李大韦 冯思齐 +3 位作者 曹奇 宋玉晨 赖信君 任刚 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期161-174,共14页
路径选择建模的主要任务是基于合理假设,定量分析交通参与者的路径选择行为,并估计和预测交通参与者对交通网络的使用情况。基于此,全面总结路径选择建模的研究现状,介绍各种出行数据的特点,阐释常见的选择集生成方法,对文献中提出的众... 路径选择建模的主要任务是基于合理假设,定量分析交通参与者的路径选择行为,并估计和预测交通参与者对交通网络的使用情况。基于此,全面总结路径选择建模的研究现状,介绍各种出行数据的特点,阐释常见的选择集生成方法,对文献中提出的众多离散选择模型进行归类和讨论,对比模型估计的2类主要方法,并展望机器学习在路径选择建模中的广阔前景。研究结果表明:随着交通感知技术的全息化发展,在海量车辆轨迹数据的支撑下,路径选择研究取得了全方位的进步;路径选择模型可分为基于路径和基于路段的模型,前者以路径为基本选项,从通过确定性或随机性方法生成的选择集中选择路径,包括多项Logit(MNL)模型以及更先进的MNL修正模型、广义极值(GEV)模型、混合Logit模型和非GEV分布模型,后者以路段为基本选项,动态地求解路径选择问题,无需生成选择集,包括各种递归Logit模型;路径选择模型的参数估计可使用有标签数据或无标签数据,前者通过地图匹配在交通网络中重构出真实路径,后者则依概率考虑一系列可能的路径。近年来,基于机器学习的路径选择模型因具有更优的预测性能而受到广泛关注。在未来的路径选择研究中,应进一步结合离散选择模型和机器学习模型,使两者优势互补。 展开更多
关键词 交通工程 离散选择建模 综述 路径选择 选择集 机器学习 大数据
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风、列车作用下大跨度斜拉桥索-梁相关振动研究 被引量：5
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作者 王涛 刘德贵 黄辉 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期105-118,共14页
为了研究大跨度铁路斜拉桥在随机风、列车动力作用下索-梁相关振动导致的拉索振动状态,开发三维空间非线性有限元动力计算程序、列车动力学模型、风场模拟算法,以实际斜拉桥为研究对象,建立全桥三维有限元计算模型进行详细的计算分析。... 为了研究大跨度铁路斜拉桥在随机风、列车动力作用下索-梁相关振动导致的拉索振动状态,开发三维空间非线性有限元动力计算程序、列车动力学模型、风场模拟算法,以实际斜拉桥为研究对象,建立全桥三维有限元计算模型进行详细的计算分析。首先,分别使用拉索不分段与分段的全桥模型进行模态计算,讨论拉索局部振动特性与全桥振动特性之间的关系。然后,计算在简谐外激励作用下斜拉桥全桥的非线性振动时程,对比单根拉索在端部位移激励下的非线性振动特性与全桥结构中拉索发生大幅索-梁相关振动之间的差别,依据非线性振动理论,讨论实际斜拉桥中拉索发生索-梁相关振动的共振条件。最后,使用拉索分段的斜拉桥全桥模型,研究在三维空间中,风场动力作用、列车动力作用、风-列车-桥梁耦合动力作用在各个工况下对斜拉桥全桥索-梁相关振动的影响。研究结果表明:对于大跨度铁路斜拉桥,在实际日常运营状态下,风和列车的作用不会使结构进入非线性振动状态;单独的风或列车动力作用不会使拉索达到索-梁相关振动的共振条件;风-列车-桥梁耦合动力作用下拉索振动相对单独的风、列车作用更为明显,但也不会使拉索达到索-梁相关振动的共振条件。 展开更多
关键词 桥梁工程 索-梁相关振动 有限元方法 斜拉索 风-列车-桥梁耦合振动
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基于车辆制动激励和小波包能量分析的连续梁桥基础冲刷识别方法 被引量：5
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作者 杨婷婷 李岩 林雪琦 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期51-60,共10页
近年来,因基础冲刷引发的桥毁事故频发,冲刷会造成桥梁下部结构周围土体被破坏进而导致基础承载力下降,并且由于冲刷位置隐蔽增加了识别检测的难度。为了精准识别桥梁下部结构的基础冲刷损伤,利用车辆制动作用可引起更为显著的桥梁下部... 近年来,因基础冲刷引发的桥毁事故频发,冲刷会造成桥梁下部结构周围土体被破坏进而导致基础承载力下降,并且由于冲刷位置隐蔽增加了识别检测的难度。为了精准识别桥梁下部结构的基础冲刷损伤,利用车辆制动作用可引起更为显著的桥梁下部结构纵桥向动力响应这一特点,提出了一种基于车辆制动作用下桥梁动力响应小波包能量分析的连续梁桥基础冲刷识别方法。该方法选择典型三轴车制动作用作为动力激励,利用小波包对冲刷前后的车辆制动作用下桥墩顶纵桥向加速度响应进行分解,提出以小波包能量方差变化率作为冲刷识别指标,实现基础冲刷位置识别;进而通过数值模拟方法建立包含多种冲刷程度与对应测点冲刷指标值的样本库,拟合分析确定冲刷识别指标值与冲刷程度间的函数关系,通过识别出的各测点冲刷指标值基于模式反演方法实现冲刷程度的量化识别。一座混凝土连续梁桥工程实例的分析结果表明,该方法能够实现梁桥基础冲刷的定位和定量识别,抗噪能力强,且识别结果受桥面不平度、制动位置、车质量和初始车速等因素影响较小。该方法在试验过程仅需在桥墩顶安装加速度传感器,可借助常规的桥梁荷载试验项目实现,具有测试简便易行、识别精度好等特点,适于公路梁桥基础冲刷的快速检测。 展开更多
关键词 桥梁工程 冲刷识别 小波包能量 桥梁基础 车辆制动
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桥梁双柱式排架墩抗震性能研究进展述评 被引量：16
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作者 石岩 李军 +3 位作者 秦洪果 王东升 王军文 孙治国 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期134-154,共21页
桥梁双柱墩在国内外中小跨径公路桥梁和城市高架桥中应用非常广泛,但在历次破坏性地震中震害普遍严重。为了揭示桥梁双柱墩在地震作用下的破坏机理,发展具有可恢复功能的防震桥梁双柱墩,实现从双柱墩结构到桥梁工程、再到交通线路乃至... 桥梁双柱墩在国内外中小跨径公路桥梁和城市高架桥中应用非常广泛,但在历次破坏性地震中震害普遍严重。为了揭示桥梁双柱墩在地震作用下的破坏机理,发展具有可恢复功能的防震桥梁双柱墩,实现从双柱墩结构到桥梁工程、再到交通线路乃至整个交通网络的全寿命周期抗震性能设计,对桥梁双柱墩抗震问题的研究进展进行评述。首先总结汶川大地震和国外重大地震中钢筋混凝土桥梁双柱墩的震害情况并分析其特征,主要破坏形式有墩柱的弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏,间系梁的纵向开裂及其与墩柱节点的断裂,盖梁梁体的斜裂缝、冲切开裂及其垫石和挡块的剪裂、剪断、撞碎等。再从抗震性能试验、非线性力学行为及数值模拟、间系梁减震耗能、损伤控制与可恢复功能结构体系、ABC双柱墩及其在强震区的应用问题、抗震加固方法和抗震设计理论等方面对桥梁双柱墩相关的抗震问题研究进展进行系统梳理与评述,进而指出桥梁双柱墩应用与研究中存在的问题。在此基础上,结合当前地震工程领域的主要发展趋势和前沿热点问题,如子结构混合模拟试验、可恢复功能结构和交通系统、多次多灾种耦合作用、全寿命设计、大数据和人工智能等,对双柱墩结构及其桥梁体系未来的研究方向进行展望。 展开更多
关键词 桥梁工程 桥梁双柱墩 综述 抗震性能 装配式桥梁 可恢复功能结构 全寿命设计
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分布式电驱动车辆力矩分配控制研究现状综述 被引量：16
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作者 邹渊 郭宁远 +2 位作者 张旭东 尹鑫 周亮 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1-25,共25页
分布式电驱动车辆具有控制灵活度高、传动链短、结构紧凑、传动效率高、空间布置利用率高等特点,独特的结构特点与驱动方式令其在充分挖掘车辆动力学控制潜力、增强车辆安全性、提升驱动效率、简化底盘结构等方面带来明显的技术革新,为... 分布式电驱动车辆具有控制灵活度高、传动链短、结构紧凑、传动效率高、空间布置利用率高等特点,独特的结构特点与驱动方式令其在充分挖掘车辆动力学控制潜力、增强车辆安全性、提升驱动效率、简化底盘结构等方面带来明显的技术革新,为高性能车辆控制技术提供硬件载体。然而,作为过驱动、多约束、车辆纵向-横向-垂向运动行为强非线性耦合系统,分布式电驱动车辆在车辆动力学控制、车辆行驶经济性控制、协同控制等方面仍面临理论与技术挑战。基于此,综合国内外前沿分布式电驱动车辆力矩分配控制策略研究,主要从控制框架、稳定性控制、能效控制、兼顾稳定性与经济性控制4个方面重点阐述当前发展现状,设计并对比分析应用案例,从不同角度对力矩分配的发展方向进行展望,旨在为先进分布式电驱动车辆高性能力矩分配控制器开发提供参考。 展开更多
关键词 汽车工程 分布式电驱动车辆 综述 力矩分配控制 稳定性控制 能效控制 兼顾稳定性与经济性控制
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