三维探地雷达道路隐性病害检测分析与数字化技术综述

道路服役数据信息是交通基础设施数字化建设与养护的关键,先进探测设备是获取道路服役数据信息的途径。近年来,三维探地雷达(3D Ground Penetrating Radar, 3D GPR)因其高效、无损等检测优势得到广泛应用,可为道路隐性病害数据获取提供重要支撑。基于此,对道路典型隐性病害类型与检测手段进行总结归纳。梳理了三维探地雷达技术原理、数据采集方法、数据处理及在道路工程检测中的应用;根据三维探地雷达图谱隐性病害特征与识别手段,重点分析人工智能技术在探地雷达图谱识别技术中的应用与发展。针对交通基础设施发展进程,展望基于探地雷达数据的数字孪生技术,主要介绍基于三维探地雷达数据的建模与模型仿真方法。该综述可为三维探地雷达道路隐性病害检测提供基础理论知识与实践方法借鉴,同时为基于三维探地雷达数据的数字化交通基础设施建设与道路养护决策提供参考。     

道路基础设施养护与改建的投资政策分析

本文结合国内外路面管理系统研究实践，采用寿命周期费用分析方法和优化模型，提出了道路基础设施养护与改建的投资政策分析方法。     

城市交通基础设施的建设与管理

分别介绍了美国加州交通局和广州市负责交通基础设施设与管理的机构、职能以及近年来的成就，比较了两种管理体制在工程建设、产品开发等事件上的动作机制和过程，由此提出了城市交通建设与管理的现状和发展中可能存在的问题，为管理体制改革提出了值得参考的建议。     

基于激光雷达点云的道路几何信息提取与数字化建模研究

为实现快速、自动化的道路几何信息提取和数字化建模,基于激光雷达点云提出了一套从道路语义分割、几何线形提取到集成化建模的通用框架。首先,基于空间上下文特征基础框架,将局部特征的最大值和邻域均值进行聚合以作为局部特征,使用径向分布参数与三维坐标描述全局上下文特征,构建道路语义分割网络。其次,基于道路场景分割结果,通过体素降采样和半径滤波法减少点云数据量、去除离群点,并利用可变半径Alpha Shapes (VA-Shapes)算法提取道路边线,结合获取的边线横纵坐标,计算路段几何信息(路宽、纵坡、横坡等),使用inshape函数和插值法构建交叉口的数字高程模型。最后,采用Dynamo for Revit将道路几何信息导入并生成道路路线,通过Revit软件设计道路自适应族构件及不同类别基础设施族构件,实现精细化道路数字建模。利用开源数据集Semantic3D进行训练和测试,分析与评价道路几何信息提取效果。研究结果表明：所提出的算法总体准确度为95%,路面的单类交并比为97.9%,能够很好地实现道路点云场景的自动化语义分割;相比于传统的固定半径Alpha Shapes算法,VA-Shapes算...     

道路通行行为研究进展及其展望

道路通行行为是交通行为领域重要的研究热点,文中系统梳理了道路通行行为的学术研究现状、存在问题、研究方法及发展前景。阐述了道路通行行为的定义,分析比较了通行行为与驾驶行为、驾驶员行为的区别和联系。提出将道路通行行为分为基本通行行为、攻击性通行行为、路径选择行为以及竞争与协作通行行为四部分,总结了国内外道路通行行为发展现状,分析了存在问题,并对其未来发展趋势进行了展望。为改善道路通行行为研究方法,针对道路通行行为的多种交通行为特点,提出了适用于道路通行行为的研究方法和手段(时空法、实验法和模拟仿真),探讨了各研究方法的应用现状、优缺点、以及在不同研究阶段的适用性。最后对道路通行行为的发展趋势进行了探讨并提出了建议。     

面向自动驾驶的道路适驾性研究进展

现有道路设计规范考虑了驾驶人感知反应时间和车辆动力学特征,而自动驾驶汽车与驾驶人在感知反应时间、感知距离和感知高度等方面存在差异。这些差异可能会导致自动驾驶汽车在特定道路条件下面临挑战,例如复杂的道路线形、不规则交叉口等情况。为了解道路基础设施对自动驾驶汽车运行的影响,需要开展面向自动驾驶的道路适驾性研究。针对不同道路类型,道路几何设计、交通控制设施和路侧设施等对自动驾驶汽车安全运行影响的定量研究尚不充分。从路段、交叉口、交通标志标线3个方面进行归纳整理,结果表明：(1)现有的研究建立了道路线形设计、交叉口几何设计与自动驾驶感知能力的关系,发现平曲线半径、弦长和曲线偏转角等设计指标影响自动驾驶视距;(2)实车测试发现道路类型、平曲线曲率和车道宽度对自动驾驶失效事件具有显著影响;(3)随着自动驾驶汽车市场渗透率的增加,自动驾驶汽车之间交互行为规则更加明确,有利于提升道路适驾性水平;(4)自动驾驶的感知识别准确率会受到交通标志的反光性能和设置位置的影响,失效概率与交通标线的尺寸、逆反射亮度系数以及延长线相关。面向未来自动驾驶应用需求,针对已建道路,需要测试不同复杂工况条件对自动驾驶汽车运行...     

国内灰绿基础设施协同策略研究进展及展望

从构建城市生命支持系统的视角,重新认知灰色与绿色基础设施以及灰绿协同的重要性。通过系统梳理国内相关研究,总结灰绿协同在涉水基础设施、交通基础设施、能源基础设施三个热点方向上的研究进展,继而提出灰绿协同的概念、内涵、特征及理论框架,为后续细化的协同技术体系提供理论支撑和现实依据。此外,探讨灰绿协同理论在过往研究中的局限,并在长期视角下针对协同方向、协同技术、协同评价、协同数字化提出四点展望,为强化基础设施协同,扎实推进生态文明建设提供相应建议。     

融合感知特性的道路铺装结构设计体系研究综述及应用展望

为促进道路基础设施的智能化,实现道路铺装结构的智能感知功能,综述了融合感知特性的道路铺装结构设计体系的研究进展和发展趋势。首先归纳了道路铺装感知信息组成,包括路域环境感知、车辆荷载感知、路表功能感知和结构响应感知,在此基础上,提出了道路铺装结构分级感知设计思想;针对目前道路铺装感知设计不完善的问题,初步构建了融合智能感知特性的道路铺装结构设计体系;最后提出了融合智能感知特性的道路铺装结构设计和应用中存在的问题,并对其发展和应用前景进行了展望。研究结果表明：道路铺装结构的感知设计应综合考虑道路等级、区域环境、服务需求、工程造价和发展趋势等因素,依据“安全优先、分层递进”的思想进行分级设计,融合智能感知特性的道路铺装结构设计体系应涵盖感知系统、材料设计、布设组合、感知性能保持、计算理论和设计指标及要求等内容;在融合智能感知特性的道路铺装结构设计和应用过程中,存在着感知特性的设计内涵不明确、感知技术的实施标准不统一、感知铺面结构的性能保持技术不健全和感知数据处理与应用不标准等问题,未来其在公路长期性能观测科学网的建设、道路科学合理养护决策的制定和适用于中国的长寿命路面设计方法的研发等方面具有广阔的应用前景。     

道路沥青老化评价方法研究进展

沥青是路面工程中常用的筑路材料之一,被广泛应用于中国高速公路和城镇道路中。在路面服役过程中,沥青材料会出现硬化变脆等老化现象,显著影响了路面的运营品质及服役寿命。为了进一步促进道路沥青老化评价方法研究的发展,以宏观性能测试、微观结构探测和数值模拟技术等老化评价方法为脉络,比较了各类评价方法的所属尺度和应用优劣。研究结果表明:现行的沥青热氧老化室内研究方法并不能很好地反映沥青的长期服役耐久性,而紫外老化的室内研究方法更加亟需标准化和规范化;紫外老化和热氧老化的差异在于化学键断裂机制不同,热氧老化主要是由于高温热分解导致化学键断裂,而紫外老化的引发是由于分子内所含的基团吸收了具有能量的紫外线,导致化学键发生断裂;宏观性能测试是构建沥青老化与性能衰退联系的直接研究途径,2类老化类型的宏观性能测试方法和评价指标不能完成等同和替换;荧光显微镜、原子力显微镜、傅里叶红外光谱等微观探测技术能够定性或者定量分析沥青的老化过程和改性剂的老化响应;采用分子动力学模拟和细观力学模型既能继承利用微观研究的精确结论,又可与宏观力学试验建立关联性,对沥青的老化过程进行数值表征,其研究结果能够为其微观演化规律和宏观性能特性提供参考;在实际沥青路面使用中,紫外老化和热氧老化是并行存在的,基于室外沥青路面老化监测的多因素复合老化应是沥青室内老化模拟研究的重点;融合多层次老化评价指标和数值模拟技术,建立多尺度沥青老化动态仿真模拟是沥青材料与数值模拟交叉应用的主要研究方向。     

基于GIS的公路交通安全评价技术研究

在简述公路交通安全评价技术和GIS技术在公路交通安全领域应用现状的基础上,作者阐述了GIS技术应用于公路交通安全评价中的必要性和可行性,探讨了GIS空间查询技术、空间分析技术、空间数据与属性数据整合技术在公路设计阶段和运营阶段交通安全评价中的应用.并进一步构建了基于GIS的公路交通安全评价技术体系,提出了该体系涉及的数...     

新一代智慧高速公路系统架构设计

伴随中国高速公路的快速发展,智慧高速成为下一代公路系统技术形态演变的必然趋势.对其功能描述与架构解析能够有效指导未来高速公路的规划与建设,为智慧交通体系提供有力支撑.针对智慧高速的基本服务功能,结合车路耦合发展脉络,首先提出了以服务能力升级为导向的新一代智慧高速技术特征与系统内涵.面向不同服务对象与功能,明确了智慧高速...     

桥梁健康监测技术研究现状及展望

为进一步推进桥梁健康监测技术的发展,保障桥梁运营安全,依据近20年国内外桥梁健康监测(BHM)领域的学术研究现状,总结了BHM在系统及适用性、结构损伤监测算法、监测数据预处理、损伤结构安全预警及数字孪生技术方面取得的最新进展,确定BHM技术目前的研究热点和未来的发展方向.综合分析表明:在BHM系统及适用性方面,研究结构...     

城市车路协同系统下实时交通状态评价方法

交通状态评价方法能够为交通管理系统提供可量化的实时路网信息,为动态引导交通流、缓解交通拥堵提供依据。受限于交通路网的时变性和评价过程的主观性,目前传统评价方法的精度时常无法满足需求。基于城市车路协同系统动态获取路网信息优势,提出一种利用车路信息融合的实时交通状态评价方法。首先,定义了一种网联汽车与路侧终端间的无线交互方式,并确定数据协议以保证实时车辆数据的准确性;其次,从实时数据中选取平均通过时间、平均停车次数、平均停怠时间作为一级评价指标进行模糊综合,应用多算子对计算的一级评价结果构成二级交通状态评价指标,并根据层次分析法确立指标权重,同时根据仿真和试验结果建立适用于各级道路参数的可变隶属度规则,从而融合动态车辆数据与静态路段参数,计算得出交通状态评价结果与评分;最后,由网联汽车、车载终端、路侧终端和无线通信模块搭建实际协同测试系统对该方法进行了试验验证。试验结果表明：测试系统所得到的路段实时交通状态评价得分与对应的交通状态变化趋势一致,能够准确体现城市车路协同环境下的交通状态特点。该评价方法运用信息融合方法提高了交通状态评价结果的实时性与客观性,同时为车路协同技术应用于实时交通诱导,缓解城市交通拥堵提供了理论依据。     

公路网规划研究进展与发展趋势

为了科学、有效地促进中国公路网的建设与规划,推动公路网规划理论方法的研究,系统地回顾了各国公路网规划理论方法的发展历程与实践应用现状,介绍了现有公路网规划理论、方法体系,并对这些理论体系进行了比较评述。在结合中国公路网规划实践的基础上,认为目前公路网规划在整体规划依据与各方法体系的细节上存在缺陷,指出现代科学技术的应用、定量规划方法和多学科的融合将是未来发展的趋势。     

旅游公路交通安全设施设计方法研究

从旅游公路的分类入手研究旅游公路交通安全设施的设计方法。通过对公路与旅游之间关系的分析,提出了旅游公路的基本分类,揭示了分类与具体旅游资源的相关性,建立了一种基于模糊模式识别的旅游公路分类方法。在此基础上,结合旅游交通的需求分析,总结出了各种类型旅游公路的交通安全设施的整体优化目标设计原则。对与交通安全设施设计相关的交通控制策略,提出了基于旅游公路分类的设计方法。此后讨论了旅游公路交通安全设施的具体形式设计。     

平原区等级公路接入口安全影响分析研究

针对平原区等级公路复杂的交通环境与接入口密集程度比较高有关,且接入口相关的事故比例也较高的情况,进行了平原区接入口对安全影响特性的系统研究。本研究收集了大量平原区公路的道路和年交通事故、交通组成等数据信息,对平原区公路接入口对安全的影响情况进行了量化研究,包括双车道公路接入口安全影响性研究和四车道公路接入口安全影响性研究,分析指标包括针对事故率的分析和死亡率的分析。分析结果表明接入口对安全的影响呈现出分段规律性。     

公路基础设施资产管理概述

参考国内外有关资料阐述了公路基础设施资产管理的基本概念、总体架构，就资产管理系统及系统方法论的应用和寿命周期成本分析方法等进行了探讨。     

西藏高等级公路数字化建设现状及发展对策

西藏自治区高等级公路建设起步晚,2011年7月才结束全区没有高等级公路的历史。与我国东部发达地区相比,西藏高等级公路数字化建设极为落后,影响着全区高等级公路网整体功能的发挥。系统阐述了西藏高等级公路数字化建设现状,深刻剖析存在的突出问题,并以新时代"治边稳藏"和"交通强国"战略为指导,结合我国数字交通发展趋势,从加强顶层设计、完善基础设施、严把建设质量、加大科技攻关、促进创新应用、提升服务品质、人才队伍建设、专项资金保障等8个方面提出了西藏高等级公路数字化发展对策。     

基于累积前景理论的公路建设项目灰关联排序模型

考虑决策者风险态度对公路建设项目决策实施的影响,针对公路建设项目决策实施影响因素的灰色特征,设计了公路建设项目影响参数,提出了一种基于累积前景理论的公路建设项目灰关联排序模型。该模型通过[-1,1]线性变化将原始矩阵标准化,应用TOPSIS法得到正负理想方案作为公路建设项目排序决策的参考点;将正负理想方案和公路建设项目分别作为参考数列和被比较数列,应用关联分析法构建了正负关联系数矩阵,并基于累积前景理论及其正负前景价值函数构建了正负前景价值矩阵和方案综合前景值最大化的非线性规划模型,应用极值法求解模型得出最优权向量,最终确定公路建设项目的排序。最后以5条公路建设项目排序为例,与AHP和灰关联投影法进行对比分析,从侧面验证了该模型的可行性与有效性。