道路基础设施数字化研究进展与展望

为进一步促进交通基础设施向数字化、网络化、智能化发展,采用文献研究法对道路基础设施数字化领域的研究进展和发展趋势进行分析。首先通过检索中国知网(CNKI)中文核心合集数据库和Web of ScienceTM、IEEE等英文数据库中与主题相关的文献(中文229篇,英文2 395篇),基于科学知识图谱对文献进行梳理与分析,并结合现有研究中的技术领域与工程应用场景,对道路基础设施数字化做出了定义。在此基础上进一步构建了道路基础设施数字化的技术架构,包括:感知获取层、集成处理层、业务应用层、标准与规范体系以及安全与管控体系;此外重点介绍了数字道路信息感知技术、数据管理与分析技术、全生命周期工程应用等关键技术的发展现状,进一步展望了未来技术发展的前景。最终通过梳理道路基础设施数字化现有研究存在的问题和不足,对其今后的发展做出展望。结果表明:道路基础设施数字化是由特定的检测与感知技术、数据传输与通讯网络、信息平台与安全系统构成,具有多元智能性。在路面信息的采集过程中,传感器在耐久性和实用性等方面存在的技术难题仍需进一步解决;物联网、地理信息系统、建筑信息模型、信息物理系统、数字孪生、大数据驱动在内...     

高速公路平纵曲线组合路段交通风险评估方法

高速公路平纵曲线组合路段常出现单一平曲线和竖曲线要素满足规范,但二者相结合后存在安全隐患的情况。为评估这类组合路段的交通风险、提升组合路段安全性,综合运用可拓云理论与理想点法,提出了基于可拓云模型的交通风险评估方法。基于已有事故数据和文献,从驾驶员、道路、交通环境以及其他因素的角度出发,构建了包含15个指标的交通风险评估指标体系,并将每个指标划分为5个风险等级;利用层次分析法和熵权法确定各评估指标主、客观权重后,再通过理想点法确定各评估指标组合权重;参照公路路线设计规范及相关文献,考虑定性指标的边界模糊性划分各评估指标的风险等级,并按照等比原则实现定性指标的定量化描述;构造可拓云模型云隶属度矩阵,计算综合评判向量,最后根据最大隶属度原则确定路段风险等级。以云南省3段高速公路路段作为分析案例,利用基于可拓云模型的交通风险评估方法计算了各路段风险等级,并识别了各路段的危险性指标。结果表明：该方法与传统基于模糊综合评价法相比,评估结果相同,但信息更丰富,其综合评判模糊等级特征值的期望E_xr反映了路段的安全程度;Y路段的E_xr高于C路段,表明Y路段比C路段更安全;3段路段的评估结果的置信度因子θ均小于0.05,表明结果可信度较高,验证了该方法在交通风险评估过程中的适用性。     

管道涂层发展与新技术

长输管道的防腐技术是长输管道建设的重要内容之一,防腐涂层的合理选择与使用,对长输管道的安全运行、使用寿命,提高流动特性,降低经济成本都具有十分重要的意义。重点介绍了目前国内外的主要有机涂层和无机涂层的性能。详细分析目前国外有关涂层技术的新材料、新的粘接工艺和保护措施以及管道表面处理。基于国内外发展动向的研究,可以为国内的管道涂层提供一定的参考和借鉴。     

爆破振动下双洞隧道衬砌动力响应分析

以浙江省金华市里岩垄坑2号隧道为工程背景,研究Ⅲ级围岩隧道爆破时衬砌动力响应.本文采用MinimateProTM振动监测仪对开挖洞与邻洞进行了爆破振动测量,并利用Midas GTS NX对双洞隧道进行数值模拟分析.研究结果表明:本洞初衬振动速度和位移的最大值发生在拱顶处,横向上的大小远小于纵向和竖向.对于纵向,拱顶及拱肩处的质点振动峰值速度远大于其他关键位置的,各关键位置的竖向位移和速度变化趋势相同,但仍是拱顶处最大;本洞初衬应力最大值位于拱腰处,先行洞应力最大值在左拱腰处;其速度与位移的最大值位于左拱肩;先行洞二衬与后行洞掌子面的纵向间距应为15～20 m.本文研究结果可为双洞隧道的爆破施工提供指导.     

基于路侧多机视频目标关联与轨迹拼接的车辆连续轨迹构建方法

针对单个相机覆盖区域有限的问题,本文提出了通过路侧多个相机获取车辆连续轨迹数据的方法。在路侧端布置多台固定相机采集视频数据,采用直接线性变换算法解决相机外参造成的画面畸变问题;通过全时域抽帧提取图片训练样本,采用YOLOv5训练车辆检测模型;针对偶发的车辆漏检情形,通过完整性检查可以筛查出此类情况并修复;针对连续多帧漏检或误检导致的目标关联问题,通过异常轨迹核查算法及数据修复工具解决;针对相机斜下方区域的车辆轮廓变形问题,采用车辆检测轮廓修复算法解决车辆在不同路段检测框大小不一的问题;提出了基于车辆质心坐标匹配的方法实现相邻机位间的车辆轨迹拼接。基于上述多机视频目标关联与轨迹拼接方法,在多机位时间同步下构建了覆盖武汉珞狮路高架桥的车辆连续轨迹数据集,轨迹数据集验证结果表明：数据集涵盖从畅通到拥堵的各种交通状态,包含多段分合流区域,数据集连续时长达到3.5 h,覆盖区域1.41 km;车辆检测模型的召回率达到93.23%,准确率达到98.51%,F1分数为95.80%;数据集包含主路及各处匝道汇入的轨迹共25 734条,其中覆盖道路全域的完整长轨迹15 004条。本研究丰富了路侧多机视频目标关联与轨迹拼接方法,有助于路侧宽域车辆连续轨迹构建及交通管理与控制。     

改扩建高速公路中央分隔带封闭区交通标志适用性评价研究

高速公路改扩建项目中老路中央分隔带的保留增加了潜在行车风险,交通标志牌作为传递道路信息的主要手段,其设置是否合理对于行车安全至关重要.从驾驶入的认知原理出发,通过分析标志牌信息量与标志视认时间的关系,量化了标志视认距离,在此基础上结合高速公路改扩建后最不利条件下的车辆换道过程,提出了基于驾驶人视认性和换道操作舒适性的交通标志适用性评价方法,从而对改扩建高速公路中央分隔带封闭区设计的新型交通标志进行评价.案例评价结果表明,该高速公路改扩建中央分隔带封闭区交通标志方案能有效诱导驾驶人安全、舒适的出入中央分隔带封闭区.     

基于海事卫星时延和频偏的远海飞行器跟踪方法

针对海上飞行器难以实现实时安全定位的问题,研究利用海事卫星时频数据对海上飞行器进行跟踪的方法,实现主动地跟踪远海飞行器的轨迹.介绍并分析现有自适应转弯模型的缺点以及交互式多模型算法(IMM)在测量数据为时延和频偏情况下存在的问题.在此基础上提出基于时延约束的自适应转弯模型,该模型通过引入时延数据建立转弯速率估计器,估计目标可能的位置和对应的转弯速率,进而估计出目标的速度矢量.简要地介绍了频偏的计算模型以及粒子滤波算法,给出了远海飞行器跟踪的算法流程图.使用Matlab进行了二维对比分析,并使用专业的仿真软件卫星工具包(STK)搭建远海飞行仿真环境,生成仿真的飞行参数、卫星时延以及频偏等数据用以验证模型的可行性.仿真结果表明:①在测量数据为时延和频偏的情况下,传统交互式多模型算法难以适用,容易出现滤波发散;而自适应转弯模型能够很好地估计目标的轨迹,且不需要人为设置转弯速率.②使用该模型可以较为完整地得到远海飞行器的轨迹,且平均经纬度误差在0.2°以下,最大经纬度误差约等于0.8°.     

侧风作用下山区高速公路行车稳定性仿真分析

为研究山区高速公路在侧风作用下的行车安全问题,基于CarSim仿真软件构建特定道路模型和侧风模型,选取车辆滑移角和侧向加速度作为行车风险评价指标,将圆曲线半径、路面摩擦系数、行驶速度分别作为单一变量,系统地模拟了侧风作用下山区高速公路行车稳定性.结果表明,降低车速、增大路面摩擦系数和圆曲线半径,可以有效地减小车辆的滑移角和侧向加速度.以7级侧风为仿真条件进行定量分析可知:80 km/h设计速度对应的圆曲线半径极限值应为280 m;路面摩擦系数为0.4和0.18时,分别限速70 km/h和60 km/h可维持车辆稳定性;105 km/h是车辆危险驾驶的临界车速,如进一步考虑舒适性,则应适当减速.     

扇区空中交通风险态势网络建模与演化特征

为了准确感知空域内空中交通运行态势,提升飞行运行效能,研究了扇区空中交通风险态势的网络建模方法和演化特征,基于实测数据验证了方法的可行性与有效性;在扇区内以活跃航空器为网络节点,依据航空器位置偏差下的冲突关系构建连边,建立空中交通风险态势网络,利用连通分量的概念定义并识别网络内的航空器集群;基于航空器集群特征构建状态向量,进一步划分空中交通风险态势模式;以分类后的态势等级时序为基础,针对各模式的样本进行持续时间分析及建模,讨论了单一态势模式的生存特性与多模式间转移行为的偏好水平;为了验证方法的有效性,以广州管制AR05号扇区的实际数据为样本展开分析。研究结果表明：低风险至高风险模式的生存特性差异明显,平均生存周期分别为82.49、118.11、75.77、90.51 s,中等风险模式是估计生命周期最长且生存率最高的模式;在模式迁移的过程中,集群数目与规模相对简单的风险模式主要表现为前向可达性较高,而回迁及跃迁概率低于0.05;复杂程度较高的风险模式则表现出了较为明显的回迁行为,且概率会随着时间步长的增加(30、60、90、120 s)逐渐趋于稳定。可见,建立的空中交通风险态势网络模型能够较好反映空中交通风险态势信息,提出的演化分析方法可以为空中交通运行提供有益参考,从而发掘空中交通演变的科学规律。     

收费公路计重定价理论模型

为了遏制超限运输,解决公路通行费征收中的不公平问题,必须改变目前按车型收费的计费模式,实施计重收费。建立计重收费的定价理论模型是推动这种收费方式健康发展的关键。在提出计重收费定义和类型的基础上,根据公路的准公共产品特性,分析了各种价格结构管制定价模式的特点,提出公路收费宜采用非线性的"两部定价"理论模型。结合收费公路费用分摊的具体方法,给出了收费公路计重定价理论模型,并对相关参数进行了标定。该模型已在江苏省和青海省计重收费标准制定中使用。