轨道交通车载智能化应用技术发展展望

随着感知、决策、控制、诊断等技术不断向智能化方向发展,在轨道交通领域,车载智能化应用也逐渐成为未来轨道交通发展的趋势。文章介绍了列车自动驾驶、主动防撞、基础设施检测、行为监测等车载关键技术的发展现状以及展望,这些技术的应用提高了轨道交通的运行效率和安全性。其中,列车自动驾驶技术的应用使得列车可以更加准确、高效地运行,降低了人为操作失误带来的风险;主动防撞技术的应用可以实现列车之间的自动避让,有效预防碰撞事故;基础设施检测和行为监测技术的应用可以在设备故障或者司机疲劳等情况下及时预警,减少潜在风险。随着这些技术的应用,轨道交通车载智能化将迎来更多的创新和发展,为未来轨道交通的高效、安全、智能化运营提供有力支持。     

铁路线路与地形三维模型实时动态融合方法研究

铁路线路与地形三维模型的融合是实现铁路线路三维正向设计的瓶颈之一.线路设计过程中,需要实时更新三维场景.现有的静态融合方法会修改原始的地形数据,且计算量大,耗时过长,无法满足动态交互式设计的需求.对此,提出一种铁路线路与地形三维模型实时动态融合方法.基于铁路三维场景,在每帧显示前动态提取视相关地形瓦片模型和线路三维模型,在内存中基于线程池并行对地形瓦片裁剪,实现二者的实时融合,并构建缓存队列,重复利用融合结果.为了提升单块地形瓦片和线路三维模型的融合效率,提出了\"超挖-回填\"的融合思想.借助高效的三角形空间网格索引,快速删除融合边界内及相交网格涉及到的三角形,虽然\"超挖\"部分三角形,但避免了繁杂的三角形定位、调整计算.依据超挖三角形外边界和融合边界构建\"回填\"区域,再采用剪耳法对\"回填\"区域重构三角网,实现铁路线路与地形三维模型的无缝融合.基于该方法开发了铁路线路三维设计系统,对一条104.9 km铁路案例进行了实验,结果表明:其显示帧率可以保持在35～45 fps,且能够实时更新三维场景.相较于传统的静态融合方法,该方法将长时间的全局模型融合转化为帧前的局部视相关动态融合,减少了线路方案修改时更新的融合数据量及计算量,从而满足了动态交互式设计的需求,提升了三维正向设计的效率.     

土洞影响下桥梁桩基承载特性及参数敏感性研究

依托济青高速公路潍坊至青岛段及连接线工程潍河特大桥ZK45桩开展现场试验,建立桩基-土洞-岩土体模型,分析桩基承载特性对土洞各参数的敏感性。结果表明：土洞高度与桩长比（高长比）和土洞跨度增加使桩基承载力降低,降低速度分别逐渐增大与逐渐减小,桩长比和洞跨分别增加0.16、6 m,承载力分别降低14.95 %和6.75 %;土洞埋深逐渐增加至8 m使桩基承载力降低,承载力减小8.30 %;土洞范围内桩基轴力不变且桩侧阻力几乎不发挥,洞高增加使桩侧阻力不发挥的范围扩大;桩侧阻力占比随洞高、埋深增加呈现先增大后减小趋势,随洞跨增加呈现先减小后增大趋势;桩基承载特性对土洞高度、跨度和埋深的敏感度排序为：土洞高度 >土洞埋深 >土洞跨度。     

基于强化学习的车道级可变限速控制策略

针对高速公路合流区主线各车道交通流运行状况受合流车辆影响的差异性,研究了1种基于强化学习的车道级可变限速（differential variable speed limit, DVSL）控制策略。由于DVSL控制问题存在高维动作空间求解困难,本文利用限速变化值优化动作空间,确定状态空间以及考虑多因素的奖励函数;在求解过程中,使用优质经验回放技术（prioritized experience replay,PER）进行改进,以提高训练效率和模型性能;同时提出1种车道间的安全检测机制辅助PER-DDQN展开训练,保证车道级可变限速模型可实施性。利用SUMO仿真软件测试所提出策略的控制效果,结果表明：所提出的车道级可变限速策略相较于未实施可变限速控制场景,全程行程时间降低41.88%、平均速度提高5.65%,合流区行程时间降低66.91%、平均速度提高43.42%;且车道级可变限速控制策略下合流区内各车道拥堵时间明显缩短,速度变化更加平稳。此外,还测试了智能网联车（connected-automated vehicles,CAVs）在不同渗透率场景对所提出策略的影响,渗透率在低于60%时实施车道级可变限速策略控制效果明显优于未实施可变限速控制策略,在渗透率为20%、40%和60%的场景中平均全程行程时间分别降低了41.88%、13.38%和7.46%,平均速度提高了6.08%、2.36%和1.61%;当渗透率达到80%以上时,鉴于CAVs车辆能明显改善交通流状况,实施车道级可变限速控制策略改善效果不明显。     

在役水泥路面劣化行为与延寿技术综述

为提升在役水泥路面的耐久性与服役寿命,围绕国内外水泥路面延寿修复技术研究现状,梳理了水泥路面结构的力学响应和疲劳损伤演化行为,分析了水泥路面主要病害形成机理、劣化行为和特征,总结了不同劣化行为控制技术的研究进展;基于充分利用旧水泥路面板剩余承载力的思想和旧水泥路面延寿加铺结构力学行为研究,提出了严酷环境下分离式加铺连续配筋混凝土(CRC)面板的典型加铺结构,总结了水泥路面结构服役行为的智能感知技术。研究结果表明：建立准确反映水泥路面服役行为的力学模型可为其合理设计和寿命精准预测提供科学的理论依据;在水泥路面破坏形成初期及时对其技术状况进行评价并修复,可在一定程度上延长其使用寿命;接缝传荷能力和板底脱空是影响水泥路面耐久性的显著因素,在旧水泥路面修复过程中应重点关注;旧水泥路面加铺沥青混凝土和水泥混凝土是其延寿的有效措施,从全寿命周期来看,重载交通在役水泥路面加铺CRC面板是其延寿的有效技术手段;未来应建立考虑在役水泥路面劣化行为、剩余强度等的寿命预估理论,开发高性能、易兼容和绿色环保的水泥路面延寿修复材料,借助服役性能多源异构大数据的感知与处理技术,完善在役水泥路面加铺结构设计的理论技术与行业规范,全面提升在役水泥路面的服役水平和使用寿命。     

基于BiViTNet的轻量级驾驶员分心行为检测方法

针对基于卷积神经网络的驾驶员分心行为检测,模型比较复杂、检测效率低下且缺少全局视觉表征的问题,提出了一种双分支并行双向交互神经网络BiViTNet(bidirectional interaction neural network based on vision transformer)对驾驶员行为进行识别,将ViT(vision transformer)引入到网络中对全局信息进行编码,在一定程度上提高检测精度.该网络由两个并行分支组成,第1个分支基于轻量级的CNN结构,第2个分支基于ViT结构.通过双向特征交互模块BiFIM(bidirectional feature interaction module)解决CNN Branch和ViT Branch之间特征不对称的问题,最后将两个分支的特征融合并对驾驶员行为进行检测.实验在自建的多视角驾驶员数据集上展开,验证集准确率达到97.18％,参数量为38.22 MB,计算量为271.20×106.研究表明:轻量级BiViTNet提高了驾驶员分心行为识别的准确率,可以在一定程度上辅助驾驶员的行车安全.     

基于尾部修正蒙特卡洛方法的系泊疲劳可靠性评估

针对海洋平台系泊系统疲劳可靠性分析中特殊尾部特征带来的求解精度问题,开展了基于安全裕度变量极端轻尾特征的系泊系统疲劳可靠性蒙特卡洛方法研究,评估系泊缆的疲劳失效概率与安全服役寿命.该方法通过引入Weibull尾部系数对安全裕度的尾部特征进行定量评估,实现了对经典增强蒙特卡洛方法的修正,适用于具有极端轻尾特征的安全裕度情况.对某半潜式平台的系泊系统进行疲劳可靠性分析,比较了该方法与经典EMC方法和Hermite模型的性能.结果表明,该方法预测准确、稳定,具有更高的可靠度且数值模拟次数少,时间成本低,这项研究可为海洋工程结构物的可靠性设计与评估提供有益指导.     

微胶囊沥青自愈合行为与微观机理

为探究微胶囊沥青自愈合行为及其影响因素,采用原位聚合法制备微胶囊,以宏观试验与微观试验相结合的方法,从微胶囊的应力控释、毛细作用与扩散行为三方面揭示其自愈合行为的微观机理;进行了微胶囊沥青的拉拔-愈合-拉拔试验,采用自愈率(试件愈合后拉拔强度与初始拉拔强度之比)作为评价指标,考察了微胶囊掺量和愈合时间对微胶囊沥青自愈率的影响规律;进行了微胶囊沥青的动态剪切试验,对比疲劳试验前后微胶囊沥青的微观形态,考察微胶囊的应力控释特性;借助荧光显微镜,可视化了芯材在微裂缝中的横、纵向毛细作用与在沥青中的扩散过程;借助显微图像软件中的实时录像功能,观测微胶囊沥青微裂缝的愈合过程;采用红外光谱测试微胶囊芯材和拉拔-愈合-拉拔试验前后微胶囊沥青的官能团,考察芯材在沥青中的释放行为。分析结果表明：微胶囊掺量从0提升至8%时,自愈率从16.70%提高至48.92%,表明微胶囊沥青的自愈率随着微胶囊掺量的增加而逐渐增大,当微胶囊掺量为4%时,愈合120 min的自愈率是愈合10 min的1.85倍,表明微胶囊沥青的自愈率随着沥青愈合时间的延长而逐渐增大,这说明提高荷载休息期和微胶囊掺量对增强微胶囊沥青自愈合性能具有积极作用;微胶囊沥青的微观自愈合机理为,微裂缝尖端应力刺破微胶囊的囊壁而释放囊芯愈合剂,芯材在毛细管作用力的驱动下流动、扩散,并与附近的沥青接触、浸湿,从而达到修复沥青微裂缝的目的。     

新冠疫情对居民休闲出行影响研究

为了就新冠疫情对疫情结束后居民休闲出行的影响展开调查研究,把握疫情后居民休闲出行偏好的变化,分析休闲出行意愿的影响因素和影响机制,并量化分析各因素的影响,基于计划行为理论和收益-风险分析构建结构方程模型,量化感知风险、感知正效用、出行态度、主观规范、感知行为控制等影响因素与疫情后休闲出行意愿的相互影响机制,并利用单因素...     

先期振动对高聚物胶凝堆石料动变形特性的影响

先期振动对土石坝地震变形影响显著。通过开展不同先期动应力作用下的动三轴试验,研究了先期振动对未加固堆石料和高聚物胶凝堆石料动变形特性的影响。结果表明:先期振动对未加固堆石料和高聚物胶凝堆石料的弹性轴应变无明显影响,但显著降低了其塑性轴应变;未加固堆石料和高聚物胶凝堆石料的残余变形在先期振动影响下显著减小,与未经受先期振动的试样相比,先期动应力为40%围压的试样,最大残余剪应变降低幅度和最大残余体应变降低幅度的平均值分别为48.1%和42.0%;先期动应力为80%围压的试样,最大残余剪应变降低幅度和最大残余体应变降低幅度的平均值分别为80.9%和71.6%。先期动应力幅值越大,再次经历动应力时未加固堆石料和高聚物胶凝堆石料产生的残余变形越小,抵抗变形能力提高越明显。最大残余变形的降低幅度与固结比、围压及高聚物含量无关。随后修正了沈珠江动残余变形模型,修正后的残余变形模型可以反映高聚物对堆石料残余剪应变和残余体应变的影响。与未经受先期振动的试样相比,先期动应力为40%围压的高聚物胶凝堆石料(高聚物质量比R_p=2%)的改进残余变形模型参数c₁和c₄分别降低了27.7%和61.2%;先期动应力为80%围压的高聚物胶凝堆石料(R_p=2%)的改进残余变形模型参数c₁和c₄分别降低了68.8%和79.3%。