基于自适应阈值和连通域的隧道裂缝提取

为了解决传统人工隧道裂缝检测存在诸如效率低、主观性大、安全性差等弊端,利用裂缝具有方向性和连续性等特征,提出了一种基于自适应阈值和连通域标记的隧道裂缝提取方法. 首先,根据裂缝的方向性特征,设计了一种阿拉伯数字算法（Algorithmic）对裂缝进行粗提取,其中对于该算法公式中的阈值选取进行了自适应阈值化,利用改进的阈值迭代法完成系统自动获取最佳阈值,无需人工干预;然后,根据裂缝的连续性特征,采用数学形态中的连通域标记法对裂缝进行细提取,其中通过控制连通域面积大小,实现裂缝粗提取后的去噪处理,通过膨胀和腐蚀操作实现裂缝粗提取后的修复处理;最后,选取了共计165张不同类型的裂缝图像作为实验样本,在MATLAB上进行仿真实验. 从实验数据可以看出,自适应阈值和连通域标记的提取方法其提取精度可高达94.2%,平均运行时间仅35.4 s,误识率和拒识率已控制在2.7%和1.1%,相较于传统的图像处理方法有着显著的提高,充分展现出良好的应用前景.      

有限理性视野下出行者出行方式选择分层Logit模型研究

在传统分层Logit模型的基础上,放松出行者完全理性的假设,基于有限理性满意决策准则,建立了多方式有限理性分层Logit(BRNL)模型,来描述出行者的方式选择行为.模型假设当方式间的成本差在无差异区间内时,出行者依据偏好或随机进行方式选择;否则,出行者将选择出行成本更小的交通方式.此外,提出了一种嵌套的相继平均算法对模型进行求解.最后,通过一个数值算例验证了模型的合理性和算法的有效性.研究结果表明,出行者并不总是选择出行成本最小的交通方式,其选择行为与出行者的理性程度和偏好有关,且理性程度越低,出行者对方式间的成本差越不敏感.     

桥梁健康监测在线预警指标研究

为了及时发现结构异常、保障桥梁安全运营,以新光大桥健康监测系统为背景,提出了"多指标两级预警"的在线结构预警体系,确定了预警指标、预警阈值和预警流程,并重点对承载能力利用率、年疲劳损伤度、疲劳车辆荷载、跨中竖向变形及固有频率变化率等预警指标进行了研究。提出了基于实测静应力的应力分离方法并计算了构件的承载能力利用率,利用实测法计算了构件的年疲劳损伤度,同时进行其他预警指标的计算。结果表明,在当前荷载作用下新光大桥构件的承载能力利用率较低,构件承受活载能力的富余程度较高,年疲劳损伤度微小,其他预警指标的结果亦正常,满足使用要求。所提出的预警体系已成功应用于新光大桥长期健康监测,该体系可及时发现结构异常,对保障桥梁安全运营具有较大的实用价值。     

基于改进二维卷积滤波技术的轨道伤损检测方法

基于改进卷积滤波技术和自适应阈值分割法,提出边缘检测轨道结构识别与伤损检测方法。使用改进二维卷积进行图像滤波,对原图像矩阵通过行列式变换处理,增强图像边界元素;根据边缘检测所得到的线形特征进行扣件弹条及钢轨识别,以线形急剧变化判别钢轨伤损及位置。通过既有线路轨道进行图像识别试验验证。试验验证结果表明,采用该方法可提高轨道部件识别速率,具有一定的自适应性,还可确定伤损相应位置,有利于轨道伤损的判别,可应用在日常轨道的养护及维修中。     

动力打桩能量转换率及选锤要素

动力打桩的桩锤规格选择是桩基施工中重要及复杂的环节，满足桩基设计的极限承载力为主要考虑因素。常用的选锤方法有公式计算法、经验综合分析法、波动方程法共3类，可以选用桩锤的锤击能量及极限承载力。通过分析选锤要素引出了选锤最小能量值，从传统的单一锤击能量扩展到了一个区间，既简化了选锤方法，又提高了沉桩效率。从锤击能效及效率角度分析了锤桩质量比不宜小于1/4的实质是锤击能量转换效率的大幅降低，从理论上将动力打桩与静压沉桩有机联系起来。     

凸凹不平道路几何参数识别和模型重构方法研究

自动驾驶汽车的凸凹不平道路和异常路面行驶，不仅要考虑道路曲率等因素，还需要对路面凸起、凹坑等特征和病害进行识别建模，提高车辆通过性、安全性和舒适性。为此，本文提出了一种基于激光雷达的凸凹不平道路几何参数识别和模型重构方法。首先，将局部加权散点平滑方法（Lowess）首次应用于激光雷达点云处理，提高了激光雷达点云数据的平滑性；其次，提出了基于斜率阈值分割的路面几何参数识别方法，通过设置斜率阈值对道路凸起与凹坑进行识别提取；再次，通过识别特征点云边界构建了带约束的分段多项式函数路面连续典型特征拟合数学模型。最后，通过建立的室内路面典型特征沙盘模型及路面实测数据，应用本文提出的方法，对凸凹不平道路的凹坑和凸起等特征进行了识别和模型重构。结果表明，分段多项式拟合方法在拟合次数5～6次时达到拟合效果极限位置，此时各个场景中92%的数据点拟合均方根误差在0～0.015 m范围内，本文提出的方法能准确完成凸凹不平道路几何参数识别，实现路面典型特征三维数学模型重构。     

基于AO算法优化VMD参数联合小波阈值的桥梁信号去噪方法

当桥梁进行状态评估和健康监测时，所获得的桥梁信号易受外部环境的干扰，难以反映桥梁结构的真实响应。针对桥梁信号夹杂环境噪声等问题，提出了基于联合天鹰算法(Aquila Optimizer, AO)、变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)和小波阈值的去噪方法。该方法首先利用AO算法优化VMD的参数，然后用VMD对含噪声的信号进行自适应分解，再去除方差贡献率较小的模态，最后对剩余的模态进行小波阈值去噪处理，重构信号得到去噪后的真实信号。对模拟信号和桥梁动应变的实测信号分别进行分析，结果表明：基于AO算法优化VMD参数联合小波阈值的去噪方法能有效滤除噪声信号，且去噪效果优于单一的小波阈值去噪、EMD联合小波阈值去噪以及EEMD联合小波阈值去噪等常用的去噪方法，研究成果可为桥梁信号的去噪处理提供有意义的参考。     

基于分位数回归的轨道质量指数阈值合理性数据分析

高速铁路轨道高平顺性是保障列车行车安全的重要基础，考虑到现有规范中针对轨道不平顺养护维修的局限性，需要对轨道动态不平顺管理值的合理性进行研究和改善。利用历史数据及统计方法挖掘轨道动态不平顺峰值管理值与均值管理值的联系，基于时间序列的异常检测与修正模型，通过分位数回归探究各项指标半峰值与标准差关系，并给出相应的均值管理建议值。结合7条不同工况线路的实测数据，研究结果表明：速度200～250 km/h线路建议采用80%及以上分位数的标准差作为管理值，而速度250(不含)～350 km/h线路建议采用95%及以上分位数的标准差作为管理值；相同时速线路、同一分位数下，若建议管理值越高，表明峰值与标准差的倍数较小，该线路状态较好，特别是单点不平顺超限的数量较少，不需要较严格的TQI管理值进行整体管理；反之，则表明单点超限可能较多，需要压低TQI管理值确保较低的峰值超限数量；对于5项不平顺指标，轨距出现峰值超限的概率最大，养护维修时需着重关注。     

基于模块化仿真的共享汽车联合调度优化

运营商在调度车辆时单独采用员工或顾客调度策略均难以有效解决共享汽车分布不均衡导致的盈利难问题.为此，在传统时空网络基础上，考虑道路拥堵和用车需求随时间变化对运营的影响，基于C#语言和O2DES(object-oriented discrete event simulation)离散事件仿真框架，建立由模块化站点和路段模型组成、可高效率运行的共享汽车仿真系统；在此基础上，提出一个以运营商日均净收益最大化为目标，联合决策车辆库存量阈值和行程定价的仿真优化模型，并为解决随机环境下的全局优化问题，设计了EGA-OCBA (elitist genetic algorithm with optimal computing budget allocation)算法；最后，以成都市的5个共享汽车站点为例，验证了仿真优化模型的有效性.仿真优化结果表明：在相同车队规模下，与采用固定价格的顾客调度策略相比，联合策略可使日均净收益提升10.37%～162.30%；与单独的员工调度策略相比，联合策略可使日均净收益提升15.34%.     

通信时延和感知时延对车辆编队稳定性的影响

通信时延和传感器感知时延对智能车辆协同动作和行车安全至关重要。针对2类车辆编队控制策略(定常间距双向不对称控制和定常时距多前车跟车控制),引入通信时延和感知时延，并计算编队系统保持稳定性的通信时延阈值和感知时延阈值。首先，考虑到信息获取的便捷性和准确性，在直接相邻车辆的位移和速度分量上引入感知时延，在直接相邻车辆的加速度分量以及非直接邻居车辆的状态信息引入通信时延。将具有时延的信息用于反馈控制器。其次，对双向不对称控制下的同质车队及对多前车跟车控制下的异质车队进行模态分解得到多个低阶的双时延模态子系统。然后，基于双时延微分方程结构特性，提出了几何构型分析方法用于确定单个模态子系统保持稳定性的通信时延阈值和感知时延阈值。从而，车队系统稳定的通信时延阈值和感知时延阈值取决于解耦后的多个模态子系统。最后，进行了MATLAB数值仿真，研究通信时延和感知时延对2类编队系统稳定性的影响。仿真结果表明：在双向不对称控制下，当不对称度较大时，车队系统对时延具有较高容忍度；在定常时距单前车及两前车跟车控制下，车队系统的感知时延阈值和通信时延阈值随时距的增大整体上呈下降趋势。