名家综述

• 基于车牌识别数据的交通信号控制研究综述

  李瑞敏;黄杰辉;刘一霖;

  基于视频检测器获取的车牌识别数据具有抽样率高、覆盖广泛、蕴含多种动静态交通状态信息的特点，对近20年国内外基于车牌识别数据优化交通信号控制的相关研究进行系统性梳理与分析。研究显示：车牌识别数据可支持行程时间、交通流量、排队长度等多类交通状态参数的估计，不仅可为交通信号控制优化(如配时优化、子区划分等)提供决策支持，还可为信号配时优化方案的实施提供实时的评价反馈。目前，车牌识别数据在信号控制优化领域主要支撑交通信号配时优化、信号控制子区划分、信号控制评价3个方面，但其在“分析—优化—评价”闭环反馈机制中的潜在价值和信息能力尚未被充分挖掘。未来可进一步探索以下方面：车牌识别数据与智能网联轨迹数据的创新融合可能性，强化学习、混合学习、大模型等新技术的应用，信号控制优化的新方向拓展，以及开发面向车牌识别数据的控制与仿真建模方法等。上述研究旨在为车牌识别数据在交通信号控制领域的更深度应用提供借鉴。

  2025年05期 v.46;No.221 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 263K]
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交通运输管理与控制

• 考虑线路可达性的城际铁路标杆车停站方案优化

  刘迪;刘家硕;王宇;荣文竽;

  随着城市群经济的迅速发展，城际铁路标杆车的停站方案作为整体线路停站策略的框架显得尤为重要，对提高线路运营效率和缩短乘客旅行时间具有至关重要的作用。首先，建立城际铁路标杆车的时空网络，明确线路可达性的含义并给出表达式；其次，以最大化线路可达性和最小化停站次数为目标，结合列车停站要求、停站数量、车站最小服务频率限制等约束条件，构建城际铁路标杆车的停站方案优化模型，并设计“线性加权+遗传算法”的模型求解算法。以2024年第一季度长珲城际铁路的实际运行数据为例，验证模型的有效性，结果显示，优化方案的线路可达性较实际方案提高1.26,增幅达到10.35%;停站次数减少3次，降幅达到4.17%。通过参数灵敏度分析，证实线路可达性随车站最小服务频率的提高而增加。

  2025年05期 v.46;No.221 12-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1006K]
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• 化工园区储罐爆炸演化过程的最优疏散路径研究

  崔铁军;崔连青;李莎莎;

  多储罐连续爆炸是化工园区中极为重要且危险的事故，一旦发生必须立即疏散人员。因此，综合考虑园区所有储罐爆炸演化过程的各种可能性，提出最优疏散路径确定方法。首先，考量储罐爆炸冲击波在储罐之间的相互影响，形成储罐爆炸损伤演化过程；其次，确定最不利演化过程及其对应的区域损伤概率分布；最后，按照区域损伤概率分布变化梯度最大的方向，使用所提方法在区域损伤概率分布中确定最优疏散路径。通过包含4个储罐的化工园区实例，在最不利状态下的区域损伤概率分布图中设置4个疏散起点，得到各自的最优疏散路径，包括直线、折线和斜线等。研究表明：不同演化过程在相同位置的最优疏散路径不同；相同演化过程在不同位置的最优疏散路径不同；最优疏散路径的正确概率与该储罐爆炸演化过程出现的概率一致。

  2025年05期 v.46;No.221 22-27+82页 [查看摘要][在线阅读][下载 517K]
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• 基于改进K-shell的单向交通网络关键交叉口识别

  裴玉龙;金子微;

  为准确识别城市道路单向交通网络中的关键交叉口，首先基于霍尔三维结构模型衡量交叉口受到干扰前后的抵抗能力和疏散能力，构造城市单向交通网络关键交叉口初始识别指标；其次，利用融合熵权法的TOPSIS模型筛选关键交叉口识别基础指标，并利用CRITIC法构建决策矩阵；最后，提出一种利用介数中心性的改进K-shell算法识别城市道路单向交通网络关键交叉口。以哈尔滨市南岗区部分城市交通网络为例展开研究，结果表明，鞍山街与邮政街交叉口具有最大K值，为该单向交通网络的关键交叉口。随着关键交叉口的失效，路网交通饱和度大幅增大，相较于现状路网，交通饱和度升高的路段数量增加21.33%,验证了改进K-shell算法识别城市单向交通网络关键交叉口的准确性。

  2025年05期 v.46;No.221 28-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1131K]
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轨道交通装备智造

• 平顺化设计对路堤上列车气动特性的影响

  邱广宇;张旺;张宝坤;

  横风会对高速列车的气动特性产生负面影响，而转向架作为暴露在外的部分，是影响整车气动性能的关键区域。采用可实现的k-ε两方程湍流模型，在列车速度为400 km/h、横风速度为20 m/s的条件下，对两种列车进行数值模拟，以评估转向架平顺化设计对路堤上列车气动特性的影响。研究对比横风环境下列车与路堤及其周边流场结构的差异，重点分析列车头部转向架腔体的流场结构；此外，还探讨了平顺化处理后列车3节车厢的气动力变化，并明确转向架区域对列车整车气动特性的影响。研究结果表明：在安装全覆盖裙板及底板后，整车阻力减小26.64 kN,升力减小36.25 kN,而侧向力增大6.55 kN。同时，转向架区域产生的涡流是列车背风侧压力变化的主要原因。该研究为新一代高速列车的运行安全和气动节能设计提供了重要参考。

  2025年05期 v.46;No.221 38-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 976K]
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• 动车组设备舱底板连接哈芬螺栓重复使用研究

  盖杰;王岳宸;余以正;孙健;

  为探究动车组设备舱底板连接哈芬螺栓重复使用的可行性，比较新产品、四级修和五级修3种运营阶段螺栓关键性能的差异，包括螺纹尺寸公差、抗拉强度、疲劳寿命、重复拆装性能、加速振动性能和环境腐蚀性能。结果表明，部分五级修螺栓的尺寸公差不满足标准，但抗拉强度、疲劳寿命、防松性能和抗腐蚀能力较新螺栓未出现明显下降。在剔除不满足尺寸公差要求，以及存在外观磨损、塑性变形、压痕、裂纹等缺陷的螺栓，并确保螺纹润滑的条件下，五级修螺栓具备重复使用的可能性。为确保重复使用螺栓的安全性，应加大防松检查频次和定期开展关键性能抽样检测。

  2025年05期 v.46;No.221 45-50+75页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
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• 单轨交通接触轨巡检机器人结构设计与运动控制优化

  周峰;黄硕;田鑫;李宗盛;

  根据巡检要求及运行工况，采用模块化设计、仿真模拟和样机试验的方法，设计并研发单轨交通接触轨巡检机器人。首先，设计巡检机器人的机械结构，包括中枢车体子系统、巡检臂架子系统；其次，为了确保巡检机器人在单轨轨道上的平稳通过性，分析巡检机器人的运动学特性，采用模糊比例-积分-微分(PID)控制调节电机转速的控制方法，实现巡检机器人的平稳运行；再次，为了改善巡检的准确性，采用运动学联合仿真，通过控制算法模糊PID对联合仿真系统进行控制，提高巡检机器人巡检的准确性；最后，搭建巡检机器人的物理样机，对其平稳运行及巡检结果进行验证。结果表明：巡检机器人结构设计合理，可完成单轨交通接触轨巡检工作，解决了国内针对单轨交通接触轨智能巡检的难题。

  2025年05期 v.46;No.221 51-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 891K]
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• 间歇式矿用风筒柔性自动化折叠装置的设计

  李荣华;朱磊;胡贺南;韩兴元;谢辉;

  针对现有矿用风筒生产过程中折叠工艺自动化程度低、人力成本高、操作难度大等问题，设计一种间歇式矿用风筒柔性自动化折叠装置。首先，采用设计分析法构建该装置的整体机械结构，并根据实际工况设计基于可编程逻辑控制器(PLC)的控制系统；其次，运用ANSYS软件，根据实际工况对装置的关键部位添加驱动和负载进行仿真分析；最后，借助Creo软件绘制折叠装置三维模型并完成运动仿真。仿真结果表明，该折叠装置关键部位的应力应变、零件设计的合理性及折叠机运动的可行性均满足设计要求，能够有效解决现有生产模式存在的问题，提高生产效率，降低人力成本，为矿用风筒生产的自动化升级提供有力支持。

  2025年05期 v.46;No.221 59-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1133K]
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• 考虑定子支承特性的动车牵引电机转子动力学分析

  王宇航;任晓辉;李广;饶艳虎;

  着重研究了定子支承特性对转子临界转速的影响。首先，通过试验测试与数据分析，揭示了频率与动刚度的关系；其次，对比了转子在静刚度、动刚度及整机模型条件下临界转速的差异，验证了基于实体单元的整机模型在准确捕捉各类振动模态方面的可靠性；最后，结合支承结构的模态特性分析，发现特定频率区域内支承动刚度下降与机座呈现全局均匀振动模式相关，易引发共振，直接影响转子支承动刚度及系统稳定性。为此，提出优化机座结构、改进转子支承设计等策略，以抑制共振、降低振动响应。该研究为动车牵引电机转子的结构设计与实际应用提供了设计指导。

  2025年05期 v.46;No.221 67-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1301K]
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• 冲裁参数对不锈钢丝加工质量的影响研究

  马付建;郭艳萍;王紫光;刘子源;沙智华;张生芳;

  为了研究不锈钢丝冲裁加工中冲裁参数对断面质量的影响，采用Deform-3D软件建立不锈钢丝冲裁有限元模型，并验证该仿真模型的正确性，进而分析刀模刃口直径、冲裁间隙和冲裁速度对不锈钢丝冲裁加工质量的影响规律。结果表明：光亮带占比随冲裁速度的增大而增大，随静刀模刃口直径和冲裁间隙的增大先增大后逐渐减小；其中，冲裁速度对光亮带影响程度最大，当冲裁速度由420 mm/s增大到500 mm/s时，光亮带占比由63.6%增大到81.1%;冲裁间隙和静刀模刃口直径的影响次之，动刀模刃口直径的影响最小。

  2025年05期 v.46;No.221 76-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 754K]
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• 浮动型闸片结构下的连续制动摩擦界面热影响规律研究

  李鑫;史立;孟庆亚;朱真真;李建华;刘宇;沙智华;

  列车在实际运行中需要反复进出站，制动器也会经历连续制动过程，因此盘式制动器须具备良好的热承载性能。针对现役列车浮动型闸片结构，建立浮动型闸片多柔体热-力耦合制动有限元模型。在相同制动参数下，对比连续制动和单次制动时制动界面的温度分布梯度与变化，分析累积热量对后续制动的影响规律。结果表明：在浮动型闸片连续制动过程中，摩擦界面的累积热量会影响后续制动前期与中期的摩擦界面温度分布趋势；闸片表面最高温度由中间区域转为内侧区域，虽不会改变制动后期的温度分布趋势，但对制动后期摩擦界面的温差影响较大。研究结果可为改善制动盘与浮动闸片摩擦界面的温度分布提供参考和工程指导。

  2025年05期 v.46;No.221 83-90+121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1662K]
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交通基础设施与材料

• 山地米轨钢枕有砟道床振动台试验

  张沐然;安甜;韦凯;韩义涛;

  以山地米轨钢枕有砟轨道为研究对象，采用单向水平位移地震激励的振动台进行全尺寸模型试验，分析地震作用下钢枕加速度时程特征及振动前后横向阻力的变化规律，系统评估其抗震稳定性。结果表明：地震过程中，钢枕加速度幅值较大，内部道砟颗粒加速度值也较大，易引起道砟颗粒间、钢枕与周围道砟颗粒的接触方式发生改变，造成接触不密实的情况，导致道床横向阻力损失；峰值加速度为0.30g时，米轨钢枕道床振动明显，横向阻力损失在10%左右，道床稳定性减弱；峰值加速度幅值为0.40g时，砟肩区域道砟基本坍塌，道床失去稳定性；对比3种不同的地震波形，震后钢枕道床横向阻力曲线均比震前平缓，说明地震动严重破坏碎石道床的密实度，导致其承载能力显著降低。

  2025年05期 v.46;No.221 91-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1380K]
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• 水泥搅拌桩加固软土路基沉降预测与数值模拟分析

  刘秀;陈杰;张锋;杜明霖;

  基于某高速公路加固后的软土路基的实测沉降数据，分别利用曲线拟合方法中的双曲线模型、指数模型和Richards模型预测路基沉降变化，对比3种拟合曲线的最小均方差和最大关联度，可知Richards模型曲线为路基出现冻胀情况下的最优拟合曲线，工后沉降预测误差<2%。施工过程中，在有沉降监测数据的条件下，可以利用Richards模型拟合沉降曲线，预测沉降变化趋势，其精度较高。根据试验参数建立ABAQUS数值模型进行施工期和营运期的沉降预测，对比实测沉降数据和Richards模型预测数据，其工后沉降模拟计算的误差在10%以内，表明在施工前或缺少沉降监测数据的情况下，ABAQUS数值模拟方法可用于预测软土路基的沉降。在实际的路基沉降预测中，采用ABAQUS有限元数值模拟结合Richards模型预测方法能够更加准确地得到路基沉降预测规律和结果。

  2025年05期 v.46;No.221 100-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 653K]
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• 温拌掺钢渣再生沥青混合料的分散性能研究

  沈凡;钟亚聃;郭鹏;向天翔;

  再生沥青混合料制备过程中，回收沥青路面材料(RAP)呈部分分散状态。为了研究RAP在再生沥青混合料中的分散特性，利用计算机断层扫描(CT)技术，通过分析试件的空隙3D分布图及不同截面集料颗粒的分布特性，系统研究RAP预热温度和温拌剂加入与否等条件对钢渣再生沥青混合料分散性能的影响规律。研究结果表明：提高RAP的预热温度或加入温拌剂后，空隙分布均匀性显著提升，空隙团聚现象得到明显改善；4.75～2.36、2.36～1.18和1.18～0.60 mm粒径集料在不同截面上的分布标准差均有所降低，且呈现σ_C>σ_(CW)>σ_H>σ_(HW)的趋势。这说明，提升RAP的预热温度或加入表面活性剂型温拌剂均可改善再生沥青混合料的分散性能；其中，将RAP预热至130℃的方案相比加入沥青质量0.4%的温拌剂方案，对再生沥青混合料的分散促进效果更为显著。

  2025年05期 v.46;No.221 110-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 591K]
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• 等离子喷涂绝缘涂层磨削工艺参数优化试验研究

  宿崇;杨牧;刘洋;唐虎娇;刘佳杏;

  等离子喷涂陶瓷绝缘涂层是典型的高硬脆难加工材料，通过开展金刚石砂轮磨削该陶瓷涂层的单因素试验和正交试验，分析工艺参数对涂层磨削表面粗糙度的影响，并对涂层磨削工艺参数进行优化。试验结果表明：随着砂轮粒度的减小、磨削速度的提高及工件进给速度的降低，表面粗糙度呈下降趋势；而随着磨削深度的增大，表面粗糙度整体呈上升趋势；其中，砂轮粒度对涂层磨削表面粗糙度的影响最为显著，其次是磨削速度，磨削深度和工件进给速度的影响不显著。通过极差分析，确定试验条件下的最优工艺参数组合为砂轮粒度400#、磨削速度25 m/s、磨削深度5μm、工件进给速度6 m/min。此外，采用非线性回归法建立氧化铝陶瓷涂层磨削表面粗糙度预测模型，并利用该模型验证优化结果的可靠性。

  2025年05期 v.46;No.221 115-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 273K]
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• Fe物种对Fe-SSZ-13催化活性及抗硫性能的影响

  孙红;李海榕;柳志刚;秦阳;

  为了研究分子筛中阳离子对Fe-SSZ-13催化剂脱硝活性及抗硫性能的影响，分别以Na~+和NH~+_4型SSZ-13为载体制备Fe-SSZ-13催化剂，用于NH_3选择性催化还原(NH_3-SCR)NO_x。结果显示，分子筛中阳离子的种类可显著影响催化剂活性和抗硫性能。与Fe-SSZ-13(Na)相比，Fe-SSZ-13(NH_4)具有更高的SCR活性和更宽的活性温度窗口，且抗硫性能更优异，在SO_2存在的条件下仍能保持95%以上的NO_x转化率。X射线衍射(XRD)、紫外-可见分光光度法(UV-Vis)和NO吸附结果证明，Fe-SSZ-13(NH_4)中含有更多孤立Fe~(3+)离子，这是其催化性能优异的重要原因；原位漫反射红外傅立叶变换光谱(DRIFTS)表征结果表明，硫化后的Fe-SSZ-13(NH_4)比硫化后的Fe-SSZ-13(Na)具有更强的NH_3和NO吸附能力。

  2025年05期 v.46;No.221 122-128+144页 [查看摘要][在线阅读][下载 764K]
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交叉学科与交通前沿

• 基于故障观测器的高铁列车自适应容错控制方案研究

  邓成;王锦谟;王亮;

  针对发生执行器故障的高铁列车系统，设计一种基于H_∞故障观测器的自适应故障容错控制方案。首先，通过动力学分析完成对高铁列车的系统建模。其次，针对高铁列车故障模型，设计含有故障补偿向量的自适应容错控制器来补偿故障影响。再次，通过设计引入H_∞性能指标的故障观测器准确辨识故障信息，协助自适应容错控制器完成系统重构控制；H_∞性能指标可以大幅提高故障估计误差的收敛速度，同时优化整个系统的自适应性和鲁棒性。最后，通过CRH-2型高铁列车的数值仿真试验，证明所提控制方案的有效性。

  2025年05期 v.46;No.221 129-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 588K]
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• 基于注意力机制的时空融合动作识别方法

  陈鑫影;孙凯铭;

  人体动作识别作为计算机视觉领域的研究热点，具备广泛的应用前景。针对人体动作在视频中存在的时序性特点，提出一种基于注意力机制的时空融合网络模型用于动作识别。该模型采用3D ResNet-50提取特征，将3D卷积核拆分成为串联的非对称卷积核，在提高模型非线性能力的同时，增强对水平、竖直方向的局部特征提取能力。在空间、时间网络部分，模型改进了外部注意力模块，使其能够获取时序维度上的帧间关联；同时，提出时空提前融合(STEF)特征融合方法，对空间、时间网络的特征进行提前融合，以此建立网络间像素级的对应关系，增强时空特征联系。经过进一步时空特征提取后，将特征输入分类器并根据特征数据进行分类，最终输出识别结果。在公开数据集UCF101、HMDB51上的大量试验结果表明，所提方法的识别率分别达到96.1%和72.9%。试验证明，所提模型增强了时空网络之间的交互性，有助于提升人体动作的识别效果。

  2025年05期 v.46;No.221 137-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 410K]
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• 基于石墨烯的窄带吸波体设计及其应用

  陈宝君;王华杰;原浩;薛严冰;鞠艳杰;

  窄带吸波体因其对频率的高灵敏度特性，已广泛应用于信号探测、成像、远程遥感等技术领域，为此设计一个结构简单的高吸收率窄带吸波体。该吸波体基于传统方环形金属频率选择表面结构，通过在其介质层上添加一条石墨烯条带，利用石墨烯的阻抗特性调节单元结构在谐振频率处的阻抗匹配，从而在保持窄带特性的同时显著提高吸收率。仿真结果表明：该吸波体的相对吸收带宽约为1%;在5.032 GHz谐振频率下，传统吸波体的吸收率仅为99.7%,而该吸波体可达99.999 9%,基本实现完美吸波。该吸波体的反射系数和表面介质折射率均与谐振频率呈近似线性关系，因此可应用于检测相对介电常数为2～8的待测物的传感器，其折射率灵敏度为636.8 GHz。经验证，该窄带吸波体具有极高的吸收率，且作为传感器应用时，仍能保持90%以上的吸收率。

  2025年05期 v.46;No.221 145-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 633K]
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• 基于图像识别的PCB表观缺陷检测方法研究

  宋旭东;顾亚良;宋亮;

  针对印刷电路板(PCB)表观缺陷因细微、位置分散等引起的检测精度低、漏检率高的问题，提出基于图像识别网络的PCB表观缺陷检测方法。改进后的网络在特征提取阶段采用部分卷积，并拓宽模块宽度，在缩减计算量的同时提高检测精度；将EVCBlock模块引入高层特征，以降低边角区域小目标的漏检率；在特征融合部分添加BiFormer模块，通过双路由注意力机制和稀疏采样保留细粒度细节，提升对小目标的检测效果；同时，采用MPDIoU损失函数解决特殊缺陷位置条件下网络优化失效的问题，简化计算过程。结果表明，改进网络的缺陷检测方法平均检测精度(mAP@0.5)达到98.5%,准确率为95.8%,召回率为98.4%,较原网络方法分别提升3百分点、3.3百分点、3.1百分点。对比其他主流方法，该方法检测效果更好，在电路板缺陷检测中具有更高的应用价值。

  2025年05期 v.46;No.221 153-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 796K]
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