名家综述

• 居民出行调查的演进及对我国发展的建议

  邵春福;罗斯达;张旭;袁春毅;李潭峰;

  面向我国交通强国、新型城镇化、交通综合治理和“双碳”建设，首先以美国、英国和日本为例，阐述国外居民出行调查的体系、政策、技术、资金筹措、成果应用等的演进；其次总结我国居民出行调查的发展概况、存在的问题及发展需求；最后结合我国经济社会发展实际和现代技术发展特征，指出我国居民出行调查在体系建设、管理体制、常态化调查机制及数据融合技术等方面的问题，并建议优先开展都市圈居民出行调查。

  2024年04期 v.45;No.214 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K]
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交通运输管理与控制

• 基于双层规划模型的“才”字形交叉口禁流向交通组织方法研究

  裴玉龙;杨皓然;

  为解决城市多路交叉口车流复杂导致的交通拥堵和交通安全问题，针对多路交叉口中的“才”字形交叉口，明确其特点，对交叉口部分交通流向禁行的必要性进行分析。基于双层规划构建交叉口禁流向交通组织模型，以局部路网中车均行驶时间最小为目标，判别交叉口各流向车流是否禁行，并确定禁流向后交通组织方案，减少交叉口内车流及冲突点数量。以哈尔滨市学府路—西大直街交叉口为例，比较禁流向交通组织方案和单向交通组织方案，发现此交叉口禁流向交通组织更优，冲突点个数减少52%,路网车均行驶时间下降0.98%。考虑交通量变化分析禁流向交通组织模型的适用性，发现OD量变化超过26%时模型适用性较差，潮汐现象明显的交叉口，应设置单向交通组织。

  2024年04期 v.45;No.214 9-16+40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1543K]
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• 基于博弈-可拓云的地铁-常规公交换乘服务评价

  陈队永;杨鑫宇;刘熙;郭倩倩;

  为了解决地铁与常规公交换乘服务评价方法的单一性和滞后性等问题，提出一种博弈-可拓云组合模型。结合“全、简、精、实”四类原则构建评价指标体系，分别利用层次分析法、CRITIC法、博弈论确定各项指标的主、客综合权重，并将数值代入可拓云模型实现二者的结合。以石家庄地铁为例，对辖区三条线路与常规公交间的换乘服务进行综合评价，结果显示：1、2、3号线的分数均处于[70,90)范围内，属于良好等级。评价结果与该市地铁-常规公交的运营现状相符，验证了组合模型的可行性与普适性，该结果对科学制定精准化的公共交通换乘服务政策提供参考。

  2024年04期 v.45;No.214 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1492K]
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• 考虑高铁平行通道分工的列车开行方案优化

  刘杰;何世伟;吴艺迪;张杰;陈旻瑜;

  结合通道内及跨区域旅客运输需求，考虑城市内部旅客出行成本，构造旅客出行服务网络，以通道内列车开行成本和旅客总出行成本最小化为目标函数，构建了基于平行通道分工的列车开行方案优化模型。以济青通道内胶济客运专线和济青高速铁路构成的平行通道为案例，验证模型的有效性。结果表明，平行通道的合理分工可以降低出行系统总成本，同时更好满足旅客出行需求。

  2024年04期 v.45;No.214 25-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1572K]
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• 基于模糊贝叶斯网络的高速公路营运客车运行风险评估

  程国柱;米亚宁;别一鸣;

  为评估高速公路营运客车运行风险，运用模糊贝叶斯网络，提出了一种基于GPS数据的高速公路营运客车运行风险评估方法。确定高速公路营运客车运行两大类风险因素及具体表征风险评估指标，利用GeNIe软件构建高速公路营运客车运行风险的贝叶斯网络拓扑结构。建立安全、较安全、较危险和危险4个等级的评价集，采用降半梯形分布函数计算隶属度并构建隶属度矩阵，确定了隶属度到概率的转换公式，最后使用GeNIe软件对高速公路营运客车运行风险结果进行推理计算，并依据最大隶属原则确定其风险等级。结果表明，该评估模型实现了高速公路营运客车运行风险量化分级评价，识别了安全性较差路段，并以G12珲乌高速吉林至长春龙嘉机场段为实例，验证了该评估方法的有效性。

  2024年04期 v.45;No.214 33-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1160K]
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轨道交通装备智造

• 基于机器学习的高速列车头型多目标优化设计

  邱广宇;房欣悦;张旺;

  通过机器学习算法构建了气动阻力和气动升力等高速列车空气动力学特性的代理模型，完成了基于上述气动特性的高速列车多目标优化设计。首先，建立了CRH3型列车三节编组的简化三维模型，其中车头部分对列车气动性能影响最大；其次，通过Sculptor软件在车头部分选取了8个形状设计变量，采用最优拉丁超立方试验设计抽取了100组样本数据，并利用Fluent软件对样本空间中列车头型的气动特性进行计算；再次，采用遗传算法对BP神经网络模型进行优化，得到高速列车气动阻力和气动升力等气动特性的代理模型；最后，利用NSGA-Ⅱ遗传算法对多目标问题进行优化求解，其中气动阻力减小了4.3%,气动升力减小了8.0%,列车的空气动力学特性得到了有效改善。

  2024年04期 v.45;No.214 41-46+100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1950K]
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• 动车前端承载结构拓扑优化及车体动态承载极限分析

  陈秉智;孟飞;秦睿贤;于洋;

  使用OptiStruct软件，对车体前端承载结构进行拓扑优化，以体积分数为约束，以最小应变能作为优化目标，通过优化结果对车体前端骨架结构进行重新排布。对优化后的车体在车钩安装座、前端吸能结构及防爬器三个不同位置加载，完成刚性墙对车体冲击过程仿真。对车体在冲击过程中冲击力-时间曲线和不同时刻应力分布进行分析，得到车体弱刚度区域，通过应力变化临界点确定车体承载极限。对弱刚度区域不同组件的能量-时间曲线与上述承载极限结果进行验证。结果表明，优化后车体前端刚度大幅提升；在车体承载极限内，不同位置加载对车体承载极限影响较小；通过弱刚度区域各不同组件的能量-时间曲线可以准确地找到车体承载极限达到临界点的时刻，为车体动态承载极限提供数据分析。

  2024年04期 v.45;No.214 47-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 2632K]
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• 基于动态客流的地铁车轮磨耗研究

  刘尧;

  针对恒载工况下地铁车轮磨耗仿真研究结果与车辆客流实时变化的变载工况存在较大差异的情况，跟踪某实际运营线路，采集地铁列车运行18 h的断面客流数据，分析了车辆时变客流数据对车辆载重的影响，得到了地铁一天内车辆时变载重和恒定载重数值。根据车辆和路线的实际参数，利用Simpack软件建立了仿真轮耗模型，分别对恒载和变载两种载荷工况的地铁车轮磨耗进行了仿真分析。计算得到车辆运行5万、8万和14万km后车轮轮廓形状和磨耗分布规律。结果表明：恒载工况下的仿真结果与实测值相差较大，变载工况下的仿真结果较恒载工况更贴近实测车轮磨耗数据。随着运行里程的增加，变载工况下的最大磨耗深度、位置及磨耗增长率逐渐趋近实测值，基于动态客流的变载工况仿真比恒载工况仿真结果精度高。研究结果为地铁车轮磨耗预测和车轮镟修周期提供了理论依据。

  2024年04期 v.45;No.214 55-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1294K]
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• 出口美国地铁车辆系统振动传递特性分析

  刘春艳;廉帅;

  采用理论分析和数值分析相结合的方法，对出口美国地铁车辆转向架与车体之间的传递率进行了分析。在产品方案设计阶段，采用理论分析得出的传递率为0.04,验证了方案的合理性；在产品详细设计阶段，创建详细的数值模型，考虑系统的阻尼等信息得出的传递率为0.03,两种方法得出的传递率均远小于1;采用动力学模型在真实的轨道激励下运行，车辆的舒适度等级良好，有效地控制了车辆不同系统振动传递特性，保证了车辆运行舒适度，为产品研发提供了有力的理论依据。

  2024年04期 v.45;No.214 60-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1264K]
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• 基于PZT/Terfenol-D双层复合结构的导波换能器研究

  王晓煜;张树森;宋佳璟;

  为了解决传统磁致伸缩换能器激励信号能量弱、检测效率低的问题，提出一种基于PZT/Terfenol-D双层复合结构的导波换能器以提高换能效率。首先，建立换能器的谐振磁电动力学模型，设计换能器结构；其次，对设计的换能器进行仿真，验证换能器模型的合理性及可行性，并对其进行结构优化；最后，制作样机进行试验，采集换能器的激励信号能量，与传统磁致伸缩换能器和PZT换能器进行对比，并对获取的各组超声导波信号进行滤波处理，计算各自信号的幅值平方和。试验结果表明：所设计的换能器激励信号幅值平方和为PZT换能器的1.49倍，大于传统磁致伸缩换能器与PZT换能器激励信号幅值平方的总和。

  2024年04期 v.45;No.214 64-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1621K]
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• 基于FAHP-QFD的供热用户需求分析

  孙丽;吴金慧;

  实施精益供热过程中，由于环境的复杂性、用户需求的多样性，供热企业很难精准获得用户需求，对用户体验关注度低。为帮助企业建立更好服务流程，精准获取用户需求，将有限的资源进行有效的分配，提升用户满意度，基于供热用户需求，以调研问卷为主，通过模糊层次分析法(FAHP)确定供热用户需求权重；基于QFD构建质量屋模型，根据用户需求和设计需求相关程度的矩阵得出企业供热需求要素的权重，实现了将用户主观描述的需求转化为企业供热需求。

  2024年04期 v.45;No.214 71-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1005K]
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交通基础设施与材料

• 考虑地层厚度空间变异性的水下隧道差异变形预测

  姜育科;沈才华;陈伟;方忠强;邱志康;

  为了解决地层空间变异性等不确定因素极大地增加了水下交通隧道的隧道全寿命安全性能预测难度的问题，依托南京市定淮门隧道实际工程，通过统计分析获得了敏感性地层厚度的空间变异性累积概率分布函数，并考虑不同水压耦合作用效应，揭示了南线和北线空间变异性地层中隧道的差异变形及内力变化规律。研究结论表明：管片拱顶竖向位移随着粉细砂地层厚度累积概率和隧道周围水压的增大而增大；随着上覆粉质黏土夹粉砂层厚度累积概率的增大，管片最大水平位移也越来越大。总体上土层厚度的空间变异性对隧道的位移、错缝量、内力均有很大影响，不同的空间变异性对隧道的安全性影响规律不同，应引起重视，设计时若采用传统方法无法预知其风险，设计带有一定隐患。

  2024年04期 v.45;No.214 76-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 2126K]
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• 道砟模型精度对离散元模拟结果的影响

  王尕平;高士博;周文凯;张宇;

  基于-20℃低温条件下冻结道砟单轴压缩试验，探究不同精度道砟模型对单轴压缩试验的离散元模拟结果的影响。采用离散元法建立了精度相对较高的道砟模型，并根据单轴压缩试验结果标定了道砟颗粒间的细观接触参数。在此基础上，构建不同精度的道砟颗粒模型并进行单轴压缩试验模拟，讨论模型精度对模拟结果的影响。研究结果表明：(1)冻结道砟试样的弹性模量和抗压强度随模型精度的下降而减小；(2)道砟颗粒的位移、黏结键的数量及破坏率均随道砟模型精度的下降而减小；(3)道砟颗粒间接触力随模型精度的下降总体上呈减小趋势，但随着模型精度的提高，颗粒间接触力传递和力链的分布更均匀。

  2024年04期 v.45;No.214 83-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 2097K]
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• 基于BIM+SLP的铁路施工场地安全布置优化研究

  张艳潮;马云东;姚鹏远;范佳宝;王一赫;

  为加强铁路工程施工场地布置的安全管理，提出基于BIM+SLP优化设计铁路工程施工现场的场地布置。根据设计文件，构建施工场地BIM模型，对场地布置进行安全风险分析；针对施工场地存在的安全风险，提出改进的SLP方法(阶段性SLP法),按施工阶段对施工场地布置进行优化；利用BIM技术模拟施工场地布置优化方案并进行方案校验。研究表明：利用BIM技术与阶段性SLP法对施工场地进行管理，可为施工场地布置优化提供新思路，提高工程实施的安全性、经济性，提高施工现场安全管理水平。

  2024年04期 v.45;No.214 89-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 2497K]
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• Tb³⁺、Eu³⁺离子共掺杂的MgAl₂O₄发光性能研究

  钱珂旭;史忠祥;王晶;

  采用水热辅助固相法，以Al(NO_3)_3·9H_2O和Mg(NO_3)_2·6H_2O为原料，尿素为沉淀剂，制备了Tb~(3+)、Eu~(3+)共掺杂镁铝尖晶石荧光粉。用X射线衍射、扫描电子显微镜对所得产物的相结构和形貌予以表征，结合荧光激发、发射光谱和CIE色度图分析了荧光粉的光致发光性能。结果表明：在一定浓度范围内，掺杂Tb~(3+)和Eu~(3+)离子后基质MgAl_2O_4的晶体结构并未发生改变，而当引入沉淀剂后，获得了具有良好分散性的棒状颗粒，且Tb~(3+)与Eu~(3+)间的浓度变化对样品形貌的影响甚微。在此基础上，以377 nm近紫外光作为激发光源实现了可见光区由粉至红的多色可调谐发射。

  2024年04期 v.45;No.214 95-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 2039K]
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交叉学科与交通前沿

• 一种交通场景下人车检测的VHA-CenterNet无锚方法研究

  陈鑫影;吕娜;吕硕;

  在真实的交通场景中，车辆和行人检测器容易受到复杂背景的干扰，导致严重的误检和漏检。此外，由于交通场景图像中存在各种不同尺度的目标，大多数检测方法对小物体的检测性能较差，且难以适应交通物体的多样性。为了解决这些问题，提出了一种基于注意力和前景注意模块的无锚方法VHA-CenterNet。在主干网络中加入一个卷积块注意模块(CBAM),以提高对小目标的关注能力。在前景注意模块(FAM)中引入前景信息，以减少复杂背景的干扰。结果表明：在中等难度下，所提出的VHA-CenterNet方法在KITTI数据集上的mAP达71.92%,在RTX 2080 Ti上的推理速度为10.68 FPS,可以显著提高人车识别的准确率和速度。在所有情况下，交通场景的人车检测准确率都高于传统模型。

  2024年04期 v.45;No.214 101-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1569K]
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• 基于改进VGG16图像分类方法研究

  伊卫国;杨金玮;

  针对神经网络模型在训练过程中遇到的收敛速度慢和测试样本不平衡导致的准确率降低问题，提出了一种基于改进VGG16图像分类模型的LBF-VGG16(Leaky-Bactch-Focal-VGG16)。该模型将原Relu激活函数替换为Leaky Relu,并在卷积层与激活函数之间引入BN层，以优化收敛效果。在训练过程中，采用SGD优化器，并融入Focal Loss损失函数。试验结果表明，LBF-VGG16模型在分类效果和收敛速度方面较改进前均有显著提升

  2024年04期 v.45;No.214 108-112+120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1347K]
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• 求解柔性作业车间调度问题的离散食肉植物算法

  宋存利;李金泰;

  针对传统群智能优化算法求解柔性作业车间调度问题时易陷入局部最优且寻优能力不足的困境，以最小化最大完工时间为目标提出一种离散的食肉植物算法。首先，为提高初始种群的多样性，提出了3种初始化种群策略；其次，为提高算法各时期的搜索能力，为生长因子设计了一种自适应策略，并对植物执行了交叉以及基于4种邻域结构的贪婪变异操作；最后，通过对Brandimarte基准问题进行仿真并与其他文献算法进行对比，证明了所提算法在收敛速度和求解质量方面都具有较好的性能。

  2024年04期 v.45;No.214 113-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1947K]
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