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长寿命耐候钢桥全寿命周期经济性评估模型

交通运输工程学报 2024年第3期24卷 69-81页

作者：王春生张静雯谭晨欣段兰王一伟长安大学公路学院陕西西安710064

基于桥梁全寿命周期成本分析理论,系统归纳了长寿命耐候钢桥各阶段成本组成特点,明确了长寿命耐候钢桥全寿命周期经济性评估内容与特征参数,给出了长寿命耐候钢桥成本计算基本假设;从免涂装耐候钢桥与涂装钢桥成本差异出发,对比分析了2... 详细信息

基于桥梁全寿命周期成本分析理论,系统归纳了长寿命耐候钢桥各阶段成本组成特点,明确了长寿命耐候钢桥全寿命周期经济性评估内容与特征参数,给出了长寿命耐候钢桥成本计算基本假设;从免涂装耐候钢桥与涂装钢桥成本差异出发,对比分析了2种钢桥建设阶段、运营阶段成本计算方法,建立了长寿命耐候钢桥全寿命周期经济性评估模型;以中国3座长寿命免涂装耐候钢组合梁桥为例,计算了长寿命耐候钢桥全寿命周期各阶段成本,明确了涂装、维护方案对长寿命耐候钢桥全寿命周期成本经济性的参数化影响,分析了长寿命免涂装耐候钢桥全寿命周期成本经济性优势。研究结果表明:免涂装耐候钢桥与涂装钢桥成本差异主要体现在钢材与焊接材料价格、锈层检测成本、涂装维护成本与由此产生的环境及用户成本;与4种涂装钢桥相比,免涂装耐候钢桥全寿命周期成本减少11%~21%,在全寿命周期具有显著的经济性优势;水洗周期对成本具有显著影响,水洗周期从每6年1次增加到每年1次时,增加成本占全寿命周期成本差比的5%~11%;当免涂装耐候钢桥涂装面积达70%左右时,其全寿命周期成本大于涂装钢桥。长寿命耐候钢桥全寿命周期经济性评估模型可为桥梁方案设计与技术经济性比选提供依据,从而促进长寿命耐候钢桥的推广应用。

关键词：桥梁工程长寿命免涂装耐候钢桥全寿命周期经济性评估模型参数化分析

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乳化沥青冷再生混合料强度提升措施研究进展

交通运输工程学报 2024年第3期24卷 48-68页

作者：汪海年焦虎徐宁陈玉李元乐长安大学公路学院陕西西安710064

分析了乳化沥青冷再生混合料的强度形成过程与构成机理,从外掺剂添加、结合料优化、设计方法和施工工艺改进以及再生沥青混合料回收料(RAP)预处理4个方面总结了乳化沥青冷再生沥青混合料强度的提升措施,分析对比了各种措施的提升机理和... 详细信息

分析了乳化沥青冷再生混合料的强度形成过程与构成机理,从外掺剂添加、结合料优化、设计方法和施工工艺改进以及再生沥青混合料回收料(RAP)预处理4个方面总结了乳化沥青冷再生沥青混合料强度的提升措施,分析对比了各种措施的提升机理和改善效果;根据各种措施存在的问题及特点,提出了相应的应用建议,并展望了未来的研究方向。研究结果表明:添加外掺剂来增强强度的研究相对较多,其次是优化结合料,改善混合料设计方法和施工工艺以及RAP预处理的研究较少,但这几个方面对于混合料强度的增加均有广阔的应用前景;外掺剂中,水泥最为常用,研究也最为系统,其增强效果要优于石灰,但掺量过高会导致低温抗裂性不足;火山灰质材料同样存在此问题,且杂质较多;纤维改善效果较为均衡,但受种类、掺量、添加顺序等因素影响;再生剂能够提高耐久性,但对早期强度不利;关于结合料,乳化沥青的慢裂性质有助于整体强度,高黏快凝有利于早期强度,掺量应适中,推荐3.5%~4.0%;改性乳化沥青应根据具体气候环境条件进行选择;改善混合料设计方法和施工工艺主要是从级配、含水率、结构层厚度、拌和顺序、压实养护方法等方面进行,强度增强效果相对较小,可作为附加改善条件;使用大掺量RAP的趋势使得RAP预处理技术变得更为重要,目前主要集中于降低结团率、级配分档、严控RAP储存条件和RAP表面化学改性4个方面。未来的研究应从以下几个方面进行:进一步明确火山灰质材料与乳化沥青之前的相互作用机理,以确定最佳掺量及剔除其中的杂质;探索不同外掺剂以及不同改性剂在提高混合料强度方面的复配应用;根据强度构成机理,探究多个提升措施的改善效果,以得到一个均衡的强度提升措施体系;重点关注RAP的预处理手段,探索RAP表面物理特性预处理对乳化沥青冷再生混合料强度的增强机理及效果。

关键词：道路工程乳化沥青冷再生混合料强度提升措施 RAP预处理表面物理特性早期强度耐久性

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中国高速公路路域内的光伏发电潜力评估

交通运输工程学报 2024年第4期24卷 1-13页

作者：胡力群黄虹鑫沙爱民长安大学公路学院陕西西安710064

为推进高速公路路域内光伏的应用,以Python程序语言中OpenCV库为工具,提取高速路线图中的路线图像并投影至光辐射量分布图,分析在各辐射区域内的高速公路路线长度及其比例;计算了高速公路各类基础设施的占地面积,并采用JNMM60光伏组件... 详细信息

为推进高速公路路域内光伏的应用,以Python程序语言中OpenCV库为工具,提取高速路线图中的路线图像并投影至光辐射量分布图,分析在各辐射区域内的高速公路路线长度及其比例;计算了高速公路各类基础设施的占地面积,并采用JNMM60光伏组件参数计算了高速公路路域内的光伏发电潜力;将高速公路运营期及智慧高速路侧设备的电力需求与光伏发电潜力进行对比,并对光伏建设投资成本进行测算。分析结果表明:高速公路路域内的年平均辐射为1523.865 kW·h·m^(-2),每平米光伏用地年发电量为63.27 kW·h,全国高速公路总体占地面积在2020年底和2025年底分别可达到约4.9×10^(5)、6.4×10^(5)hm^(2),光伏发电潜力巨大;分别仅需在75%的高速服务管理区域及10%的路侧区域内安装光伏设备即可满足高速公路运营期内及智慧高速路侧设备的全部电力需求,且仅需4~6年即可回收建设成本;在高速公路路域内大规模铺设光伏设备仍面临初始建设投资成本巨大、光伏产能技术不足、配套设施需求巨大、光伏设施与道路交通环境相互影响不明、供需空间匹配性较差及大规模光伏规划设计管理系统方法欠缺等困难。

关键词：道路工程高速公路电力需求光伏发电 Python 图像分析

基于CMIP6气候情景的泾河流域水文模拟及预测

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水利水电技术(中英文) 2024年

作者：龙鸿元王丽霞张珈玮刘招杨耘长安大学地质工程与测绘学院长安大学地球科学与资源学院长安大学水利与环境学院

【目的】气候变化和人类活动引发的土地利用变化为水资源调控与管理带来了挑战，使得探究在两者影响下的水文模拟过程并进行定量预测和分析成为了目前的研究需要。【方法】基于CMIP6的三种气候模式ACCESS-CM2、BCC-CSM2-MR、NorESM2-LM... 详细信息

【目的】气候变化和人类活动引发的土地利用变化为水资源调控与管理带来了挑战，使得探究在两者影响下的水文模拟过程并进行定量预测和分析成为了目前的研究需要。【方法】基于CMIP6的三种气候模式ACCESS-CM2、BCC-CSM2-MR、NorESM2-LM的两种浓度情景SSP245、SSP585，通过偏差订正后模拟出泾河流域在未来时期（2022—2044年）的降水、最低气温和最高气温；基于2005年和2015年流域土地利用数据，利用CA-markov模型预测流域2025年土地利用空间分布，并结合气候模式数据，驱动SWAT分布式水文模型，预测泾河流域未来时期的径流变化，并分析两种因素对径流变化率的影响。【结果】研究结果表明：（1）未来时期（2022—2044年）SSP245和SSP585情景下，年平均降水相对于基准期（2006—2012年）分别上升0.3%和1.41%，最低气温分别上升0.9℃和1.11℃，最高气温分别上升0.28℃和0.07℃。（2）2025年建设用地和耕地面积相较于2005年分别增加了34.97%和3.15% ，而草地和林地面积减少了4.30%和1.59%。（3）基准期径流模拟值与实测值在率定期和验证期的R2和NSE值分别为0.86和0.7、0.76和0.71，R2均大于0.7，NSE均大于0.65。（4）S45＿LUC05、S85＿LUC05、S45＿LUC25、S85＿LUC25四种情景年平均径流模拟值分别为387m3/s，387.87m3/s、419.17m3/s、422.94m3/s 【结论】（1）未来时期（2022—2044）泾河流域年均降水和年均气温呈整体上升趋势。（2）未来时期（2025）年泾河流域建设用地面积将显著增加，草地和林地面积呈减少趋势（3）SWAT模型在泾河流域水文模拟中适用性较好（4）四种情景驱动下未来径流呈上升趋势，气候与土地利用变化共同影响了径流变化，土地利用变化对径流影响程度大于气候因素。

关键词： CMIP6 SWAT模型土地利用径流模拟泾河流域

新能源汽车渗透率影响下的城市道路交通绿色度预测评价——以西安市为例

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环境科学学报 2024年第1期44卷 477-490页

作者：罗耿张春梅蔡旭兰利波杨洋陈轶嵩长安大学汽车学院西安710064 长安大学运输工程学院西安710064

道路交通系统的温室气体排放、污染物排放和能源消耗等问题突出,是我国节能减排的重点领域.本文综合利用层次分析法和全生命周期评价(LCA)方法,耦合13个定性指标和7个LCA定量指标,构建基于全生命周期评价量化结果的城市道路交通绿色度... 详细信息

道路交通系统的温室气体排放、污染物排放和能源消耗等问题突出,是我国节能减排的重点领域.本文综合利用层次分析法和全生命周期评价(LCA)方法,耦合13个定性指标和7个LCA定量指标,构建基于全生命周期评价量化结果的城市道路交通绿色度评价体系.以西安市实际数据为基础,讨论对比传统燃油汽车(ICEV)、纯电动汽车(BEV)和燃料电池汽车(FCV)等不同车型场景下城市道路交通绿色度差异,探究新能源汽车渗透率影响下的城市道路交通绿色度变化,量化预测新能源车型占比增加、车辆轻量化技术提升和电力结构优化等关键因素优化下的城市道路交通绿色度.结果发现,西安市当前道路交通绿色度处于良好水平,其中,环境污染是影响西安市道路交通绿色度的主要因素;通过不同车型场景和不同新能源车型渗透率场景下的城市道路交通绿色度评价结果对比可知,随着纯电动汽车渗透率增加城市道路交通绿色度逐渐提高,随着燃料电池汽车渗透率的增加城市道路交通绿色度逐渐降低;通过不同时间节点的情景预测可知,随着电力结构优化、车辆百公里能源消耗量降低、轻量化水平提高和城市道路基础建设的优化,城市道路交通绿色度将会进一步提高.

关键词：城市道路交通绿色度评价生命周期评价新能源汽车渗透率情景预测

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智能网联车辆加速车道类人化汇入控制研究

中国公路学报 2024年第3期37卷 134-146页

作者：谷梦路葛振振王畅苏彦奇郭应时长安大学汽车学院陕西西安710064 长安大学汽车运输安全保障技术交通行业重点实验室陕西西安710064

为研究智能网联车辆(Intelligent Connected Vehicle, ICV)与高速公路主线传统人工驾驶车辆(Human-driven Vehicle, HDV)交互时通过高速公路加速车道的汇入控制算法,提出了一种融合随机森林(Random Forest, RF)算法和深度Q网络(Deep Q-n... 详细信息

为研究智能网联车辆(Intelligent Connected Vehicle, ICV)与高速公路主线传统人工驾驶车辆(Human-driven Vehicle, HDV)交互时通过高速公路加速车道的汇入控制算法,提出了一种融合随机森林(Random Forest, RF)算法和深度Q网络(Deep Q-network, DQN)算法的ICV汇入控制模型(DQN-RF)。首先,建立路侧数据采集平台,采集了中国G70高速公路加速车道汇入区域HDV的真实汇入过程数据。其次,考虑汇入环境车辆历史数据流和汇入车在加速车道的汇入紧迫度,建立了基于RF算法的类人化汇入决策模型。采用城市交通仿真(Simulation of Urban Mobility, SUMO)平台搭建了高速公路加速车道ICV汇入场景,并基于Python语言建立了ICV汇入控制深度强化学习测试脚本环境,建立了基于DQN的纵向加速度控制算法。最后,将RF汇入决策模型嵌入DQN纵向加速度控制算法中,实现了ICV汇入决策和纵向加速度控制的融合。将SUMO内置的LC2013换道模型与DQN模型融合为DQN-LC2013模型,作为基线模型与DQN-RF模型进行对比。研究结果表明:相较于未考虑类人化汇入决策的DQN-LC2013模型,考虑类人化汇入决策的DQN-RF模型获得了更高的奖励值;当加速度动作取值空间为[-1,2] m·s^(-2)时,DQN-RF和DQN-L2013控制下的ICV通过汇入控制区域的平均加速度分别为0.55、0.09 m·s^(-2),通过汇入控制区域的速度分别为21.4、19.7 m·s^(-1);DQN-RF模型控制下ICV无停车等待现象,DQN-LC2013控制下ICV在100次汇入过程中出现了7次停车等待。提出的DQN-RF汇入控制模型可以实现类人化的驾驶决策,提高ICV通过汇入控制区域的效率和汇入成功率,可用于ICV通过高速公路加速车道汇入区域的汇入决策和纵向加速度控制。

关键词：交通工程汇入控制模型 DQN-RF 智能网联汇入车辆加速车道 SUMO仿真

干旱半干旱区岩质边坡生态基材防护特性与优化配比

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科学技术与工程 2024年第5期24卷 2158-2167页

作者：许飞尹晓晴包含曹占强葛亚军晏长根敖新林郑涵李俊霖北京首创环境科技有限公司北京100028 长安大学公路学院西安710064 长安大学水利与环境学院西安710054

为修复干旱半干旱区岩质边坡的生态系统,获得生态护坡基材的优化配比,以一种新型生态基材为研究对象,以黏结剂、木纤维、保水剂为3个因素,各取3个水平,开展多指标多因素正交试验探索各因素和水平对基材性能的影响规律。结果表明:黏结剂... 详细信息

为修复干旱半干旱区岩质边坡的生态系统,获得生态护坡基材的优化配比,以一种新型生态基材为研究对象,以黏结剂、木纤维、保水剂为3个因素,各取3个水平,开展多指标多因素正交试验探索各因素和水平对基材性能的影响规律。结果表明:黏结剂可以有效提升基材的强度和水稳性能,与适量水分作用可以发挥最优效能。随其掺量的增加,抗剪强度表现为先增加后减小,渗透系数和崩解量均表现为减小;施用较少剂量的保水剂即可对基材的渗透、持水性能产生较大的影响,有效提高基材固持自然降水的能力;木纤维与黏结剂的相互作用,可以促进其对基材的加筋补强和改善土壤构型效能的发挥,增强基材的抗冲抗剪性能。除渗透系数随木纤维掺量的增加而增加外,其他指标均呈先增大后减小的趋势。由极差分析可得,各因素对基材性能的影响程度表现为黏结剂>木纤维>保水剂,获得基材的最优配比为黏结剂3%,木纤维4%,保水剂0.1%,最优含水率为16%。

关键词：生态基材生态护坡防护特性正交实验配比优选

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多接收者证书基可搜索加密方案

计算机学报 2024年第3期47卷 544-557页

作者：刘行明洋王晨豪赵一长安大学信息工程学院西安710064

可搜索加密作为一种加密原语,允许用户在云存储服务器中搜索文件的同时确保原始文件的机密性.证书基可搜索加密在实现密文检索的基础上,解决了证书管理、密钥托管、安全信道等问题.然而,已有的证书基可搜索加密要么使用耗时的双线性映... 详细信息

可搜索加密作为一种加密原语,允许用户在云存储服务器中搜索文件的同时确保原始文件的机密性.证书基可搜索加密在实现密文检索的基础上,解决了证书管理、密钥托管、安全信道等问题.然而,已有的证书基可搜索加密要么使用耗时的双线性映射操作,要么无法满足发送者匿名特性.同时其仅考虑单个接收者,致使多个接收者场景下效率低,不能满足现实需求.为解决上述不足,基于椭圆曲线密码学,利用密钥交换思想和数字签名技术,本文提出多接收者证书基可搜索加密方案.对于相同数据,方案中发送者仅仅执行一次加密,即可使得多个接收者能够同时进行搜索.同时,发送者使用自己的私钥和证书生成密文,导致敌手无法生成有效密文发动关键词猜测攻击,确保了搜索陷门的安全性.本文所提方案中搜索陷门仅由一个群元素组成,同时没有泄露发送者的身份信息实现了匿名性.安全性分析表明,在随机预言机模型中,基于计算性Diffie-Hellman假设,本文所提方案能够满足适应性选择关键词攻击的不可区分性和适应性关键词猜测攻击的不可区分性.性能分析表明,与相关方案相比,本文所提方案实现了低的计算代价和通信代价,更加适用于云存储环境下的多用户服务场景.

关键词：可搜索加密证书基密码学多接收者可证明安全云存储

SFCC现场导热系数与温度场实测及预测方法研究

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建筑材料学报 2024年第3期27卷 245-252,282页

作者：牛艳伟匡笑艳郑军涛党王辉汤颖颖长安大学公路学院陕西西安710064 深圳中铁二局工程有限公司广东深圳518000 长安大学未来交通学院陕西西安710064

为确定钢纤维页岩陶粒混凝土(SFCC)现场实际的导热系数,与桥面板施工同步制作了不同钢纤维体积分数的SFCC试件,采用热板法进行测定,校核并扩展了导热系数预测公式,并且对高温沥青摊铺时SFCC桥面板的温度场进行了实测和数值模拟.结果表明... 详细信息

为确定钢纤维页岩陶粒混凝土(SFCC)现场实际的导热系数,与桥面板施工同步制作了不同钢纤维体积分数的SFCC试件,采用热板法进行测定,校核并扩展了导热系数预测公式,并且对高温沥青摊铺时SFCC桥面板的温度场进行了实测和数值模拟.结果表明:环境湿度为67%时,SFCC的实测导热系数为0.915~1.409 W/(m·K),增加钢纤维体积分数可提高SFCC导热系数;考虑湿度和钢纤维影响后的扩展Maxwell公式预测值与实测值吻合良好;高温沥青摊铺时桥面板SFCC混凝土内的温度梯度可达20.5℃,超过规范日温差,采用数值模拟可有效计算桥面板温度场.

关键词：钢纤维页岩陶粒混凝土组合桥面导热系数高温沥青摊铺温度场