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融合机器视觉的桥梁动态称重方法

吉林大学学报（工学版） 2024年第1期54卷 188-197页

作者：龙关旭张修石辛公锋王涛杨干山东高速集团有限公司创新研究院济南250101 长安大学公路学院西安710064 山东省高速公路技术和安全评估重点实验室济南250101

为了进一步提升现有的桥梁动态称重技术,提出了一种融合机器视觉的桥梁动态称重系统。首先,利用机器视觉算法对车辆进行识别和追踪;其次,对车辆作用下的桥梁响应监测信息进行处理;然后,利用虚拟简支梁理论对轴重、轴距进行识别;最后,通... 详细信息

为了进一步提升现有的桥梁动态称重技术,提出了一种融合机器视觉的桥梁动态称重系统。首先,利用机器视觉算法对车辆进行识别和追踪;其次,对车辆作用下的桥梁响应监测信息进行处理;然后,利用虚拟简支梁理论对轴重、轴距进行识别;最后,通过模拟分析和室内试验的方式对本文方法的准确性进行检验。结果表明:本文方法在多种工况下,对车辆的轴重、轴距都具有较好的识别效果;轴重、轴距、总重识别平均相对误差分别为3.40%、4.31%和2.71%,并且具有一定的抗噪能力。

关键词：桥梁工程桥梁动态称重机器视觉虚拟简支梁

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键齿倾斜类型对节段拼装箱梁力学性能的影响

中国公路学报 2024年第1期37卷 91-106页

作者：范香艳刘来君武芳文杜猛赵力国长安大学公路学院陕西西安710064 深圳高速公路集团股份有限公司广东深圳518057 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710065

为了明确腹板键齿类型对节段梁力学性能的影响规律,揭示不同键齿倾斜类型节段箱梁破坏机理和破坏模式,开展了2组不同键齿类型(垂直键齿、水平键齿)节段式箱梁在不同荷载作用方式(纯弯作用、弯剪作用)下的力学性能试验,分析了梁体变形、... 详细信息

为了明确腹板键齿类型对节段梁力学性能的影响规律,揭示不同键齿倾斜类型节段箱梁破坏机理和破坏模式,开展了2组不同键齿类型(垂直键齿、水平键齿)节段式箱梁在不同荷载作用方式(纯弯作用、弯剪作用)下的力学性能试验,分析了梁体变形、裂缝萌生与扩展形态、体外预应力束的预应力增量以及主梁应力与裂缝宽度变化规律;建立了有限元数值分析模型,详细分析接缝局部不同角度键齿应力状态。研究结果表明:节段梁接缝开裂前,混凝土应力应变、梁体变形和预应力筋应力与荷载呈线性关系;接缝开裂后混凝土应力应变、梁体变形均与荷载呈非线性关系。纯弯荷载作用下,2种键齿梁的破坏形态相同,均为纯弯段接缝的开裂,破坏模式相同,主裂缝位置不同,垂直键齿梁破坏时的主裂缝靠近跨中位置,而水平键齿梁更靠近加载位置;弯剪荷载作用下,破坏模式为近加载点接缝弯剪破坏;2种荷载作用下,接缝顶面混凝土均压溃破坏,腹板键齿均受剪切破碎。键齿类型和荷载作用对节段梁的破坏模式影响显著,垂直键齿梁的承载能力和刚度优于水平键齿梁。键齿类型以及加载方式对预应力筋应力增量影响较小,体内束预应力增量大于体外束应力增量。建立的数值分析模型与试验结果吻合较好,可以有效分析节段梁键齿应力分布状态,揭示了节段箱梁受力破坏机理。基于既有规范和试验结果,提出了抗弯承载能力计算公式,计算值与试验值吻合良好,验证了所提出计算公式的有效性。

关键词：桥梁工程节段拼装箱梁试验研究力学性能键齿倾斜类型

K-means算法在高速公路ETC数据分析中的应用

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公路交通科技 2024年第6期41卷 199-206页

作者：张添翼杨涵田俊山王歆远交通运输部公路科学研究院北京100088 福建省高速公路科技创新研究院有限公司福建福州350001

为了更高效地利用高速公路ETC数据集并提升数据处理速度,深入分析ETC用户的主要特征和高速公路存在的潜在问题。以我国某省份某高速公路出入口2023年6月的ETC通行数据为例,通过Python编程语言对数据进行清洗,采用环形特征编码处理时间数... 详细信息

为了更高效地利用高速公路ETC数据集并提升数据处理速度,深入分析ETC用户的主要特征和高速公路存在的潜在问题。以我国某省份某高速公路出入口2023年6月的ETC通行数据为例,通过Python编程语言对数据进行清洗,采用环形特征编码处理时间数据,并运用K-means聚类算法对数据进行处理。重点关注入口时间、出口时间、本省通行里程等指标,对用户的收费里程、速度以及行驶时间3个核心特征进行分析,借助聚类中心点和雷达图进行可视化展示。分析结果显示,傍晚时段的通行效率较低,晚间疲劳驾驶和午夜超速问题较为突出。根据通行里程分析,白天主要以短程和中程用户为主,长程用户倾向于在上午进入高速公路,同时,该高速公路存在大量的通勤车辆。在速度分析方面,低速组多为短途车辆。K-means聚类算法的应用使得数据处理过程快速且可靠,结合更多的ETC数据,可以进一步深入了解高速公路通行的主要群体和状况。研究成果可为制定差异化收费政策提供有力依据。例如,通过聚类分析进入高速公路的时间,确定高峰时段和低谷时段,适时提高高峰时段的费用,降低低谷时段的费用,从而提高通行效率、平衡路网流量。这具有重要的现实意义。

关键词：智能交通用户聚类 K-means算法高速公路ETC数据海量数据

基于驾驶行为的声屏障设计对行车安全及舒适性评价影响

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：徐强樊兆董黄迪宋太龙李鑫聃陈亮四川成邛雅高速公路有限责任公司山东省交通科学研究院

传统的声屏障设计虽可以改善公路两旁的噪声环境，但设计效果与周围环境不协调导致驾驶感受较差，为提升公路空间品质，应在保证驾驶员行车安全性的前提下，提高驾驶员的驾驶感受，因此需要对声屏障设计如何影响驾驶员驾驶行为及驾驶感... 详细信息

传统的声屏障设计虽可以改善公路两旁的噪声环境，但设计效果与周围环境不协调导致驾驶感受较差，为提升公路空间品质，应在保证驾驶员行车安全性的前提下，提高驾驶员的驾驶感受，因此需要对声屏障设计如何影响驾驶员驾驶行为及驾驶感受进行量化评估，并确定关键影响指标。依托四川天府新区至邛崃高速公路，提出不同复杂度及不同样式的声屏障设计方案，通过构建5个试验场景，招募25名被试进行驾驶模拟试验，分析不同设计方案下被试的驾驶行为以及生、心理变化特性；选取具有代表性的车辆运行指标及被试生理、心理指标，构建基于博弈论组合赋权-Topsis综合评价模型；研究结果表明：声屏障图案的连续性、信息量等指标对驾驶员的驾驶行为、生理及心理产生显著性影响，降低信息负荷程度，提高声屏障图案连续程度可以有效降低横向加速度标准差、速度标准差，提高了行车稳定性及安全性的同时驾驶员的驾驶舒适性也得到明显提升。

关键词：声屏障设计信息复杂度驾驶模拟博弈论组合赋权-Topsis法

基于TTC冲突风险的加速车道合流标线设置方法

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公路交通科技 2024年第1期41卷 152-159页

作者：高沛邵超逸周荣贵周建李欣交通运输部公路科学研究院北京100088 广州市高速公路有限公司广东广州510000

为了提高合流区域的安全性,分析了不同形式的交通设施对合流车辆的影响,研究了考虑速度离散性的加速车道安全合流设施设置方法。首先,以减小合流区的速度离散性为目的,基于车辆的实测加速与换道过程,分析了车辆在合流鼻后的运动过程。其... 详细信息

为了提高合流区域的安全性,分析了不同形式的交通设施对合流车辆的影响,研究了考虑速度离散性的加速车道安全合流设施设置方法。首先,以减小合流区的速度离散性为目的,基于车辆的实测加速与换道过程,分析了车辆在合流鼻后的运动过程。其次,基于驾驶员实际换道位置需求,构建了合流区禁止跨越同向车行道分界线(禁止跨越标线)长度计算模型,采用了重复仿真的方式确定最大值的要求。然后采用双向4车道作为仿真模型,对比分析了主线、匝道在不同流量、车速下的标线长度,总结了禁止跨越标线长度的演化规律。最后,基于实测数据搭建VISSIM仿真模型,以交通冲突为评价指标对设置效果进行了验证,分析在不同流量、主线速度、匝道速度组合下的禁止跨越标线设置必要性。结果表明:主线交通量增大,需设置的长度越长;主线与匝道速度差越大,标线长度越长;主线车速越大,标线长度越长,匝道车速越大,标线长度越短;主线流量在1级、2级上半段时的追尾与换道冲突明显减少,此时宜设置;在2级下半段之后时,换道冲突有所减少,但追尾冲突显著增加,需要结合最外侧车道车型比例等交通条件进行控制;在3级服务水平下,施画禁止跨越标线导致追尾冲突显著增加,换道冲突无显著变化,不建议设置。禁止跨越标线的设置能够进一步增加车辆加速空间,提高汇入速度,提升合流的安全性。

关键词：交通安全禁止跨越标线微观仿真交通冲突合流区

城市隧道深基坑施工中SMW工法桩支护参数影响研究

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公路 2024年 412-422页

作者：程世峰晏丽霞马晓博王亚琼张士朝王志丰中铁建陕西眉太高速公路有限公司中交第二公路勘察设计研究院有限公司长安大学公路学院

以城市隧道深基坑升级改造工程为依托,对SMW工法桩围护加固过程中基坑围护结构、地表沉降及建筑物沉降的纵横向变形进行了分析,并基于有限差分理论,采用FLAC 3D软件分析了SMW工法桩围护加固过程中水泥土搅拌桩桩体桩径、H型钢分布及内... 详细信息

以城市隧道深基坑升级改造工程为依托,对SMW工法桩围护加固过程中基坑围护结构、地表沉降及建筑物沉降的纵横向变形进行了分析,并基于有限差分理论,采用FLAC 3D软件分析了SMW工法桩围护加固过程中水泥土搅拌桩桩体桩径、H型钢分布及内支撑间距3种支护参数对基坑力学响应的影响。结果表明:SMW工法桩的应用能够有效控制由于土体开挖引起的坑底隆起、侧壁水平侧移以及地表沉降;围护结构和周边地表因处于不同的受力状态,表现出不同的沉降变形特征,靠近基坑未开挖处坑底隆起最大,未开挖处的支护结构和地表沉降的位移量最大;合理的SMW围护结构桩径和H型钢分布形式可以有效地控制基坑变形,最大控制提升率分别能达到73.9%和41.1%,但改变内支撑水平间距对深基坑变形的控制效果并不明显。

关键词：城市隧道基坑开挖 SMW工法桩数值模拟参数优化现场监测

基于多维融合分析的泉厦分层复合式高速公路功能定位研究

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公路 2024年第4期69卷 241-245页

作者：曹守华张淑宝袁茂存程佳馨交通运输部公路科学研究院北京市100088 福建省高速公路集团有限公司福州市350001 福建省高速公路科技创新研究院有限公司福州市350001

功能定位是确定公路技术标准、制定建设方案的基本前提。为精准确定泉厦分层复合式高速公路的功能定位,从项目所在地区特点、路网结构、交通特性等方面着手,融合泉厦通道、泉厦高速、泉厦高速上下层三个维度进行了深入研究。结果表明:... 详细信息

功能定位是确定公路技术标准、制定建设方案的基本前提。为精准确定泉厦分层复合式高速公路的功能定位,从项目所在地区特点、路网结构、交通特性等方面着手,融合泉厦通道、泉厦高速、泉厦高速上下层三个维度进行了深入研究。结果表明:在宏观层面,泉厦高速公路通道承担国家综合立体交通网主轴功能、承担优化全国城镇化空间格局功能、承担福建沿海综合立体运输通道功能、承担助推粤闽浙沿海城市群建设功能;在中观层面,泉厦高速公路承担全国南北向主干线公路功能、承担促进沿线产业快速发展功能、承担城市组团间到发交通需求功能;在微观层面,泉厦高速上层承担客运干线高速公路功能,下层为承担货运干线高速公路功能。

关键词：高速公路功能定位分层复合式多维融合分析

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深厚软土区桩柱式桥墩临界荷载简化计算方法

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 92-98页

作者：刘晓明李曦刘齐建刘涛殷悦曾磊湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 中交公路规划设计院有限公司北京100088 广州市高速公路有限公司广东广州510032

现有桩柱式桥墩临界荷载简化计算方法在大多数情况下计算误差较大,适用性有限.在利用软土区现场桩基屈曲实验结果标定的基础上,采用基于特征值屈曲分析的有限元方法对有典型桩柱式桥墩的临界荷载进行了计算并与现有简化计算方法结果进... 详细信息

现有桩柱式桥墩临界荷载简化计算方法在大多数情况下计算误差较大,适用性有限.在利用软土区现场桩基屈曲实验结果标定的基础上,采用基于特征值屈曲分析的有限元方法对有典型桩柱式桥墩的临界荷载进行了计算并与现有简化计算方法结果进行了对比,指出了现有简化计算方法的适用范围,发现现有简化方法不适用于软土区桩柱式桥墩计算.在大量桩柱式桥墩有限元特征值屈曲分析数据的基础上,采用随机森林算法对计算结果进行分析,得到可以计算桩柱式桥墩计算长度的随机森林模型以及各影响参数重要性指数分析结果.最后以现常用简化公式为基本形式,纳入随机森林算法给出的重要参数,通过回归分析,提出了深厚软土区桩柱式桥墩临界荷载的简化计算方法.

关键词：桩柱式桥墩临界荷载有限元随机森林

移动荷载作用下基于时间——小波能量谱的简支梁损伤识别研究

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公路 2024年 134-139页

作者：张伟罗晶沈兆坤贵州黔通工程技术有限公司贵州省山区高速公路智慧运维工程研究中心贵州高速公路集团有限公司

为识别简支梁结构的损伤,采用有限元方法求解在移动荷载作用下简支梁的动力响应,将梁体损伤前后的单点位移响应残差通过连续小波变换得到位移响应残差的时间小波能量谱,采用时间小波能量谱峰值位置和峭度等指标来识别损伤位置和损伤程度... 详细信息

为识别简支梁结构的损伤,采用有限元方法求解在移动荷载作用下简支梁的动力响应,将梁体损伤前后的单点位移响应残差通过连续小波变换得到位移响应残差的时间小波能量谱,采用时间小波能量谱峰值位置和峭度等指标来识别损伤位置和损伤程度,并考虑了多损伤、损伤程度、测点位置及噪声的影响。研究表明,通过时间小波能量谱的峰值位置可以有效识别简支梁损伤位置;对于单损伤的识别效果不受损伤处与监测点距离的影响,而距监测点较近的多损伤更容易识别,并且在测点与损伤距离一定的情况下,测点位置对损伤识别的影响较小;时间小波能量谱的峭度指标随裂纹相对深度的增加而增大,且满足二次多项式关系,简支梁的损伤程度可以采用时间小波能量谱的峭度指标来评价;基于时间小波能量谱的损伤识别方法和损伤评估指标均具有较强的噪声鲁棒性,能够适应实际工程中的强噪环境。

关键词：桥梁工程简支梁结构损伤识别移动荷载时间—小波能量谱桥梁强度与疲劳损伤