同济大学学报(自然科学版)杂志

同济大学学报(自然科学版)杂志2021年第7期

• 基于驾驶人距离感知不确定性的跟驰行为建模

  吴兵，刘艳婷，倪代恒，王文璇，李林波

  以纵向控制模型（LCM）为基准跟驰模型，进行基于驾驶人距离感知不确定性的跟驰行为建模。假设在任意时刻驾驶人的感知车间距离误差分别服从均匀分布与截断正态分布，建立概率密度函数的参数（均匀分布的边界值、正态分布的均值与标准差）与实际车间距离、驾驶人激进性特征的函数关系，分别得到基于均匀分布的扩展模型与基于截断正态分布的扩展模型。最后，运用上海市自然驾驶数据对扩展模型进行标定。结果表明：基于均匀分布和截断正态分布的扩展模型的标定误差与验证误差均小于LCM，而且扩展模型的多次模拟仿真误差波动很小，即都可以用来描述驾驶人距离感知的不确定性；基于截断正态分布的扩展模型优于基于均匀分布的扩展模型。

• 跟驰模型场景基准分析

  李瑞杰，李林波，李杨，邹亚杰

  设计包含7种驾驶工况的自由流场景及跟驰场景，对MITSIM（microscopic traffic simulator）、Gipps模型、Wiedemann模型、FVD（full velocity difference）模型、IDM（intelligent driver model）、S?K模型及LCM（longitudinal control model）7个不同机理下典型跟驰模型进行基准测试。结果表明：各模型均可在一定程度上完成自由流场景下各工况测试，其中LCM的表现最符合认知，IDM的加速度最小且启动时间最长；仅Gipps模型、FVD模型、IDM及S?K模型可完成跟驰场景下各工况测试，其中FVD模型对于前车的状态变化具有最及时的反应；S?K模型在跟驰场景各工况下的速度与加速度始终处于微小振荡中，这也较为符合实际驾驶情景。

• 基于时依等比例风险回归模型的换道时长影响因素

  李林波，李杨，邹亚杰

  研究了基于时依等比例风险回归模型的换道时长（LCD）影响因素。利用开源HighD数据集，提取了560条完整的换道（LC）轨迹，对整体换道时长分布进行了非参数估计；引入时依等比例风险回归模型，对当前车辆换道时长的影响因素进行分析。结果表明：大部分驾驶员在3~8 s内完成换道行为；共有6个变量显著影响换道时长，其中最为关键的为当前车辆自身车速，同时当前车道的前车与目标车道的后车对换道时长的影响也非常显著。

• 基于风险域的城市道路交叉口交通冲突分析方法

  陆毅忱，邹亚杰，程凯，郑来，SELPI Selpi，朱婷

  提出了基于风险域的交通冲突分析二阶段法。采用inD数据集，通过车辆到达风险域的时间（tTTR）进行交通冲突识别，再根据风险域内的持续时间来判定交通冲突的风险程度。结果表明：与基于碰撞时间（tTTC）的方法相比，该方法不仅能够更有效地识别追尾冲突和相交冲突，还能够表征不同时刻交通冲突的风险程度。

• 异构交通场景下的宏观交通流建模

  郭宇奇，侯德藻，李一丁，衣倩，黄烨然

  提出了基于动态图混杂自动机与改进的元胞传输模型相结合的建模方法。通过对不同自动驾驶车辆混入率下路段的流量和密度进行三角基本图拟合，讨论了临界拥堵密度、通行能力、反向波速等主要参数的变化规律，并基于此改进了传统的元胞传输模型；利用动态图混杂自动机表征路网分层递阶的拓扑结构，并将改进的元胞传输模型嵌入动态图混杂自动机来建立异构场景下的宏观交通流模型。利用OpenModelica搭建了仿真平台，验证了该建模方法的有效性。结果表明：随着自动驾驶车辆混入率的增加，路段的临界拥堵密度、最大通行能力和反向波速等都有较为显著的变化。

• 基于SUMO软件的异构交通流仿真平台车辆模型开发与集成

  侯德藻，高兰达，钱振伟，李振华，李一丁

  采用实车参数和实际道路试验数据对基于SUMO软件的车辆模型进行优化，构建了具备自动驾驶全工况测试能力的高保真车辆运行特性模型，并与SUMO软件交通流仿真集成，形成了面向混合异构交通流的仿真平台。最后，通过典型交通运行场景对集成效果进行准确性和可用性验证。

• 混凝土-混凝土层间界面的性能及在组合混凝土 结构中的应用评述

  陈子璇，肖建庄，丁陶

  混凝土?混凝土层间界面普遍存在于混凝土结构中，界面的抗剪性能是保障不同区域混凝土共同工作的基础。介绍了混凝土?混凝土层间界面的剪力传递机制、剪应力设计表达式、黏结性能及界面性能的影响因素，探讨了混凝土?混凝土层间界面的耐久性。最后，建立了组合混凝土结构中界面的概念设计框架。

• 预制节段桥梁钢榫键接缝受力特性

  邹宇，徐栋，宋冰泉，金永学

  设计2个接缝直剪试验，并结合数值分析对钢榫键接缝在施工阶段和成桥阶段的受力特性进行分析。结果表明：在侧限压力的作用下钢榫键接缝依靠钢材和混凝土的接触受压来传递接缝间的剪力，接缝具有较高的抗剪承载力和良好的延性，当荷载?位移曲线进入水平段后，接缝仍能承受较大的相对变形，并保持承载力不降低；在施工阶段应由钢榫键跨缝齿的非弹性变形对临时荷载进行控制设计，在成桥阶段应由钢榫键材料剪切强度对接缝直剪强度进行控制设计；钢榫键接缝直剪抗力可按剪切实用公式计算，钢榫键材料和跨缝齿直径均是影响钢榫键接缝承载力的关键因素。

• 防排水系统对复合式衬砌渗透特性的影响及表征方法

  李晓军，刘荆辉

  采用修正的初衬渗透系数表征复合式衬砌的渗透特性。建立了复合式衬砌渗流模型，推导了复合式衬砌的渗透系数计算公式，并分别采用模型退化方法和数值法对提出的公式进行了验证。结果表明：当围岩渗透系数为1×10-7~1×10-6 m·s-1时，考虑环向排水管、土工布和防水板的复合式衬砌渗透系数对涌水量和外水压力的影响不容忽视；复合式衬砌渗透系数与环向排水管间距、初衬渗透系数、初衬内外半径、土工布厚度、土工布渗透系数密切相关；环向排水管间距越大，复合式衬砌渗透系数越小。

• 游泳馆钢-木混合结构的体系选型和关键设计问题

  张月强，丁洁民，张峥

  崇明游泳馆采用钢?胶合木混合网壳结构。通过对胶合木力学特性和游泳馆结构静力的分析，计算屋面网壳结构钢和胶合木的合理应用范围。讨论了钢夹板木结构连接节点刚度对结构整体刚度的影响，并通过节点试验得到了节点的实际刚度。参考《空间网格结构技术规程》中关于网壳结构的稳定性分析和极限承载力的计算方法，考虑木材的材质缺陷和无塑性发展能力，钢?木混合网壳结构的弹塑性极限承载力安全系数建议取4.2。

• 基于多目标设计决策的城市形态与能耗相关性

  周艺南，杨沛儒

  提出了被动式能源街区概念，并建立了多要素关联作用下的城市形态与能耗研究框架。运用多目标设计决策（MDO），以上海气候条件下的3个模拟实验为例，揭示了由建筑类型、街区容量、使用模式等城市形态要素改变而引发的建筑能耗变化规律。最后，给出了被动式能源街区的城市空间形态优化设计策略。

• 基于综合权重因子的城市时需水量预测

  李树平，周艳春，赵子威，王磊新，陆纳新，高乃云

  提出了基于综合权重因子的城市时需水量预测方法。根据预测日前几日和前几周的用水量数据，计算平均时用水量；引入综合权重因子，构建预测日前1日时用水量模型。结合日需水量预测数据，将获得的最优连续日数、最优连续周数和综合权重因子，用于预测日的时需水量预测。算例验证结果表明，预测值平均绝对百分比误差较小。

• 基于激光雷达的停车场车辆定位算法

  周苏，李伟嘉，郭军华

  在停车场、隧道中GPS、Wi-Fi信号受限的情况下，提出一种基于激光雷达的车辆自主定位方法。采用激光雷达SLAM（simultaneous localization and mapping）算法，通过三维激光雷达点云匹配获取车辆的估计位姿；根据图优化方法和非线性优化方法，对所有位姿进行后端调整，进而得到分辨率可控的环境信息平面栅格地图；基于蒙特卡洛方法，采用粒子滤波器进行实时车辆定位，并提出了粒子采样的一种改善方式，实现了较高精度的激光雷达自主定位。结果表明：粒子滤波器能够有效地实现车辆在停车场等无GPS环境下的定位，定位精度在10 cm之内。

• 燃用生物柴油国Ⅴ公交车的颗粒排放与微观形貌

  胡志远，罗军，林骠骑，谭丕强，楼狄明，王忠

  以一辆国Ⅴ柴油公交车为研究对象，试验研究了该车燃用不同比例废弃油脂制生物柴油?柴油混合燃料在中国典型城市公交循环（CCBC）下颗粒物质量、颗粒数量、粒径分布与颗粒微观形貌特征。结果表明：随着生物柴油比例的增加，排放的尾气颗粒物质量和固态颗粒数量减小；燃用生物柴油的尾气颗粒典型微观结构与柴油的类似，由多个准球状基本碳粒子堆积而成，呈链状、枝状等不规则结构；与燃用柴油的相比，燃用生物柴油的尾气颗粒基本碳粒子粒径较小，分形维数较大，空间结构更紧密；燃用生物柴油的尾气颗粒在团聚处更易被氧化， 颗粒的分形维数和基本碳粒子直径随着氧化进行而增大；燃用柴油的尾气颗粒的氧化主要以最外壳边界碳层湮灭为主，颗粒分形维数、基本碳粒子直径随着氧化进行而减小。

• 固体氧化物燃料电池尾气在多孔介质中的燃烧特性

  张静思，陈志光，詹心怡，郭双乾，秦朝葵

  通过配置不同组分和温度的混合气体来模拟固体氧化物燃料电池（SOFC）阴极和阳极尾气，并通过搭建双层多孔介质燃烧器实验台来研究SOFC模拟尾气的燃烧特性。结果表明：设计的多孔介质燃烧器可实现SOFC过渡和稳定阶段阳极尾气的稳定燃烧，但启动阶段的阳极尾气容易发生回火，燃烧器内烟气温度随SOFC工作阶段变化不大；阳极尾气中可燃组分的减少和惰性组分的增加都将使火焰面向燃烧器的下游移动并降低稳定燃烧温度，减小入口气流速度会使稳定燃烧温度先升后降，火焰面向燃烧器的上游移动；在无背压工况下，燃烧器的稳定燃烧极限随电堆燃料利用率的增加而减小。