2022年, 第46卷, 第1期　刊出日期：2022-02-15

  

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研究综述
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  图像可逆信息隐藏研究发展综述

  欧博，李晓龙，倪蓉蓉，赵耀

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 1. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210158

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  可逆信息隐藏技术能够恢复图像初始状态，其独特之处在于图像本身就是一个复杂语义的信息表达.这既要求可逆嵌入操作所施加的影响不违背图像所表达的主要语义，又要求该操作是可逆转的.这一特点不仅是敏感领域信息处理所亟需，也是常见领域处理中所不排斥的.现有可逆信息隐藏研究成果繁多，迁移知识广泛，本文将简要梳理可逆信息隐藏的发展脉络，回顾基本技术框架和代表性研究成果，归纳各类方法的特点和优势.然后根据当前人工智能发展的趋势，展望可逆研究的未来发展方向.研究结果表明：增加可逆算法的多样性、普适性研究，引入新的评价指标来导引算法设计与现实应用需求结合，对推动可逆研究与多学科融合解决更难、更广泛的问题，实现信息安全行业的长远发展，具有一定的必要性和可行性.
交通运输规划与管理
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  水路、铁路运输互动发展关系——基于长江立体交通走廊的研究

  陈实，周辉宇

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 11. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210042

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  针对水路、铁路运输互动发展关系的问题，基于Stata软件实现长江上游沿岸港口城市新建铁路的自然实验，衡量水路与铁路货物运输的动态发展，探究沿岸港口所在城市新建成铁路对港口货运量增长的作用机理.构建双重差分（Difference-in-Difference，DID）模型研究川江区域新建沿江铁路对港口水路运量的影响.结果表明：长江上游沿岸港口城市新建货运铁路对港口城市的水路货运量既存在替代作用也存在促进作用，但是总体上促进作用更为明显，且铁路建设可通过促进当地经济发展进而有效提升水运货运量，为充分开发和利用川江区域资源、长江流域地区经济持续快速发展提供了重要参考.
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  运输结构调整政策对区域路网重型货车流量的影响评估

  吴睿，徐洪磊，宋媛媛，杨孝文，谭晓雨，杨扬

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 22. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210053

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  针对区域路网重型货车流量受运输结构调整政策影响的问题，依托重型货车交通流大数据，以交通需求预测四阶段法为建模思路，引入神经网络模型和遗传算法等数据驱动方法，建立了“2+26”城市区域交通发生吸引量反推模型和交通流分配算法，形成了区域货运交通流时空分布模型.结果表明:运输结构调整政策全面实施后路网流量与基础年流量（2017年）相比，“2+26”城市区域路网重型货车年平均日交通量减少100辆、年平均日行驶量减少751万车·km.实际观测数据显示，“2+26”城市港口、大型工矿企业等关键节点周边道路重型货车流量普遍下降.“公转铁”政策对于区域大气污染防治具有良好潜力，后续应加快完善相关制度，协同推进运输结构调整与柴油货车污染治理工作.
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  城市群节假日顺风车城际出行时空分布特征研究

  李奉孝，陈德启，闫学东，刘桐，刘晓冰

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 31. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210004

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  面对共享出行与区域协同发展的需要，利用滴滴顺风车数据实证研究了京津冀城市群节假日城际出行时空分布特征.首先，结合网格模型提出改进GDBSCAN聚类算法，提取了34个热点出行区域.其次，具体刻画了出行日期-时间分布规律，发现了不同节假日居民出行行为偏好.进一步探究了各节假日对出行的影响范围并据此划分为春节、国庆节、其他短假期三类.最后，分析了不同热点出行区域受到节假日影响的异同关系，发现不同区域受到节假日影响呈现的出行规律不同，国庆节对小城市出行影响高于北京、石家庄等地.研究结果表明：提出的GDBSCAN聚类算法有效提高了针对大规模数据的计算效率.本研究可为制定顺风车运营及管理策略、引导城市群顺风车出行发展、节假日交通管控等方面提供依据.
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  航班延误下旅客出行行为异质性研究

  任新惠，孙一楠，江红

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 40. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210064

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  针对航班延误后旅客的出行选择不同的问题，对不同群体旅客特征进行研究，识别航班延误下出行方式选择的影响因素，提高旅客选择行为的可预测性.利用潜在类别模型（Latent Class Model,LCM)将旅客划分为经济效率型（40%），注重体验型（6%），经济舒适型（43%）和全面衡量型（11%），其对交通方式快速性、经济性、舒适性和便捷性的偏好具有差异.利用多元Logistic回归筛选对类别划分产生影响的属性.结果表明：旅客个人属性中性别和收入对分类影响显著；同时出行距离、出发时刻、是否有随行人员、航班延误时长、收到航班延误信息时刻、航班延误规模、是否有服务补救措施和出行时间约束8个出行活动特征属性对不同类别的旅客出行影响程度不同；两类属性多种因素相互交错、共同作用对旅客选择行为产生影响.
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  新冠疫情前后老年人公交出行满意度研究

  孙帆，晋民杰，张涛，贾庆林

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 51. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210054

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  针对新型冠状病毒（COVID-19）疫情前后老年人公交出行满意度是否存在异质性的问题，利用太原市的老年人调查数据，根据疫情大环境细分出公交出行满意度10个指标因变量，采用多元有序Logit(Multi-Categorical and Ordered Logit,MCOL）模型和结构方程模型（Structural Equation Model，SEM），研究了个人属性、出行属性和心理属性在疫情前后对老年人公交出行满意度的影响.结果表明：个人属性中户籍、性别、职业、是否残疾以及残疾程度都对不同的满意度指标产生显著效应；出行属性中疫情前出行目的为工作的出行对等车时间和到达时间有负向影响，非工作出行则对车内状态的相应指标产生负向影响，而疫情后仅非工作出行对与疫情相关的防疫安全警示信息有积极的显著影响.出行距离和出行时间在疫情前后对老年人公交出行满意度的影响趋势一致；心理属性变量中疫情前关注程度仅对心理不安情绪有效应值为0.758的强烈正影响，不同的是在疫情后额外产生了心理不安情绪对公交出行满意度的显著负效应，效应值为-0.119.此次研究可对未来发生相似重大突发性公共卫生事件时改善老年人的公交出行环境有一定的参考作用.
运输组织优化
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  基于HOV理念的公交专用道交通组织优化

  邵春福，郭润航，董春娇，孟子悦

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 61. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200109

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  针对公交专用道的“资源浪费”现象，提出一种在公交专用道上组织高承载率（High Occupancy Vehicle，HOV）车道的优化方法.首先，通过实地踏勘选定含有公交专用道的路段为研究对象，结合出行者使用HOV车道的意愿（Stated Preference,SP）调查结果，构建出行者选择HOV车道的Logit模型和相应的评价指标；其次，设计了在公交专用道上实施HOV2+和HOV3+的交通组织优化方案；最后，对比分析现状以及实施HOV2+和HOV3+的交通组织优化方案的效果.研究结果表明：将公交专用道改为HOV2+的交通组织优化方案，与现状相比总车辆数减少74辆，普通车道负荷度下降至0.6至0.7之间，出行总成本节约46.7%，很大程度上降低了普通车道的拥堵与出行总成本，并提升了公交专用道的利用率.
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  基于地图API和GIS路径分析的城市公交车路网优化

  吴红波，郭敏，杨肖肖

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 69. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210089

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  针对城市综合公共交通工具数量日益增多，为了推进公共交通一体化发展和提升公交车路网服务水平，提出一种基于GIS（Geographical Information System）路径分析和多目标规划的公交车路网优化方法.以汉中市公交车路网为例，借助在线地图应用程序接口（Application Programming Interface，API）获取公交线路、乘客出行、站点设施等数据，结合GIS路径分析和多目标规划模型，考虑交通状况、服务人口及现有公交路网等约束条件，对汉中市城市公交路线服务和运营进行最短路径优化.结果表明：在发车频率、客运量和城镇人口总数不变时，公交车站点覆盖率从优化前的40.77%提高到优化后的53.77%，路线覆盖率从优化前的49.10%提高到优化后的62.86%.城市公交车路网的优化，既可提高公交车路网的服务水平，增强公交线路规划的科学性，也可实现城市公共交通资源使用率的最大化.
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  混有网联车队的道路通行能力分析

  秦严严，唐鸿辉，杨金滢，李淑庆

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 79. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210068

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  针对由传统人工驾驶车辆、网联自动驾驶车辆以及网联辅助驾驶车辆构成的混行交通流，分析混行交通流中9种可能存在的车辆跟驰模式及其空间分布比例，推导混有不同类型网联车队的混行交通流基本图模型，以此分析网联自动驾驶车辆渗透率P1、网联辅助驾驶车辆渗透率P2、网联自动驾驶车队规模n1以及网联辅助驾驶车队规模n2对混行交通流通行能力的影响，并对这4种影响因素进行了参数敏感性分析.研究结果表明：在混行交通流中，当P1+P2<1时，网联自动驾驶车队及网联辅助驾驶车队分别以车队规模n1为7~9辆、n2为5~7辆组队行驶时，混行交通流的通行能力提升效果最为显著；当P1+P2=1时，通行能力与车队规模无关，而与网联自动驾驶车辆渗透率P1以及网联辅助车辆渗透率P2有关.
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  基于深度学习和粒子滤波的公交车到站时间预测

  安宇航，马继辉，刘慧勇，纪安琪

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 88. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200127

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  在现代城市中，准确预测公交车的到站时间具有重要意义.尤其是在交通拥堵条件下，公交车的到站时间受到复杂路况的极大影响.本文结合深度学习和粒子滤波技术，提出了一种基于深度学习（长短期记忆人工神经网络）和粒子滤波(Particle Filter，PF)的公交到站时间预测模型.该模型使用了公交车卫星定位系统和公交线路位置等数据，对所采集的数据进行插值与归一化等预处理，并充分考虑了公交车在运行过程中受到的影响因素，对北京公交集团的4条典型公交线路进行了分析.结果表明，基于深度学习和粒子滤波的公交车到站时间预测模型的平均绝对误差在80 s以内，预测精度也显著高于标准LSTM模型和标准粒子滤波模型，能有效地预测公交车到站时间.
土木工程
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  基于桥面不平顺的车辆舒适性分析

  李武生，王贵春

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 98. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210086

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  车辆在不平顺桥面上高速行驶，其振动会因车桥耦合作用而加强.为研究由此引起的司乘人员不舒适程度，本文对过桥车辆的舒适性进行评价.用数值分析法模拟较为常见的4级桥面不平顺.将车辆简化为由质量、阻尼和刚度组成的多自由度体系，应用梁单元和杆单元建立三维大跨度桥梁有限元模型.利用车桥间位移协调条件及动力相互作用关系，借助于Ansys软件实现振动微分方程的迭代求解，得出车辆振动加速度.采用ISO2631-1-1997中的舒适性评价方法，分析多车辆过桥时的车辆舒适性.结果表明：桥面平顺状况恶化将加剧车辆振动，导致乘坐舒适感变差.
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  节理岩体力学参数对双护盾TBM卡机的影响

  吴斐，温森，孔庆梅

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 105. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210058

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  针对双护盾TBM在节理岩体中掘进易于发生卡机等问题,进行了节理岩体力学参数对围岩与TBM接触压力的影响研究.首先,采用正交试验进行试验方案设计,利用离散元软件3DEC建立TBM在节理岩体中动态掘进模型;然后以围岩与TBM接触压力Q为指标采用3DEC进行数值模拟计算,并利用极差和方差分析研究了岩石力学参数(弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角)和节理力学参数(法向刚度、剪切刚度、节理黏聚力、节理内摩擦角)对围岩与TBM接触压力的影响;最后以正峰寺隧道为例进行算例分析.结果表明:节理岩体力学参数中弹性模量对接触压力影响极其显著,法向刚度影响非常显著,剪切刚度和黏聚力影响显著,其余参数仅是有影响但不显著.
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  基于理论与LS-DYNA耗能减震棚洞结构研究

  梅华,王星,夏永旭,董子文

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 115. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210056

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  落石灾害是我国三大地质灾害之一，现有棚洞结构一旦遭遇落石冲击便导致结构损坏、失效.为了更有效地进行落石冲击防护，基于落石冲击棚洞结构的几何关系，推导出棚洞顶板极限抵抗力与落石平均冲击应力计算式，考虑弗拉索夫板原理得到落石最大冲击应力.通过建立落石冲击棚洞结构的LS-DYNA计算模型，获得在不同冲击速度下顶板腹部正中单元的应力波动曲线.研究表明：以落石平均冲击应力判断棚洞结构安全与否会存在一定偏差；理论与数值模拟算法下棚洞顶板腹部正中单元的最大冲击应力计算结果相吻合；抗冲击力算法、极限抗拉应力算法下，棚洞顶板结构均会在12 m/s落石冲击速度下发生破坏.
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  多维地震作用下大型摄影棚混合结构减震控制

  周长东,李亚鹏,阿斯哈,裘建东

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 123. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210028

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  大型摄影棚混合结构已经大量建设应用，采用粘滞阻尼器进行减震控制是保证其抗震安全性的有效手段.以某典型大型摄影棚混合结构作为研究对象，在屋盖网架和支承框架中综合布置粘滞阻尼器对结构进行减震控制.通过有限元软件SAP2000建立了结构的非线性有限元分析模型，对比分析了三维地震作用下原结构和减震结构的柱顶位移、基底剪力、网架杆件内力、结构弹塑性发展等各项指标，研究采用粘滞阻尼器对大型摄影棚整体结构进行减震控制的可行性.结果表明：罕遇地震下，减震结构的柱顶位移减小23%~29%，基底剪力减小15%~33%，可知粘滞阻尼器可减弱结构的地震响应；结构网架下弦杆应力比减小7%~40%，腹杆的减小幅值为5%~13%，上弦杆的相应减小幅值为8%~21%，可知粘滞阻尼器可降低屋盖网架杆件的应力比.减震结构在设防地震作用下，仍保持弹性状态；在罕遇地震作用下，仅部分屋盖网架杆件塑性发展明显，结构可达到“中震不坏，大震可修”的高性能设防目标.
机械与电子控制工程
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  主动降噪设备对地铁站台轮轨噪声的降噪特性研究

  臧传臻，魏庆朝

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 132. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210011

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  针对地铁低频轮轨噪声，在已设置了屏蔽门的地下车站中增设主动降噪设备，从而减小站台区域的噪声等效声级.构建了地下车站站台层声学有限元模型，通过在北京6号线平安里站站台层进行多测点同步噪声采集，获得了噪声源和站台测点处的噪声信息，据此设置有限元模型中的噪声源并进行模型验证.在隧道内且与钢轨顶面等高的位置增设沿线路纵向等间距分布的主动声源纵列，纵向间距为0.5 m.研究主动声源位置、频率的最优取值，研究结果表明:最优主动降噪频段为150～340 Hz;线路中线沿水平方向同主动声源最优位置的距离近似等于轮轨噪声波长;对于垂向距站台面小于1.75 m的受声点位置，增设主动降噪设备后等效声级普遍降低3～9 dB.
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  虚拟轨道列车多轴协同预瞄循迹控制方法

  崔涛，王淇，刘学刚，贾星衡，王硕，王文军

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 139. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210059

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  为了使多铰接虚拟轨道列车按照目标虚拟轨道行驶，需要应用自动驾驶技术进行循迹控制. 在单点预瞄控制模型的基础上，结合车厢间的运动耦合关系，提出了一种多轴协同预瞄循迹的控制方法. 在多体系统动力学仿真软件Simpack中搭建了多铰接虚拟轨道列车动力学模型，分别对不采用多轴协同控制和采用多轴协同控制时虚拟轨道列车在曲线工况下的虚拟轨道跟踪性能进行了仿真分析.结果表明：采用多轴协同循迹控制方法能够使虚拟轨道列车沿目标虚拟轨道行驶，可以解决虚拟轨道列车弯道行驶过程中的轨迹内移问题，提高了虚拟轨道列车弯道行驶的机动性.
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  高速磁浮列车定位测速系统可靠性研究

  王峰超，赵冬玉，吴冬华，肖石

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 147. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20210052

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  针对高速磁浮列车定位测速系统可靠性提升问题，对其组成部件可靠性与系统可靠性之间的关系进行研究.利用可靠性基本理论，在对定位测速系统工作机理进行分析后绘制可靠性框图，建立系统可靠性数学模型.采用降低故障率及对比中位寿命的方法，研究了单一部件及所有部件可靠性提升对系统可靠性的影响.结果表明：通过提高防护等级来提升相对位置传感器或绝对位置传感器的可靠性对系统可靠性的影响大于单一提升其他部件的可靠性.同时提升所有部件的可靠性可大幅度提升系统的可靠性.
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  非整数极距次级双边直线感应电机推力特性计算

  刘慧娟，张千，宋腾飞，张振洋

  北京交通大学学报. 2022, 46(1): 155. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200141

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  考虑长初级双边直线感应电机次级长度的任意性，首先，以次级板为运动参考坐标系，基于电磁场理论建立非整数极距次级双边直线感应电机的数学模型，求解气隙磁通密度和次级电密的表达式，分析包含端部效应的气隙磁场和次级电密的纵向分布特征.其次，采用气隙磁场和次级电密积分推导了稳态推力以及推力波动表达式，计算了非整数极距次级电机各电磁推力及推力波动分量的机械特性曲线，分析了端部效应对电磁推力和波动的影响.最后，建立电机的有限元模型，计算了非整数极距次级电机推力特性曲线，并与解析计算的数值进行比较.研究结果表明:解析计算与有限元计算的结果一致，可以为长初级双边直线感应电机的设计和次级选取提供理论依据和计算方法.