2025年, 第51卷, 第06期　
刊出日期：2025-06-10

  

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  基于同频共振的超厚层路基高能级低碳压实技术

  蒋红光, 王育杰, 嵇永军, 李宜欣, 吴传山, 张晓勇

  北京工业大学学报. 2025, 51(06): 1-10.

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  为实现路基压实的提质增效和绿色低碳,开展了粗粒土路基超厚层(80 cm)变频压实、共振压实和常规工艺压实(30 cm)现场原位试验,揭示了压路机在不同激振频率作用下路基填料的共振压实现象,阐明了超厚层粗粒土路基分层压实度发展规律和力学指标演化规律,分析了超厚层路基压实的油耗及经济效益,提出了基于同频共振的超厚层路基高能级低碳压实技术。结果表明:粗粒土路基在20～25 Hz激振频率下发生同频共振现象,振动轮的振幅提高18%～30%;经静压1遍—高能级共振压实5遍—静压1遍后,超厚层路基的上、中、下3层压实度分别达到95.36%、95.41%和94.13%,沿深度分布均匀性良好,并且压实度、弯沉、动态变形模量和地基系数均满足设计及规范要求;相较于常规工艺碾压,超厚层路基高能级共振压实的二氧化碳排放量和施工成本分别降低42%和39%,施工效率提高46%。
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  考虑交叉路口拥堵的露天矿无人卡车实时调度

  刘钲可, 赵恺琦, 禚思雨, 马晓磊

  北京工业大学学报. 2025, 51(06): 651-660.

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  无人卡车的引入可有效缓解目前露天矿运输效率低、人力成本高、安全隐患多等问题，然而，由于自动驾驶技术的局限性，每个交叉路口同时只允许一辆无人矿卡通过以保证安全性要求，这可能造成无人矿卡在交叉路口处排队等待，从而增加温室气体排放。此外，矿区高度动态的作业环境对无人卡车提出了实时调度的要求。以露天采矿作业中无人卡车调度为研究对象，搭建了实时路网数据驱动的动态调度仿真平台，精确刻画了装载区、卸载区、交叉路口处的排队等待以及先到先服务规则，以温室气体排放最小化和产量最大化为优化目标，在时空网络中建立无人矿卡调度模型，设计并测试了基于优先规则的启发式调度算法，实现了实时调度的毫秒级响应需求。基于东北地区某露天煤矿实际路网数据和生产数据，对不同调度策略进行情景模拟及敏感性分析。结果表明：在繁忙露天矿中，考虑交叉口拥堵的调度策略相比于不考虑交叉口拥堵的调度策略既减少了温室气体排放，又提高了生产效率。
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  单一粒径下的建筑垃圾路基填料破碎特性

  张军辉, 刘科, 彭俊辉, 杨豪

  北京工业大学学报. 2025, 51(06): 661-669.

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  建筑垃圾再生料具有强度低、易破碎等特点，将建筑垃圾再生料作为路基填料，是合理利用废弃资源的有效措施。为了进一步研究建筑垃圾再生料在冲击荷载下的破碎特性，对在建筑垃圾再生料中占主要成分的再生砖，将建筑垃圾再生料作为路基填料，是合理利用废弃资源的有效措施骨料和再生混凝土骨料在4组单一粒径下进行了不同输入能量的冲击载荷试验，并在Lade破碎模型的基础上考虑了粒径效应，提出了基于输入能量的相对破碎率预估模型。结果表明：再生砖骨料和再生混凝土骨料的分形行为均受到初始粒径的影响；再生砖骨料和再生混凝土骨料的竖向应变随输入能量的变化可分为3个阶段；再生砖骨料的竖向应变受粒径影响程度远大于再生混凝土骨料；填料粒径增大会具有更高的初始破碎敏感程度和极限破碎态势，再生砖骨料的初始破碎敏感程度和极限破碎态势受粒径影响程度比再生混凝土骨料小；考虑粒径效应的破碎率预估模型的预估效果良好。
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  高速公路混合交通流低碳分级限速管控策略

  刘志远, 陶洪, 刘少韦华, 史云阳

  北京工业大学学报. 2025, 51(06): 670-685.

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  为响应国家“双碳”目标号召，提升高速公路交通低碳化服务水平，推动高速公路“低碳”转型，面向自动驾驶网联车辆（connected and automated vehicles, CAV）与人工驾驶车辆（human driven vehicles, HDV）构成的新型混合交通流场景，针对混行环境下高速公路瓶颈区域交通拥堵及其引发的高浓度尾气排放等一系列不利影响，提出一种适用于混合交通流环境下的高速公路分级限速管控策略。结合CAV可控性优势，在传统可变限速（variable speed limits, VSL）控制模型的基础上引入分级次数和安全降幅区间，实施更加精细化的管控，解决现有VSL策略灵活性差、响应速度慢等问题。控制模型以最小化控制路段内车辆总行程时间（total travel time, TTT）和低碳环保等指标（CO、NO_x）构建控制优化目标，在保证通行效率的前提下，兼顾碳排放控制；考虑混行状态下CAV与HDV不同交通流特性及交互特性，建立可模拟实际场景中混合交通流运行情况的仿真环境，对模型控制的有效性进行对比验证。实验结果表明在40%CAV渗透率下（CAV车辆在总车辆数中的占比40%）,在交通流量仅降低0.92%时，各项低碳环保指标，例如CO排放量、NO_x排放量、PM_x排放量、HC排放量、CO₂排放量、燃油平均消耗分别降低了33.33%、15.36%、19.97%、27.32%、13.01%、13.01%。研究结果为混合交通流环境下的高速公路转型提供了理论依据，在保障通行效率的同时控制碳排放，对服务“双碳”目标具有积极意义。
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  地埋管群冷热负荷对岩土体温度及热泵效率的影响

  张育平, 李百曦, 刘俊, 刘博洋, 汤伏蛟, 杨潇, 王大为, 荆鹏, 谭忆秋

  北京工业大学学报. 2025, 51(06): 686-694.

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  地埋管群(borehole heat exchangers, BHEs)是浅层地热资源有效利用的最常见形式。冷热负荷差异导致的埋管群周围岩土体温度不平衡现象是造成地源热泵(ground source heat pump, GSHP)能效(coefficient of performance, COP)逐年降低的重要因素。该文以加热为主工况下地埋管群周围岩土体温度与热泵效率为研究指标，采用经现场热响应试验(thermal response test, TRT)验证的有限元方法(finite element method, FEM),建立等进口温度运行模式的三维有限元模型。研究结果表明埋管群中心岩土体温度在无制冷负荷下，初始温度由16.0℃降低至5年后的5.3℃,且冷热负荷比介于2/3～3/3时，有利于维持岩土体温度平衡。当负荷比由0提高到1时，热泵加热效率从3.8提升至4.5。相反，冷热负荷比的升高不利于制冷季节热泵效率的提升，当负荷比由0提高到1时，热泵制冷效率由7.2降至6.1。该文可为以加热为主工况的地埋管群冷热负荷合理制定与岩土体储能工程提供参考。
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  基于多物理场耦合的光伏/热一体化路面能效仿真评估

  王超, 崔奥, 周波超

  北京工业大学学报. 2025, 51(06): 705-714.

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  为了提高光伏路面综合能效并为电池散热，引入光伏/热一体化技术，形成由钢化玻璃面板、光伏电池、蛇形铜管和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene, ABS)塑料底座组成的光伏/热一体化路面(pavement integrated photovoltaic/thermal, PIPVT)。采用COMSOL Multiphysics进行仿真，将光模块、电模块和固态模块中的热传导和热对流同步耦合，构建PIPVT多物理场仿真模块并展开研究。以2022年北京市的气象数据为基础，选取每个月的第15日代表该月气候情况进行发电性能与集热性能预测。结果表明，太阳能辐照强度与光伏模块发电效率呈正相关，但过高的辐照强度引起的高温会使其对模块发电效率的促进效果降低，冬季的发电效率和集热效率均较低。此外，以北京工业大学为例，预测其校园路面全部采用PIPVT覆盖，一年可获得电量约170万kW·h,满足校本部超3个月的办公用电量，同时，可将约3.4万t的20℃水加热超过30℃。
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  移动荷载作用下简支梁桥挠度冲击系数的数值计算与试验验证

  刘越, 龙金喜, 荚瑞馨, 董方, 朱尚清, 车功健, 蔡刚, 韩强

  北京工业大学学报. 2025, 51(06): 715-724.

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  针对移动荷载作用下简支梁桥动力评价方法不足和传统动载试验测量方法费时费力的问题，以某简支梁桥为研究对象，提出一种基于移动荷载作用下简支梁桥动力评价方法，该方法首先通过精确化建立车桥耦合模型，并基于毫米波雷达的动态位移测量、结合模态分析、动载试验来验证模型的准确性，同时考虑桥面不平整度和车速对桥梁挠度冲击系数的影响，并与现行规范进行比较。结果表明：挠度冲击系数与车速不呈线性相关，而是在某个速度下出现峰值；不同梁跨中的挠度冲击系数存在差异，但变化规律一致；随着桥面等级的劣化，桥梁振动响应显著增大，而规范中挠度冲击系数仅与桥梁基频相关，与实际结果有较大差别；毫米波雷达作为一种新型非接触式测试方法，能准确测量桥梁的复杂振动。
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  道路光伏声屏障及其光储充系统研究现状与展望

  董侨, 曹心原, 付理想, 李家旺, 顾兴宇, 孙小峰

  北京工业大学学报. 2025, 51(06): 725-735.

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  道路光伏声屏障(photovoltaic noise barrier, PVNB)是将可再生能源获取集成到噪声控制措施的新型交通基础设施，可以实现土地资源的双重利用，在收集太阳能的同时减轻交通噪声的负面影响。该文对PVNB的研究和工程应用现状进行了总结：首先介绍PVNB的发电潜力验证和综合效益评估；其次，基于声屏障降噪原理总结PVNB的材料与构型设计，并归纳其应用现状；再次，总结交通-能源融合策略和基于PVNB的光储充系统配置优化方法；最后，对目前PVNB推广面临的制约因素和未来发展进行分析和展望。该研究旨在为PVNB的设计和部署提供参考，从而促进道路空间清洁能源采集技术的应用和推广。
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  沥青路面降温技术研究进展与展望

  金娇, 皮培屹, 刘培, 高玉超, 张扮, LIU Pengfei

  北京工业大学学报. 2025, 51(06): 736-755.

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  沥青路面高温会带来车辙等病害，并增加城市热岛效应，这对路面的使用质量、使用寿命和人类的生活环境产生不利影响，所以急需开发行之有效的沥青路面降温技术，以减少车辙等病害和缓解城市热岛效应。现有的沥青路面降温技术分为被动降温技术和主动降温技术，而主动降温技术能够更为有效地降低沥青路面温度，且具有智能性、自发性等特点。主动降温技术对应的降温沥青路面主要有热反射路面、相变调温路面、热阻路面、透水路面、能量收集路面、高导热路面。针对上述沥青路面主动降温技术，总结了沥青路面主动降温技术的原理特点、应用方式、运用于沥青路面的实际降温及路用效果，以及降温技术的新方法、新思路，探讨了沥青路面主动降温技术的缺陷和局限性，并对未来沥青路面降温技术发展趋势进行展望。
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  道路能源收集关键技术研究进展

  肖梦承, 金娇, 刘帅, 陈晖文, 文壮, 宋战鹏, 饶如意, 钱国平

  北京工业大学学报. 2025, 51(06): 756-778.

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  在全球范围内，城市化的迅猛发展伴随着能源需求的剧增，进而对现有的道路网络系统提出了前所未有的挑战。面对这种挑战，在道路系统中整合能源技术成为解决能源问题以及推动交能融合快速发展的重要战略。基于此，以道路能源系统的构成及能源分布为切入点，重点讨论了道路太阳能收集技术、道路动能收集技术、道路地热能收集技术、道路风能收集技术。在道路能源管理与集成部分，详细介绍了道路能源管理系统的架构及其功能，探讨了多种能源集成技术的实现方式及其在道路系统中的应用。最后，对当前道路能源技术的研究现状进行了总结，并展望了未来的发展趋势。相关工作可为道路与能源融合技术的推广和应用提供有价值的参考与见解。