面向交通安全管控的高速公路基础路网模型及其应用

从满足高速公路交通安全联网联控对路网模型的精细化需求角度分析了路网建模的要点,提出了一种适合高速公路路网数据表达、操作的高速公路基础路网数据模型。该模型基于分层拓扑组织路网要素,以里程桩号作为路网建模划分的最小粒度,同时包含车道信息,可根据不同需求组合为抽象路网。模型包含有向路段、有向路段结点、有向子路段、有向子路段结点、车道、车道连接器六个部分,能够细致的描述高速公路路网拓扑结构。选取沈海高速与沪陕高速共用路段区域路网作为试验区域,建立了基于该模型的高速公路路网数据库,并将模型应用于高速公路突发事件处理,实例表明该模型有利于迅速响应高速公路网络的突发事件,满足高速公路交通安全联网联控相关应用对路网模型的需求。     

基于实测的公路桥梁车辆荷载统计模型

基于动态称重系统获取的运营交通基本信息,依据轴组类型对所有车辆进行分类及筛选,建立了6种主要车型的车重、车距、车道交通量、轴重与轴距的统计模型,然后按损伤等效原则提供了6种车型的等效模型车辆,为桥梁疲劳可靠性评估提供了实用的车辆荷载模型.研究表明该建模方法能够准确描述交通荷载,建模过程与方法对同类问题具有普遍意义,可应用于建立各种交通状况下的疲劳车辆荷载模型或提供参考.     

多车道交通流理论与应用研究综述

为了深入了解多车道交通流特性对道路设施高效安全稳定运行的影响,从理论研究、技术发展和工程应用等角度回顾了近年来多车道交通流理论和应用研究。介绍衡量多车道交通流纵向通过能力和横向分布状况的量化指标及其影响因素,说明其与宏微观交通流特性的关系;从微观、中观和宏观3个层次阐述了多车道交通流建模方法和代表性研究;按照智能化等级分类,介绍了传统和新型多车道交通流控制技术。基于对现有研究的分析和讨论,从多车道交通流状态监测、模拟和控制等方面提出了此领域的未来发展方向。研究表明:该领域应从以下几方面开展研究,研究多源数据驱动的多车道交通流状态监测技术;提出减少交通分布不均衡的交通设计方法;合理平衡换道模型的通用性和个性化;提升考虑换道车流及个体车辆随机运动的宏观交通流模型性能;开展微观、中观、宏观建模方法的借鉴和融合;加强车道级交通信号控制、动态车道分组等传统多车道交通控制技术的研究和应用;拓展智能网联背景下的多车道交通流控制理论和技术的研究范畴等。     

交叉口动态车道功能与信号控制协同问题研究

基于信号控制交叉口时空关系分析,综合运用交通流理论和信号控制技术,建立了动态车道功能与信号相位组合模型,用Visual Basic语言编制程序对该模型求解.为验证模型的有效性,应用该模型对实际案例进行了优化,并通过交通仿真软件VISSIM分别对优化前后的方案进行了仿真对比分析.仿真结果表明:交叉口动态车道功能与信号控制存在协同作用,与仅改善车道功能或信号控制相比,实现两者的协同能有效提高交叉口时空资源的利用率,使关键状态参量如延误与排队长度显著降低.     

基于行距离及粒子滤波的车道线识别算法

为了解决在不同环境下车道线建模复杂及识别鲁棒性较低的问题,提出一种基于行距离和粒子滤波在复杂环境下的车道线识别算法.算法首先将RGB图像转化成HSV色彩空间,利用标定后的车载相机得到车道线逆透视图像(IPM);然后对预处理后的二值图计算每个像素点的行距离;最后根据建立的简单车道线模型及粒子滤波得到准确的车道线位置.结果表明:通过计算二值图像的行距离可将车道虚线部分连接起来,有利于建立连续的车道线上下文关系,同时也为粒子提供运行环境;利用粒子的随机搜索能力,不需要建立严格的车道线模型,解决了单一车道线模型在复杂城市道路环境下鲁棒性较低的问题;算法在城市复杂路况下具有较好的鲁棒性.     

城市交叉口三左转车道流量均衡性及影响因素

根据多车道流量分布与驾驶员车道选择行为之间的关系,提出多车道设施流量均衡性的建模与分析方法.以城市道路信号控制交叉口三左转车道为例,使用成分数据结构组织各左转车道流量,选取可能对车道流量分布具有潜在影响的7个因素.在单形中建立以三左转车道流量成分数据为因变量、所选影响因素为自变量且满足车道流量占比约束的成分方差分析模型,设计单形操作法进行模型估计.研究结果表明,模型可识别对左转车流分布具有显著性影响的因素,并定量估计各因素对每条左转车道流量占比的影响程度.信号周期长度、交叉口内转弯曲线长度、展宽车道的设置、上游路段长度、上游左转车道标志标线位置和其他流向车道数等因素可在特定设置条件下使车流分布接近均衡.     

基于多通道融合和极线约束的道路检测与定位

计算机双目视觉道路检测及定位在实现无人运动平台自主导航中具有重要意义.根据双目摄像机系统模型,提出基于多通道阈值融合的车道线检测方法,融合车道线边缘和色彩信息进行图像阈值分割,采用透视变换和自适应动态滑窗法提取车道线像素,采用最小二乘法拟合道路模型并依据极线约束关系进行定位,投影至SLAM地图中.实验结果表明,算法在光照变化、阴影遮挡等场景中均能精确检测车道线,将车道线信息投影至三维地图可以有效地将车道信息与地图信息进行融合,提高了道路感知能力.      

基于竞争路径选择的HOT车道费率优化模型

针对社会车道交通拥堵严重而公交专用道利用率较低的问题,提出将公交专用道改建为高承载率收费(High-occupancy/toll,HOT)车道,通过调节HOT车道费率,在确保公交车运行效率的前提下提升公交专用道及整体路网的时空资源利用率.分析存在竞争路径时出行者的出行特性,构建路径选择模型,估计设置HOT车道后出行者的路径选择行为.在此基础上,结合道路服务水平和总出行成本,构建了基于竞争路径选择的HOT车道费率优化模型,动态优化多种流量条件下HOT车道费率方案.最后以武汉长江隧道、武汉长江二桥和二七长江大桥为例进行实证研究.结果表明:优化的HOT车道费率方案能够减少9％的交通流量,降低41.29％的社会车道延误,为促进合乘行为、缓解交通拥堵、提升道路资源利用率提供了可靠保障.     

基于宏观运动波和微观元胞自动机的双车道交通流混合建模

基于运动波理论和线性元胞自动机模型,提出了一种宏观与微观空间表现尺度相结合的双车道交通流混合建模方法.在交通流供需理论框架下,定义了考虑车辆变道行为和元胞自动机空间离散性影响的宏观/微观边界转换条件.该边界条件能够克服在引入车辆变道行为和应用离散化的微观元胞自动机模型时所引起的交通流质量损失问题.应用混合模型模拟双车道堵塞和单车道关闭引起的交通流瓶颈现象.结果表明,交通波在经过模型空间尺度发生变化的边界时能够连续传播,传播速度并未出现降低或者振荡现象,并且交通流质量守恒.混合建模能根据各路段所需表现的空间尺度不同,应用不同空间层次的交通流模型分别模拟,有效提高了大型交通流网络的模拟效能.     

城市路网交通语义模型研究

针对现有路网数据模型动态性弱,语义表达不清晰,不支持路网交通属性在一定范围内编辑修改等问题,提出了一种基于传统路网语义的分层城市路网交通语义动态编辑模型。采用多种路网语义数据,通过生成算法及曲线拟合算法设计成具有耦合关系的层次结构。通过输入车道的矢量数据生成语义的数据,动态修改路网的交通属性后,对层次结构模型进行修改,重新计算后即可完成对路网语义数据的动态更新。仿真结果表明,该模型可正确完成交通路网语义建模,支持道路交通属性的动态编辑并实现交通相位自动生成。     

基于车道的道路数据模型

随着基于位置服务应用的不断推广,传统的道路数据模型越来越难以满足各种网络分析和车辆导航的需求。提出了基于车道的道路数据模型,以车道作为建模的基本元素,准确描述车道的属性信息,通过对同向车道的聚合来提高网络分析的效率,降低数据冗余。该模型既考虑了网络分析的速度效率,又顾及了每个车道的属性信息,扩展了已有的道路数据模型。     

路网描述仿真模型

从满足交通仿真需求角度分析了路网描述建模的要点,提出了以节点、路段、节段、车道为基本构成要素的路网描述仿真模型.该模型能更准确、细致地反映道路网拓扑关系和道路几何条件,为交通仿真模型真实地反映路网交通状态奠定了基础.     

基于UKF神经网络子空间逼近的非线性动态过程演化建模

复杂化工过程建模对于工艺操作变量优化、指导技术决策具有重要意义,人工神经网络是其广泛采用的建模工具.但化工过程往往是复杂非线性动态系统,而描述其过程的神经网络模型往往是一个静态映射.没有考虑也很难考虑其操作变量与内部状态变量共同对目标性能的影响,从而导致依赖静态模型的技术决策效果不稳定.将静态过程模型看成是复杂非线性动态模型在操作变量子空间上的投影模型,为保证该投影模型实时逼近理想的非线性动态模型的精度,提出用Kalman滤波实时更新神经网络模型的权值,建立基于Kalman滤波神经网络子空间逼近的非线性动态工艺演化建模方法.鉴于扩展Kalman滤波的计算复杂性和精确性,采用无迹卡尔曼滤波刷新神经网络模型的权值.最后,把该方法应用于氢氰酸(HCN)工艺过程的动态演化建模试验,结果表明,该方法高精度地跟踪了非线性动态演化化工过程.因此,基于Kalman滤波神经网络子空间逼近的建模方法适用于非线性动态工艺演化建模.     

基于多准则和高斯过程回归的动态软测量建模方法

为了解决静态软测量建模预测精度低和鲁棒性差等问题,提出了一种基于多准则和高斯过程回归的动态软测量建模方法.该方法综合考虑多种模型定阶准则,提出了高斯过程回归动态软测量模型定阶策略,为模型阶数确定提供了依据,并将所提动态软测量模型应用于红霉素发酵过程中生物量浓度的估计.研究结果表明,基于高斯过程回归的动态软测量建模方法可以实现对生物量浓度的高精度预测,且预测结果具有较小的置信度区间.     

信号控制交叉口动态车道功能优化方法

为了应对交叉口交通供需关系发生显著变化的情况,合理分配交叉口空间资源,对信号交叉口动态车道功能优化方法进行研究.基于优化对象、优化参数和优化模型3个方面的分析,建立了以进口组为基础的动态车道功能优化模型.它可由整数非线性规划模型来描述,其优化目标为关键流量比之和最小.通过算例分析,对该方法的优化结果和计算速度进行了检验.研究表明,以进口组为优化对象可在保证优化结果准确性的基础上显著减少须同时进行优化的变量数,提高求解效率,以此为基础建立的优化模型可满足动态控制计算准确性和计算速度的要求.     

基于RoleNet模型的工作流引擎设计及实现

对动态流程的建模和支持一直是工作流引擎设计和实现中的难题.将过程建模方法划分为以活动为中心和以角色为中心2种类型,分析了传统的过程建模方法在对动态流程描述方面的不足,提出了一种以角色为中心的过程模型RoleNet,并且基于该模型开发了工作流引擎OM Engine.实际的应用情况表明,OM Engine对动态流程具有较好的适应性,同时也验证了RoleNet模型的可行性.     

高速公路分车道荷载差异及其响应特性

为研究我国高速公路各车型分车道行驶的交通规则对分车道荷载及其响应的影响,选取实测的单向两车道、三车道和四车道的动态称重(WIM)数据,首先统计了各车型对车道的选择概率;然后,对比了分车道交通流量及荷载分布的差异;最后从车重极值、荷载响应极值、荷载响应损伤累积三方面研究了分车道行驶对桥面结构局部设计、桥梁整体设计和桥梁疲劳设计的影响.研究表明,各车型对车道具有特定的选择概率,分车道在车型组成、交通流量及荷载分布上显著差别.不同车道数时,分车道的外推车重极值存在差别,桥面结构局部设计用车辆荷载模型应据此进行车道修正.分车道荷载响应极值的比值及等效应力幅的比值均不为1,说明分车道最不利荷载响应及疲劳损伤累积效应都不相同,桥梁的整体设计和疲劳设计应该考虑这些特性.     

恶劣天气条件下车辆换车道的安全模型

考虑雾天对驾驶员能见度的影响,提出雾天驾驶反应延迟时间模型.依据车辆换车道的行车特征,提出基于连续反向圆曲线的换车道几何描述模型.结合车辆跟车行驶模型,建立恶劣气象条件影响下车辆换车道的安全模型,制定了不同天气条件和能见度范围下禁止换车道的车道流量控制标准.采用历史事故资料分析和现场实验的方式,验证了换车道时距比与事故比之间的良好关系.     

基于EM算法的随机动态系统建模

提出一种在噪声统计信息未知的情况下,对随机动态系统模型进行建模的方法.采用状态空间模型描述随机动态系统,模型的参数通过EM算法进行估计,通过改进该算法中的Kalman滤波,实现了对噪声协方差矩阵的估计.基于改进的Kalman滤波,EM算法可以用于噪声统计信息未知的动态系统建模.     

网联混合车流车辆换道博弈行为及模型

车联网环境中,交通系统将长期呈现智能网联汽车和传统人工驾驶车辆混合共存的状况.针对智能网联交通环境下的新型混合车流,建立了车辆的换道行为决策模型.对于混合车辆交通流引入最小安全区域模型,自主车辆交通流基于博弈论的思想进行建模.自主车辆之间的换道被看作为1种非合作博弈行为,车辆以自身行驶状态为博弈收益,寻求行驶条件更优的车道.运用SUMO软件对提出的换道模型进行仿真验证分析.仿真结果表明,博弈换道模型相比于传统间隙阈值接受模型具有较高的车道利用率和安全稳定性.