广义空中交通流建模综述

空中交通流建模是研究空中交通系统拥堵规律和演变机理的重要手段。面向集权式管控下空中交通流广义属性,将空中交通流模型分为"以流为中心"和"以人为中心"两类,评述各类广义交通流模型的核心理念、建模方法、主要特点和适用范围,强调了空中交通流建模中"人-流"关系的重要性;针对当前交通流建模亟需突破的瓶颈和未来空中交通发展需求,从粒度差异化、行为随机化、"人-流"一体化、复杂性视角和未来适应性5个方面提出了广义空中交通流建模的发展趋势,为开展空中交通基础理论和应用技术研究提供参考借鉴。     

基于航迹分类的终端区交通流非线性特征

终端区空中交通系统是复杂的非线性系统,本文基于航迹分类与交通流混沌理论研究终端区交通流的非线性特征,为终端区交通流控制及预测提供科学依据。首先对获取的广播式自动相关监视(Automatic dependent surveillance-broadcast, ADS-B)航迹数据进行异常识别与处理。然后基于K-近邻算法(K-nearest neighbor, K-NN)与跑道方向设计终端区航迹分类方法,实现终端区航空器航迹的精确分类。根据分类结果构建交通流量的时间序列,结合相空间重构和最大Lyapunov指数分析终端区交通流的混沌特性。最后,选用北京首都机场终端区ADS-B航迹数据进行实例验证,结果表明本文方法可以实现航迹的精准分类,准确识别和分析多跑道机场终端区交通流的非线性特征,在验证时段内36R、36L跑道及整个终端区交通流均表现出混沌特性。     

基于空中交通流的空中交通网络拥挤程度评估

为解决空中交通流量日益增多导致的空中交通拥挤和拥堵问题,本文从空中交通流角度出发,区分空中交通拥挤和拥堵,通过建立拥挤程度评估模型来评估空中交通网络中拥挤程度。首先从容量和流量的角度区分并界定空中交通拥挤和拥堵的概念,同时借鉴道路交通思想,将空中交通分为畅通、正常、拥挤和拥堵四种状态。然后从空中交通流角度分析判定空中交通拥挤,提出拥挤状态门限区间,建立多种情况下的空中交通拥挤评估模型。最后引用某大型繁忙机场某时段的航班数据作为算例。结果表明,所建立模型可以用来评估空中交通网络拥挤程度。     

空中交通流时间序列的复杂度分析

空中交通系统是复杂的非线性系统,时间序列是研究空中交通系统的有效措施。为了定量分析空中交通的复杂性,首先阐述Lempel-Ziv算法复杂度及其修正复杂度;然后采集三亚01号、02号、04号扇区连续28 d的实际运行数据,构建了空中交通流时间序列;计算了3个扇区交通流时间序列的算法复杂度,并对相关参数的影响进行了分析。计算结果表明,修正的算法复杂度适用于长度较短的时间序列,可用于量化测度空中交通流复杂性;符号化方法、序列长度、时间尺度等对算法复杂度有较大影响。     

异构交通场景下的宏观交通流建模

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...     

车联网环境下自动驾驶交通流建模与分析

在车联网环境下,对原有自动驾驶交通流跟驰模型进行改进,构建新的自动驾驶跟驰模型,并理论推导在不同自动驾驶比例下混合交通流稳定性的解析判别条件,从混合交通流稳定域角度对比分析模型改进前后混合交通流的稳定性。结果表明,相比于原自动驾驶跟驰模型,改进后的模型能有效缩小混合交通流不稳定区域,降低混合交通流全速度范围内稳定时所需的最低自动驾驶比例,从而提升自动驾驶混合交通流的稳定性。     

用微分方程方法研究红绿灯控制下的交通流模型

红绿灯模型是交通流动力学模型研究中一个重要而困难的问题,首先给出交通流模型,然后给出红绿灯交通流模型与特征线的求解,根据红绿灯模型与特征线意义,对交通流的红绿灯转换周期的设置具有重要意义．     

色灯下的交通流模型与特征线的研究

用偏微分方程的方法给出交通流模型和色灯控制下的特征线,结合实际实验数据科学地解决十字路口在交通流较大时应人为地改变色灯的转换周期,从而解决了城市的交通问题,达到了节约能源和改善环境的目的.     

空中机械控制程序分析与控制质量评估方法研究

本文根据空中机械控制的特点,分析了空中机械控制的工作内容并进行了分类。对空中机械控制进行了过程分析,提出了一种空中机械控制质量评估的的方法。对提高空中机械师的保障质量具有一定的理论和实践意义。     

交通流多前车位置与相对运动的跟驰模型及稳定性分析

车辆跟驰模型是交通流模型研究的基本模型之一,本论文旨在综合认真分析国内外已有的跟驰模型,建立以车车、车路通信为基础的车路协调系统(VIIS,Vehicle Infrastructure Integration System)下的车辆跟驰模型。该模型是在多前车位置模型的基础上进行扩展,提出了一种多前车位置及当前车相对运动的跟驰模型,以期更加客观的描述实际的交通现象,进行线性稳定性分析,并与FVD模型和合作跟驰模型进行比较,发现自由流稳定的敏感系数临界值变小,稳定区域明显增加。     

基于航班计划的空域交通流量实时预测模型

空中交通流量预测是空中交通管理的基础,实时的空中流量预测能够有效地保证空中交通有序顺畅的运行,对保证飞行安全和解决空中交通拥挤、减少航班延误有很大的帮助。为了准确预测空域内实时的交通流量,本文首先建立了空域内单航路有N个转弯点情况下的实时流量预测模型,然后将模型推广到了空域内有任意条航路的情况,最后进行了算例仿真。仿真结果证实了文中所建模型能够很好对空域内的实时流量进行预测,模型是可行和有效的。     

空中交通流量管理中的多机场地面等待策略

为解决航班延误问题,提出了一种考虑机场网络的延误累加效应及连续航程航班影响的多机场空中交通流量管理模型。该模型采用地面等待策略,对机场网络中各机场的延误情况进行综合考虑。当某些机场容量受恶劣天气或其他突发情况影响发生变化,使延误无法避免时,能够合理分配机场的出发和到达容量,减少航班的空中延误。结合中国3个枢纽机场的流量数据,对模型进行了仿真计算。仿真结果表明:该模型提供了一种更安全、更经济的航班调度策略,可为民航相关部门制定航班计划提供辅助的战略决策。     

空中交通战略和战术级流量管理模型

针对日益增长的空中交通流量,提出了适合中国空中交通的战略、战术级流量管理模型.按照功能,分别提出了航路流量管理模型和机场流量管理模型以及终端区的流量管理模型.根据空中交通中信息的实时性和多样性,分析了其中的信息流动,并在此基础上提出了新一代信息共享网络.这些模型都应用于清华大学国家CIMS工程研究中心与华北空管局合作开发的空中交通管制指挥检测系统(ATCCMS)中,并取得了很好的效果,同时也为上层管理者提供了战略性决策支持.     

机场终端区流量分配及优化调度

针对日益增长的空中交通需求所带来的严重的航班延误,给出了一种空中交通流量管理(ATFM)终端区流量分配及优化调度的模型.它可以实现对终端区某一特定时段内现有容量更有效的利用,进一步优化流量分配方案从而减轻航班延误的影响.模型在考虑机场的到达和出发过程相关的条件下实现对机场流量的最优分配,还考虑了机场容量按时间动态分配的特性以及在交通需求和天气的动态特性下,达到和出发过程之间的流量协调.最后利用中国某国际机场的实际数据对模型进行了验证,取得了很好的效果.     

A new dynamics model for traffic flow

As a study method of traffic flow, dynamics models were developed and applied in the last few decades. However, there exist some flaws in most existing models. In this note, a new dynamics model is proposed by using car-following theory and the usual connection method of micro-macro variables, which can overcome some ubiquitous problems in the existing models. Numerical results show that the new model can very well simulate traffic flow conditions, such as congestion, evacuation of congestion, stop-and-go phenomena and phantom jam.     

区域交通状态分析的时空分层模型

为了解决区域交通状态分析问题,提出了一种区域交通状态时空分层模型及其建立方法。根据区域交通状态分析需求,设定交通拥堵的不同截值,把路口状态划分为不同层次,建立了时空分层模型。该模型含盖了交通网络的微观、中观和宏观交通参数,包含交通网络时空信息和交通状态信息,得到路口可达性和路段连通性的分析结果,解决了目前区域交通状态自动分析中模型建立问题。仿真结果表明:分层模型能够把路网中不同交通状态的路口分离为具有不同可达性的层次,能够从中分析出路口可达性、路段连通性和路网交通状态的变化,并能够直接表示时空状态信息。该建模方法和分析方法可以直接用于交通状态的自动分析中,所提出分层模型也可用到交通诱导和交通控制中。     

基于热力学熵的交通流模型

在分析热力学熵的基础上,讨论了交通流类热力学熵的构造方法,并构造了适用于不同情况下的交通流熵。通过对系统熵变的分析,揭示了交通流熵产生的内部机制,导出了熵产生公式。最后依据熵理论,导出了路段交通系统的交通流状态变化的微分方程,并建立了动态交通流模型。研究结果表明,此法不仅对已有理论具有包容性,而且具有普适性。     

校园网流量监测系统的研究与实现

为了便于网络管理、并为网络升级和故障分析提供可靠的依据,基于实时监测网络流量情况构造一个网络流量监测软件系统。该系统采用关系数据库对流量数据进行存储;并利用Jbuilder 2005设计出便捷的用户操作管理界面,实现处理保存流量数据的校园网流量监测。通过在某大学校园网上的示范应用表明,该软件不仅提供图形化的用户接口、将收集的历史数据和实时数据在其中以图形的方式直观地显示出来,还能为用户提供可视化的监控操作与管理、方便用户使用。这种方法简便易行、性能指标较好地满足网络流量实时监测的需求。