机场容量评估中仿真飞机流的设计与实现

为了提高机场及终端区容量评估的计算精度,以机场实际航班运行数据库为基础,讨论了仿真飞机流的数据构成,提出了飞机流的仿真思路、模块结构设计和仿真流程,构建了飞机流生成模型.为保证航空器运行的"单列不可超车"性和最小运行间隔要求,运用数理统计方法,确定了机头距服从移位负指数分布的假设检验,并采用素数模积式发生器和逆变法保证了仿真过程的随机性,编程实现了随机飞机流的仿真.算例仿真结果表明,此模型是可行的,实现了统计意义上机头距概率分布类型的优化,为容量仿真评估提供了较为理想且准确的仿真飞机流.     

基于 Monte-Carlo 模拟的进场排序不确定性研究

为了提升终端区航班排序抵御不确定因素扰动风险的能力,保证航班运行效率及降低延误损失,综合考虑终端区运行的多种约束限制.基于不确定性因素对进场航班影响分析,以航班总延误和管制干预最小为目标,建立进场航班排序的多目标随机期望值模型.应用 Monte-Carlo 模拟方法刻画航班运行状态随机变量的统计特征,将模型所求目标函数值表征为随机模拟的数学期望,设计了带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)寻求模型的 Pareto 最优解集,绘制不同阈值的缓冲间隔下得出 Pareto 前沿拟合曲线.采用广州终端区典型时段进场航班数据进行仿真验证,结果表明模型中不同阈值范围的缓冲间隔设置,可提供权衡航班延误和管制干预之间的合理化建议,且最高可降低32.4%的航班延误.所提方法能有效缓解繁忙机场航班延误,提升航空运输服务能力.      

多机场终端区联合放行策略优化

多机场终端区内各机场之间共享某些离场空域资源.当这些公共资源容量受限时,各机场的离场航班需地面等待.为了降低延误损失,提出了一种多机场联合放行策略.在多元受限约束下,考虑机型、航班延误成本和机场优先级等因素,以最小化总延误成本为目标,建立多机场联合放行模型.用遗传算法求解模型,仿真结果表明该优化模型能合理规划终端区内离场航班的起飞时刻,减少了航空公司的运营成本.     

终端区进场流的路径选择研究

在实际运行中,通常依据管制员的经验对进场航班流的路径进行管理,缺乏科学性.针对终端区进场流的路径选择与进场排序的流量管理问题,以进场航班的总完成时间最短为目标,建立基于时间窗与位置约束的路径选择与排序的数学模型.采用先选择路径再排序的循环寻优的方法进行求解,将禁忌搜索(TS)与排序算法相结合,设计了 TS-FCFS 与 TS-DP 两种算法,着重建立了基于关键路径的邻域结构,并加入有效的重置(RESTAR)策略,使算法快速有效的收敛至最优解.最后借助SIMMOD 仿真平台验证算法的可行性.以北京首都机场21架航班为例,仿真结果显示,TS-FCFS 与TS-DP 两种方法较原计划的进场路径总完成时间分别节约了149 s 与175 s.该路径选择算法降低了进场时间,提高了终端区进场效率.通过合理优化进场航班流的路径选择与进场排序,平衡了跑道负荷,减少了航空器间潜在的冲突,同时为管制员调配进场航班流提供了合理有效的路径选择建议.      

机场及终端区仿真优化系统建模及实现

对机场及终端区系统运行进行优化是缓解交通拥挤和延误的重要措施。采用解析模型,便于实现机场及终端区系统的优化,但由于建模过程中简化过多造成众多优化模型实用性不强。计算机仿真模型可以准确表征复杂系统的各种约束,但一般的空中交通计算机仿真软件都不具备优化功能。文中采用Arena仿真平台,对机场及终端区系统飞机运行过程进行分析和建模,同时在仿真模型中嵌入基于Memetic算法的优化模块,实现了集仿真和优化功能于一体的机场及终端区仿真优化模型。     

城市主干路基本路段交通流仿真分析

应用Vissim仿真系统,结合实测数据,对城市主干路基本路段的交通流进行了分析.通过对仿真模型输出的数据进行分析,发现城市主干道交通流呈现出不同的相位特征,应用"三相交通流理论,在城市主干路基本路段的流量-密度平面中将交通流划分自由流、同步流和堵塞流3个相位,并具体讨论各个相位的交通流特性,确定了各个相位的关键阈值,标定了每个相位的区域范围.     

基于细胞传输模型的交通流仿真特征及适用性研究

运用对比分析的方法,对基于细胞传输模型(CTM)的交通流仿真的特征及适用性进行了研究.通过对仿真结果数据进行分析,比对了CTM和Vissim 2种仿真方法的不同特点,对其各自的适用性进行说明.在描述未饱和交通流问题时,CTM和Vissim具有一致性,而CTM在描述过饱和问题上具有优越性.相对而言,CTM对流密速基本关系的覆盖范围较广,基于CTM的仿真模型扩展性和灵活性较好,对于科学研究具有较好的适应性;而Vissim发展较为成熟、应用方便,具有更高的工程应用价值.     

基于Vissim的3相交通流理论应用

交通流状态演变机理的研究是交通流理论中重要的一部分.以不同交通负荷下的城市快速路路段来研究城市快速路路段交通流状态演变的机理.由于无法进行大规模交通调查,所以利用Vissim仿真软件,仿真不同交通流量下路段交通流特性的变化情况.统计分析仿真数据,研究了不同交通状态下交通流的特性,并对各个交通状态转变的阈值作了界定,标定了每一种交通状态的密度取值范围.结果表明,在不同的交通负荷下交通流呈现不同的状态,路段上的交通流状态呈现为自由流相、同步流相和宽幅运动阻塞流相3种状态.      

基于点融合的多跑道进场航班排序

为提高点融合程序下的多跑道机场的进场航班运行效率,考虑点融合程序下终端区进场程序结构复杂的特点,提出以0-1整数规划为基础的多跑道进场航班优化排序模型.以进场航班的总延误时间、总飞行时间为最小目标函数,以尾流间隔、跑道限制、进场航班的飞行时间范围以及可分配进场程序为约束条件,将不同进场程序及跑道分配给不同的进场航班,确定航班的飞行时间、落地时刻,最终求得航班的落地序列.以浦东机场进场程序为例,选取含精英策略的非支配遗传算法对浦东机场的双落跑道进行进场航班优化排序,最后与实际结果对比.优化方案的飞行时间和延误时间分别为51048 s和1174 s,相较于实际结果降低了2.1％和38.2％,单位小时内跑道着陆架次提高了7架,跑道流量提高了20％左右.     

基于点融合的多跑道进场航班排序

为提高点融合程序下的多跑道机场的进场航班运行效率,考虑点融合程序下终端区进场程序结构复杂的特点,提出以0-1整数规划为基础的多跑道进场航班优化排序模型.以进场航班的总延误时间、总飞行时间为最小目标函数,以尾流间隔、跑道限制、进场航班的飞行时间范围以及可分配进场程序为约束条件,将不同进场程序及跑道分配给不同的进场航班,确定航班的飞行时间、落地时刻,最终求得航班的落地序列.以浦东机场进场程序为例,选取含精英策略的非支配遗传算法对浦东机场的双落跑道进行进场航班优化排序,最后与实际结果对比.优化方案的飞行时间和延误时间分别为51048 s和1174 s,相较于实际结果降低了2.1％和38.2％,单位小时内跑道着陆架次提高了7架,跑道流量提高了20％左右.     

基于均衡原理的单向交通瓶颈路段诊断法

以单向交通组织区域边界的道路节点为OD点,把交叉口转向流线虚拟成路段,转向车道的通行能力作为虚拟路段的容量,转向车道的行程延误作为虚拟路段的交通阻抗,与实际的路段一起组成单向交通组织区域节点OD之间的路径,采用集合运算合成节点OD之间的通道容量。利用交通均衡方法,经交通分配得到单向交通组织区域的路段和虚拟路段的交通量。通过计算饱和度判断路段和交叉口的拥挤程度,诊断出交通瓶颈,为单向交通组织方案的完善提供可靠的支持。     

道路交通静化在交通安全中的应用

介绍了交通静化的起源与概念,实施交通静化的目的、原则及依据;详细阐述了各种交通静化技术与措施的含义、用途、适用地点、优缺点以及可取得的在降低车速、减少交通量、降低交通事故率等方面的成效;针对我国交通状况,探讨了我国引进交通静化技术的必要性,展望了交通静化在我国的发展前景。     

加强城市交通系统管理 合理解决城市交通拥堵

该文分析了城市交通拥堵现象的形成原因,提出了合理的解决途径及对策,并提出要从网络层面和节点层面两个不同层面加强城市交通系统管理规划,使城市的交通更安全、快捷、畅通。     

综合交通枢纽道路交通设计关键技术问题的探讨

大型综合交通枢纽具有建设规模大、换乘交通方式多、交通组织复杂、分期实施建设预留等特点,如何合理地进行道路交通组织设计、方便快捷的实现各种交通方式的换乘,是枢纽道路交通设计的关键技术问题。该文以北京南站的道路交通设计为例,在交通枢纽的规划设计建设过程中,本着"因地制宜、以人为本、倡导公共交通、可持续发展"的设计理念,重点是在局促的用地条件下解决各种交通衔接,建设多交通方式人性化的换乘设施、缩短换乘距离、改善换乘环境,方便公共交通,同时做好配套外部交通基础设施建设及分期预留。     

北京建国门立交交通分析及改造评价研究

提以建国门立交改造为例,从系统角度对建国门立交及周边交通运行状态、交通拥堵分布及成因进行详细分析,分析结论为建国门立交改造方案的提出提供技术支持,并采用宏观模型和微观仿真两种方法对立交改造方案进行评价,确保在综合考虑周边现有交通设施与各类限制条件下,改造后的建国门立交具有安全、有序、畅达和舒适的交通环境。     

关于“黄灯禁止通行”的思考

从交通工程常识和交通法规法理的角度,对＂黄灯禁止通行＂存在的缺陷进行了剖析,澄清了黄灯信号所应表达的通行规定,并对黄灯信号的管理手段及交通法规的完善提出了建议。     

单向交通在城市交通管理中的作用

从各大、中城市普遍存在的交通拥挤与堵塞问题着手,首先介绍了国内外单向交通设置的基本情况,论述了设置单向交通的基本原理;其次,从宏观角度对单向交通这种交通管制方式的设置条件、设置模式以及设置的重要意义进行了概括和总结;最后,针对我国混合交通的特性,阐述了单向交通与公共交通及自行车交通的关系。     

机动车交通冲突技术研究综述

对机动车-机动车交通冲突定义、交通冲突度量指标、冲突严重性判定以及交通冲突评价与预测等的国内外研究进展做了归纳和综述。分析表明,目前交通冲突研究存在以下主要问题:传统的冲突度量指标存在各自的局限性和不一致性,冲突潜在碰撞的后果严重性研究处于初始阶段,交通事件分级模型和相关性需要进一步研究和确认,冲突严重性判定存在一致性问题,交通冲突产生和发展的微观机理研究不足,缺乏真实环境下整个区域相互作用车辆精确连续轨迹追踪的数据获取手段。建议未来从以下方向进行优化:复合的改进度量指标比单一指标更为科学合理,并要考虑冲突潜在碰撞的后果严重性;统一和规范交通冲突度量指标的使用也有一定意义;需要针对多个参与者的"区域连锁冲突"进行更深入的研究;可通过采集区域多车辆连续时空轨迹大数据,得到区域多车辆冲突时空演变模型,并进行交通冲突实时预警和干预研究;另外可通过大量精确数据量化和统一区分各级交通冲突的阈值,并验证交通冲突技术的有效性;在不同设施对象及冲突的空间特征等方面的探索等也会丰富交通冲突研究体系;最后,以上所有的改进方向离不开高精度大范围的采集方法和高效精确的处理手段,故急需真实环境下、长时间的整个区域相互作用车辆精确连续轨迹追踪的大数据获取手段。     

城市公共交通需求预测

该文在公共交通调查的基础上,分析了丹东市公共交通供需平衡性,运用"四阶段"模式对丹东市居民公共交通出行产生、居民公共交通出行分布、居民出行方式结构做出预测,以利于整个交通系统的内部平衡以及交通系统与外部系统的协调发展,旨在为公交规划提供必要的依据。     

行人交通违规行为的心理学研究

基于计划行为理论,从社会心理学的视角研究了行人违规交通行为的动因。通过调查问卷,探讨了态度、主观规范、认知行为控制对行人违规交通行为的影响,构建了最佳行人违规行为模式。研究表明,受访者认为违规行为是方便的、低危险的,40.2%的人有从事违规行为的意愿,说明我国目前民众对违规行为存在侥幸心理;在主观规范上,大部分的受访者认识到违规行为是不应该的,但同时有5成的受访者表示实际有需要行使违规交通行为,说明我国目前的行人交通设施存在着不完善与不合理的地方;在认知行为控制上,调查表明,虽然外界促使行人违规的诱惑较多,加强管理还是可以避免违规行为的。最后,提出了行人交通安全的改善措施,即提高行人的交通法制观念和交通安全常识,加强对行人交通安全的管理,以及从系统和网络的角度完善行人安全设施的设置和管理等。