基于云计算的卡尔曼滤波速度诱导模型研究

利用自适应卡尔曼滤波器来建立城市快速路瞬时交通预测模型,同时通过Hadoop基础框架及Ma—pReduce的编程模型设计和开发了交通属性指标最小约简云处理系统,并在此基础上对车辆进行速度诱导控制,建立了以车辆总行程时间为目标函数的诱导优化模型。并以上海南北高架南段东线为例建立了仿真场景,对模型进行了参数标定与校验,通过有效性与性能分析表明：用云计算能够提高运算效率,且速度诱导控制后,降低了路段上交通流的整体速度差异,提高了交通安全性。     

雨天环境下高速公路可变限速控制方法研究

降雨对高速公路交通安全和通行效率具有一定的负面影响.运用可变限速控制技术,根据高速公路实时交通流状态和降雨强度,对各路段限速值进行动态优化和调整,减小降雨带来的不利影响.阐述了雨天可变限速控制系统的总体方案,分析了降雨对能见度和路面摩擦系数的影响,建立了雨天环境下高速公路安全车速计算模型;在宏观动态交通流模型METANET基础上,提出了适用于雨天可变限速控制条件的改进模型,并以控制周期内所有车辆总行驶里程最大为目标,建立了雨天可变限速控制优化模型.利用Matlab软件仿真实验,结果表明,与固定限速方式相比,本文建立的可变限速控制方法可提高雨天环境下高速公路车辆运行速度,并降低各路段车速差,保障雨天环境下高速公路安全高效运行.     

高速公路交通流密度的主线速度控制设计方法

结合高速公路出入口的实际设置情况、高速公路交通流的运行特点以及高速公路主线速度控制方式的实际需要,对经典高速公路宏观动态交通流模型进行了一定的修正;针对改进后的交通流模型,利用非线性系统控制中的反步设计方法,给出了求解控制率的矩阵方程;并提出了使用模糊控制方法进行主线速度控制的设计思路,为解决交通流模型难以确定、交通流参数难以检测等情况下的交通流密度主线速度控制问题提供了一种新方法。     

环形快速路交通流的改进元胞传输模型建立与仿真

交通流模型一直是交通系统中最基本的研究内容.适当的交通流模型可用于路网交通流预测和信号控制.以北京环形快速路为背景,采用改进的元胞传输模型(modified cell transmission model,MCTM)进行建模.在MCTM模型中,放宽了原始CTM模型均等划分元胞的限制,并采用密度代替车辆数表示元胞状态,对不同元胞连接方式(简单连接、融合、分离)建立了元胞交通流传输关系.与广泛应用的微观仿真软件Paramics进行了仿真对比分析.结果表明,与原始CTM相比MCTM虽然大大减少了计算复杂性,但仍然可以准确地描述环形快速路交通流动态特性,从而为进一步的交通流预测和匝道控制提供模型基础.      

智能网联车辆交通流优化对交通安全的改善

为改善常规驾驶车辆交通流追尾碰撞交通安全状况,提出智能网联车辆（Connected and Automated Vehicles,CAV）与常规车辆构成的混合交通流车队稳定性优化控制方法。基于全速度差模型,应用集成速度与加速度的多前车反馈构建CAV跟驰模型,考虑CAV混合交通流车辆空间分布的随机性,将各类型局部车队稳定性作为优化目标,以局部车队头车速度扰动为系统输入,以尾车速度扰动为系统输出,应用经典控制理论领域的传递函数法推导局部车队稳定性约束条件;分析关于平衡态速度与CAV反馈系数的车队稳定域,以各类型局部车队能够在任意平衡态速度下均稳定为控制目标,对CAV反馈系数输出进行优化控制;设计高速公路上匝道交通瓶颈数值仿真试验,在不同CAV比例等多种条件下,分析CAV混合交通流优化控制对交通流车辆追尾碰撞风险的影响。研究结果表明：CAV混合交通流优化控制可降低车辆追尾碰撞风险,在碰撞时间阈值小于2 s时,100%比例的CAV交通流可将交通流的车辆追尾碰撞风险降低85.81%以上;在碰撞时间阈值大于2 s时,追尾碰撞风险可降低48.22%～78.80%。所提优化控制方法可有效降低CAV车队优化控制的复杂性,为大规模CAV背景下的混合交通流优化控制以及车辆追尾碰撞交通安全提升策略提供直接理论参考。     

基于势能理论的山区公路交通流随机干扰模型

在对山区公路交通流随机干扰特性进行分析的基础上,研究了随机干扰对交通流的影响,利用物理学中的势能理论原理,建立了适于山区公路交通流安全分析的车辆微观分析势能模型和交通流宏观分析势能模型,并建立了基于势能理论的山区公路交通流随机干扰模型.最后,通过VISSIM仿真软件模拟短时随机干扰交通流,对建立的模型进行验证.结果表明...     

基于动态重复博弈的车辆换道模型

在对车辆换道行为分析的基础上,提出了一种应用动态重复博弈原理建立车辆换道模型的方法,对每个阶段车辆的博弈过程以及车辆行为策略进行了描述,并利用速度期望的值作为车辆不同行为决策概率,在此基础上,考虑影响车辆速度期望的各个因素来对车辆速度期望的获得进行了分析。通过对不同交通流条件下实际调查的车辆换道次数与仿真值进行比较,表明了所提出模型的有效性。     

智能网联环境下基于安全势场理论的车辆跟驰模型

为有效刻画未来智能网联环境下交通流微观跟驰行为，以更加精确地进行车辆的运动决策，建立了基于安全势场理论下的车辆跟驰模型。模型以势场理论为基础，首先阐述了交通环境中安全势场的客观性、普遍性以及可测性，然后通过引入加速度参数对既有安全势场模型进行改进，改进后的安全势场模型能够有效刻画出在不同速度、加速度值下车辆安全势场的变化趋势。在分析安全势场变化基础上，构建的车辆跟驰模型强化了加速度参数对车辆跟驰行为的影响，由于不同速度、加速度信息在智能网联环境下车辆可以实时获取，因此该模型可应用于未来智能网联环境中。此外，在模型参数标定过程中，通过对NGSIM数据进行筛选，得到含有较多减速停车以及启动加速状态的轨迹数据，共筛选得到412组NGSIM真实跟驰车对数据，并最终利用人工蜂群算法对该模型进行参数标定。为评估模型仿真效果，选择OVM模型、IDM模型与本文模型进行比较，并选取均方根误差RMSE和平均绝对百分误差MAPE为参数标定结果评价与验证的指标，结果表明，建立的基于安全势场理论的车辆跟驰模型具有良好的精度，适用于描述考虑加速度参数条件下的跟驰行为，可为今后智能网联环境下车辆微观驾驶安全决策、交通流中观安全势场分布、交通流宏观状态估计等奠定理论基础。     

基于模糊算法的停车诱导与交通流控制协同优化模型

在停车诱导和交通流控制双重目标函数约束下,建立了停车诱导与交通流控制协同优化模型.首先,以备选停车场泊位饱和度和路段交通流饱和度等作为约束条件,建立分层搜索模型,确定停车场初始解集.然后,采用模糊优选方法进行初始备选方案的排序研究,通过隶属函数对各备选停车场方案的原始数据进行标准化处理,并通过备选方案与基准方案的贴近度数值求得最优解.最后,以安徽省铜陵市中心城区某停车小区作为计算实例,证明了停车诱导与交通流控制协同优化模型能够成功地应用实施.     

智能网联环境下异质交通流基本图和稳定性分析

为研究人工驾驶车辆和智能网联车辆（CAVs）的混合运行对交通流产生的影响，以其基本图和稳定性为突破口研究提高异质交通流运行效率的关键技术与方法。选择全速度差模型（FVDM）作为人工驾驶车辆跟驰模型，将加州伯克利分校实车数据标定的协同自适应巡航控制（CACC）模型作为CAVs跟驰模型。建立了异质交通流基本图模型，研究了CACC车辆的混入对道路通行能力的影响；对比了不同人工驾驶模型对异质流通行能力产生的差异性。从大车-小车组成的传统异质交通流研究方法入手，利用跟驰模型建立人工-网联异质流的稳定性解析方法，并运用Matlab验证了不同CACC比例下的稳定性分析。结果表明:与人工驾驶交通流相比，CACC同质交通流的道路通行能力大约提升了95%；实验中选用不同人工驾驶模型对通行能力实验结果造成的差异不大。平衡态速度为15 m/s时，低比例CAVs（如低于20%）并不能改善交通流；当CAVs比例达到20%及以上时，异质流稳定性随着CAVs的比例增加逐渐呈现出稳定趋势；当CAVs比例达到70%以上时，异质流基本稳定。      

基于Richards-BP模型的地表沉降特征预测模型研究

地下开采引起的地表沉降大致呈S形发展,最终趋于稳定状态,这能够运用生长曲线Richards函数进行预测分析。同时,又因为测量和外界存在不确定性和随机性,使得地表沉降也具有动态的特征。针对地下岩矿开采矿区地表沉降曲线与Richards预测模型曲线的相似性,分析了Richards模型在地表沉降预测中的适用性,提出通过Richards生长曲线模型预测矿区地表沉降的趋势性变形部分,利用BP神经网络模型降低地表沉降的随机性影响部分,提高模型预测效果。计算结果证明了其在地表沉降预测中的适用性和可行性。     

三维地面模型及三维道路模型的建立

以数模为基础建立三维地面模型和三维道路模型。     

多层LOGIT模型的理论分析研究

合理有效地调整城市各种交通方式分担率以改变城市交通结构已经成为解决城市交通拥堵的有效方法。非集计模型的发展促进了交通方式分担的较大进步,对个人交通行为的分析研究是交通需求预测的一种比较重要的方法。在简述非集计模型发展的基础上,重点推导NL模型以及运用TransCAD对NL模型的参数进行标定,为非集计模型的应用和提高其操作性提供了思路。     

基于局部线性模型树的高压共轨柴油机排放模型

为研究面向闭环控制的柴油机在线排放模型,以1台高压共轨、涡轮增压中冷柴油机的转速、扭矩、空燃比、燃烧始点、燃烧重心、燃烧终点、最高燃烧温度、最大缸内压力等运转和燃烧的各项参数为基础,运用局部线性模型树对排放物HC,CO,CO2,NOx和烟度进行了仿真研究。研究结果表明,以转速、扭矩、空燃比为输入时,CO,CO2,NOx的仿真结果与试验值具有较好的一致性,以转速、扭矩、空燃比、燃烧重心为输入时,HC、烟度的仿真结果与试验值具有较好的一致性。各排放的期望响应与仿真输出的平均误差在10%以内,线性回归相关系数达到0.96以上。各个排放物的仿真过程单独进行时,可以得到较好的仿真效果。因此,局部线性模型树模型适用于高压共轨柴油机排放物的仿真。     

结合改进跟驰模型的交通流元胞自动机模型

为更好地分析交通流运行规律,实现有效的交通控制和优化,提出结合改进跟驰模型的交通流元胞自动机(cellular Automata,CA)仿真模型.首先在分析正比于速度的间距倒数模型和Bierley模型特点的基础上,改进得到更符合实际的跟驰模型,进而创建的CA模型结合改进跟驰模型计算并离散化得到的加速度,进行车辆及整条车道的状态更新.通过模型仿真,得到速度差灵敏度系数λ、车辆间距灵敏度系数k和安全距离参数α不同取值时的交通流基本图和X-t时空状态图.通过仿真发现,λ,k的取值很大程度影响图形形状,而α的影响较小,同时模型仿真再现了交通流状态的动态衍化过程.通过试验验证,该模型仿真得到的Q-ρ关系曲线和实际交通流一致,且可模拟再现实际交通流的失稳、阻塞演化、走走停停等非线性交通流现象.     

跟车模型研究综述

车辆跟驰理论作为最基础的交通流理论分支,国外在这方面的研究已经持续了半个多世纪,随着智能交通系统(ITS)正蓬勃展开,司机行为和车辆运行特征是构建智能交通系统的基础,从微观角度研究司机、车辆在快速路中的行为特征,其成果将为防止车辆追尾事故、构建智能交通系统、实现交通仿真和估算通行能力提供理论基础。文章在认真分析国内外车辆跟驰理论领域研究的基础上认为,尽管现有的许多跟车模型已经应用于实践,但每个模型都存在或多或少的不足,综合评述已有的成果,发现已有的研究缺乏描述跟车行为的时间序列数据。     

用于车道识别的分段切换车道模型

为了使得车道模型既能准确地描述车道形状,又不影响车道识别算法的实时性,提出了一种分段切换车道模型。对近视场区域使用直线模型匹配车道线,对远视场区域则在直线模型和二次曲线模型之间进行切换,以适应有曲率和无曲率道路的识别要求。试验表明,使用分段切换车道模型的车道识别算法能够很好地匹配各种形状道路,并能满足实时性要求。     

考虑异质性的贝叶斯交通冲突模型

为了构建信号交叉口交通冲突模型,提取29个信号交叉口260 h的交通冲突数据,考虑交通冲突异质性,构建了随机参数（RP-PLN）交通冲突模型和随机效应（RE-PLN）交通冲突模型,采用贝叶斯方法和马尔科夫链蒙特卡罗（MCMC）仿真对模型参数后验分布进行估计,利用方差信息准则和残差标准化决定系数对2种模型的拟合优度进行了比较。研究结果表明：2种交通冲突模型都可以有效处理交通冲突异质性;RP-PLN交通冲突模型的拟合优度优于RE-PLN交通冲突模型;当其他变量保持不变时,直行交通量增加1%可使直右交通冲突增加0.54%;右转交通量增加1%可使直右交通冲突增加0.65%;右转大车比例增加1%,直右交通冲突增加1.06%;物理渠化岛和标线渠化岛的设置可以分别使直右交通冲突降低18.9%和17.3%;设置加速车道可使直右交通冲突降低22.9%;右转半径增加1%,直右交通冲突降低10.5%;安装右转让行标志可使直右交通冲突降低16.5%;设置右转专用相位可使直右交通冲突降低29.8%。     

摩托车覆盖件油泥模型的制作

摩托车外形复杂,且由许多光滑的曲面组合而成,油泥则可以被任意的刮成所需要的形态,可塑性强,而且加温后具有很好的柔软性,特别适合重塑,温度降低后,硬度又很快恢复,适合细节的刻画,符合摩托车外形设计对表面质感的极高要求,因此一直是摩托车造型设计的主要模型制作材料。     

UniTire与Magic Formula稳态模型的对比研究

荷兰学者Pacejka提出的魔术公式Magic Formula和我国郭孔辉教授提出的统一轮胎模型UniTire在汽车操纵动力学研究中得到了广泛的应用。通过对这两种模型建模机理的对比表明,UniTire轮胎模型比MagicFor-mula模型具有更强的理论基础;通过试验数据辨识模型参数对比两种模型的全局辨识精度以及预测精度的结果表明,UniTire轮胎模型的全局辨识精度略高于Magic Formula模型,而且明显具有更高的预测能力。