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超车是车辆行驶过程中普遍存在的现象.超车时机选择不当或操作失误是交通事故频发的重要原因之一,在城市干道及高速公路上,不同车道的限速要求对超车行为提出了更高的要求.本文在以往研究的基础上,将整个超车过程分为换道、超越、并道三个阶段,添加不同车道的限速条件,以安全为前提,在一个超车时段内尽可能多地超越前方行驶车辆为目标,并充分考虑车辆跟驰行驶过程中的安全间距及超越行驶过程中超越车与被超越车行程之间的关系,建立一种新的超车模型,以供车辆在超车时提供判断及辅助,并通过一个算例来验证模型的实用性.     

基于生存分析的山区双车道公路超车持续时间模型

为研究混合交通流条件下山区双车道公路超车行为，确定关键影响因素与超车持续时间的关系。以云南省典型山区双车道公路为例，利用无人机采集超车行为视频数据，提取参与超车行为的机动车轨迹，构建超车行为变量指标体系，分析山区双车道公路超车行为特性；建立基于生存分析的山区双车道公路超车持续时间模型，确定影响超车持续的关键协变量，并分析关键协变量与超车持续时间的定量关系。结果表明：混合交通流条件下，山区双车道公路平均超车持续时间为10.3 s，平均超车距离为201.3 m，由驾驶员的驾驶风格、较高的行驶速度及复杂的交通流条件共同作用所致；Log-logistic 加速失效时间模型对超车持续时间拟合效果最好，AIC和BIC分别为272.989和265.650，危险函数拐点约为13 s，说明超车行为在13 s前结束的可能性最大；影响超车持续时间的关键变量分别为超车距离和超车车辆与被超车车辆的初始速度差、最大横向距离、是否有对向车、被超车车辆长度和超车车辆类型，影响程度较大的协变量为超车车辆类型和是否有对向车，当超车车辆为货车时，超车持续时间增加了22.9%，当有对向车时，超车持续时间降低了17.8%。     

双车道公路超车安全距离模型

双车道公路上因超车不当而导致交通事故频发且后果多较为严重,故提出超车安全距离模型,旨在为超车安全预警装置、超车辅助判断系统等提供理论依据.本文首先分析了车辆在双车道公路超车过程中可能发生的碰撞类型,基于可能发生的碰撞类型对超车时间进行分段,分析每一超车时段车辆之间的安全距离,进而建立超车安全距离模型,以等速超车和加速超车为例,选取小型车、中型车、大型车作为前方被超车辆,确定仿真参数,基于 MATLAB 软件仿真,分析、验证超车安全距离模型的有效性.得出超车车辆与前方车辆及对向车辆之间的临界安全距离图,为汽车主动安全系统的研发和超车事故的预防提供了理论基础.     

非自由交通流的non-FIFO车辆轨迹估计算法

将三角基本图的交通状态细分为自由流、中断和拥堵；基于非自由流特性，重新划分了U型时空域，以此找到适合的波速范围；重新确定了上游边界累积流量，使得边界函数刻画不过于宽泛；建立了非自由流Newell模型，并提出了使用该模型的判断条件；引入了车辆秩参数，达到在多车道上描述车辆超车现象的目的，并建立了更精确的车辆秩估计模型，从而建立了非自由流Newell扩展模型；提出了针对非自由流下2种情形的车辆轨迹估计算法，根据是否存在超车现象分为先进先出(FIFO)情形与非先进先出(non-FIFO)情形；结合数值模拟和实际交通案例，验证了算法的有效性。研究结果表明:2种情形下的轨迹估计算法都是有效的，当超车现象存在时，non-FIFO情形的估计效果较准确和稳健；在数值模拟研究中，non-FIFO情形的估计误差相对FIFO情形下降13.45%，non-FIFO情形更优；实际交通案例中，2个小汽车数据集在non-FIFO情形的估计误差相对FIFO情形均有所下降，下降幅度分别为2.38%、2.04%，且估计误差均服从高斯混合模型；公交车数据集因不存在超车现象，non-FIFO与FIFO情形的估计误差相等，均为4.90%，且估计误差服从伽马分布。可见，所建立的非自由流Newell模型对于中断多或拥堵状态占比多的交通数据均是有效可行的，且所提出的non-FIFO和FIFO情形的轨迹估计算法效果表现良好。      

双向双车道超车行为的智能车队间隙控制优化

建立了双向双车道环境下单车超越车队模型, 分析了影响双向双车道超车危险区域范围的主要因素; 设计了分步式单车超越车队算法, 研究了安全间隙前后车速度、超车车辆入队速度与车队安全间隙范围四者之间的关系, 提出了车辆入队所需最小安全间隙的速度匹配方案; 建立了单车超越车队算法的目标函数, 设定最大允许超车时间内超车车辆与车队行驶距离最大, 超车车辆超越车队车辆数最多, 前、后车形成安全间隙过程中加速度、减速度最小; 提出了基于改进粒子群的分级约束多目标优化方法, 为单车超越车队算法中的三级车速引导提供了优化的速度引导方案。研究结果表明: 双向双车道环境下超车危险区域范围与车队车辆数及对向车辆行驶速度成正相关关系; 改进的粒子群优化算法相比传统算法具有更强的鲁棒性和更快的收敛速度, 平均收敛时间缩短39.2%;在分步式单车超越车队过程中, 车队车辆平均速度提升9.04%, 即在车队间隙生成过程中, 虽然部分车辆速度减小, 但车队整体平均速度得到提升; 超车车辆平均速度提升16.8%, 即在超车过程中, 不仅超车车辆的安全性得到保证, 其运行效率也得到提升。      

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给出了一个物理排队条件下的考虑多种交通模式相互作用的离散时间动态网络装载模型,模型将的单一模式动力波理论扩展为多模式的动力波理论,假设路段上只有两种流量状态:一个是后向波,不同模式车辆处于拥挤状态时,车辆不能通过超车来改变车辆速度,进而导致处于排队中的不同模式车辆速度趋于一致,进而只以一种拥挤波向后传播;另一个是前向波,由于不同模式车辆处于自由流状态,车辆按照自身速度行驶。根据路段出入口的不同模式车辆的累计车辆数,以及路段波速,计算可能的路段出入口流量;并以此为基础,进一步计算路段的实际出入口流量。仿真试验结果表明,模型能够很好的反映多模式拥挤排队状况。     

隧道超速超车气动特性研究

利用先进的CFD动网格技术实现了汽车在隧道中超速、超车行驶过程的二维非稳态空气动力特性数值模拟,并与相同条件下非隧道行车时的仿真结果进行对比。研究结果表明:汽车在隧道中超速、超车时,流场和压力场变化幅度较大,超车车辆之间气动干扰影响较大,汽车的行驶安全性降低。     

基于人-车-路-环境的车辆安全运行区域研究

车辆安全运行区域的确定对于提高行车安全具有重要的意义。以高速公路为背景,作者通过综合考虑车辆的行驶状态、驾驶员疲劳程度以及天气状况等因素对车辆的安全运行区域的影响进行了研究。目的是根据车辆当前状态,结合运行参数对危险行驶区域做出警示,减少驾驶员的负担和判断错误。算法部分分别针对跟车模式和超车模式搭建模型,对安全运行距离和区域进行了求取,最后设计了虚拟现实仿真场景对车辆的行驶过程进行了模拟。多次实验表明,本文安全运行区域模型具有很好的稳定性和准确率。     

桥头跳车的机理分析及处治措施

分析了桥头跳车的形成机理，并从理论上解析了桥头跳车引起的危害和演变过程，从沉降差的角度定量与定性研究了桥头跳车的主要成因。最后，结合工程实践有针对性地提出了一些独立或综合性处治措施，以克服和改善桥头跳车现象。     

车辆安全行驶智能系统设想

笔者针对车辆的不安全行驶所造成的大量道路交通事故现象，从智能交通系统的概念和交通人机系统的原理出发，设想了车辆安全行驶智能系统，以实现对车辆超速、行驶稳定性、跟车、超车等行为的智能预警与控制。     

基于云模型的出行时间波动性评价

出行时间波动的评价计算是一个定量算法,人们对其的理解则是一个定性的模糊概念,要充分利用出行时间波动这一概念来研究相关的交通问题需实现定量向定性转化的过程.云模型能够实现用语言描述的定性概念与其定量表示之间的不确定性转换.基于此,文中提出了一种出行时间波动评价的新方法,即利用云模型进行出行时间波动评价.介绍了云模型的基本概念,提出了利用云模型评价出行时间波动的流程,即构建波动标准云,波动实际云并比较其相似度评价出行时间波动.利用南京市5路公交车线路的统计数据进行实例计算,说明该方法的具有普遍适用性.     

基于客流需求的城际列车时刻表模型改进研究

列车时刻表的编制是铁路旅客运输组织的关键问题,如何优化时刻表,最大限度缩短旅客的旅行时间,具有重要的理论和现实意义.然而,既有基于客流需求的时刻表优化模型大多数假设列车顺序固定或不允许列车间任意越行,离实际尚有一定差距.针对这一问题,本文以最小化旅客在站等待时间和在车旅行时间的线性加权为优化目标,综合考虑列车停站、区间运行、安全间隔、列车容纳能力等约束,在定序无越行和定序有限越行模型的基础上,构建了更一般的非定序任意越行混合整数二次规划模型,并利用ILOG CPLEX分别进行求解.最后,以某城际高铁为例进行案例研究.结果表明,本文所提的非定序任意越行模型求解质量最好,且能有效减少旅客全程旅行时间,具有可行性.     

基于多叉树的延误高速列车运行优化调整方法

高速列车高密度的运行模式,使列车运行对延误的敏感度非常高.因此,延误高速列车运行调整成为一个重要的研究问题.本文基于高速铁路列车运行特点,建立了高速铁路列车运行关系模型.在此基础上随机添加列车延误,设计区间加速、按图行车、减少停站时间、减少越行、增加越行、按最小间隔时间顺延及按延误时间运行等 7种列车运行调整方法.以各列车在各车站的总延误时间最小为优化目标,建立延误高速列车运行优化调整模型,并设计了基于分阶段多叉树的延误高速列车运行优化调整算法以实现延误后列车运行的调整,从而得到最优调整方案及列车在各车站的延误总时间.最后以京沪高速铁路实际运行图作为案例进行计算分析,证明该模型和算法的有效性和可行性.     

基于乘客超越行为建模的航空登机效率分析

依靠缩短登机时间提升登机效率是降低航空周转成本的重要手段之一。乘客登机时间由登机策略及个体行为等因素共同决定。在采用特定登机策略登机过程中，发生阻塞导致队列行进缓慢时，队列内的乘客可能采取超越行为提升自身行进速度，从而影响登机效率。针对乘客这种超越行为建立微观仿真模型，采用元胞自动机模拟不同登机策略下的乘客登机过程，比较超越行为对不同登机策略效率的影响程度，量化考虑乘客超越行为时登机乘客携带行李比例、登机放行间隔，以及客座率等情景下登机策略的效率。结果表明：在考虑超越行为后，原本不考虑超越行为时登机时间越长策略的登机时间缩减比例越高，乘客行走干扰延误的降低是登机时间缩减的主要原因。在乘客携带行李数量较多或乘客放行间隔较短的情景下，从靠窗到过道依次登机策略的效率优于倒金字塔式策略；在客座率70%的情景下，分4种次序从后到前登机的策略是按列次序登机的最佳策略。     

基于线段模型的高速公路安全与流量关系研究

高速公路上的车辆行驶速度快,因此保证高速公路上车辆的行驶安全至关重要.通过线段模型分析了高速公路安全与车流量之间的关系,确定了高速公路在轻载与重载中的运行性能标准,把超车过程抽象化,即将车视为质点,把车道视为一条线段,当后一质点每次超越前一质点时,记录并累加求和来替代超车.在上述指导方法下,引入车流量分析车流量与安全的关系,最后引入智能交通概念,对车流量与安全的关系进行深入分析.