公交时刻表设计与车辆运用综合优化模型

针对需求随机变动条件下公交运营设计的综合优化问题,首先将公交运行情况抽象到三维网络中,给出公交车辆运营服务的时空网络图,由此构造基于随机期望值规划的公交时刻表设计与车辆运用综合优化模型,该模型综合考虑了公交企业的经济效益和公交乘客所得到的公交服务水平的优化,并给出公交服务频次和车辆分配协调的启发式算法。通过北京市某线路实际运营数据的计算,对公交车队规模、线路类型的安排与公交企业效益及服务的灵敏度关系进行量化分析,证明模型和算法是有效的。     

确定车辆数的有时间窗车辆路径问题的遗传算法

给出了有时间窗车辆路径问题（vehicle routing problem with time window，VRPTW）的通用数学模型，通过引入新的CX交叉算子，能有效避免传统遗传算法“早熟收敛”的局限。特别是在确定车辆数时，实现了VRPTW的路径长度和车辆数的同时优化，改善了优化结果，提高了优化速度。实验结果表明，该方法明显减少了迭代次数。     

求解区域公交车辆调度问题的蚁群算法研究

本文待区域公交车辆调度问题为"部分班次被一辆车完成"的集合划分问题,考虑车场容量、允许车辆加油及每辆车任务可靠度不低于某值等现实因素,建立以车辆数、车辆等待和空驶时间最小为目标的混合整数规划模型.根据问题特征,设计求解该问题的蚁群算法,在构建人工蚂蚁随机游走的图基础上定义解构建规则、信息素和启发式信息等.最后,通过一个...     

改进节约蚁群算法求解物流配送车辆路径问题

针对节约蚁群算法在求解车辆路径问题易陷入局部极值的不足,提出一种基于连接表扰动策略和吸引力因子局部搜索的改进节约蚁群算法.该算法在陷入局部最优后,引入连接表扰动策略以帮助算法跳出局部最优,该策略在每只蚂蚁进行解构建之前,随机禁忌若干条吸引力因子较大的边以增加算法的勘探能力;同时采用吸引力因子局部搜索优化每只蚂蚁的解,该局部搜索利用吸引力因子引导局部搜索.实验结果表明,改进节约蚁群算法求解车辆路径问题时优于原有节约蚁群算法以及多种已有算法.      

混合蚁群算法求解带时间窗的车辆路径问题

采用营运车辆的最短行驶距离作为带时间窗车辆路径问题的优化目标,在混合蚁群算法中采用信息素3层更新策略以完成对车辆的调度,信息素挥发自适应策略充分考虑实时路况,考虑信息素空间扩散特性的局部更新策略,更加忠实于自然界的真实蚂蚁系统,可以提高算法的收敛速度,采用阈值判断的全局信息素更新策略可以防止算法陷入局部最优。通过C#语言实现了混合蚁群算法的计算机求解,最后对10个仿真实例进行仿真计算,结果表明,混合蚁群算法收敛快,寻优结果稳定。     

考虑车辆限行和装箱约束的车辆路径优化方法

在实际配送过程中，考虑到部分城市道路存在限制大型配送车辆通行的现状，以及运输途中车厢内物品满足后进先出等装载约束能有效提高装卸效率的特点，将车辆限行和二维装箱约束加入到需求可拆分车辆路径问题中。同时考虑到车辆的使用成本和行驶成本，以车辆总配送成本最小为目标构建考虑车辆限行和二维装箱约束的需求可拆分车辆路径问题数学模型，设计了启发式算法来求解该模型，其中模拟退火算法确定需求拆分下的车辆配送路径，且在当前最优解判断时调用BLF算法检验物品的二维装箱约束，来减少频繁调用BLF算法的时间。数值案例验证了模型和算法的实用性，且所提出的算法的求解结果波动不大于0.8%，能在合理的时间范围内求解得到较好的配送方案，在车辆限行区域内采用双车型配送能节省15.17%~31.27%的总配送成本。      

基于改进蚁群算法的物流配送中多取货车辆的最优路径研究

现阶段物流产业随着城市信息化而得到快速的发展,在物流配送过程中,出现较多的多出发点,多目标点情况下的取货车辆的路线规划问题,在这个场景的前提下,根据假定条件,以及车辆自身、相互的约束性,本文建立了非线性的目标优化模型。与以往的研究不同的是,本文研究的主要是针对多点对多面的货物收取问题,同时需要保证车辆在城市范围内移动的时间最少,然后构建了多子群蚁群算法,在算法中考虑了各子群之间的相互依存关系,对优化问题进行求解。最后本文通过一个算例,得到不同情况下的路线规划,并进行了送货时间的对比,研究表明,随着配送车辆的增加,会减少大量的送货时间,相比采用单一送货车辆,采用4子群时能够减少47.9%的行驶里程,但并不是车辆越多效率越高,在同一起终点的情况,子群数为2和3时分别能够减少的比例为42.7%和40.9%,存在一定量的反弹,因此需要通过优化算法,确定采用多少车辆完成货物的运输。     

多目标低碳车辆路径优化模型及求解算法

为有效降低物流配送过程产生的能耗和碳排放,控制配送成本,以传统带时间窗车辆路径问题为基础,研究低碳条件下的车辆路径问题.通过三角概率分布在合理速度区间内对车辆速度进行估算,综合考虑车辆行驶速度、载重量及运行里程构建碳排放计算模型,建立以系统总成本最低、车辆周转时间最小的多目标低碳车辆路径优化模型.将新兴多因子优化算法中协同进化和信息交互的思想应用于NSGA-II算法,提出增强型NSGA-II算法.算例结果表明,多目标优化模型可以更好地兼顾不同物流配送参与者的利益,更符合实际决策过程,所提出的ENSGA-II算法在经济成本上平均节省超过3%,在车辆周转时间上平均改进达到5.02%,表现出较好的求解性能.      

车辆自适应车道偏离识别算法研究

针对车辆在行驶时由于车道线检测方法单一,导致对直道线和弯道线检测效果不一致,从而影响车道偏离识别效果的问题,基于摄像头采集到的图像信息,提出了1种自适应车道偏离识别算法。该算法对车辆在直道行驶时采用偏离判断基准线法,而在弯道行驶时采用基于触线时间阈值法,分别对行驶状态进行车道偏离判断,该算法既保证了计算速度,又保证了结果的准确性。为了验证所提出方法的有效性,采用仿真的方法,使用车道偏离识别算法获取的数据,通过比例-积分-微分(PID)算法对车辆行驶状态进行控制,得到车辆在预期车道内的行驶状况,以此证明了所提出的车道偏离识别算法的有效性。     

循环取货模式下入库道口车辆调度问题研究

在对汽车零部件物流循环取货模式及车辆调度问题分析的基础上,建立了零部件循环取货入库道口车辆调度问题的数学模型。在此基础上,用遗传算法对调度参数进行了优化。最后,通过实例计算验证了所设计的模型和算法的有效性和良好寻优性。     

机场飞行区无人驾驶清水车优化调度方法

针对机场航班延误和拥堵现象日益严重以及地面特种车辆服务航班效率低且存在较高安全隐患的问题，研究了面向机场飞行区无人驾驶清水车的优化调度方法。通过将无人驾驶清水车服务航班硬时间窗与梯形模糊隶属度函数相结合构建航班服务水平函数，结合传统C-W节约算法，考虑无人驾驶清水车服务机场航班的时间规则，实现了无人驾驶清水车总行驶路程最短以及航班服务水平最高的目标。考虑服务航班数量总和，衡量每辆无人驾驶清水车的服务航班阈值，并提出了服务航班任务量的差异评价值。新算法在C-W节约算法路径优化结果的基础上对未达到服务航班容量极限的子路径进一步优化，实现了所需服务航班的无人驾驶清水车数量最少、服务航班数量差异化最小的目标。以国内某机场航班信息为例，结果表明:与单车单服务模式相比，服务总路程节省59.36%，车辆使用减少84车次，航班服务水平为93.78%，航班任务量的差异评价值由93.32%降低至43.96%；与基准算法相比，新算法在实现任务量均衡的同时并不会增加总行驶路程，且将服务航班任务量的差异评价值由2.72降低至0.44，显著提高了车辆服务航班任务量的均衡性。      

存在车辆干扰的车道线识别

为避免道路上行驶的其它车辆对车道线识别的干扰,提出了一种结合车辆识别的车道线识别方法。融合雷达数据,车辆识别模块首先在图像中识别出车辆占据的区域;对于每一个车道线识别模块挑出的车道线候选点进行判断,去除处于车辆区域的车道线点;如果有效车道线点数目不足,则利用卡尔曼滤波的跟踪结果,确定符合最小风险函数的车道线位置。经过多种工况下的试验验证,该方法能够稳定地对车道线进行识别,准确地提取车道线参数,并且算法对车辆干扰有良好的抵抗能力。     

一种新式的交叉口左转待行区信号控制方法

针对信号交叉口许可相位运行期间直行车与左转车交通冲突严重、通行效率低下的问题，提出一种针对许可相位的新式左转待转区设计方法，设计该组织模式下的信号相位方案并分析了设置左转待转区前后的交通冲突情况。建立新式左转待转区设置后的延误模型，以车均延误最小为优化目标，建立改进后交叉口信号控制参数优化模型，并给出求解算法。以哈尔滨市融江路-群力第六大道交叉口为例，VISSIM仿真表明：尽管提出的方法对次要道路中左转车的延误和停车率不利，但总的车均延误在下降，特别是主路相位延误下降更明显，说明所提方法可行、有效。进一步分析交通流量规模、左转车比例和左转待转区容量等因素对设置左转待转区前后次要道路车均延误的影响，结果表明：当每方向左转待转区容量固定不变时，红灯期间到达的左转车辆数越多，所提方法适用的次要道路交通流量临界点越高，且随着次要道路交通流量的增加，所提方法适用的临界左转比例在下降；在相同交通条件下，每个方向左转待转区容量越大，车均延误就越小，说明每个方向左转待转区容量越大，所提方法的效果越明显。该方法有助于改善含许可相位的信号交叉口交通安全和通行效率。     

Wheel slide protection control using a command map and Smith predictor for the pneumatic brake system of a railway vehicle

In railway vehicles, excessive sliding or wheel locking can occur while braking because of a temporarily degraded adhesion between the wheel and the rail caused by the contaminated or wet surface of the rail. It can damage the wheel tread and affect the performance of the brake system and the safety of the railway vehicle. To safeguard the wheelset from these phenomena, almost all railway vehicles are equipped with wheel slide protection (WSP) systems. In this study, a new WSP algorithm is proposed. The features of the proposed algorithm are the use of the target sliding speed, the determination of a command for WSP valves using command maps, and compensation for the time delay in pneumatic brake systems using the Smith predictor. The proposed WSP algorithm was verified using experiments with a hardware-in-the-loop simulation system including the hardware of the pneumatic brake system.     

Method for control of steering angles for articulated vehicles using virtual rigid axles

Many methods we have been developed to control the rear wheels of a vehicle, but most of them are designed for automobiles with four wheels. The AWS (all wheel steering) control method for articulated vehicles is currently applied only to Phileas vehicles developed by APTS, but the control algorithm for this system has yet to be reported. In the present paper, a new algorithm is proposed after the AWS ECU (electronic control unit) of the Phileas vehicle was tested and analyzed in order to understand the existing steering algorithm. The new algorithm considers the vehicle geometry, stability of handling, and safety, and can be easily applied to multi-axle vehicles. In order to verify the AWS algorithm, the trajectory and steering angles of each algorithm were compared using the commercial software ADAMS. Turning radius, swing-out, and swept path width were also investigated to determine the turning performance of the proposed algorithm.     

交通网络中动态OD矩阵估计模型研究

动态起点-迄点（OD）矩阵为智能交通系统提供所需的基础数据。为了提高交通网络中动态OD矩阵估计的精度,在最小化路段实际交通量和分配交通量之间差值以及最小化历史OD矩阵和待估计OD矩阵之间差值的基础上,将浮动车采集信息融合到OD矩阵估计过程中;在动态网络加载过程中,OD矩阵估计值如果大于加载车辆数会使网络中的定点问题求解发散。为了避免该情况的发生,基于广义最小二乘模型并引入容量约束,提出1种带不等式约束的动态OD矩阵估计方法。仿真实验表明,该方法对于OD矩阵估计的精度较好,优于带滑动窗的广义最小二乘算法。     

多目标公交车辆与司机调度问题元启发算法设计

公交车辆与司机调度问题是智慧公交管理中的核心问题之一。针对我国人车固定作业模式下,相关研究中成本考虑不周全、算法通用性差和算法测试不充分等局限,设计了1个多目标公交车辆与司机调度问题元启发算法。算法支持电动车辆调度,适用于单线或跨线运营管理,满足人车固定或人车分离的调度模式,也支持灵活的车辆与司机相关参数设置。算法顾及车辆停车间隔、电池充电、司机休息与就餐等约束条件,优化目标包括车辆固定成本、车辆行驶成本、司机固定成本和司机津贴成本。算法首先生成初始解、再迭代使用班次链算子改进当前解,并通过群解、扰动和可变邻域下降等策略改进解的质量。使用62个单线案例和11个跨线案例进行算法测试,验证了算法的性能,并比较了不同运营模式下调度结果的差异。结果表明,使用续航里程150 km电动车辆取代燃油车辆,单线运营车辆数量增幅为0.8%,跨线运营增幅为1.6%;与单线运营相比,跨线运营所需车辆和司机数量分别减少4.6%和2.4%;与燃油车辆人车固定调度模式相比,人车分离能显著减少所需车辆,单线运营减少3.6%,跨线运营减少1.8%,所需司机数量基本保持不变,但司机需要换车驾驶,平均约为2次。      

Handling stability improvement through robust active front steering and active differential control

The design of the integrated active front steering and active differential control for handling improvement of road vehicles is undertaken. The controller design algorithm is based on the solution of a set of linear matrix inequalities that guarantee robustness against a number of vehicle parameters such as speed, cornering and braking stiffnesses. Vehicle plane dynamics are first expressed in the generic linear parameter-varying form, where the above-stated parameters are treated as interval uncertainties. Then, static-state feedback controllers ensuring robust performance against changing road conditions are designed. In a first series of simulations, the performance of the integrated controller is evaluated for a fishhook manoeuvre for different values of road adhesion coefficient. Then, the controller is tested for an emergency braking manoeuvre executed on a split-μ road. In all cases, it is shown that static-state feedback controllers designed by the proposed method can achieve remarkable road handling performance compared with uncontrolled vehicles.     

高速公路相机自动标定及道路坐标系构建

为解决高速公路场景下利用视频监控系统正确描述车辆相对于道路的空间位置问题，通过引入Frenet坐标系概念，提出一种基于相机自动标定的道路坐标系模型。在相机自动标定阶段，利用线分段拟合方法从曲线车辆轨迹中提取平行于直线路段的轨迹点，并通过级联霍夫变换精确估计道路方向的消失点。然后,根据多车辆三维模型约束，对相机参数进行迭代优化。基于标定结果，将车辆轨迹映射到世界坐标系平面上，并用3次样条插值进行拟合。根据大量运动车辆在道路平面内形成的轨迹域分布特征，综合边界约束估计道路中心点。最后，结合道路中心线在各点处的法线向量与车道宽度信息确定平移量，并利用点平移运动拟合车道线，实现道路坐标系的自动建立。使用真实高速公路视频数据，在多种道路条件下进行试验。研究结果表明:在标定阶段，构建方法对不同高速公路场景的最大标定误差不超过11.55%;与最新的方法相比，直线道路平均标定误差分别降低6.68%和3.58%，弯曲道路平均标定误差分别降低7.43%和2.61%;在道路坐标系构建阶段，构建方法的平均投影距离为0.077 m，接近最新方法的0.069 5 m；而其平均精度为0.916，显著优于最新方法的0.663；所提道路坐标系能够自适应道路形态的变化，有效解决了从监控视频中描述车辆与道路之间相对位置关系的问题。     

基于ATIS下的OD矩阵估计

利用ATIS收集的信息,通过广义最小二乘模型,建立了一种新的OD矩阵估计方法。新方法利用ATIS能得到装有GPS车辆的路段选择比例矩阵,据此可推出网络中全部车辆的路段选择比例矩阵的期望值,克服了传统方法采集数据难、数据精度低等缺陷。新方法能获得实时可靠的数据,能对OD矩阵进行实时更新,从而增强了数据的实效性。在对新方法解的有关性质进行分析的基础上,给出了相应的求解算法,得出新方法的目标函数局部最优解是全局最优解,目标函数的解不唯一,但OD估计量唯一。数值仿真表明新算法非常有效,与传统方法相比,新方法是一种精度高、可靠性强的估计方法。