基于最优间距的车辆跟驰模型及其特性

为真实地反应车辆跟驰机理,假设在跟驰状态下,驾驶员倾向于保持最优跟驰间距,在分析最优间距函数的基础上,建立了车辆跟驰模型(optimal distance model, ODM).利用NGSIM数据,对ODM模型和经典Gipps车辆跟驰模型进行参数标定和评价.用仿真方法分析了ODM模型再现宏观交通流现象的能力和加速度特性.研究结果表明:与Gipps模型相比, ODM模型的加速度、速度和距离的仿真精度分别提高了0.36 m/s2、0.99 m/s和0.73 m,并能够再现实际交通流中稳定车流和冲击波等交通现象;在稳定交通流中, ODM模型总是趋向于使车辆间距等于最优跟驰间距,或在其附近小幅度波动.      

车辆侧向响应特性的多参数影响分析

建立了基于非线性轮胎侧偏特性的四轮车辆数值模型,考虑了轮胎垂直载荷的侧向转移,用该模型计算了车辆转向角阶跃输入下的侧向速度和横摆角速度响应,计算结果表明车辆质心纵向位置对车辆侧向响应特性具有较大的影响,而车辆转动惯量和轮间距对车辆侧向响应特性几乎没有影响.车辆响应特性随车辆质心纵向位置约呈指数关系变化,车辆质心越向前移,横摆角速度的响应也越快但超调量也随之增加.     

路面刻槽引起的车辆振动分析

建立了双自由度的1/4车辆振动模型,把路面刻槽的函数作为输入激励,对路面刻槽引起的车辆振动进行了分析。分析结果表明:行车速度对于冲击系数的影响很小,可以忽略不计;而随着路面刻槽槽深和槽宽的增大、槽间距的减小,车辆的冲击系数会增大。     

考虑多前车作用势的混行交通流车辆跟驰模型

基于自动驾驶车辆(AV)和常规人驾车辆(RV)混合行驶的情况，在全速度差(FVD)模型的基础上考虑了多前车和一辆后车的车头间距、速度、速度差、加速度差等因素，建立了适用于AV和RV 2种车辆的混行车辆跟驰模型；引入分子动力学理论定量化表达了周围车辆对主体车辆的影响程度；利用RV和AV混行场景跟车数据，以模型拟合精度最高为目标，对所有参数遍历寻优，进行标定；对比分析了混行车辆跟驰模型和FVD模型控制下交通流的稳定性，解析了车速对交通流稳定性的影响；设计了数值仿真试验，模拟了城市道路和高速公路2种常见场景，分析了混行车辆跟驰模型的拟合精度。研究结果表明:考虑周围多车信息有利于提高交通流的稳定性；车辆速度越低交通流稳定性越差；考虑多车信息的分子动力学混行车辆跟驰模型可以提前获得整个车队的运行趋势，更好地模拟AV的动力学特征；与FVD模型相比，在城市道路条件下混行车辆跟驰模型中的RV平均最大误差与平均误差分别减小了0.18 m·s-1和13.12%，拟合精度提高了4.47%；与PATH实验室的ACC模型相比，在高速公路条件下混行车辆跟驰模型中的AV平均最大误差和平均误差分别减小了7.78%和26.79%，拟合精度提高了1.21%。可见，该模型可用于混行环境下AV的跟驰控制与队列控制，以及AV和RV的跟驰仿真。      

车辆冲击数值模拟研究

为了研究车辆冲击对车辆运行安全性的影响,依据缓冲器计算理论,利用Simulink软件建立了货车缓冲器动力学修正模型;根据车辆系统动力学理论及车钩计算模型,利用UM软件建立了装用K6转向架的C80货车完整自由度车辆模型.将上述模型联合仿真,实现了车辆冲击的数值模拟.计算结果表明:两组车之间的冲击比一辆车与一组车间的冲击危害更大;车钩和从板质量使车辆产生高频小幅的车钩力;悬挂因素导致完整自由度车辆冲击模型的车钩力比单自由度车辆冲击模型小21.7%;车辆在纵向、横向和垂向存在耦合关系,轮轨垂向力随着冲击质量以及重心高度的增加而增大,轮轨横向力随着车端纵向压力的增加和曲线半径的减小而增大.      

多种车辆荷载下公路钢桁梁桥横梁受力分析

公路钢桁梁桥的横梁一般设置在桁架节点处,桥面系上的荷载主要通过横梁传递给桁架。横梁的纵向间距达到10 ~15 m,车辆荷载的纵向布置形式对横梁受力的影响较大,由于加载情况比较特殊,现行规范未明确规定计算横梁受力的车辆荷载参数。以上海大叶公路的金汇港桥为例,参考桥梁规范关于车队布置的相关规定和车距调查文献,考虑车队标准间距和极端堵塞间距两种工况,研究3 类车辆荷载作用下的横梁受力状况。结果表明:标准间距下,横梁在重车标准车车队、全重车车队加载下的正应力比单辆重车加载下的正应力分别高约12． 8%和17． 0%;横梁在重车标准车车队、全重车车队极端堵塞情况下的正应力比标准间距情况下的正应力分别高约35． 8%和40． 0%。此外,两片桁架之间横撑的设置方式、桁架外侧人非桥面结构对横梁正应力的影响分别约为9%和5． 5%,设计时应予以考虑。     

基于回归分析的公交站点车辆停靠延误模型设计

将公交车辆站点停靠过程细分为变换车道、减速进站停靠、开车门、乘客上下车、关车门和加速离站6个阶段并进行分析,结合对成都市二环路上公交停靠站点的实例调查研究,建立公交站点车辆停靠延误模型。     

车路协同环境下公交车辆车速引导方法

综合考虑公交车辆"行驶-停靠站-通过交叉口"整个过程,基于行驶过程的信号灯状态,以交叉口公交车辆停车时间最小化为目标,构建基于车路协同环境的公交车辆车速引导方法策略及模型。将车速引导计算模型分为进站前阶段-进站前引导模型、靠站阶段-驻站控制判断模型、出站后阶段-出站后引导模型。基于VISSIM软件及其COM二次开发接口进行仿真实验。研究结果表明,本车速引导模型可有效降低公交车辆在交叉口的车均停车次数、停车延误,提高驾驶平稳安全性。     

不同车辆工况对协同自适应巡航控制 车队行驶安全的影响

基于横向控制器和纵向控制器模型,包括校正的预瞄驾驶员模型、加速度控制模型、节气门控制模型和制动器控制模型,建立Matlab/Simulink 和CarSim 车辆联合仿真平台,并对其可行性进行分析与验证.利用平台分别仿真协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control, CACC)车队车辆紧急刹车,通信延时,起步加、减速工况和车队前方插入换道车辆4 种情况下CACC车辆的行驶状况.仿真发现：紧急刹车时车队能够实现较好的紧急避撞;在通信延时的情况下,车队仍能保证行车安全;车队起步、减速工况运行较平稳,但加速度并不平稳,不利于车队后方车辆的乘坐舒适性;车队对前方插入不同速度的车辆能够及时响应并最终恢复安全行车间距.     

车辆脱轨的耦合动力学分析

本文应用车辆－轨道系统耦合动力学理论，对车辆经过一段由缓－圆－缓组成的线路进行了车辆的脱轨稳定性分析。通过对车辆在耦合动力学模型与传统车辆动力学模型下脱轨道稳定性之分析比较，指出了进行车辆脱轨的耦合动力学分析必要性。     

局部气垫双体船阻力性能及片体间距优化研究

基于流体计算软件STAR-CCM＋,使用VOF法模拟自由液面,联立求解N-S方程及运动方程,并结合湍流模型RNGk-ε及DFBI六自由度模型,对局部气垫双体船型阻力性能进行数值模拟计算,计算结果与船模水池试验结果吻合,精度可信,验证了此该数值方案的可行性.在此基础上,针对局部气垫双体船的片体间距对阻力性能的影响进行数值仿真计算,并对结果进行对比分析,得到了不同片体间距下的阻力变化趋势.针对该局部气垫双体船,综合考虑越峰性能及高速段、低速段阻力性能对片体间距进行选取,认为0.34m的片体间距较为合理.文中使用的CFD方法能够有效模拟局部气垫双体船的阻力性能,可用于船型优化设计.     

基于站点取消与合并原理的公交站距优化方法

通过公交站距优化可以缩短单程公交线路公交车的运行时间,提高公交服务水平.以公共汽车客运能力和最优平均站距为站距优化的定量指标,以客流需求量及站距选取两方面相结合作为站距优化时站点合并或取消的依据,得出以距离为分配原则的客流需求量分配模型方法.最后以长春市265公交车为例进行案例分析,得出该优化原理节省了乘客乘车的时间,...     

基于改进社会力的单向流电动自行车行为建模研究

电动自行车作为一种便捷高效的出行工具，已在许多国家被广泛使用，但对电动自行车微观行为的研究仍十分有限。在上海海事大学对电动自行车驾驶行为进行观测实验，提取电动自行车轨迹数据，以纵向间距、速度差、侧向净距、水平间距作为特征变量，利用CART(Classification and Regression Tree)决策树分类结果建立电动自行车骑行决策行为规则。然后，基于社会力模型，分别引入超越力、跟随力等改进行为力模拟电动自行车的超越、跟随等骑行决策行为。考虑公式超越力、固定值超越力和临时目标点超越力这3种超越力形式，通过实际观测数据和仿真结果比较进行参数标定和模型验证，选取单向流电动自行车行驶场景开展数值仿真分析。结果表明：临时目标点超越力的改进社会力模型在超越过程中的轨迹误差最小，电动自行车超越时所需要的横向间距与超车时横向速度、超车完成时间成正比，最佳超车横向间距为2 m。     

基于先验知识和BP网络的隧道爆破参数计算

为克服当前隧道爆破参数选取受人为因素影响的不足,以围岩普氏系数、隧道断面积、实际进尺和炮孔直径等为网络输入参数,以设计进尺、炸药单耗、周边孔距和掘进孔孔距等为网络输出参数,建立了含输入层、输出层和隐含层的神经网络模型,并给出了模型学习算法,提出了基于爆破先验知识的可加快模型求解收敛速度的网络学习约束条件.隧道爆破参数的实例计算结果表明,给出的网络模型及其算法能在借鉴已有爆破资料的基础上准确、快速计算爆破参数,并且获得理想的爆破效果.     

基于乘客出行费用最小的公交站距优化模型研究

站距是公交线网设计的一个关键因素。它不仅影响乘客的出行,更影响到整个公共交通的运行。在分析城市公交站点布设模型的基础上,提出了以乘客出行费用最小为目标的公交站距优化模型。     

基于窄相关的GPS多径误差抑制性能分析

在分析多径信号相关器模型基础上,推导了多径效应导致的码相跟踪误差与多径信号参数的关系式,表明多径引起的跟踪误差与相关器的间隔、多径信号的相对幅度、延迟和相位等4个参数有着严格的解析关系,相关器的间隔越小的窄相关器具有越强的多径误差抑制能力.仿真结果与理论推导吻合,最后分析了窄相关器的局限性.     

城市干道信控交叉口最小间距计算

为提高城市干道信控交叉口交通安全水平,提出信控交叉口的感知反应区域、 减速行驶区域、排队区域等上游功能区空间要素长度公式,在此基础上,通过红灯、黄灯 损失、黄灯起始、绿灯等信号时段车流运行规律分析,建立上游功能区长度模型.然后提出 考虑反应视距的下游功能区长度模型,从而确定基于功能区长度的信控交叉口最小间距 公式.最后应用逼近理想解排序法,以某干道相邻信控交叉口为例进行计算及评价.评价 结果表明,与现状相比,满足最小间距的相邻信控交叉口区域交通安全水平较高;当间距 大于最小间距数值时,该区域交通安全水平趋于稳定.通过基于信号配时的功能区长度建 模,提出的最小间距计算方法可优化信控交叉口间距方案,提高交叉口布局的合理性.     

基于振动响应的高铁声屏障结构体系研究

为了研究不同开口形式的封闭式声屏障在高速列车所产生风压作用下的受力特征，以某高铁声屏障为研究对象，利用有限元软件Midas建立顶部不同开口间距的双侧封闭式声屏障及顶部不同覆盖长度的单侧封闭式声屏障整体模型；将速度为350 km/h的列车驶过时产生的脉动风压激励时程作用于声屏障结构整体模型，计算得到声屏障结构的静力响应和动力时程曲线；最后计算动力放大系数. 研究结果表明:双侧封闭式声屏障顶部增加开口间距和单侧封闭式声屏障顶部覆盖长度减小都有利于风压的释放，改善结构受力情况，随着开口间距增加或覆盖长度减小，有利作用愈加明显；对于双侧封闭式声屏障，开口2 m时立柱最大动应力是开口8 m时立柱最大应力的1.15倍，放大系数也增加0.12；对于单侧封闭式声屏障中，覆盖8 m时立柱的最大动应力是覆盖2 m时立柱的最大动应力的1.28倍，放大系数也增加0.37.      

基于换道概率分布的多车道交织区元胞自动机模型

交织区是快速路系统的重要组成部分，由于车辆频繁换道、相互作用复杂，容易造成交通瓶颈。本文提取城市多车道交织区时间分辨率为0.1 s、空间分辨率为0.1 m·px-1 的高精度车辆轨迹，分析交织区及相邻路段的交通流和车辆行为特性，提出分区元胞自动机模型。在上游和下游换道模型中，建立基于速度差、车辆间距的换道动机规则、间距规则及Logistic换道概率规则。对于交织影响区，建立考虑速度、间距及路径转换需求的换道动机规则，根据安全风险构建换道时机的多步决策规则，提出基于换道频率Gaussian分布模型的换道概率规则，并对主要参数进行灵敏度仿真测试分析，模型具备评估交织区不同换道状态的实际应用潜力。仿真与实测显示，本文 模型流量、速度、密度及换道分布等特性与实际相符，能有效反映车辆在不同位置的换道需求与强度差异性，刻画多车道交织区复杂的换道行为。     

驾驶人“感知-决策-操控”行为模型

为准确模拟驾驶人跟车行为，提出基于隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model，HMM)的驾驶人“感知-决策-操控”行为模型。建立描述驾驶意愿的HMM模型，模拟驾驶人感知过程，获得期望的车间距；预测模块模拟驾驶人根据交通环境和自身生理、心理状态预测车辆未来轨迹，即决策过程；优化模块描述驾驶人为使预测的车辆轨迹跟踪上期望的车辆间距而采取的操控汽车的执行动作，即操控过程。上述3个模块的滚动过程实现了对驾驶人跟车行为的模拟。利用自然驾驶数据进行算例分析，结果表明，本文模型预测车间距平均误差仅为1.47%，证明了所建模型的有效性及准确性。本文为驾驶行为建模方法的理论研究和应用拓宽了思路。