城市主干道主车流分形几何控制的可行性分析

此项目为国家自然科学基金项目 ,项目编号 5 0 3480 2 9。随着我国机动车保有量的不断增长 ,城市主干道交通阻塞现象日趋严重 ,在城市道路很难再拓宽的前提下 ,提高主干道主车流的车速是国内外学者公认的解决方法。近几年来 ,国内外的许多专家学者一致致力于将各种新的控制理论应用于这种条件下的交通控制系统 ,我国的混合交通状况使许多控制系统很难达到预期的效果。因此 ,在研究总结前人控制理论的基础之上 ,分析了将分形几何应用于城市主干道主车流控制的可行性。     

分形理论用于航空货运量的预测

航空货运量的预测一直是航空公司关注的问题。采用基于分形理论的研究方法,从非线性的角度,利用变维分形模型进行预测。从取得的历史数据中发现其内在规律,避免因对影响因素估计不准确而影响预测结果。研究得出：最大相对误差为一7．64％,平均相对误差为8．903％,在误差允许的范围内,预测结果令人满意。该预测方法和思想为货运量的预测提出一种新的方法。     

疲劳破坏主裂纹的分形分析

通过实验分析得到的在不同应力循环次数下疲劳破坏试件的主裂纹．发现形成疲劳破坏断口的主裂纹随着应力循环次数的增加，主裂纹形成、发展并具有分形行为；当循环次数增加到一定值时，主裂纹的分形维数随着循环次数增加而减小；当发生疲劳破坏时，主裂纹的分维数近似等于1，对应的应力循环次数是灾变点．     

基于分形理论的汽车发动机故障诊断分析

针对汽车发动机振动信号的非线性特点,将分形理论应用于发动机的故障诊断。首先分析发动机振动信号的产生机理,并介绍计算关联维数的G-P算法。其次,对采集的振动信号进行分析。结果表明,发动机发生故障时的关联维数与其正常工作时的关联维数不同。因此,关联维数可以较为准确地判断发动机故障情况。     

疲劳破坏主裂纹的分形分析

通过实验分析得到的在不同应力循环次数下疲劳破坏试件的主裂纹.发现形成疲劳破坏断口的主裂纹随着应力循环次数的增加,主裂纹形成、发展并具有分形行为;当循环次数增加到一定值时,主裂纹的分形维数随着循环次数增加而减小;当发生疲劳破坏时,主裂纹的分维数近似等于1,对应的应力循环次数是灾变点.     

准周期强迫园映象中两频率准周期吸引子分形测度

用数值计算方法计算了准周期强迫园映象中两频率准周期吸引子的无穷多维数Ｄq、奇性强度α(q)的点集维数f(α),并给出了相应的图线。     

钢轨波磨的分形描述及动力仿真分析

为了探讨用分形维数准确描述钢轨波磨磨损程度的方法,根据实测数据,用分形描述了石太线上半径300 m的曲线地段实测波磨痕迹曲线的特征,计算出其分形维数.以波磨痕迹曲线作为钢轨水平不平顺输入条件,对列车以不同速度运行时轨道各构件的竖向位移和竖向加速度等动力响应进行了仿真计算,探讨了各动力响应与波磨分形维数之间的关系.研究表明,钢轨波磨磨损的程度可以用其分形维数来描述,且其分形维数和用波磨痕迹曲线作为水平不平顺输入条件计算出的动力响应都与波磨观测点读数间距有关.     

分形理论在曲线插值中的应用

传统的线性插值方法具有各自的优缺点及适用性,但都不能很好地兼顾线性地物本身的不规则性。故从初始点选择、迭代次数和分形维度这三个主要方面考虑,对分形插值算法进行实验。通过对结果的比较分析,得到一些有益的结论,它们对于分形理论应用于地形中的线状地物的插值具有一定的参考价值。最后,通过一个实例证明分形插值比其它插值方法具有很大优势。     

基于分形理论的沥青路面纹理特征与抗滑性能关系

为提高沥青路面的抗滑性能,根据新疆某公路工程项目已铺筑沥青路面的实体照片和实测模向力系数,运用数字图像处理技术和分形理论研究沥青路面纹理分形维数与抗滑性能的关系,并通过室内试验探讨沥青路面纹理分形维数随车辆荷载作用次数的变化规律.结果表明:随沥青路面横向力系数的增大,路面纹理分形维数呈增大趋势;随荷载作用次数的增加,分...     

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城市交通诱导与控制需要短时交通流预测作为依据,当预测时间小于5 min时,常用的短时交通流预测方法往往难以满足精度要求. 为了提高短时交通流预测的精度,针对短时交通流的非线性特征,采用基于分形的方法可以缩短预测时间、提高预测精度. 在G-P算法基础上,本文利用欧式模定义相空间任意两点间的欧式距离,并采用筛选法计算备选点的欧式距离,以此提高计算速度,使预测2 min内的交通流成为可能. 以北京西直门至阜成门段一天的断面交通量为实例,应用基于分形的短时交通量预测算法,对712个有效数据点的后30点进行预测,预测精度达到92％以上.     

空中交通流非线性分形特征

为了给空中交通流建模与预测提供科学依据,建立4种时间尺度的时间序列,采用替代数据法进行了非线性检验,确定5 min尺度的时间序列作为后续研究对象;应用小波分解方法研究了时间序列的自相似性特征,通过R/S方法计算了全局和局部Hurst指数,研究了时间序列的长相关性特征;应用关联积分的二阶差分法计算了时间序列的无标度性区间;采用多重分形谱方法研究了时间序列的多重分形特征,应用Grassbeger-Procaccia （GP）算法计算了时间序列的关联维数. 研究结果表明:5 min时间尺度的时间序列具有非线性因素的概率为99.2%,其他3种时间序列的非线性尚不明确;从小波分解图可定性观察出时间序列具有较强的自相似性;全局Hurst指数为0.756 5,局部Hurst指数均大于0.5,表明时间序列具有长相关性;关联积分二阶差分法能够有效识别出无标度区间,说明时间序列具有无标度性,不同嵌入维数对应的无标度区间是不同的;多重分形谱图呈现钟型,说明具有多重分形特征;关联维数为6.89,表明至少需要7个变量才能清晰描述本时间序列对应的空中交通流.      

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分形几何是一门新兴的数学分支，它是一个研究和处理自然与工程中不规则图形的强有力的理论工具本文用分形插值函数的图象来表示随时间变化很强的交通流的曲线.首先，通过测量的交通流量的离散时间一流量坐标数据，用分形插值函数方法模拟交通流整体函数的图像.然后，应用分形插值函数的思想，根据交通流普遍存在统计上的自相似性，提出分形预测方法.最后，对以后的工作进行了展望.     

短期交通流的局部分形研究

根据短期交通流的混沌与分形特征，提出利用时间序列的最小覆盖维方法分析其局部分形特性，研究了最小覆盖维与短期交通流量波动的关系，运用最小覆盖维估计交通流的发展和变化趋势。     

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从20世纪90年代起，原属交通工程学科中的交通流问题因其特有的复杂性得到了各个学科领域的学者的重视，这同时也使得许多交通科学家、数学家、物理学家和经济学家纷纷加入到交通流理论的研究中来.本文介绍了国际上交通流理论的新发现和新进展，如同步流，交通相变和三相交通流理论，并分析对比了各国不同学者理论之间各自的差异.其中最有影响力的就是德国学者Dirk Helbing 和 Boris S Kerner；本文中特别讨论了他们两者各自的观点，及其主要分歧所在.     

对交通流理论的再认识

对交通流理论的发展历史进行了阶段划分,归纳了经典交通流理论的研究内容和理论体系,提出了新的交通流理论的体系框架,总结了交通流理论研究的思想方法,从交通运输工程发展的需求和科学技术发展的支持两个基本条件出发,分析了交通流理论发展的趋势,指出了交通流理论发展方向。     

交通环境影响的分形学探讨

本文提出了交通环境影响分形特性。研究认为,交通环境的影响具有生态影响分形、微观影响分形以及人群主观感受分形特性。作者还建立了交通环境影响分形分维模型,为深入研究交通环境影响提供了新思路。     

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为了解决日益严重的交通拥堵问题,近几十年来,研究人员在国内外高速公路和城市快速路上发现了多种交通现象,并提出各种交通流模型对已发现的交通现象进行重现和解释,目的是为交通流控制与疏导提供理论支持.本文首先对目前已发现的交通流现象,如通行能力陡降、滞后效应、走-停交通波和同步流现象进行介绍,然后从交通流模型中的速度、加速度和二阶加速度的宏观/微观,连续/离散表达式几方面介绍了现有的一些交通流模型,并对模型解释交通现象的能力进行综合性评述.     

大型主题活动客流组织仿真评价及优化研究

为定量化评价大型主题活动期间行人交通系统规划、设计与管理的合理性,从实际工程应用出发,构建以Legion行人交通仿真软件为基础的客流组织评价及优化方法。该方法以设施服务水平为主要评价指标,包含基础数据调查与分析、模型构建与参数标定、仿真结果输出与分析、整体及局部优化等关键步骤。将其应用于第九届中国(北京)国际园林博览会客流组织方案的评价与优化,通过采取优化措施使园区高密度区域的客流比例从13%降至5%。该方法对于定量评价行人设施规划、设计及不同客流组织方案的实施效果具有良好的适用性。     

城市混合交通流综合治理措施的探讨

混合交通是指各种交通工具或各种交通工具与行人共用同一单幅道路的交通现象,通常分为三种情况:一是不同种类机动车的混合交通;二是机动车和非机动车的混合交通;三是机动车、非机动车与行人的混合交通.