基于熵技术-全决策树的驾驶员人因可靠性研究

人因失误是道路交通事故发生的主要原因。全决策树方法可以确定不同情境中各影响因子对人因可靠性的影响程度和不同场景中的人因失误概率,其强调情境影响的动态分析模式符合驾驶员可靠性分析的需求。结合某道路运输企业具体情况,采用熵权法确定主要影响因子,基于全决策树法分析主要影响因子对驾驶员人误概率的影响程度,确定该情境下驾驶员的人误概率。计算结果显示,根据各主要影响因子的不同品质描述等级组合,该道路运输企业人因可靠性影响最明显的因子是疲劳,其次为外部环境、监督管理及驾驶员的性格,鉴于此结果提出以“筛选-矫正-监控”为控制手段的“三道防线”全程化人因管理模型。     

基于可靠度的特载车荷载分项系数研究

针对大件运输特载车过桥问题,对特载车荷载分项系数进行研究。根据特载车荷载的特点,确定特载车荷载的概率分布和统计参数。采用概率可靠度方法,对受弯、受剪构件以及6种活恒载比,进行了结构承载能力可靠度计算。以最低可靠指标为尺度,适当考虑了一定的安全余量,推荐了特载车荷载分项系数为1.1。工程应用表明,该系数用于大件运输特载车过桥的结构检算基本可行。     

Monte Carlo Based Analysis and Validation Method for Time for Single Vehicle Combat Preparation of Armored Vehicle

Time for single vehicle combat preparation (TSVCP) is an important characteristic parameter for the operational support feature of armored vehicle. During the development phase, how to validate the TSVCP of armored vehicle through analytic method is a difficult issue in analysis and validation of vehicle supportability. This paper uses Monte Carlo approach and builds a working model for single vehicle combat preparation (SVCP) of armored vehicle, thus realizes the prediction and analysis of the TSVCP of armored vehicle, and finally validates the effectiveness of the approach by example.     

在役混凝土桥梁构件可靠性实用评估方法

为了实现对在役混凝土桥梁构件可靠性的快速评估,建立了考虑活载影响修正系数及评估基准期影响的汽车荷载效应概率模型,给出了基于抗力分项系数和界限系数的在役混凝土桥梁构件承载力等级的评定标准。以构件的受力状态、抗力损伤程度、汽车荷载效应与恒载效应之比及评估基准期4个主要因素为依据,通过大量运算提出了在役桥梁构件承载能力可靠性评估方法。依据《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T50283—1999)中的方法求得一座在役桥梁可靠指标为4.21,对应结构安全等级为二级;采用本文方法得到检算指标为0.994,评价结果为二类,与规范评定的结果接近,表明该方法简便、可行。     

基于首次穿越破坏的TMD体系频域可靠性分析

为了研究可靠度的频域特性及TMD(tuned mass damper)体系减震特性,基于首次穿越破坏准则,推导了结构在随机激励下关于谱矩截止频率的概率分布计算公式,采用向前差分方法求解关于频域的概率密度,利用概率分布计算公式分析了TMD结构体系可靠度的频域概率信息.结果表明:可靠度的频域概率密度为负值,且随着频带变宽频域可靠度趋近于直接按照首次穿越破坏准则的计算值;结构无控时前两阶频率处的可靠度下降比例为59.23%和35.45%, TMD结构体系的相应比例为34.54%和55.92%,从频域可靠度的角度表明了TMD结构体系主要控制一阶振型,并体现了减震的可靠性.      

车载仪表仿真的形态逼真度研究

虚拟车载仪表系统是列车车载智能显示终端人机交互界面的重要组成部分.针对现有车载智能终端虚拟仪表呈现方式复杂,再现精度要求高的特点,在分析轨道车辆车载仪表显示特点的基础上,定义了仪表仿真形态逼真度的概念及内涵,建立了基于实时绘制、图像旋转的复杂元素运动算法,提出了指针表盘耦合误差修正、图像旋转失真修正两种形态逼真度误差修正方法,提高了车载仪表仿真的形态逼真度.最后以动车组DMI等车载仪表为例对算法进行了验证.仿真结果表明：通过上述方法实现的仪表效果具有很高的形态逼真度,能有效地实现我国现有车载仪表中全部的显示效果,具有很强的工程实用性和通用性.     

基于比功率分布的排放因子速度修正误差控制研究

高分辨率的排放因子是进行交通能耗排放测算的重要参数，然而，由于数据采集与质量控 制问题，排放因子速度修正曲线常存在异常波动。为提高排放因子速度修正结果的准确性，本文 分别从比功率分布和排放率两个角度分析排放因子敏感性和区间容许误差，建立机动车工况数 据和PEMS排放数据需求量计算模型。敏感性分析结果表明，个别比功率区间分布误差是造成 排放因子速度修正曲线产生异常波动的重要原因；排放率误差会导致排放因子速度修正结果出 现整体性误差。数值模拟计算结果表明，在95%的置信水平下，平均速度在20~120 km·h-1内，控 制快速路CO2排放因子速度修正误差不超过1%：需采集40 min的排放数据，细化至1 kW·t-1 粒度 下各比功率区间数据需求量差异显著；各平均速度下需采集710 min工况数据，相同误差下，80~ 120 km·h-1 内工况数据需求量更低；为进一步消除曲线的异常波动，需大量增加平均速度为64~ 80 km·h-1 范围内的工况数据量。本文的研究结果对工况和排放数据的采集工作有实际指导意 义，可有效克服曲线异常波动问题，提高排放因子结果可靠性，为节能减排工作提供支持。     

基于自动车牌识别数据的混合交通流饱和流率实时估计

为解决混合交通流饱和流率测算的实时性和时变性问题,实时获得混合交通流的饱和流率用以信号配时,本文提出基于自动车牌识别数据(Automatic License Plate Recognition,ALPR)的混合交通流饱和流率实时自动估计方法。首先,分信号周期提取车头时距数据,在当前车和后车车辆类型确定时车头时距满足同一正态分布的假设基础上,构建车头时距的高斯混合模型并应用 EM(Expectation Maximization) 算 法 求 解 ;其 次 ,基 于 赤 池 信 息 准 则 (Akaike Information Criterion,AIC)选取高斯混合模型的最优个数,拟合数据得到高斯混合模型参数;最后,根据车头时距的高斯混合模型推算出混合交通流饱和流率。以杭州城市道路3条路段的ALPR数据为例,分析基于 ALPR 数据获取车头时距的采样误差,对模型进行验证,并与传统的 HCM(Highway Capacity Manual)方法进行对比。结果表明：基于ALPR数据的车头时距采样误差满足精度要求; 与HCM的实测法相比,模型所得的混合饱和交通流率相对误差小,结果准确;该方法与传统的标准车流饱和流率折算法效果相近,并考虑混合交通流时变特性,能自动部署实时计算,鲁棒性良好,有实际应用意义。     

考虑交通运行条件影响的驾驶员特征聚类

为提升驾驶员特征聚类方法的适用性与可靠性，本文基于机动车运行轨迹分析提出考虑交通运行条件影响的驾驶员特征聚类改进方法。首先，经过对车辆运行轨迹数据的分析发现，不同道路类型和平均速度条件会显著影响驾驶行为的集计特征；其次，提出改进的驾驶员特征聚类方法，第1步设计考虑道路类型与平均速度因素的车辆轨迹的切片和分类方法，从而稳定提取典型交通条件下的驾驶行为特征参数，第2步选用高斯混合模型聚类驾驶员特征。聚类案例表明， 在相同的道路类型和平均速度条件下，驾驶员类型越激进，其速度变异系数、加速度标准差和平均减速度等参数均值越高。不同聚类方法的对比表明，改进方法在驾驶员聚类的类内聚集度和类间分离度方面均表现更好，能有效提升驾驶员聚类的适用性与可靠性。     

高速列车转向架构架动应力计算与疲劳全寿命预测

建立了车辆结构的刚柔耦合动力学模型, 对比了刚性构架和柔性构架的振动响应, 计算了构架的载荷谱; 分析了应力谱转化方法, 利用有限元方法与多项式拟合方法计算了构架的动应力谱; 基于动应力谱与相关标准, 运用线性累积损伤理论与疲劳裂纹扩展寿命Paris方程计算了构架的疲劳全寿命。计算结果表明: 相比于多刚体车辆系统动力学模型, 采用考虑构架柔性的车辆系统动力学模型计算的构架振动加速度响应在构架固有频率36.94~95.53Hz范围内的幅值较大, 因此, 构架的模态对振动响应的贡献显著; 将载荷谱转化为应力谱的多项式拟合方法与瞬态分析方法相比较, 应力误差最大值为1.16MPa, 相对最大误差为3%, 满足工程分析5%的计算精度要求; 基于疲劳损伤理论计算的可靠度为95%的构架疲劳寿命为1.82×10⁶ km; 构架危险关注点裂纹由1mm扩展到2mm的寿命为1.76×10⁶ km, 满足中国高速列车车辆检修标准中制定的五级检修周期为1.2×10⁶ km的要求。可见, 构架模态参与下的动态应力谱计算方法与构架的疲劳全寿命预测方法可靠, 有益于构架的动态设计与维修周期的制定。     

道路监控系统中非同步相机时间校正方法

为了提高交通事件还原的准确性, 提出一种基于双目极几何关系的高精度交通现场三维重建时间校正方法。分析了多个非同步相机帧序列, 建立了非同步相机时间校正模型。为了校正多部非同步相机的时间误差, 采用极几何约束和点到极线距离最小约束准则, 进行对应帧时间同步匹配。由2部非同步相机组成拍摄系统, 进行对应帧时间匹配误差分析, 估算视频序列起始帧时间误差, 实现高精度动态场景复原。通过闪烁LED灯的移动模拟高速移动的车辆, 估计时间误差范围。为了进一步验证方法在实际道路环境中的有效性, 利用4部相机拍摄自由落体的皮球视频序列, 分别使用相似度判别的时间校正方法和本文方法进行对比试验。试验结果表明: 当相机的曝光时间为1/30s, 高速移动的发光源闪烁周期为6.59ms时, 视频序列的起始帧时间误差范围为0~6.59ms, 在这个误差范围内的对应帧数达到88.1%以上; 与相似度判别的时间校正方法相比, 本文方法效果较好; 与几种传统时间校正方法相比, 本文方法显著提高了道路监控系统中非同步相机对应帧时间误差匹配和三维重建的精确度。     

基于车流冲突线的无信号交叉口风险分析

为更客观、系统地分析无信号交叉口的安全性能,提出“车流冲突线”概念.通过分析首部车冲突概率、碰撞后严重程度比和冲突向后传递长度,构建无信号交叉口安全风险评估模型.研究表明：基于临界冲突距离值构建的首部车冲突概率模型,考虑两车速度、角度、加速度和反应时间,更接近交通冲突的真实过程;借助物理碰撞学原理可确定 3种冲突型态碰撞严重程度的权重关系,即,交叉∶合流∶分流为 12.705∶1.000∶1.000;利用数学期望知识建立的交叉口当量期望车流冲突量模型,综合考虑冲突发生的潜在机率、交通量大小、车辆位置等因素,可更真实描述实际车流冲突行为.     

低空空域飞行冲突风险研究

为了确定低空空域内航空器飞行的安全间隔和风险概率,基于国际民航组织标准和我国民航局规定,根据航空器动力学原理,采用看见避让(see and avoid)原则,在飞行规则、能见度要求、反应时间、航空器速度以及盘旋坡度角或航空器爬升角度等约束条件下,建立了同高度对头飞行冲突和交叉飞行冲突的冲突避让轨迹数学模型,并根据HCR(human cognitive reliability)理论建立了飞行员反应失效概率模型.数值分析结果表明,低空空域航空器同高度对头相遇存在一定的违反安全间隔的风险概率,而同高度交叉相遇飞行的航空器能安全解脱冲突.     

智能电动车弯曲道路场景中的避障路径规划

为研究智能电动车在弯曲道路场景下进行避障规划的有效性, 提出了一种将笛卡尔坐标系转换为曲线坐标系的方法, 利用5次贝塞尔曲线对弯曲道路场景中的车道线进行逼近得到参考路径, 通过对参考路径进行弧长参数化, 以弧长为横坐标, 横向偏移为纵坐标的方法建立曲线坐标系, 根据车辆和子目标点在曲线坐标系中的位置关系, 采用3次多项式实时生成候选路径, 利用序列二次规划算法对候选路径进行优化; 为验证所提算法的有效性, 以某智能电动车为平台, 利用单目相机、64线激光雷达、工控机等设备搭建试验车, 通过Apollo平台对车辆在弯曲道路场景中的避障算法进行在线仿真, 在园区实车试验中对避障算法进行了GPS位置误差和航向角累计误差分析。研究结果表明: 在曲线坐标系中进行车辆弯曲道路场景下的避障路径规划, 能有效地描述规划路径曲率半径、车辆中心位置偏移车道线距离等信息, 容易确定自身车辆的可行驶区域、前方障碍物位置信息, 从而生成最优路径; 在园区场景的避障过程中, GPS位置误差发生在初始点、转弯点以及避障点, 最大误差为0.15 m, 航向角累计误差为12°, 突然增大的弯道位置误差主要由车辆姿态瞬时改变及障碍物匹配过程引起, 但是误差都能够很好地控制在一定范围之内, 利用曲线坐标系解决弯曲道路场景中的避障路径规划是可行的。      

基于车流冲突线的无信号交叉口风险分析

为更客观、系统地分析无信号交叉口的安全性能,提出“车流冲突线”概念.通过分析首部车冲突概率、碰撞后严重程度比和冲突向后传递长度,构建无信号交叉口安全风险评估模型.研究表明：基于临界冲突距离值构建的首部车冲突概率模型,考虑两车速度、角度、加速度和反应时间,更接近交通冲突的真实过程;借助物理碰撞学原理可确定 3种冲突型态碰撞严重程度的权重关系,即,交叉∶合流∶分流为 12.705∶1.000∶1.000;利用数学期望知识建立的交叉口当量期望车流冲突量模型,综合考虑冲突发生的潜在机率、交通量大小、车辆位置等因素,可更真实描述实际车流冲突行为.     

基于车辆能耗状态的济南市道路行驶工况构建

为指导车辆设计及优化整车动力系统性能,对道路坡度、瞬时比功率、车速等反映车辆能耗的关键因素进行分析,在建立运动学片段特征值的基础上,运用主成分分析方法及快速聚类分析方法分析了运动学片段特征值,构建了候选工况,综合运用相关系数、相对误差及关键参数概率分布选出了代表性行驶工况,该代表性工况即为构建的济南市道路行驶工况.研究结果表明,以车速信息为基础的特征值与总体样本的相对误差平均值为2.82%,反映道路坡度和能耗状态的特征值与总体样本误差平均值为3.40%,表明构建的工况特征值能够表征车辆实际道路行驶状态.      

基于多入侵线的视频车速检测方法

为提高视频中车速检测的精度，提出一种基于多入侵线的视频车速检测方法。首先在视频中布设已知相对距离的多条入侵线，其次检测车辆经过每条入侵线时的帧数，最后结合帧数、 摄像机的采样时间、入侵线间的距离生成关于车速的概率密度函数模型以计算车速。通过构建仿真环境验证模型性能，仿真结果表明：减小摄像机的采样时间、增加入侵线数量、增大入侵线之间的距离可以提高模型性能，并且在不同检测条件下使用多入侵法进行车速检测的误差率都更低。采用Deepsort+YOLOv5目标跟踪算法实现视频中车速的检测，同时，在视频车速检测综合数据集BrnoCompSpeed上与主流车速检测方法进行实验对比，实验结果表明，该方法测量结果的平均误差率为1.40%，与主流视频车速检测方法相比精度更高。     

城市快速公交(BRT)专用道客运能力探讨

从分析车辆的制动过程出发,推导出在保证公交车辆安全和满足乘客基本舒适条件下公交车辆最小车头时距的计算方法,在此基础上对理想道路交通条件下(即不考虑停靠站等因素的影响)快速公交系统专用道的理论客运能力进行了研究.通过分析停靠站停靠能力的影响因素,探讨了在考虑停靠站影响条件下BRT实际客运能力的计算方法,并给出了不同车辆配置、不同停靠滞留时间和不同停靠泊位数所对应的BRT实际客运能力值.     

基于行为识别的智能车纵向决策研究

针对智能车纵向决策问题,提出基于环境车辆偏离车道程度识别运动模式的方法;构建动态环境车辆横纵向轨迹预测模型,并求解;构建保持、先行、避让在内的决策集,提出基于预测轨迹的单个车辆决策方法,并基于所有动态环境车辆的决策结果在加速、减速和匀速3 种结果中做出综合决策. 实车实验表明：在直行、换道和转弯运动模式下轨迹预测平均误差分别为0.11,0.29,0.80 m,预测精度较高;复杂动态环境下,本文提供的纵向决策信息提升了智能车行驶的安全性和舒适性.     

运动车辆检测与跟踪方法

为提高城市智能交通综合管理能力,提出了基于视频分析的运动车辆检测与跟踪方法。在城市交通干道路面环境中,根据运动目标与道路背景统计特性的差异,基于贝叶斯概率准则,提出一个自适应背景更新算法,检测分离运动车辆目标前景,采用卡尔曼滤波器实现对视频序列中车辆目标的运动检测与实时跟踪,并对在重庆某交通干道的交通流视频进行检测。试验结果表明:该方法在常规视频分辨率下能实现实时处理视频,平均检测准确率为94%,具有较好的实时性与鲁棒性,能够实现城市交通环境中各类运动车辆的检测与跟踪。