单交叉口的模糊控制与优化

模糊交通控制技术的研究，在提高交叉口通行能力方面已取得了较多成果。但是除了效率，交通公平也非常重要。本文提出一种在考虑变通安全的前提下，兼顾效率与公平的单交叉口模糊控制模型。该模型包括两个子控制器：相序控制器根据各车道的交通紧急程度决定通行相位；时间控制器根据该相位所属各车道的交通需求程度决定通行时间。同时，设计了改进的遗传算法，用于高效获得理想的控制策略。仿真结果表明，即使基于经验确定该模型的控制策略，也比感应控制和Pappis模型更加高效与公平，优化模型则进一步提高了算法的性能。     

山地城市复杂路口交通组织优化研究

复杂路口是城市交通的瓶颈,合理的交通组织是提高复杂路口通行能力的重要途径。从分析几何特征、交通运行及管理特征出发,提出复杂路口交通组织优化流程和方法。以重庆市某复杂路口为例进行交通组织优化研究,利用SIDRAINTERSECTION交通仿真软件对交通组织优化方案进行仿真分析,结果表明,对复杂路口进行交通渠化、信号配时结合的交通组织优化可以明显改善交通运行状况,提高交叉口的运行效率。     

交叉口可变车道车道功能转换过程延误分析

基于主预信号协调控制的交叉口可变车道,在车道功能转换时,其转换过程的延误不可忽略。通过分析车道功能转换过程的车辆到达-驶离累计曲线图,得出不同情况下延误计算公式。并通过案例分析说明延误公式的选取及计算,最后讨论了不同因素对转换过程延误的影响。     

基于延误分析的交叉口信号配时优化研究

为了有效减少在饱和度很大甚至超饱和状态下的信号交叉口延误计算误差,更好地优化周期长度和有效绿灯时间,以总延误为目标函数,从饱和度出发,根据饱和度的计算结果,选取不同的延误计算模型。在饱和度较小时,采用Webster稳态模型;当饱和度增大到0.9以后,采用Akcelik瞬态延误模型。并通过实例计算,把优化结果和原有结果进行比较,说明根据饱和度来选取延误的计算模型能有效减少延误,提高交叉口通行能力。同时对信号周期和有效绿灯时间进行优化,避免了单项优化的弊端。     

多路公交优先交叉口配时优化的双层规划模型

公交优先感应信号控制会对非优先相位车辆产生不利影响, 为了均衡非优先相位的损失, 降低交叉口及下游公交站台的乘客延误, 建立了多路公交优先交叉口配时优化的双层规划模型。上层模型描述了基于交叉口延误以及下游公交站台乘客排队延误的优先策略时长优化, 下层模型在计算交叉口停驶-加速延误的基础上描述了各相位绿时损失的均衡过程, 以优先策略时长为决策变量, 将优先策略的影响引入到下层模型。利用Gauss-Seidel迭代法设计了求解算法, 并进行了实例分析。分析结果表明: 配时优化后, 周期内交叉口和下游站台乘客的总延误减少了23 576.12s, 同时交叉口车辆停驶-加速延误减少了62.87s, 双层规划模型在公交优先的前提下保障了交叉口的整体效益。     

非机动车影响下信号交叉口通行能力计算模型

为量化非机动车对信号交叉口通行能力的影响, 分析了信号交叉口非机动车影响机动车运行的方式, 估计了其持续时间, 基于流量-速度关系, 计算了不同情况下的饱和流率, 建立了非机动车影响下典型信号交叉口通行能力模型。计算结果表明: 利用本模型计算的左转、直行机动车通行能力总体上低于HCM(Highway Capacity Manual)计算值; 而右转机动车通行能力计算值在非机动车流量较低时与HCM计算值接近, 在非机动车流量较高时略高于HCM计算值。可见, 此模型可有效应用于计算非机动车影响下的信号交叉口通行能力。     

基于Synchro进行多交叉口信号配时优化的应用

提供了一种基于信号配时优化软件Synchro进行多交叉口协调控制的方法,阐述了Synchro进行信号周期时长优化的基本原理以及绿波交通的主要控制因素。以宁波通途路部分路段(徐戎路~沧海路)为例,详细介绍了利用Synchro进行干道多交叉路口信号配时的协调控制的具体方法,得到优化配时方案及沿线绿波时距图。随后利用Sim Traffic进行交通仿真模拟,结果显示各交叉口延误率、路段平均车速、车辆排队现象已得到显著改善,部分车流可以实现绿波交通。     

过饱和交叉口交通信号控制动态规划优化模型

为满足过饱和交叉口信号控制的需求, 应用动态规划理论, 建立了过饱和交叉口信号控制优化模型, 界定了模型的阶段、状态变量和决策变量, 推导了平均排队长度状态转移方程和控制器状态转移方程, 确定了基于交叉口不同饱和状态的目标函数与约束条件, 提出了模型优化框架。非饱和状态以最小化延误为控制目标, 饱和状态和过饱和状态以最大化通行能力为控制目标。通过迭代运算判断保持或者切换当前相位, 并将控制效果实时反馈以调节下一阶段信号配时方案。以秦皇岛市某交叉口为例, 基于实际采集数据得到了非饱和、饱和与过饱和3种状态的交通流量, 应用动态规划模型获得配时方案, 并与TRANSYT方法给出的配时方案进行了对比分析。分析结果表明: 在非饱和状态下, 采用动态规划模型计算的平均延误、饱和度、平均排队长度分别为49.3s、0.76、13.7veh, 采用TRANSYT方法计算的对应值分别为52.0s、0.78、14.4veh; 在过饱和状态下, 采用动态规划模型计算的饱和度与平均延误分别为0.85、78.5s, 采用TRANSYT方法计算的对应值分别为0.86、82.5s, 但对应的平均排队长度为27.3veh, 略优于动态规划模型的27.6veh; 饱和状态控制效果与过饱和状态控制效果类似。可见, 采用动态规划模型可以有效降低交叉口饱和度, 减少各相位不同进口道车辆的平均延误。     

混凝土三维细观随机模型的建立和有限元剖分

将混凝土假定为由骨料和砂浆组成的两相复合材料, 研究了球形、椭球形和两者混合体的边界和干涉判断数学条件; 设计了球形、椭球形骨料随机投放算法, 并利用MATLAB编制相应程序, 生成了混凝土细观层次三维随机几何模型; 采用相邻骨料颗粒中心距判断球形骨料的干涉关系, 利用一个椭球上任一点与另一个椭球形心连线构成的直线段上的任一点与该椭球的关系判断椭球形骨料的干涉关系, 将两椭球之间的干涉关系转化为一点与椭球的关系; 基于MATLAB平台开发了mat2scr2017程序, 将MATLAB中的图形文件数据读入SCR脚本文件中, 将mat2scr 2017程序生成的随机骨料模型转化为AutoCAD图形文件, 并导入有限元软件COMSOL Multiphysics中剖分混凝土几何模型有限元网格。研究结果表明: 建立的随机骨料模型的骨料体积率可达到50%, 骨料粒径和投放位置均满足随机性要求; 椭球形随机骨料投放算法简单、高效, 且能保证椭球自身倾角的随机性; 模型适用于任意级配混凝土的生成, 对连续级配混凝土骨料的逐级随机投放保证了各级配骨料的体积率; 实现了MATLAB图形向AutoCAD图形的转换, 极大地提高了混凝土随机骨料模型的通用性; 所建混凝土模型网格剖分满足骨料、砂浆交界处网格一致性要求, 满足有限元分析的需要。     

基于交通冲突模型的信号交叉口渠化岛设置方法

为了优化信号交叉口渠化岛, 提出了一种基于交通冲突模型的信号交叉口渠化岛设置方法; 提取了昆明市20个信号交叉口交通冲突数据、交通流数据、交通控制方式数据和几何设计数据, 采用贝叶斯方法, 构建了贝叶斯固定参数交通冲突模型和贝叶斯随机参数交通冲突模型, 分析了模型的拟合优度和显著影响因素; 基于随机参数交通冲突模型, 确定了期望交通冲突数计算公式; 绘制了信号交叉口渠化岛设置标准曲线, 给出了信号交叉口渠化岛类型选择流程。分析结果表明: 随机参数交通冲突模型比固定参数交通冲突模型拟合结果更好; 交通量(直行交通量和右转交通量)、渠化岛类型与右转设计要素(右转让行标志和右转半径) 变量系数服从正态分布; 每增加1%的直行交通量, 交通冲突增加0.56%;每增加1%的右转交通量, 交通冲突增加0.53%;4种类型渠化岛的设置可以使交通冲突分别降低12.75%、23.37%、16.18%、33.64%;右转让行标志可使交通冲突降低15.03%;右转半径增加1%, 直右交通冲突降低1.72%。可见, 基于交通冲突模型的渠化岛设置方法是可行的。     

Simulation of large forging flat-anvil stretching process and its optimization

In this paper, a kind of mathematic method for optimizing stretching process of large forgings is proposed. Distributions of effective strain within forged ingots is described by a Gauss function, which is obtained from the simulation of flat-anvil stretching process. Successive stretching is expressed by the superimposing Gauss functions. Optimized stretching process, with both homogeneous and certain strain in the center of forgings, is presented by derivation of this function. The relationship between effective strain and the values of feed is obtained during the successive stretching with a rotation angle of 90° and a feed displacement of 1/2 anvil width. The optimization result is verified by finite element simulation. Optimized value of feed obtained using this method can ensure both uniformity and forging penetration. It provides mathematic model and theoretic basis of optimizing large forging stretching process.     

多特征融合的船舶轨迹相异度模型分析与优选

基于船舶自动识别系统轨迹,构建了船舶轨迹静态相异度模型、动态相异度模型以及组合相异度模型,包括轨迹起点和终点相异度模型、轨迹长度相异度模型、轨迹空间分布相异度模型、轨迹航速均值相异度模型、轨迹航向均值相异度模型、轨迹航速标准差相异度模型和轨迹航向标准差相异度模型;采用KNN分类算法进行轨迹分类,分析了单个相异度模型的有效性和时效性,对比了单个相异度模型和组合相异度模型下轨迹分类效果,研究了组合相异度模型中相异度模型的类别和权重对轨迹分类的影响;分别以内河航道和港口水域船舶轨迹进行试验。试验结果显示：在采用单个相异度的情况下,就分类效果而言,轨迹起点和终点相异度模型和轨迹航向均值相异度模型在内河航道和港口水域船舶轨迹分类效果均优于其他模型,而基于轨迹航速均值相异度模型和轨迹航速标准差相异度模型的轨迹分类效果最低,就分类效率而言,基于航速、航向均值和标准差的相异度模型耗时明显低于其他3个相异度模型;采用组合相异度进行轨迹分类,内河航道和港口水域船舶轨迹分类结果的基于精确率和召回率的宏平均值和微平均值均能接近99%;将组合相异度中相异度类别数由4个增加到7个,轨迹分类评估结果进一步得到提高。因此,单个相异度模型中以轨迹起点和终点相异度模型、轨迹航向均值相异度模型以及轨迹空间分布相异度模型分类效果最优且稳定,而轨迹空间分布相异度模型和轨迹长度相异度模型耗时明显高于其他方式,各相异度模型在不同场景中的适应性基本相似,通过增加组合相异度中相异度类别能够提高轨迹识别效果。     

浅谈T型交叉口设计过程的优化和调整

平面交叉口设计,在公路项目中时常遇到。不管是各种简易及复杂变化型式的平面交叉口,其设计任务均包含交叉口位置布设、平面设计、竖向设计(立面设计),最终输出绘制平交口平面设计图、高程设计图。现通过一个简单的T型交叉口实例来浅谈平面交叉口设计过程的优化和调整,达到平交口的排水设计和总体布置的合理性。     

Containership structural design and optimization based on knowledge-based engineering and Gaussian process

Knowledge-based engineering （KBE） has made success in automobile and molding design industry, and it is introduced into the ship structural design in this paper. From the implementation of KBE, the deterministic design solutions for both rules design method （RDM） and interpolation design method （IDM） are generated. The corresponding finite element model is generated. Gaussian process （GP） is then employed to build the surrogate model for finite element analysis, in order to increase efficiency and maintain accuracy at the same time, and the multi-modal adaptive importance sampling method is adopted to calculate the corresponding structural reliability. An example is given to validate the proposed method. Finally, the reliabilities of the structures＇ strength caused by uncertainty lying in water corrosion, static and wave moments are calculated, and the ship structures are optimized to resist the water corrosion by multi-island genetic algorithm. Deterministic design results from the RDM and IDM are compared with each separate robust design result. The proposed method shows great efficiency and accuracy.     

集装箱班轮公司航次运力销售过程优化模型

基于种群演变和共生理论,采用Cobb-Douglas生产函数描述航运市场整体需求,从顾客的购买行为出发,以收益最大作为集装箱班轮公司的经营目标,以基于时间序列的运力与运价作为决策变量,构建了集装箱班轮公司航次运力销售过程优化模型。运用Taylor公式与最小二乘法等代数变换手段将非线性规划问题转化为线性规划问题,对关键参数进行了标定与敏感性分析,并利用MATLAB软件进行仿真验证。仿真结果表明:当单个集装箱班轮公司的运力为104 TEU时,采用常规的销售策略,集装箱班轮公司可售出的运力为7 534~9 966TEU,获得收益为1 233 158~12 915 936USD,采用提出的优化模型,可售出的运力为9 915TEU,获得收益为15 111 975USD,收益至少提高17%;当2个集装箱班轮公司的运力均为104 TEU时,采用提出的优化模型,2个集装箱班轮公司可售出的运力分别为9 920、9 947TEU,获得收益分别为14 241 771、9 737 528USD,达到纳什均衡;当3个集装箱班轮公司的运力均为104 TEU时,采用提出的优化模型,3个集装箱班轮公司可售出的运力分别为8 289、5 526、6 034TEU,获得收益分别为6 755 755、6 119 906、4 377 758USD,达到纳什均衡。可见提出的模型可描述多个集装箱班轮公司运力销售情况,且表现出显著的优化效果。     

3D Numerical simulation of non-isothermal resin transfer molding filling process using unstructured tetrahedron mesh

We present a numerical formulation for resin flow based on the concept of quasi-steady state situation at the flow front. To be fit for complicated product shapes, we use the four-node unstructured tetrahedron mesh based on which the numerical formulation of temperature and degree of cure is developed. The validity of our method is established in the case where flexible meshes are used. The results show that the numerical procedure, tested on known data, provides numerically valid and reasonably accurate predictions.     

城市道路平面交叉口机非冲突案例分析

城市道路交叉口的机非冲突是造成交叉口拥堵的重要原因。通过对上海某机非混行交叉口进行实地调查,对影响交叉口交通安全的因素进行了分析。最后,提出了相应的道路交通改善措施。     

左转许可控制的平交口直左与左转车道延误比较

为了在左转许可相位下比较左转专用和直左共用车道的延误, 分析了2种左转交通组织方式下交通流在交叉口运行的规律, 基于可接受空当理论, 以到达率和左转车辆比例为变量, 分别建立了在泊松分布到达情况下2种左转交通组织方式下的延误模型, 以西安市某交叉口的几何设计和信号控制数据为例进行了延误分析。计算结果表明: 总延误随着到达率和左转车辆比例的增大而增大; 到达率较小时设置左转专用车道的延误较大, 随着到达率的增大设置直左共用车道的延误逐渐接近甚至超过设置左转专用车道的延误; 直左共用车道适用于较小交通需求, 左转专用车道适用于较大交通需求; 当到达率不大于0.12 pcu·s^-1, 或到达率为0.12~0.18 pcu·s^-1、左转车辆比例不大于0.2时, 建议设置直左共用车道; 当到达率不小于0.18 pcu·s^-1, 或到达率为0.12~0.18 pcu·s^-1、左转车辆比例大于0.2时, 建议设置左转专用车道。     

一类车站选址问题的非线性优化模型及遗传算法

分析了铁路枢纽辅助站选址问题的背景和由来, 讨论了辅助站的加入对枢纽地方车流作业选择的影响和修正, 构造了基于辅助站的选址和地方车流的优化组织为核心的数学模型。针对所建模型为大规模NP- Hard问题的特点, 提出了利用遗传算法求解模型的主要策略, 并进行了仿真计算     

非常规交叉口设计研究现状与展望

为促进非常规交叉口设计在中国的创新应用, 选取U型回转、菱形互通式立交、借用出口车道左转、串联交叉口、连续流交叉口和平行流交叉口, 系统梳理了各种类型非常规交叉口的几何布局、信号相位相序方案和控制策略, 从理论研究和交通安全效益层面回顾了近10年来非常规交叉口的研究成果, 探讨了各种类型非常规交叉口在中国应用的可行性。分析结果表明: 非常规交叉口信号配时建模和求解没有困难, 且大多文献采用精确求解算法; 非常规交叉口效益评估结果根据文献研究对象和问题的不同存在差异, 但总体来看, U型回转不宜设在左转比例过高的交叉口, 菱形互通式立交适合于高速公路和快速路, 借用出口车道左转在左转比例较高的交叉口表现较好, 串联交叉口在过饱和状态下的效益最优, 连续流交叉口和平行流交叉口在对称需求下的效益更佳; 在交通安全方面, 设置U型回转和菱形互通式立交可以降低事故发生的可能性, 但其他几种类型非常规交叉口由于数据量较少或缺乏数据, 还没有得到统一的结论; 因非常规交叉口运行规则与驾驶人的认知存在差异, 在开放初期驾驶人会存在困惑, 采用驾驶人培训、前车提示和交警现场引导等措施是有效的, 自动驾驶技术与非常规交叉口设计相结合更有望加快非常规交叉口的应用和推广; 整体来看, U型回转、借用出口车道左转和串联交叉口在中国的应用前景良好, 菱形互通式立交在中国的适用性还需结合国内交通现况进一步探讨, 连续流交叉口和平行流交叉口由于运行规则复杂, 需先试点运行再逐步推广。