智能网联环境下的交通信息与安全——第4届交通信息与安全国际学术会议综述

交通信息是交通运输发展的基础,交通安全是交通运输的重要目标,智能网联环境下的交通信息与安全越来越受到学术界的重视.第4届交通信息与安全国际学术会议(ICTIS 2017)在此背景下隆重召开.围绕交通信息与交通安全的核心内容,分别从道路、水路的信息与安全角度出发,研讨了水路信息多元化应用、海上事故分析与船舶避碰、道路基础设施信息交互、公共交通优化等热点问题,展示了最新的研究成果.综述了会议报告的热点,分析了交通安全趋势以及存在的问题,并指出新能源动力船舶系统安全与防控、多种类多模式交通流动态预测、无人船开发与应用、道路安全建模等是交通安全与信息未来的研究方向.     

能力约束下的停车行为模型及其求解算法

建立了能力约束下的旅行选择和停车行为模型,模型同时考虑了出行者对旅行路径和停车设施的选择、道路路段和停车设施的能力约束以及道路网络的需求弹性。构造了数学规划模型,证明在非主动能力约束下,网络均衡条件与该数学规划模型等价;当能力约束为主动约束时,该数学规划模型的解不是网络均衡解,但当对路网的饱和路段和饱和停车设施征收某个附加费用之后,网络均衡解满足能力约束。设计了增广的Lagrangian对偶算法和部分线性化算法来求解该模型,并利用算例来验证模型和算法的效率及评价交通政策的效果。计算结果表明:停车收费、新增停车设施、停车设施与目的地之间的步行距离将显著影响出行者的旅行选择和停车行为。     

交通信息整合利用中基于IRP的数据环境建设

面对众多城市一边着力建设专用的交通信息系统，一边又制造信息孤岛的现象，提出了对综合交通信息资源进行整合利用的观点。对于综合交通信息资源整合利用过程中的数据环境建设问题，章引入了信息工程方法论、信息资源管理理论和数据管理理论，借鉴信息资源规划的方法流程，建立了在综合交通信息资源整合利用中的数据环境构建方法框架，并以一个实例进行了说明。     

综合交通规划设计方案评价探析

提出了如何从若干套备选综合交通规划方案中,利用数学定量评价方法,选出相对最优方案这一定量评价的意义与科学性,阐述了评价的原理,构建了综合交通规划设计方案定量评价选择的指标体系以及评价模型。     

基于秩约束的车辆遮挡点恢复方法

为了恢复车辆跟踪过程中丢失的特征点,提出了一种基于秩约束的车辆遮挡点恢复方法,该方法利用所有车辆图像点组成一个秩3的矩阵,并利用该特性构造一个投影矩阵,利用该投影矩阵求到车辆遮挡点,再将求到的车辆遮挡点代替图像中的车辆遮挡点,经过多次迭代,最后求到车辆遮挡点的真实位置。该方法的优点是所有的图像及图像点都平等地看待,模拟试验和真实试验表明,该方法具有鲁棒性好、收敛性好及误差小等优点。     

产能过剩下的中国汽车业未来将向何处去？

最近，一家合资汽车企业的外方老总和记者聊天：他说，过去对中国市场判断过于乐观，13亿人口，只要有一小半人买车，也将是全世界最大的一个市场？几年做下来，发现事实并不是这样的．中国的汽车消费有很大局限性。这个老外认为，除了宏观政策和使用环境的局限外，中国的汽车消费人群相对集中，还远未到普及的程度，     

环境承载力约束条件下城市最大乘用车保有量预测

以城市环境承载力为约束条件预测城市内可容纳的最大乘用车保有量。预测模型是一个双层优化问题，其中上层是环境承载力约束下的最大乘用车保有量模型，以交通小区的乘用车保有量之和最大为目标函数，以各路段的环境承载力为约束条件；下层是道路网上的用户平衡分配模型，模拟乘用车出行者的路径选择行为，预测交通需求在道路网上的分布及行驶特征。开发了一个基于灵敏度分析的算法用于实现上下层模型间的反馈及同时求解两个优化问题。利用实例验证了模型及算法的有效性。     

综合交通视角下跨海通道运量预测研究

跨海通道建设将对区域交通格局与经济联系产生显著影响,涉及到多种运输方式之间的运量重新分配,因此对跨海通道的运量预测相比于一般工程更为复杂.基于渤海海峡跨海通道建设方案,从综合交通视角下考虑未来不同路径上各类运输方式之间的竞争关系,采用改进的"三阶段法",将海峡两侧客货运输需求进行多路径、全方式再分配,从而得到跨海通道运...     

高原地质及气象环境下公路交通风险致因耦合分析

为了分析高原地区特殊的地质和气象环境对公路交通风险的影响,以2010~2015年云南高原地区发生的6 261起公路交通事故原始数据处理与分析为例,结合云南高原地区公路交通事故分布特征,分析高原地区公路交通风险的内涵及构成要素。通过对高原地质及气象环境下公路交通风险致因耦合的界定并结合公路交通风险指标作用情况,利用N-K模型和改进的耦合度模型构建高原地质及气象环境下公路交通风险致因耦合模型,并分别计算单、双风险因素耦合模型的各构成要素间的耦合度,量化各类耦合的危险程度,最后分析高原地质及气象环境下公路交通风险值与各风险构成要素的关联性机理。研究结果表明：强耦合会使风险造成的后果更为严重,最终造成风险量的急剧增大或耦合突变后变成以新的风险形态在系统内部传导和蔓延;云南高原地质环境构成要素中"急弯"与其他要素的耦合通常表现为强耦合,气象环境构成要素中"雨天"和"雾天"与其他要素耦合度较高,应加强高原地区公路最小转弯半径以及雨天与雾天情况下的行车限速、载重与车距保持等方面的地方规范和标准建设;随着时间推移,双因素耦合形式由2012~2014年的10种强耦合降为2015年的7种,各类耦合度明显减小,表明2015年较之前3年因地质与气象风险要素耦合所导致的公路交通事故危险程度下降。     

约束可松弛的网络绿波模型

为解决区域交通信号协调控制领域中常规网络绿波模型可行域窄或无解的问题,提出了约束可松弛的网络绿波模型。应用混合整数线性规划方法构建模型,以所有路段双向绿波带宽加权和最大为优化目标,利用约束松弛方法,将干线约束和网络外圈闭环约束转变为可松弛的不等式约束。模型针对每条路段引入了0~1二元变量,表示路段的绿波是否被打断。通过模型求解,获得网络中必要的松弛路段,并打断相应的路段绿波,去除外圈闭环约束,以扩大可行域并找到最优解。算例对不同控制方案下提出的模型和其他绿波模型的绿波优化结果进行比较分析。算例显示,当网络各个交叉口采用同一化控制方案时,易于在不打断任何路段绿波的条件下找到最优解。此时,所提出的模型的解和常规网络绿波模型的解等价。当网络各交叉口采取差异化控制方案时,常规网络绿波模型无可行解,Gartner网络绿波模型仅获得非最优的可行解,而所提出的模型能够获得全局最优解。算例中只有1条路段的绿波被打断,而网络的其他路段均获得有效绿波带,且任意相交的干线绿波能够合理协调。算例优化结果表明：所提出的模型优于常规网络绿波模型和Gartner网络绿波模型,更适合复杂的城市交通网络信号优化设计。     

交通环境承载力及其定量化方法初探

根据环境科学中有关环境容量和环境承载力的相关理论,结合发展可持续交通的要求,提出交通环境承载力的概念及其组成体系,认为交通环境承载力是由交通环境污染承载力、交通环境资源承载力、交通环境心理承载力和交通环境经济承载力组成,提出各个组成分量的基本概念和具有很强操纵性的定量化计算公式。此外,探讨了基于交通环境承载力的城市生态交通规划的演化阶段。在各阶段中,交通环境承载力的计算侧重点、计算内容和制约因素也各不相同,可根据实际情况进行选择．交通环境承载力的计量模型不仅可以用于交通系统规划和交通结构优化,还可为道路建设项目可行性研究提供决策依据。     

综合客运枢纽车道边通行能力分析

基于对南京火车站车道边出租车流、社会车流的调查,通过分析车道边交通流特性,运用交通流理论建立一定条件下的车道边通行能力计算方法.提出了车道边基本通行能力的定义,分析调查数据获得车辆落客时间的统计分布规律,运用可接受间隙理论计算车辆汇入等待时间,完成对车辆占用停车位时间的调整;接着考虑停车及入口选择行为的影响,对车道边通行能力计算公式进行修正,并将其应用于郑州市综合客运交通枢纽车道边的规划设计.结果表明,当枢纽车道边到达车流服从泊松分布时,方法能够有效定量的计算综合客运枢纽车道边的通行能力.     

基于交通环境承载力的公路网交通量预测

提出将交通环境承载力相关理论应用到公路网交通量预测中,提出基于交通环境承载力的公路网交通量预测模型。从环境系统污染物的输入输出模型出发,构建基于大气污染承载力的公路网交通量预测数学模型,实现基于大气环境的交通量控制目标,为交通规划部门制定可持续的交通发展规模提供科学决策依据。     

中国交通运输经济发展与碳排放效率评价

为评价交通运输经济与碳排放绩效,探寻经济和碳减排双赢的改进路径,提出交通运输经济效率、碳排放效率及联合效率概念。针对中国30个省市区,以资本存量、煤类消费量、油类消费量、新能源消费量、从业人员作为投入要素,交通运输综合换算周转量和行业增加值作为期望产出,CO₂排放量作为非期望产出,采用RAM模型测度评估中国30个省市区的交通运输行业经济、碳排放及联合效率,探究3种效率的分布特征及变动规律,并利用非效率分解模型研究非效率来源,探索改进方向。研究结果表明：各省市区之间的交通运输经济效率、碳排放效率和联合效率均存在明显差异,且东部、中部、西部和东北地区呈现不同的梯度分布特性;2006~2016年的经济效率、碳排放效率及联合效率总体上可以分为2个阶段,第1阶段为2006~2011年,经济效率、碳排放效率和联合效率均呈波动上升,第2阶段为2011~2016年,经济效率、碳排放效率和联合效率轻微波动,并逐渐趋于平稳。非效率分解模型表明：能源过度消耗是经济效率、碳排放效率和联合效率的主要非效率来源;CO₂过度排放是碳排放效率和联合效率非效率的主要来源;行业增加值产出不足是经济效率和联合效率非效率的主要来源。这说明推广新能源,提升交通运输运营效率,革新交通减排技术是能够实现双赢的重要路径。     

智能网联环境下的城市路网容量可靠性分析

网联自动驾驶车辆（CAVs）与人工驾驶车辆（HDVs）混行的交通发展模式会促进城市路网容量发生变化,为解析混合交通流对城市路网容量可靠性的影响,构建了智能网联环境下城市路网容量可靠性双层规划模型。为表征CAVs信息获取与自动驾驶的能力,假定CAVs遵循系统最优原则选择路径,而HDVs则根据自身经验选择路径,基于二者路径选择的差异建立描述混合交通分配的下层模型,刻画智能网联环境下的混合交通流分配特性。并且,为了快速求解大型路网交通分配,将下层混合交通分配模型转换为非线性互补下问题进行求解。考虑到实际路网的随机性,以及路网道路通行能力并非固定值,运用具有多种相关性的均匀随机分布理论,建立了的描述城市路网容量可靠性的上层模型。通过蒙特卡洛仿真分析不同CAVs渗透率下的路网容量可靠性,并进一步解析各路段对路网容量可靠性的敏感度。结果表明：当需求水平d > 0.5时,路网容量可靠性开始降低;当d > 0.7且CAVs渗透率λ＝0时,可靠性小于0.4;当d > 0.7而λ＝1时,可靠性接近1,说明CAVs可增强路网容量可靠性。研究还发现,当需求水平处于0.7~1区间时,渗透率的变化对路网容量可靠性有显著的影响,但随着需求的增大,路网处于超负荷状态,渗透率对路网容量可靠性影响较小。此外,CAVs渗透率从0增加至1的过程中,路网中存在“道路容量悖论”现象的道路从19条下降至3条,且当λ＝1时路网中仅有1条道路出现了显著的“道路容量悖论”现象,拥堵严重。表明CAVs渗透率的增大可以显著改善路网中的“道路容量悖论”现象,减少路网容量可靠性的波动,提高路网运行稳定性。     

城市土地利用与交通规划的相互影响关系研究

在中国的城市交通快速发展的今天,城市土地利用与交通规划的相互影响关系是发展好城市交通的一项重要内容。交通规划不能只考虑交通方面的问题,而必须与城市规划和土地利用相结合,根据城市的未来发展方向等因素综合考虑,促进城市发展的可持续性。该文认真研究了城市土地利用与交通规划的相互影响的关系,提出了城市土地利用和交通规划的一体化模型,阐述当前城市发展的现状并提出了保证城市可持续发展的诸多建议。     

车头时距服从M3分布下的支路通行能力仿真方法

为得出是以交通量还是以时长为控制条件所生成的支路通行能力仿真值更接近理论值,在假定车头时距服从M3分布规律下,以间隙可接受理论为基础,建立了上述2种控制条件的环形交叉口支路通行能力仿真模型;在VC＋＋6.0平台上进行仿真试验,计算出支路通行能力、时长和交通量的仿真值,并与理论值进行对比。分析结果表明：以交通量为判断条件的仿真方法所产生的仿真时长与理论时长的平均相对误差小于以时长为判断条件时的平均相对误差,前者仿真产生的支路通行能力也较后者更贴近理论值;以交通量为判断条件的仿真方法的仿真效果明显优于以时长为判断条件的方法。     

综合客运枢纽疏散流线设计优化方法

综合客运枢纽内部人员密集、通道网络复杂,且进出口数量较多,客流疏散效率不易提高。针对这个问题,不同于现有研究大多考虑改造物理设施,本文提出了通过控制通道开闭状态及通行流向,充分发挥既有设施通行能力的疏散流线设计优化方法。设计了由系统输入、疏散仿真及疏散流线优化模块组成的疏散流线设计仿真优化框架。其中,系统输入模块包含疏散需求、疏散网络、疏散行为参数;疏散仿真模块用于给定疏散流线方案下疏散效率的模拟测算;疏散流线优化模块则基于疏散仿真模拟结果迭代优化疏散流线方案。疏散仿真方面,考虑到行人在疏散途中可能动态修改疏散路线的特点,基于Logit模型构建了行人疏散择路行为模型。疏散流线优化方面,为提高疏散效率,避免局部通道过于拥挤,设计了以整体疏散时长、所有个体总疏散时间和通道最大饱和度最低为目标的疏散流线优化模型,并应用基于NSGA-Ⅲ的疏散流线多目标优化算法进行求解。以虹桥火车站到达层疏散场景为例开展模型验证,结果表明：相比于常规情况无特殊流线设计的疏散方案,优化方案的整体疏散时长、所有个体总疏散时间和通道最大饱和度分别降低36.2%、16.6%、51.6%。该方法对建设安全高效的综合客运枢纽内部行人疏散系统具有较好的参考及应用价值。