基于固有匹配对数据的交通事故致亡风险因素分析

机动车乘员在道路交通事故中死亡风险的大小受到很多因素的影响.为分析交通事故中致亡因素的非线性效应,在美国交通事故死亡分析报告(FARS)的数据基础上,对机动车乘员的事故结果进行匹配筛选,得到了固有匹配对数据.进而以相对死亡风险为衡量指标,通过非参数logistic回归的方法揭露了性别、年龄、安全带的使用情况以及座椅位置4个因素对致亡伤害的深层次影响机理,有望为交通安全政策的制定和交通安全措施的实施提供重要依据.除此之外,非参数logistic模型能够揭露年龄作为连续变量的重要非线性影响.研究结果表明,固有匹配对的数据结构能够排除外界因素对模型的干扰,且性别、年龄、安全带的使用情况以及座椅位置4个因素会对交通事故中机动车乘员死亡风险的大小造成显著影响.女性的死亡风险相对男性高出15.9%(对数值);使用安全带可以降低74.8%的死亡风险(对数值);死亡风险随机动车乘员年龄增长呈上升趋势;小汽车的后座左侧和后座中间位置是最安全的位置.     

基于概率神经网络的通用航空器冲突探测方法

针对当前冲突探测技术难以同时实现精准识别与实时识别的问题,研究基于概率神经网络(PNN)的通用航空器冲突探测方法.将冲突探测视为模式识别问题,通过冲突模型分析,提出了航空器"冲突角"概念,改进了现有冲突识别方法采用的关键特征指标,将原有的4个关键特征指标提炼为3个指标,分别为航空器相对距离、相对速度以及冲突角,以此构造概率神经网络,训练形成神经网络分类器.结果表明,基于3关键特征的概率PNN冲突分类器分类误警率和漏警率保持在1%左右,在冲突误警率上优于基于4特征的SVM冲突分类器的6%,提高了航空器冲突探测的准确度;分类所耗时间始终保持在1.2 s左右,远低于Monte Carlo仿真方法的同时,较4特征分类器也降低了0.2 s左右,提高了冲突识别效率.     

冬夏绿灯倒计时信号下停止或通过决策的差异性分析

为研究冬夏两季路面状况下驾驶员在绿灯变红灯过程中停止或通过决策的差异性,选取了沈阳市6个交叉口,在夏季(正常路面)与冬季(路面积雪状态)采用录像方法采集车速、最大减速度、倒计时信号、E-Police和距离停车线的距离等数据,分析了目标车辆的接近速度,停止或通过的比例以及最大减速度制动区域.研究发现,夏季,设有倒计时信号灯的交叉口,最大减速多发生在停车线前60~80 m;而在只有E-Police的交叉口,最大减速往往发生在20~30 m.冬季,交叉口设有倒计时信号灯和E-Police,最大减速多发生在停车线前70~80 m;在只有倒计时信号灯的交叉口,最大减速会在40~60 m制动;而在只有E-Police的交叉口,最大减速多发生在停车线前20~40 m.这表明倒计时信号灯有利于车辆平稳地减速,特别是在冬天结冰的道路上,使驾驶员更早做出停止决策,减少了突然刹车的发生.     

基于RGB-D图像与头肩区域编码的实时人流量统计

为解决基于彩色摄像机的人流量统计存在精度低、易受光照影响等问题,研究了利用RGB-D图像与头肩区域编码进行实时人流量检测的方法.在对RGB-D图像前景检测与空洞修复的基础上,采用随机点和漫水填充法提取潜在目标区域,并度量随机点与区域内极值点间的欧式距离以剔除噪声点的干扰,减少了冗余信息的计算量.根据人体头肩区域的先验信息,提出了一种七维头肩特征描述符对潜在目标区域编码,从而避免人体运动过程中产生的头肩部形变对头部区域检测的影响,采用SVM和阈值限制得到满足区域特征的头部区域.根据图像中不同区域的圆形度排序的思路,提出了头部区域筛选方法以去除无效区域,并构建了一种帧间目标匹配算法和多条计数线的方法,对已获得的头部区域实现计数,计数后获取人的身高数据.实验结果表明,该算法在教学楼楼道口和楼门口场景中人流量统计正确率高达99.30% 以上,身高测量平均相对误差在2.59% 以内,处理单帧图像的平均时间仅为18.31 m s.     

基于随机路径选择的城市轨道交通客流分配悖论

在城市轨道交通网络中,当改善1条已有的轨道线路(包括提高发车频率和降低服务票价等)或者新增1条轨道线路之后,将会发生客流分配悖论.为了分析该交通悖论的特征,基于传统的和改进的Logit模型的随机网络加载结果,采用公式解析和数值计算的方法,研究了悖论的形成条件,推导了悖论边界曲线和悖论区域大小,讨论了不同的Logit模型在预测随机交通悖论方面的差异性,并最终得到了轨道线路的服务质量(包括运行时间和服务票价等)差异、乘客的随机路径选择行为、乘客的出行时间价值和随机感知误差的大小等因素对客流分配悖论产生的作用机理,为避免悖论的发生提供了理论指导.     

基于XGBoost的高速公路事故类型及严重程度预测方法

高速公路事故频发,而以往研究未能充分揭示交通流动态特性对事故类型与严重程度的影响。为此研究了基于动态交通流数据的高速公路事故类型与严重程度的预测方法。从高速公路门架数据中提取流量、密度、速度等交通流数据,同时考虑时间特征以及时间和空间不均匀性特征的数据,与事故数据相匹配构成全样本。建立了基于极端梯度提升树（extrem Gradient Boosting,XGBoost）算法的预测模型,预测事故是否发生、事故类型以及事故严重程度。分别考虑追尾事故和其他事故2种事故类型、有人员伤亡和仅财产损失2种事故严重程度,模型的结果表明：①上下游速度差大、低速、路段车流量大且频繁分流、合流条件下交通事故风险较高;②低速、路段车辆多且合流、分流交通量大、上下游速度差大的情况下发生追尾事故的风险更高;③路段车流量较少且追尾事故发生于周末或夜间可能会增大事故严重程度。将常用机器学习算法与XGBoost算法的预测效果进行对比,XGBoost事故类型预测模型与事故严重程度预测模型的ROC曲线下面积（Area Under Curve,AUC）分别达到了0.76和0.88——相比于序列Logistic、高斯朴素贝叶斯、线性SVM、随机森林以及神经网络等其他常用算法,平均分别提升了0.08和0.24。这表明基于XGBoost建立的模型具有较好的预测性能。研究结果为高速公路路段实时交通流状态预警提供了可靠手段,进而可以提升高速公路行车安全。     

深海半潜式平台不同构型的运动性能

深海半潜式平台的运动性能预报是平台方案设计阶段的重要工作,而平台性能的优劣主要取决于水下的浮体构型.通过对国外主推的半潜平台设计方案进行构型特点分析,分别对立柱、连接横撑以及下浮筒进行多方案设计,共组合得到8个平台设计方案.应用数值方法首先对A1方案完成性能计算,并与该平台的模型试验结果对比,验证了理论预报的可靠性.基于该理论方法,分别完成了8个平台方案的系列水动力性能预报,并采用指标权重法得到了各个平台方案的综合运动效能,通过对比分析,明确了不同构型对于运动性能的影响规律.研究表明:浮体构型对于半潜式平台的运动性能有较大影响,且尖角型浮筒、变截面立柱及圆管型横撑的构型具有更优的综合运动性能.

     

船用新型蜂窝隔振器减振性能分析

利用蜂窝结构面内受力特性,设计具有宏观正泊松比和宏观负泊松比效应的新型船用蜂窝隔振器,该新型隔振器也可作为基座使用。建立蜂窝隔振系统的有限元模型,通过模态分析和频响分析,探讨其减振效果。计算结果表明,新型隔振器的减振效果良好,在50 Hz以下频率范围内振级落差均能达到17 dB,具有较好的工程应用潜力。同时,探讨了隔振器面板分别采用钢与纤维复合材料时减振性能的差异,结果表明,采用复合材料面板的共振抑制效果更好。     

移除单元法中单元失效应变的确定

针对移除单元法数值模拟裂纹板拉伸断裂的过程,研究单元失效应变的选取方法及影响因素。采用MSC.Dytran有限元软件进行数值计算,分别以试验获得的载荷极值、最大伸长量和能量为依据,分析网格尺寸对单元失效应变的影响,讨论3种准则的失效应变计算结果与试验间的误差。结果表明：能量准则的失效应变综合考虑了裂纹板拉伸过程中载荷与位移这两个因素,计算结果能较好地反映裂纹板的力学特性;最大伸长量准则的失效应变计算载荷极值略高于试验值,适用于优先考虑裂纹板伸长位移的数值计算;载荷极值准则的失效应变计算结果偏差较大,难以全面反映裂纹板拉伸断裂的力学特性。结果显示,移除单元法适于模拟大型结构物的破坏过程。     

基于虚拟现实的舰船使用和维修性分析评价系统

针对舰船总体使用和维修性设计验证手段不足的现状,基于并行工程思想,以虚拟现实、计算机仿真和高性能图形系统作为共性支撑技术,同时依据虚拟现实技术与CAD,PDM以及与使用和维修相关的CAE的集成,构建舰船使用和维修性分析评价系统。该系统构建了面向使用和维修的功能样船和动素层人体姿态库,基于可达性和人因工程两个指标完成舰船使用和维修性分析评价,通过与PDM系统集成实现数据管控与总体设计并行开展。本文的研究成果可为在设计阶段发现、解决舰船的使用和维修问题,提供普遍使用的技术依据和实施方法。