基于PCA-RF组合模型的隧道交通事故持续时间预测

使用主成分分析(PCA)和随机森林(RF)组合模型对高速公路隧道交通事故持续时间进行预测.主成分分析用来提高随机森林模型的精度与效率.此外,通过调节2个模型参数,包括决策树数目和最大树深度来提高模型精度和避免模型过拟合.参数优化的结果表明,建模时决策树数目取150、最大树深度取10可降低模型的泛化误差.用以建模的数据包括了山西省的所有高速公路隧道自2012—2017年内的2115起事故数据.每起事故数据包括16个变量,包括隧道类型,事故发生位置类型,事故类型等.结果表明,PCA-RF组合模型的平均绝对误差为12.80 min,误差20 min以内的准确率为89.15%,取得了良好的预测效果.并且,PCA-RF组合模型的精度高于RF模型,说明PCA-RF组合模型能够提高事故持续时间预测的精度.且PCA能够降低数据维度,提高算法的效率.与人工神经网络模型的结果表明,PCA-RF组合模型预测结果精度高且其模型更简单、效率更高.     

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.     

桥梁风致振动的混沌特性

利用非线性理论和混沌时间序列分析方法, 建立了桥梁风致振动的数学模型, 开发了计算桥梁振动加速度时间序列Lyapunov指数的MATLAB程序, 进行了桥梁涡振和颤振的风洞试验, 分析了不同风攻角下的桥梁风致振动的阻尼比、Lyapunov指数与风速的关系以及涡振振幅与风速的关系, 研究了桥梁颤振和涡振的混沌特性。试验结果表明: 在颤振试验中, 当风速小于颤振临界风速15.5m·s^-1时, Lyapunov指数小于0, Lyapunov指数与阻尼比存在很大的相关性, 当风速从3m·s^-1增大为18m·s^-1时, 相空间逐渐发散; 在涡振试验中, 当风速从4.5m·s^-1增大至8.5m·s^-1时, Lyapunov指数大于0, 桥梁发生明显涡振, 并由多频振动逐渐转变为单频振动, 相空间变为一个较为理想的圆。桥梁的涡振与颤振均属于混沌现象, 低风速下的Lyapunov指数可用来预测高风速下的风致振动, 并且利用相空间也能识别涡振与颤振。     

基于博弈理论的弹性停车激励机制运营效益评估模型

分析了在停车机制作用下小汽车出行者与停车场管理方之间的动态博弈过程, 研究了出行者竞价行为与个体出行成本、停车激励强度之间的数量关系, 构建了面向弹性停车激励机制的运营效益评估模型; 应用敏感性分析方法探究多种影响因素对弹性停车激励机制运营效益的作用, 并以美国加州大学伯克利分校为例进行了实证研究。研究结果表明: 弹性停车激励机制不仅能保障停车场日常运营的可持续, 还可以促进停车泊位的共享; 在经济效益方面, 弹性停车激励机制能通过激励强度的变化调整泊位的回收数, 当最大激励强度从15美元增至30美元时, 回收泊位数将从17个减小到8个, 说明该机制能通过有选择地拒绝高价泊位来确保停车场的经济效益; 随着可接受最小激励强度人数比例的提升, 泊位回收的边际效益将增大, 当该比例从5%提升至55%时, 泊位回收边际效益将由每个14.4美元增至每个17.3美元, 说明随着参与竞价人数的增多, 停车场经济效益逐步提升; 在社会效益方面, 实施该机制将有利于释放停车场的泊位资源, 如其日周转率将会有约9%的降幅, 最小空置率会呈现出0~8%的不均衡涨幅, 说明该机制能有效促进出行者主动共享停车泊位。     

波浪中船舶操纵性预报

为实现对全回转桨船操纵性的预报,根据船舶分离型运动模型的建模方法,考虑全回转桨在水平面上周转的灵活性与受力的特殊性,着重分析双桨受力,建立适用于全回转对转桨船模的MMG操纵运动数学模型;模拟船模进行PMM运动,求得水动力导数并采用四阶龙格-库塔法对操纵性常微分方程进行求解;对某工程船在静水中的回转运动和Z形操纵运动进行数值仿真预报,并将预报结果与自航模操纵性试验结果进行对比。结果表明,两者吻合度较高,验证了针对全回转对转桨船模所建立的船舶运动数学模型的有效性,可为全回转桨船的操纵性预报提供一种较为可靠且行之有效的方法。     

船舶交通事故的分析

  目的  为研究近距并行两船的相互干扰效应对船舶操纵性的影响,  方法  基于RANS方程对静水中并行两船的水动力干扰作用进行数值模拟,分析两船在不同横向间距、纵向间距和航速条件下阻力、横向力、纵向力及摇艏力矩的变化规律,并在此基础上进一步阐述各种干扰力成分在两船水动力干扰中的变化及贡献比例。  结果  研究结果表明,两船所受横向力在纵向间距为0（即中对中）时最大,表现为吸引力;随着横向间距的增加,相互作用效应减弱,横向作用力最大降幅达到50%以上。纵向间距对摇艏力矩的影响较大,两船在进入与驶离补给阵位时,所受摇艏力矩使两船艏艉相互接近,此时容易发生碰撞。在低速状态下可以忽略航行兴波对两船相互干扰的影响,而高速航行时则不容忽略。  结论  所得结果可为研究两船操纵运动时相互作用力数学模型的构建奠定基础。     

不良气象微环境对机场道面抗滑性能影响分析

不良气象微环境直接影响机场区域道面使用性能及安全性。在剖析不良气象微环境作用机理基础上,利用环境舱模拟道面结冰试验,探究了不同气象微环境条件下的关键控制因子与摩擦系数的耦合作用规律,建立了水膜、积雪、结冰厚度与道面的抗滑性能预测模型。研究结果表明：厚冰道面摩擦系数介于0.09~ 0.15,抗滑性能最差;薄冰+水、厚冰+水及薄冰道面优于厚冰道面,但不满足场道飞机及作业车辆的安全运营需求;积雪道面摩擦系数介于0.37~0.46,但受荷载压实易形成光滑道面,影响机场区域交通安全。通过多元非线性数据回归耦合作用分析,建立了水膜、积雪、结冰厚度与机场道面抗滑性能关系模型。经拟合优度及显著性检验分析可知,提出的模型拟合优度均大于0.8,满足收敛和显著性检验要求,在实际机场道面抗滑性能安全预测预警应用中具有统计学意义。     

基于熵权-灰关联法的岩质开挖边坡安全评价模型

根据边坡稳定性评价体系, 选取边坡岩体质量评分、边坡开挖方法调整系数、高度修正系数、结构面调整系数、结构面调整值5个评价指标反映边坡的整体稳定性, 并作为安全评价模型的序列变量; 建立了熵权-灰关联安全评价模型, 将目标边坡作为系统特征序列, 12处岩质边坡作为相关因素序列, 评价了京沪高速改扩建工程沿线典型岩质边坡的安全性, 并提出工程建议; 采用FLAC3D仿真软件, 分析了不同阶段机械开挖和不同炮孔处静力爆破条件下边坡的稳定性变化规律, 以验证安全评价模型的准确性。分析结果表明: 边坡稳定性评价指标可较好地反映边坡的稳定性特征; 熵权-灰关联安全评价模型充分发挥了灰关联法在小样本数据分析的优点, 且由熵权法计算的指标权重改善了传统灰关联分析中由专家打分或平均赋权的缺陷, 使评价结果更加客观; 三级边坡和一级边坡的开挖使边坡K593+260~K593+555的安全系数分别降至1.01和1.00, 和上一级边坡相比降幅分别为34.8%、9.1%, 说明缓倾顺层岩质边坡的开挖会使岩层沿结构面滑动, 使边坡失稳; 瞬时动荷载和荷载积累效应控制静力爆破条件下边坡的稳定性, 瞬时动荷载的出现使边坡安全系数下降了7.7%, 荷载积累效应的消散使安全系数平均回升3.6%, 说明爆破对边坡的松动作用明显, 荷载积累的消散使边坡的稳定性提升。     

高速铁路综合接地效果评价系统

以钢轨电位的降低程度为评价综合接地效果的指标, 分析了钢轨电位与综合地线接地阻抗和分流系数的关系, 开发了综合接地效果评价系统, 研究了影响综合地线接地阻抗和分流系数的主要因素, 对比了综合接地效果评价系统的理论结果与现场测试结果。分析结果表明: 钢轨电位随着综合地线接地阻抗的增大而增大, 随着分流系数的增大而减小; 综合地线的选材、土壤电阻率及横向连接距离对接地阻抗和分流系数有较大影响, 而埋设深度对其影响较小; 接地电阻、分流系数的理论值和测试结果差异分别为18%、5.62%。可见, 系统的计算误差较小, 可用于高速铁路综合接地系统的设计与施工。     

铁路客运站旅客最高聚集人数计算模型

考虑了旅客出行习惯和列车晚点, 建立了铁路客运站旅客最高聚集人数计算模型。在模型中, 在出行时, 乘坐6:00~9:00出发列车的旅客一般在列车出发前5~60 min到达客运站, 乘坐21:00以后出发列车的旅客一般在19:00~21:00达到客运站; 在晚点调整时等级越高的列车具有越高的优先权, 晚点时间与运行时间成正比。计算结果表明: 考虑出行习惯后, 计算的旅客高峰时段与实际调查结果相符, 考虑列车晚点后, 旅客最高聚集人数超出未晚点时的50%, 因此, 建议客运站的最高聚集人数设计系数为1.3~1.8, 并按行车密度从小到大取值。