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。     

区域综合客运通道多方式竞争力博弈模型

为了研究综合客运通道内多方式价格竞争对市场分担率与利润的影响, 基于非集计NL模型与博弈理论, 构建了各客运方式市场分担率与运输价格关系的双矩阵博弈模型。以成渝通道为基础, 研究了高速铁路和高速公路大巴2种典型运输方式不同情景下的市场竞争均衡价格与分担率的变化特征。分析结果表明: 在采用双矩阵博弈模型所计算的均衡价格条件下, 高速铁路和高速公路大巴平均市场分担率分别增加了56.15%和80.58%, 有利于发挥二者的规模效益; 当出行模式结构相同时, 时间价值的变化会影响运营利润和市场分担率, 随着时间价值系数的增大, 高速铁路的平均运营利润增加34.60%, 平均市场分担率增加9.98%, 同时高速公路大巴平均运营利润减少29.70%, 平均市场分担率减少3.49%;对于出行时间处于劣势的高速公路大巴, 适当降低票价有利于增加营运利润; 该博弈模型的计算结果符合区域综合运输通道客运市场实际变化规律, 高速铁路和高速公路大巴不可能通过无限制降价的方式来追求最大利润, 运营利润都呈现先增后减的趋势, 在某个价格下运营利润最大; 该博弈模型具有价格均衡解, 在外界情况变化时, 通过博弈高速铁路和高速公路大巴价格可以达到利润最优状态。     

混合设计的高性能钢梁抗弯性能试验

采用两点加载的方式, 对3片混合设计的高性能HPS 485W工字钢梁进行抗弯性能试验, 分析了截面几何参数对试验梁抗弯承载力、弹塑性变形和破坏形态的影响。结合跨中单点加载的试验结果, 对比分析了不同加载方式对试验梁抗弯承载力的影响, 建立了能够准确模拟试验梁抗弯过程的有限元模型, 在非厚实截面范围内对混合设计的高性能钢模型梁进行了关键参数的数值分析。分析结果表明: 对两点加载的试验梁, 抗弯破坏形态为纯弯段区出现受压翼缘与受压区腹板的局部屈曲; 随着翼缘宽厚比的降低, 钢梁的塑性转动能力明显提高; 随着腹板高厚比的增加, 钢梁的抗弯强度和延性均会降低; 对相同几何尺寸的模型梁, 加载方式改变时, 钢梁的抗弯过程相似, 但控制钢梁失效的破坏形态不同; 对混合设计的钢梁, 建议腹板与翼缘材料强度等级差不大于2个强度等级。     

一种针对长陡坡感应式液压升降减速带组合

减速带作为目前最主要的减速设施,在降低车速减少交通事故发生的同时,仍存在减速不彻底、驾驶员舒适性差等缺点。针对以上问题,提出了主要侧重长陡坡路段的智能升降减速带系统。依据奖“慢”罚“快”的原则,通过对传统减速带结构进行改进,设置不同的高度对应不同速度,再结合雷达测速与液压升降系统,在保证低速驶过车辆平顺性和舒适性的同时,对高速驶过车辆产生更大的颠簸感,迫使其主动减速。通过采集、数据分析、传导到升降的智能化协作,提升减速带对车辆的精准化减速效果。     

美国柴油机油发动机台架的现状及发展

为满足日益苛刻的环保要求,世界各国纷纷出台越来越严格的排放法规限制柴油机的排放,这些法规的实施要求对柴油机必须采取相应的技术,而柴油机技术的提高对柴油机油的性能提出了新的要求,新的油品规格总伴随着产生新的评定台架。对美国在用柴油机油的发动机评定台架进行了详细介绍,同时对我国发动机台架的发展提出了建议。     

苏州轨道交通线网指挥中心的网络化运营模式优化

线网指挥中心是各城市轨道交通网络化运营深入发展后的必然选择,是网络运营协调、信息互联互通和应急处置联动的核心机构。在借鉴中国各典型城市轨道交通网络运营管理经验的基础上,基于苏州轨道交通在运营安全的严峻性、设备制式的多元性、线网结构的复杂性、运行组织的多样性、网络客流的波动性、出行特征的异质性、交通衔接的多重性等方面的运营需求,对线网指挥中心的运营职能进行优化。最后以网络客流分析为例,梳理业务流程并提出优化建议,为网络客流的精细化管控提供支撑。     

温度与振动耦合作用下青藏铁路路基沉降可靠性分析

为探究青藏铁路多年冻土区路基不均匀沉降变形趋势规律的工程问题,定量研究环境温度和行车振动耦合作用对路基沉降变形所产生的影响。基于青藏铁路沿线590个测点近118个月现场检测数据进行计算分析,以环境温度、行车振动应力、时间为输入变量,路基沉降值为输出数据,建立路基沉降变形规律的多元线性回归模型。通过对回归模型的统计分析,推导出路基沉降变形预测值的分布形式。在既定失效阈值和随机失效阈值情况下,分别给出青藏铁路路基可靠性评价计算方法,并计算出青藏铁路未来50 a行车安全可靠度预测值。研究结果表明：线性回归模型拟合优度显著,路基高度沉降幅值与外界气温、行车振动应力、时间均呈负相关,与实际工况相符。环境温度引发路基冻胀融沉现象,长期动力荷载以及时间作用下的累积变形产生路基沉陷,均对路基可靠性产生削弱作用。工程养护可着眼于适当的增强路基土的冻结能力,发生严重病害时实行列车减速减重。研究成果可为高原地带多年冻土区路基养护提供参考依据。     

基于概率密度演化的斜拉索多级变幅时变疲劳可靠度分析

拉索是斜拉桥的主要受力构件,在车辆、风等交变荷载作用下易发生多级变幅疲劳损伤,而经典可靠度方法预测多级变幅时变疲劳可靠度难度大且计算效率低。针对这一问题,提出一种高效的多级变幅斜拉索时变疲劳可靠度预测方法。基于Miner累积损伤理论,建立同时考虑荷载和材料随机性的变幅疲劳损伤概率演化模型;构建应力幅出现频率指标,解决多级变幅疲劳损伤演化过程中偏微分方程难以确定问题,通过概率密度演化方法精确计算多级变幅时变疲劳可靠度,并采用五级变幅材料试验数据和某桥梁斜拉索的模拟数据验证所提方法的可行性。结果表明：所提方法的计算效率远高于蒙特卡洛方法;在小概率失效时,其计算精度高于蒙特卡洛方法。     

立管横流-顺流双向涡激振动数值预报方法

海洋立管涡激振动属于典型的流固耦合问题,涡激振动在横流及顺流方向上会同时发生并存在耦合效应。在以往的相关研究中,常忽略顺流向振动或将横流及顺流向振动响应间相互作用进行弱化。本文以顶张式立管为研究对象,基于圆柱体双自由度受迫振动试验数据,使用有限元方法和能量平衡方程建立涡激振动频域预报模型。该数值模型能够同时得到立管在横流及顺流方向涡激振动响应特性。通过与均匀流、阶梯流和剪切流3种不同类型来流工况下顶张式立管自激振动实验数据进行对比,验证了数值模型的有效性。该预报方法可为深入理解海洋立管涡激振动问题提供一定的参考。     

落石撞击桥墩计算模型研究现状与展望

为了对桥墩进行科学的落石撞击验算及防落石撞击设计,分类整理了国内外相关研究成果,从落石撞击力的静力计算方法、简化动力计算方法、桥墩损伤特征及影响因素等方面进行了分析论述,为桥墩落石撞击验算及防落石撞击设计提供参考。对落石撞击力及结构撞击响应计算提出了建议和展望。