高速公路上自动超车过程的轨迹规划与跟踪控制

研究了自动驾驶汽车在高速公路上超车过程中的轨迹规划和跟踪控制。基于纵向位移与时间（s-t）图,对超车过程进行建模和数字仿真分析,并应用多项式来规划车辆横纵向运动。采用集中式模型预测控制器,综合控制车辆横纵向的运动,以实现超车过程的轨迹跟踪。结果表明：相较于分散式控制方法,利用集中式控制方法下的车辆侧向加速度的整体波动减小19.0%,横摆角速度的整体波动减小11.6%。因而,集中式控制方法下的横向运动偏差更小,纵向加速过程更加平滑、稳定,符合高速公路超车过程安全平稳性的要求。     

正碰下6岁儿童乘员的胸部运动学方程与损伤风险分析

为厘清正面碰撞中6岁儿童乘员胸部损伤机理,基于ECE R129法规,选取某款儿童约束系统（CRS）,对比Hybrid Ⅲ 6YO假人模型与THUMS 6YO人体有限元模型在正面碰撞中的运动学响应与损伤指标的差异;用Hybrid Ⅲ 6YO假人模型,建立胸部动力学方程,分析正碰中内外力对胸部加速度的影响;对THUMS 6YO人体有限元模型的肋骨、心脏和肺部的应变进行分析,得出儿童乘员的胸部损伤风险。结果表明：Hybrid Ⅲ 6YO假人模型所受到的颈部力与安全的肩带力对胸部加速度的影响较大。THUMS 6YO人体有限元模型的胸部质心合成加速度52.1g,Hybrid Ⅲ 6YO假人模型的加速度38.8g,两者均低于法规规定的参考数值。     

基于层次分析法的地质预报评定模型及工程应用

地质预报方法日益多样,且随着探测设备的改进提升和技术人员的经验积累,地质预报的准确性也有所提高,但对于全过程预报的效果尚未形成一套统一的评判方法。基于层次分析法的公路隧道不良地质体综合预报评价模型,对出现不良地质体的可能进行分级,可快速评价预报效果,在工程应用中取得了良好的效果。     

下屏峰隧道洞口段高陡偏压棚洞结构分析

下屏峰隧道出口地形十分陡峭,为典型的偏压高陡地形,出洞口右侧地面坡度陡峻成绝壁状,左侧为西溪,隧道主体受山体偏压影响严重。为保护环境,减轻隧道受山体偏压影响,实现偏压地段隧道“零开挖”进洞,隧道出洞口段采用棚洞结构,虚拟洞壁成洞,并通过建立有限元数值模型分析棚洞结构的力学特性且验证其安全性。实例证明,该处理方案成功可行,可为类似工程提供经验借鉴。     

广韶高速公路沥青路面高温状况的分析

通过对广韶（广州-韶关）高速公路沥青面层内高温实测数据的分析,得到了沥青路面高温温度场变化与气温变化之间的关系,确定了沥青面层内最高温度出现的位置和沥青面层内高温温度状况的变化规律。采用3种温度模型来预估沥青路面高温温度状况,经与实测数据比较,表明采用LTPP模型对路面温度场进行分析评价是偏安全的。     

一种基于交通态势算法的交通预警系统设计

为实时监控高速公路的交通状况,设计并实现一种基于交通态势算法的交通预警系统,该系统主要由态势计算、异常拥堵预警和交通迁徙计算等3个模块组成。采用Van-Aerde模型表征交通流的状态和变化规律,得到密度、速度和流量之间的关系;综合考虑交通预测的时空性,采用基于图卷积网络(Graph Convolutional Network, GCN)和长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)单元的时间图进化网络(GCN-LSTM)模型对未来交通流异常拥堵情况进行预警。试验结果表明,该预警系统能通过实时计算当前交通流的密度、速度和流量评估交通状态,并确定密度和速度阈值,警示当前道路在该阈值附近时通行效率高,帮助改善交通状况;相比传统的基于神经网络方法和机器学习方法的预警系统,该预警系统在预测精度方面表现良好,能有效降低误报率,且具有一定的鲁棒性。     

考虑周期性的城市道路车流量预测模型

为提升城市车流量预测结果的准确性,基于某条道路的车流量数据,引入车流量的周期性特征,建立考虑周期性的差分自回归移动平均(Autoregressive Integrated Moving Average, ARIMA)模型。将该模型与不考虑周期性的ARIMA模型相对比,结果发现：不考虑周期性的ARIMA模型的拟合效果较差,模型中忽略了道路车流量可能存在的周期性规律;考虑周期性的ARIMA模型的拟合优度相比原模型有很大提升,能达到0.573,且预测的4 d车流量变化趋势与实际车流量较为吻合。由此可知,在建模时引入车流量的周期性特征,能提升车流量预测结果的准确性,从而为交通管理提供更可靠的数据。     

一种融合ST-GCN算法的高速公路节假日流量预测模型

为高效准确地预测节假日期间高速公路重要路段的交通流量,提出一种融合时空图卷积网络(Spatio-Temporal Graph Convolutional Network, ST-GCN)的高速公路节假日流量预测模型。该模型采用平均速度、交通流量等重要的交通指标作为交通状态评价体系要素,对节假日期间高速公路的交通态势进行综合预测;融合ST-GCN算法模型,综合考虑时空特性,得到准确度较高的预测结果。以宁夏回族自治区高速公路的节假日交通信息为研究对象,对该模型的有效性进行验证,结果表明,该模型相比其他常用预测模型准确度更高,具有更好的稳定性和鲁棒性,预测结果可供高速公路的管理和运营参考。     

艰险山区路基工程施工风险分析

研究目的:为实现对路基工程施工风险的动态评估,以西南艰险山区特殊环境中的路基工程为研究主体,提出一种基于动态权重—二维云模型的路基工程施工风险评估模型。研究结论:(1)基于一般路基施工存在的风险影响因素,考虑艰险山区复杂的地质环境和路基工程施工的特征,构建了艰险山区路基工程施工风险评估体系,并以路基工程施工实时反馈的动态风险信息为基准,利用动态权重模型为指标赋权;(2)以风险概率和风险损失为基础变量构建了风险评估的二维云模型,并以成贵铁路兴文至毕节段的某段路基工程为例,用该模型评估其施工的风险情况,同时借助MATLAB绘制风险云图直观反映风险程度,最后通过计算贴近度确定风险等级,以确保评估结果的准确性;(3)研究结果表明：艰险山区路基施工的风险主要源于自然和地质风险以及由其造成的材料设备和施工技术风险;(4)本文研究可为艰险山区路基施工风险预防及控制提供参考。     

高速铁路多跨简支梁桥纵向地震力分布规律

研究目的:为研究CRTSⅡ型板式无砟轨道系统对支座及端刺结构纵向地震力的影响,以多跨32 m高速铁路简支梁桥为研究对象,分别建立线桥一体化模型与传统模型,通过调整墩高及跨数,研究考虑轨道约束时纵向地震力在桥墩支座间的分布规律。通过探讨墩顶支座、台顶支座地震力和端刺纵向地震力这三个量值间的关系,进而分析纵向地震力在整个桥梁体系中的分布规律。研究结论:(1)考虑轨道体系纵向约束效应,多跨简支梁桥的固定支座纵向地震力呈边界处小、中跨大的抛物线形分布,而传统模型呈直线形分布;支座纵向地震力存在明显的反应放大区域,该区域位于桥梁中间跨附近,区域范围与墩高及跨数有关;(2)放大区域系数随跨数增加而增加,随墩高增加而减小,当跨数为50跨时,处在中间跨附近区域的支座纵向地震力相比于传统模型计算值,增加约20%;(3)支座纵向地震力分布规律与轨道体系对结构自振周期的影响以及边界效应影响范围双重作用有关;(4)本研究成果可应用于地势平缓、全桥墩高接近的高速铁路简支梁桥的抗震设计。