基于实测和CA模型的大跨桥梁车辆荷载模拟

车辆荷载对于大跨公铁两用桥梁和大跨公路桥梁的使用性与安全性均有显著的影响。与中小跨桥梁相比,大跨桥梁交通容量可观,车辆在过桥中加减速和车道变化的概率较大,车辆荷载在桥梁的分布状态极为复杂。目前的交通荷载实测系统对车辆过桥全过程中的位置及速度变化不能提供详细的信息,为此,建立融合实测交通信息和元胞自动机（CA）模型的大跨桥梁车辆荷载模型,考虑不同区域车型构成特征,交通规则、车道设置和驾驶行为。依据河北一处重载路段的交通实测数据,分析不同交通服务水平下一座大跨斜拉桥静力荷载随时间和空间的分布特征,并通过与规范设计荷载值进行比较对荷载效应进行评价。     

基于Timed-UML顺序图的RBC交接形式化建模与分析

在CTCS-3级列控系统中,采用RBC技术将线路划分成多个管辖区段。当列车行驶并跨越相邻RBC交界区域时,控制权将会移交至前方相邻RBC,整个过程称为RBC交接。在运行中,RBC交接过程能否实时安全可靠地执行,直接影响着列车的行车效率和乘客的生命安全。采用一种基于添加实时约束的UML顺序图与时间自动机结合的模型来建立RBC交接场景。以双车载电台的RBC切换策略出发,建立切换的Timed-UML顺序图模型,然后按照UML-TA转换规则,建立得到完整的时间自动机网络模型。并利用UPPAAL验证工具对RBC交接模型进行形式化建模及分析,对模型的死锁和功能实现做了验证,从而达到对CTCS-3级RBC子系统的实时性以及设计规范合理性的验证目的。     

移动授权的形式化建模与验证

基于通信的列车运行控制系统(Communications-Based Train Control System,CBTC)相较于传统的基于轨道的列车运行控制系统,无论是从功能方面还是性能方面都有了很大的改进。在系统的研发过程中,对其进行建模和验证,能够发现系统设计的缺陷,进而保证系统的安全性和功能性。移动授权(Movement Authority,MA)是CBTC系统的核心功能,用来保证列车的安全运行间隔。通过对移动授权生成原理的研究,采用时间自动机和其自动验证工具UPPAAL对其进行建模以及验证,验证结果表明,搭建的移动授权模型能够达到规定的安全要求和功能要求。因此UPPAAL能够对复杂的实时系统进行仿真验证。     

基于元胞自动机理论的沪杭高铁通过能力仿真研究

沪杭高铁除嘉兴南站外,其他沿途车站各方向均仅有1条到发线,不可避免会出现在同一股道接发同向列车的情况,列车发到间隔时间较大,阻碍了沪杭高铁运能的提升。通过元胞自动机理论,建立沪杭高铁通过能力仿真系统,以现行运行图停站方案为基础,对同股道列车发到间隔时间为7 min和6 min两种情况进行仿真分析,对比压缩列车同股道发到间隔时间对沪杭高铁通过能力的影响。仿真结果表明,在现行较优的运行方案下,压缩列车发到间隔时间对目前沪杭高铁通过能力的提升幅度有限。     

基于TTCN-3的CTCS-3级列车运行控制系统自动测试方法

提出了基于TTCN-3语言的CTCS-3级列车运行控制系统的自动测试方法;该方法在考虑分布式实时系统自身复杂性和实时性等特点的前提下,首先将CTCS-3系统分解为多个实体,针对每个实体,根据功能需求规格说明书利用LPTIOA进行带时间约束信息的模型描述;然后,根据相应的算法得出测试序列及测试集;再将得到的测试序列及测试集根据规则转换成TTCN-3语言描述的测试序列和测试集;最后在基于TTCN-3测试平台中对被测实体进行测试。     

客运专线CTCS-3级列控系统无线闭塞中心的建模与验证

本文分析客运专线CTCS-3级列控系统中无线闭塞中心(RBC)子系统软件的功能和性能约束,在此基础上采用时间自动机理论进行RBC子系统形式化语义描述,建立TER-QSR时间自动机网络模型,并应用UPPAAL验证工具对RBC子系统进行仿真分析,验证RBC的安全性(Safety)和受限活性(Bounded Liveness),同时进行RBC切换时间的优化。     

基于元胞自动机的城市施工路段车辆变道行为研究

为了研究城市施工路段的车辆逐日变道行为,考虑施工路段车辆行驶特性,建立了微观元胞自动机模型;为了描述车辆逐日出行的变道位置改变,建立了宏观变道位置日变模型;结合微观模型与宏观模型进行数值模拟,分析了演化天数、每日仿真时间、车辆密度和可接受度等对两车道平均车速大小及波动、各位置变道概率、车辆时空演变及交通流相变等交通特征的影响。结果表明:随着车辆密度的增加,两车道的平均车速均降低,通行车道车速振荡幅度增加,车速变化频率加快;车辆变道位置随着演化天数而向前转移且趋于稳定;车辆密度提高时,通行车道交通流由自由相转化为堵塞相的现象增加;各位置变道概率对可接受度在(1,2)间变化时不敏感。     

纳米力学问题与计算方法

分析了纳米材料的四大效应所带来的力学问题．对纳米力学概念、研究对象和研究范围等进行了简要的回顾和描述，同时对纳米力学计算方法的原理、发展过程和应用情况进行了综述，包括分子动力学方法、浆特卡罗法、混合法及元胞自动机方法等，并对纳米力学计算方法的发展趋势进行了讨论．     

基于双倍视距的交通信号控制的元胞自动机模型

Nagel和Schreckenberg于1992年提出了著名的Nagel-Schrechenberg（NaSch）元胞自动机模型，该模型虽然形式十分简单，但却可以描述一些实际交通现象。同时也存在很多不足之处，如NaSch模型的最大流量和临界密度远低于实际交通中的数值，它也不能重现交通流的一些重要特性。本文提出了一种考虑当前车辆前方两个车辆影响的具有交通信号控制的单车道元胞自动机模型，根据双倍视距模型的思想修改了NaSch模型的加速规则，计算机模拟结果表明，考虑了次近邻影响的模型能够呈现真实交通中观察到的一些复杂交通流现象，且最大流量和临界密度比未考虑次近邻影响的模型都有了显著提高；此外，模拟结果也表明了交通信号周期对最大流量和临界密度的影响，最大流量随交通信号周期的增大而减小，临界密度随交通信号周期的增大而增大；最后，文中还讨论了近邻车辆的敏感系数和次近邻车辆的敏感系数的影响。模拟结果表明，固定任何一个参数的值，最大流量都会随另一个参数的增大而增加，但是对流量的影响显著，说明近邻车辆的影响大于次近邻车辆的影响。     

基于元胞自动机的自动驾驶技术对交通运行的影响研究

自动驾驶汽车是解决交通拥堵问题的一个新颖而有效的措施。为了研究自动驾驶车对交通系统的影响,文章建立了考虑了随机慢化现象的单车道元胞自动机模型和考虑了换道行为的多车道元胞自动机模型,逐步探求不同自动驾驶车比例对交通流三要素的影响规律。研究发现:当车辆密度适中时,自动驾驶车可以明显提高车流量和平均车速,且其比例越高,效果越明显;当车辆密度过大或过小时,自动驾驶车的效果不明显。文章的研究成果可作为进一步研究自动驾驶车对交通流影响的依据。