Development of analytical procedure for selection of control measures to reduce congestions at various freeway bottlenecks

Variable speed limit (VSL) and ramp metering (RM) affect freeway traffic operations in different ways and, accordingly, result in different effects on system travel time. The primary objective of this study is to propose an analytical procedure to help determine which control measure should be selected given different freeway bottlenecks and traffic conditions. The bottlenecks considered included an isolated merge bottleneck, a merge bottleneck with a closely spaced upstream off-ramp, and a diverge bottleneck with a closely spaced upstream on-ramp. Two RM and a VSL control strategies were considered, including the ALINEA, ALINEA/Q and feedback based VSL. The maximum achievable improvements in system efficiency by various control measures were calculated and the results were tested using modified cell transmission models. A coordinated control strategy that combined ALINEA/Q and VSL control was also proposed. The effects of VSL and RM control on system travel time at different freeway bottleneck areas were compared to identify the applicable conditions of different control measures. The analytical procedure was proposed for the selection of control measures at different bottlenecks and the ex-ante estimation of control effects were also discussed.     

A tool to aid redesign of flexible transport services to increase efficiency in rural transport service provision

Rural areas generally have lower and more dispersed demands for travel which cannot sustain conventional public transport services and consequently have a greater number of flexible and demand responsive transport services operating. These services usually operate on a stand-alone basis, are often subsidized and are typically only accessible by certain passenger types or for specific trip purposes. This generally results in uncoordinated and inefficient transport provision overall. The Flexible integrated transport services (FITS) system featured in this paper has been designed to address this problem. FITS can be used as a planning tool to assess potential benefits from relaxing operating constraints (e.g., a service's operating boundaries), which can potentially suggest service redesign. It also includes the capacity to assign subsidy payments on a trip by trip basis to increase cost efficiency whilst meeting a greater proportion of transport needs. The case study in the paper focusses on transport to health in the Aberdeenshire and Morayshire areas of Scotland in the UK. Despite flexible transport operators receiving public funds to meet passenger needs, this is currently being supplemented by public bodies paying large amounts in taxi fares in instances where there is a statutory obligation to provide travel but where no other suitable transport service exists. The results demonstrate the potential substantial savings which could be realized by allowing transport operators to redesign their services by relaxing constraints and by the reassignment of subsidies: resulting in more passenger demands being met and a reduction in public spending on taxi fares.     

快速公交系统离散仿真框架 的设计和实施

世界范围内,快速公交系统是缓解许多城市交通拥挤问题的有效方法之一.然 而,系统的成功与否依赖多种因素,如服务规划、基础设施、车站设计、乘客信息系统及系 统的集成和接口等.本文基于离散事件系统,构建了快速公交系统（BRT）的计算机仿真 框架.这种方法在评估各种变量对BRT 运行效果的影响时能够节约成本.结果表明,一部 分子系统能够直接用于模拟典型的BRT 系统.数值试验证明,开发的子系统能够合理地 再现实际BRT 系统中的常见情况.     

隧道危石识别及防控研究现状与发展趋势

隧道危石垮塌防控是隧道安全建设面临的重大理论与技术难题,针对危石垮塌机理复杂且缺乏有效的探测技术及方法,难以对其实现有效防控的问题,在系统整理国内外研究资料的基础上,从隧道危石地质调查、危石识别理论、危石监测及控制方法3个方面总结了隧道危石识别与防控的研究现状。在隧道危石地质调查方面,数字罗盘接触测量、近景摄影测量、激光扫描已成为支撑隧道危石地质调查发展的三驾马车,初步形成了基于结构面网络模拟的三维岩体结构信息集成分析方法;在隧道危石识别方面,危石静态及动态识别理论研究取得长远发展,初步形成了静-动结合的隧道危石稳定性判识方法;在隧道危石监测及控制方面,虽然做了一些工作,但尚未形成有效的隧道危石监测及控制技术方法。随后结合笔者团队正在开展的研究工作,系统阐述了现有隧道危石防控理论及技术的不足,并对隧道危石防控对策进行了相关探讨,认为隧道危石防控的研究重点和趋势有以下3点：物-钻-表三位一体的岩体结构探测方法;岩体结构模型跨尺度联合重构方法;隧道危石"点-域"同步监测及靶向控制技术。研究结果可为广大研究者和应用者提供了一个探讨的基本框架,并为本领域研究提供了一定的参考。     

道路工程学科前沿进展与道路交通系统的代际转换

当前,新一轮科技革命正在蓬勃发展,深刻影响并改变着各个行业,传统的道路交通也不例外。试图以新的视角总结梳理传统道路学科的发展现状和国际前沿,重在捕捉当前的研究热点,绘制学科发展地貌,思考道路工程从汽车发展的促进因素成为制约因素面临的挑战和任务。在此基础上,从道路加物质、资源、环境、能源、安全和光能等角度,描绘了适应新要求的未来道路应具备的典型特征,进而提出了道路工程基础设施的代际划分方法。针对新一代道路,梳理了超级道路的创新至零、工业化生产、免干扰维护、路-车协同、智慧运营和弹性管理等核心内涵,并就类人系统、能源场景、微生态化和速度不限等可能外延进行了预测。     

基于因子模型的高速公路特长隧道驾驶人心理负荷特性研究

为研究驾驶人行驶通过特长隧道环境中的心理负荷变化特性,选取2座典型特长隧道进行实车试验,采集驾驶人实时心电信号,以心率和心率变异性指标分析为基础,通过数据挖掘构建了基于因子分析的心理负荷计算模型,采用心率变异性频域分析结果对模型进行验证。研究结果表明：心率变异性指标在计算心理负荷时比心率指标具有更高的效度和信度,驾驶人在距离隧道入口较远处和距离隧道出口较近时负荷较大;在隧道路段和普通高速路段,熟悉试验道路的驾驶人平均心理负荷小于不熟悉试验道路的驾驶人;被试在隧道路段的平均心理负荷大小依次为入口段、出口段、行车段,熟练驾驶人心理负荷在特长隧道入口前300 m至前180 m范围受到的影响最为明显;非熟练驾驶人心理负荷在入口前300 m至入口后240 m范围受到的影响最为明显。上述结果说明：在隧道出、入口段,尤其是入口段驾驶人负荷过高,也是造成事故数量多的主要原因之一;熟悉道路条件可在一定程度上降低驾驶人心理负荷;普通高速路段虽然行车环境较好,但运行车速过高也会造成驾驶人负荷增加。熟练驾驶人心理负荷在隧道入口前升高,而非熟练驾驶人心理负荷在进入隧道后仍保持较高水平。     

LED主动发光交通标志视认性能研究（双语出版）

为了给道路交通标志的设计与应用提供参考,针对LED点阵式发光标志、LED半透式发光标志和传统逆反射标志,考虑光照强度、闪烁频率、发光形式等因素的影响,进行了交通标志视认性能的驾驶试验研究。采用方差分析研究各个因素对标志视认距离影响的显著性及其交互作用。基于驾驶模拟器进行视认性能对比试验,采用配对样本t检验比较了半透式发光标志与逆反射标志的视认距离,并根据试验数据分析不同光照强度下半透式发光标志的最佳亮度区间。结果表明：在光照强度为200 lx的下午,LED主动发光标志相对于逆反射标志只增加了2~4 m的视认距离;而在光照强度为0.5 lx的晚间,视认效果则提升显著,点阵式和半透式发光标志的视认距离相比逆反射标志分别提升了39.7%和80.4%。闪烁发光无论快慢,对于LED主动发光标志的视认效果均无提升。另外,半透式发光标志的亮度过高时会产生眩光效应,不利于驾驶人辨识标志内容,且最佳亮度区间随着环境光照强度的变化而变化。因此,在光照条件较差的情况下,推荐采用常亮LED半透式发光标志。     

考虑风险分布特征的危险品运输路径优化（双语出版）

为控制危险品运输风险大小并提高风险分布合理性,兼顾运输商的利益诉求,对多种类型危险品在同一路网内运输时的多路径组合优化问题进行研究。首先根据运输路径物理特征,结合路段风险值给出路径间的物理相异度计算方法,并根据各路段在路网内的地理位置,给出路径间的空间相异度计算方法;然后设置总风险阈值和最小相异度约束,建立同时考虑累积运输风险、运输费用和运输时间的多目标优化模型,改进第2代非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ）对模型求解,利用动态拥挤距离来提高群体中个体分布的均匀性;最后通过随机网格网络算例对多种类型危险品在不同起讫点间单次、多次运输场景下的路径选择进行仿真优化,并利用实际路网数据对优化方法的可行性进行验证。结果表明：设置危险品运输路径之间的相异度约束,可减少共用路段/节点数量,避免运输风险在局部区域内过度集中;适当增加累积运输风险,有利于提高路径之间的物理相异度和空间相异度,使运输风险的分布更为分散,同时扩大了运输商的路径优化空间。研究结果可为政府部门对危险品运输风险控制及风险分布管理提供新的方法,为运输商的路径选择提供决策支持。     

基于遗传算法系统效率优化的PHEV电量保持模式控制策略

为了提高插电式混合动力汽车（PHEV）在电量保持下的燃油经济性,并解决插电式混合动力汽车在运行过程中动力元件效率对系统能量利用率影响的问题,制定了系统效率最优的控制策略。以PHEV关键动力部件的测试数据为基础,建立发动机、驱动电机、无级变速器（CVT）以及动力电池等关键部件的效率数值模型,并考虑了温度及荷电状态（SOC）对动力电池充放电功率的影响。设计以混合动力系统效率最优为适应度评价函数,将CVT速比、发动机转矩作为优化变量,以车速、加速度和SOC为状态变量,在动力性指标的约束下,运用遗传算法进行迭代寻优,PHEV的系统效率在第20代左右收敛于全局最优值。同时发动机转矩和CVT速比通过多代遗传进化,较快收敛于最佳值。将相关优化结果与车速、加速度拟合成相应的三维控制数表,综合数值建模和试验测试数据建模的方法,基于MATLAB/Simulink搭建插电式混合动力汽车整车控制策略仿真模型,采用新欧洲行驶循环工况进行仿真验证。结果表明：插电式混合动力汽车在电量保持模式下,利用遗传算法优化的系统效率最优控制策略相比优化前,动力电池SOC运行更为平稳,CVT效率有所提升,驱动电机及发动机转矩分配更为合理;百公里燃油消耗量从优化前的5.2 L降至4.5 L,燃油经济性提升了13.5%。     

大型综合客运枢纽送站坪的车辆延误（双语出版）

为了准确评估大型综合客运枢纽送站坪的服务水平,改善其交通秩序,提高管理水平,针对送站坪车辆的常规落客行为和违规行为造成的延误,进行了量化分析研究。在大量调研数据的基础上,提取车辆轨迹,通过虚拟线圈的方法获取车辆的运动参数和交通流信息,基于车辆运行特征和车流波动理论,提出了落客车辆汇入行车道时等待可穿插间隙的延误模型、行车道车辆受穿插车辆影响的延误模型以及违规行为造成的行车道车辆延误模型等,验证结果表明,延误模型计算结果与实测结果近似。针对客运枢纽常见的两车道送站坪的交通特性,将车辆在落客车道的行驶距离、落客时长、速度、加减速度等参数作为自变量,基于高峰期间车辆到达分布推导出了送站坪车辆的平均延误,在此基础上给出了送站坪车辆行程时间的理论推导模型和多元线性回归模型。实例验证结果显示：2个行程时间模型计算结果与实测数据基本吻合,平均误差均为13%,回归模型的拟合优度为0.868;减少模型变量,以车辆在落客车道的行驶距离和落客时长为自变量,拟合优度也达到了0.853,表明这2个变量对车辆在送站坪系统的总延误影响最大,它们的值可以基本反映出车辆在送站坪系统的总延误,研究结果可为仿真模型的构建及通行能力的研究提供理论基础。